Small Chiral Molecules: Synthesis, Spectroscopy and Parity Violation

Beschreibung

Viele Moleküle sind chiral oder ‘händig’, d.h. sie existieren in zwei nahezu symmetrisch äquivalenten Formen, den ‘Enantiomeren’, die sich wie die idealisierte linke und rechte Hand zueinander verhalten. In den Biopolymeren aller Lebewesen wird jeweils nur eines der beiden Enantiomere verwendet (L-Aminosäuren in Proteinen, D-Zuckerbausteine in der Erbsubstanz DNA). Das ist seit mehr als hundert Jahren als Homochiralität bekannt. Die Ursache für die getroffene Wahl ist unbekannt, hat aber Konsequenzen für die Wirksamkeit von Enantiomeren in Lebewesen und von Medikamenten. Theorien auf der Grundlage des Standardmodells der Elementarteilchenphysik sagen einen kleinen Energieunterschied zwischen den Enantiomeren vorher, der bis heute nicht experimentell bestimmt werden konnte. Das Projekt soll wesentlich zur Klärung grundlegender Fragen der molekularen Chiralität und Homochiralität beitragen. Dazu werden Synthesen kleiner Enantiomere entwickelt, diese dann spektroskopisch untersucht und auf ihre Eignung zur Messung des Energieunterschiedes überprüft. Die Enantiomere sollen mittels präparativer Gaschromatographie und anderer Methoden in ausreichender Menge getrennt und die absolute Konfiguration spektroskopisch (VCD) bestimmt werden. Ein wichtiges Ziel ist die experimentelle Bestimmung des Energieunterschiedes zwischen Enantiomeren.Grundlegende Erkenntnisse der physikalisch-chemischen Stereochemie sollen erschlossen werden. Eine Messung des Energieunterschiedes zwischen Enantiomeren würde als Präzisionsexperiment ein neues Fenster auf Aspekte des Standardmodells der Physik eröffnen. Falls eine fundamentale Diskrepanz zwischen Experiment und Theorie gefunden wird, gibt es die Möglichkeit eines Zugangs zu ‘neuer Physik‘. Die neuen Trennverfahren könnten auch Anwendungen in der industriellen Herstellung chiraler Moleküle haben, was von gesellschaftlicher Relevanz sein kann.