Authors:	Schäfer, Ken Alexander
Title:	Molekulardynamik-Simulationen von mechanisch und thermodynamisch induzierter Kinetik supramolekularer Konformationsänderungen
Online publication date:	7-Aug-2019
Year of first publication:	2019
Language:	german
Abstract:	In der vorliegenden Dissertation werden zwei Arten supramolekularer Konformationsänderungen mittels Molekulardynamik-Simulationen untersucht. Im ersten Teil der Arbeit wird der reversible Übergang zwischen zwei Zuständen eines Calix[4]aren-Catenans unter verschiedenen Bedingungen studiert. Dabei wird dieses Molekül in FPMD-Simulationen in die offene Konformation gezogen und anschließend die angelegte Kraft auf einen kleinen Wert herabgesenkt. Die beobachtete Relaxation des Moleküls wird im Hinblick auf die Reihenfolge der Wasserstoffbrückenbildung untersucht. Durch die statistische Analyse mehrerer Tausend Trajektorien wird ein kraftabhängiger Faltungspfad, bei dem auch ein Intermediat entstehen kann, gefunden. Zusätzlich wird der Einfluss polarer und protischer Lösungsmittel auf das intramolekulare Wasserstoffbrückennetzwerk und den Reversibilitätsgrad der Konformationsänderung untersucht. Des Weiteren werden zwei Arten von Vergröberungsmethoden für die Lösungsmittelpotentiale in einer Hybrid-Simulation verglichen. Die Wechselwirkungen zwischen dem vergröberten Lösungsmittel und dem in atomistischer Auflösung vorliegenden Calix[4]aren-Catenan werden in drei verschiedenen Varianten geprüft. Im zweiten Teil der Arbeit wird die Konformationsänderung des Tensids Natriumdodecylsulfat (SDS), das je nach äußeren Bedingungen sphärische oder röhrenförmige Mizellen ausbilden kann, untersucht. Dazu wurden hPF-MD-Simulationen des Tensids in verschiedenen Konzentrationen durchgeführt. Der Fokus liegt auf der Transformation von sphärischen zu röhrenförmigen Mizellen in Abhängigkeit der zugesetzten Menge Natriumchlorid. Die Kinetik der Konformationsänderung und des Aggregationsmechanismus werden durch die Verwendung eines vergröberten Modells aufgeklärt. This thesis presents two types of supramolecular conformation changes which are investigated by molecular dynamics simulation techniques. The first part studies the reversible transition between the two states of a Calix[4]aren-Catenane under different conditions. The molecule is being pulled apart into the open state in FPMD-simulations and then the applied force is quenched to a lower value. The following relaxation of the molecule is monitored in terms of the order of the formation of the hydrogen bonds. The statistical analysis of several thousand trajectories yields a force-dependent folding path and shows the formation of an intermediate. Additionally the influence of polar and protic solvents on the intramolecular hydrogen bond network and the degree of reversibility of the conformation change is investigated. Furthermore two types of coarse-graining techniques for the solvent potentials are compared in a hybrid simulation. The interactions between the coarse-grained solvent and the atomistic Calix[4]aren-Catenane are examined in three different variants. The second part of this work focusses on the conformation change of the surfactant sodium dodecylsulfate (SDS) which can form spherical or tubular micelles, depending on external conditions. hPF-MD-simulations of various surfactant concentrations were performed, in which the transformation from the spherical to the tubular shaped micelles in dependency of additional amount of sodium chloride is investigated. The kinetics of the conformation change and the aggregation mechanism are resolved using a coarse-grained model.
DDC:	540 Chemie 540 Chemistry and allied sciences
Institution:	Johannes Gutenberg-Universität Mainz
Department:	FB 09 Chemie, Pharmazie u. Geowissensch.
Place:	Mainz
ROR:	https://ror.org/023b0x485
DOI:	http://doi.org/10.25358/openscience-3733
URN:	urn:nbn:de:hebis:77-diss-1000030291
Version:	Original work
Publication type:	Dissertation
License:	In Copyright
Information on rights of use:	https://rightsstatements.org/vocab/InC/1.0/
Extent:	99 Seiten
Appears in collections:	JGU-Publikationen