Moleculaire controle over elektrofiele aromatische substitutiereacties in homogene en heterogene omgevingen door combinatie van een ab initio moleculaire dynamica en conceptuele dichtheidsfunctionaaltheorie aanpak.

De elektrofiele aromatische substitutie (SEAR) is een hoeksteenreactie ontdekt door Friedel en Crafts in de 19e eeuw. Ondanks het industriële belang voor ethylbenzeenproductie, wordt het reactiemechanisme nog steeds besproken. De voorgestelde mechanistische route, gebaseerd op de vorming van arenium-ion-tussenproducten, werd onlangs op experimentele en theoretische gronden betwist. De vorming van het algemeen veronderstelde Wheland-tussenproduct kan kritisch afhankelijk zijn van het reactiemedium en de procesomstandigheden. Hierin zullen we SEAR-tussenproducten in solvent- en zeolietomgevingen theoretisch bestuderen. Reactiviteit zal bestudeerd worden door een ingenieuze koppeling van conceptuele reactiviteitsbeschrijvingen en constructie van vrije energieprofielen door middel van geavanceerde moleculaire dynamica methoden. Met dergelijke technieken kunnen in situ volgende chemische transformaties worden uitgevoerd, waardoor de experimentele omstandigheden nauw worden nagebootst. Aanvullende kwalitatieve inzichten in reactiviteit zullen worden verkregen met een conceptuele dichtheidsfunctionaaltheoriebenadering. De gecombineerde aanpak zal inzicht verschaffen in de regerende reactiemechanismen en zijn afhankelijkheid van de moleculaire omgeving en bedrijfsomstandigheden. Het theoretische werk zal worden uitgevoerd in nauwe synergie met een prominente experimentele partner, die onlangs het Wheland-tussenproduct voor de ethylering van benzeen in zeolieten spectroscopisch heeft geïdentificeerd. De uitkomst van het project zal een algemene aanpak bieden voor het ontrafelen van chemische reactiviteit in complexe reactie-omgevingen.