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• W2017006558 abstract "Conformation analyses of polymers lead to special difficulties in molecular modelling. Usually, the size of the structures to be modelled allows only the application of the field force method, in which the electrostatic interactions are usually only unsatisfactorily considered. Furthermore, a conformation analysis in vacuum leads to overestimation of intramolecular stabilizations. In the case of styrene-maleic anhydride presented in this work, strong charge separations occur in the polymer chain. Furthermore, strong polymer-solution interactions occur which influence the stability of the conformations. To model the solvate shell, an atomistic Monte Carlo process was applied. Using the EVOCAP (Excluded Volume Constrained Assembly Packing) method the copolymer molecules were completely covered with solvent molecules. The partial charge was calculated using the charge equilibration method. This method is based on a simple quantum mechanical ab initio approach and calculates the partial charges over an electronegativity balance. The solvate shell affects the electronegativity of single atoms within the polymer chain and so their partial charges change against the vacuum. Beside the conformation energy in vacuum, the stabilization through the solvate shell is thereby also included. The energy calculation was done in the MMFF94 force field. The stabilization of the polymer conformations in the solvents tetrahydrofuran (THF) and N,N-dimethylformamide (DMF) were each calculated from 600 solvatation trials at 300 K for stretched and coiled vacuum conformations. The simulation confirmed the stronger extension of the polymer chain in DMF as experimentally found through viscosimetric measurements.Konformationsanalysen von Polymeren stellen eine besondere Schwierigkeit im Molecular Modeling dar. Die Grose der modellierten Strukturen last meist nur Kraftfeldverfahren zum Einsatz kommen. Dabei konnen die elektrostatischen Wechselwirkungen oft nur wenig zufriedenstellend berucksichtigt werden. Desweiteren fuhrt eine Konformationsanalyse im Vakuum zu einer Uberbewertung intramolekularer Stabilisierungen. Im vorliegenden Fall der untersuchten Styrol-Maleinsaureanhydrid-Copolymeren treten starke Ladungsseparationen in der Polymerkette auf. Desweiteren sind starke Polymer-Losungsmittel-Wechselwirkungen vorhanden, welche einen grosen Einflus auf die Stabilitat der Konformationen besitzen. Zur Modellierung der Solvathulle wurde ein atomistisches Monte-Carlo-Verfahren eingesetzt. Mittels der als EVOCAP (Excluded VOlume Constrained Assembly Packing) bezeichneten Methode werden die Copolymermolekule mit Losungsmittelmolekulen vollstandig umhullt. Die Partialladungen werden mit der Charge-Equilibration-Methode berechnet. Diese Methode beruht auf einem einfachen quantenmechanischen ab initio-Ansatz und berechnet die Partialladungen uber einen Elektronegativitatsausgleich. Die Solvathulle beeinflust die Elektronegativitat der einzelnen Atome der Polymerkette, und damit verandern sich deren Partialladungen gegenuber dem Vakuum. Neben der Konformationsenergie im Vakuum konnte damit die Stabilisierung durch die Solvathulle erfast werden. Die Energieberechnung erfolgte im MMFF94-Kraftfeld. Die Stabilisierung der Polymerkonformationen in den Losungsmitteln Tetrahydrofuran (THF) und N,N-Dimethylformamid (DMF) wurden aus je 600 Solvatationsversuchen bei 300 K fur gestreckte und geknauelte Vakuumkonformationen berechnet. Die Simulation bestatigt die durch visokosimetrische Messungen ermittelte starkere Aufweitung der Polymerkette in DMF." @default.
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