Hydrophobe Effekte spielen für eine Vielzahl chemischer Vorgänge eine entscheidende Rolle. Hierbei kann zwischen zwei Phänomenen unterschieden werden: Zum einen die schlechte Löslichkeit unpolarer Substanzen in Wasser, die als hydrophobe Hydratation bezeichnet wird und durch die Freie Hydratationsenthalpie quantifiziert wird. Zum anderen wird die Zusammenlagerung unpolarer Moleküle oder Molekülfragmente in wäßriger Phase als hydrophobe Wechselwirkung bezeichnet, deren quantitatives Maß die Freie Transferenthalpie (2-Phasen System, 1-Octanol/Wasser) ist. In dieser Arbeit wird zunächst das molecular-free-energy-surface-density-Konzept vorgestellt. Es beruht auf der Darstellung der Freien Solvatationsenthalpie als Energiedichte auf der dem Lösungsmittel zugänglichen Oberfläche. Neben der physikalischen Grundlage für diese Repräsentation der Freien Solvatationsenthalpie, wird im folgenden die Modellierung dieser Energiedichte erläutert, mit deren Hilfe es gelingt, hydrophobe Molekülregionen auf der molekularen Oberfläche zu lokalisieren. Die Energiedichte ist so gewählt, daß die Integration von Teiloberflächen die Berechnung partieller Transferenthalpien erlaubt. Für eine Reihe halogensubstituierter Saccharosederivate konnte eine gute Korrelation zwischen deren relativer Süßkraft und den entsprechenden partiellen Transferenthalpien etabliert werden. Den Schwerpunkt der Arbeit bildet die Entwicklung eines neuen Modells für die Oberflächenenergiedichte, um insbesondere die Lokalisierung der Hydrophobie physikalisch stärker zu motivieren. Während bei der bisherigen Modellierung nur globale Information, z.B. experimentell bestimmte Freie Transferenthalpien, herangezogen wurde, erfolgt die Parametrisierung im neuen Modell unter Einbeziehung lokaler, thermodynamischer Information gegeben durch die dreidimensionale Freie-Energiedichte (3D-FED). Der wechselwirkende Anteil dieser 3D-FED wird approximiert durch entsprechende molekulare Wechselwirkungsfelder, die mit Hilfe des Programms Grid erzeugt wurden. Diese Felder werden entwickelt anhand oberflächenbasierter Basisfunktionen. Ferner werden bei der Anpassung der Modellparameter lokale und globale Referenzdaten simultan berücksichtigt. Das neue Modell liefert zum einen sehr gute Ergebnisse für die Vorhersage Freier Hydratations- und Transferenthalpien, zum anderen führt es zu einer plausiblen Lokalisierung hydrophober Molekülregionen auf der molekularen Oberfläche. Die statistische Güte der oben erwähnten Korrelation bzgl. halogensubstituierten Saccharosederivate konnte weiter verbessert werden. | German |