量子計算化學(xué)

1、量 子 計 算 化 學(xué) 報 告姓 名： 李 麗 學(xué) 號：2 0 1 2 1 0 1 2 1 7 此報告，我將從賴老師布置的兩道計算題來簡單闡述我在這個課程中所學(xué)到的知識：1. 過渡態(tài)的優(yōu)化；2.在氣相和液相中分子構(gòu)象的變化和能量的變化。一、TS searching N-3-丁烯基硝酮分子內(nèi)環(huán)加成反應(yīng)產(chǎn)物選擇性（反應(yīng)條件：甲苯中回流，甲苯的沸點是：T=383.75 K）。研究目的：化學(xué)反應(yīng)的過渡態(tài)優(yōu)化計算方法：3-21G(d)1. 在GaussView 5.0軟件中繪制出合適的過渡態(tài)結(jié)構(gòu)，并找到合適的鍵長，保存成 .gif格式之后；用Gaussian 09W軟件打開 .gif 文件之后，輸入以下

2、命令對過渡態(tài)進行優(yōu)化： % chk=F:GaussC-N-O1.chk # opt(modredundant) hf/6-31g(d) Title Card Required 0 1 B 2 16 F B 1 3 F我找到的優(yōu)化的鍵長是CC : 2.28 ; CO : 2.322. 把優(yōu)化之后的過渡態(tài)結(jié)構(gòu)的 .gif文件用Gaussian 09W軟件打開之后，輸入以下命令： % chk=F:GaussC-N-O1-beautiful.chk # opt(modredundant,ts,noeigentest,calcfc) hf/3-21g freq Title Card Required 0

3、 1 B 2 16 A B 1 3 A打開相應(yīng)的 .out文件，找到過渡態(tài)的焓值（H），熵值（S）和Cv填入下面的表格。3. 在GaussView 5.0軟件中打開優(yōu)化后的過渡態(tài)的 .gif后，將兩個鍵長調(diào)到比較大的狀態(tài)，這樣就到了反應(yīng)物了，保存好。再用Gaussian 09W軟件打開并輸入以下命令： % chk=F:GaussC-N-O1-reactor.chk # opt hf / 3-21g freq Title Card Required 0 1打開相應(yīng)的 .out文件，找到反應(yīng)物的焓值（H），熵值（S）和Cv填入下面的表格。4. 重復(fù)以上的步驟計算第二種過渡態(tài)即可。（1 a.u. =

4、 627.51 kcal/mol）計算結(jié)果：如下熱力學(xué)量( T=273.15 K )RaTSaRbTSbH(a.u.)-0.51282-0.51264-0.51089-0.51079S (cal/mol/K) 84.28978.602 73.31176.483CV (cal/mol/K) 25.571 21.773 19.927 21.322 5. 由于采用軟件計算得出的結(jié)論是在 T=273K 的溫度下的數(shù)據(jù)，因此，我們要采用下面的公式來計算 T=383.75 K 溫度下的數(shù)據(jù) (R=8.314 J / mol·K=1.986 cal / mol·K ; Cp = Cv +

5、 R )：熱力學(xué)量( T=383.75 K)RaTSaRbTSbH(a.u.)4.344203.674903.351303.59730S (cal/mol/K) 93.6584086.680080.761084.4080CV (cal/mol/K) 25.5710 21.7730 19.9270 21.3220 速率比：計算得：分析討論：由此可以看出，生成a產(chǎn)物的比率稍大于生成b產(chǎn)物。從表格中的數(shù)據(jù)可以看到對于焓值，我所得到的結(jié)果跟老師的有比較大的出入，不知道是什么原因？二、The energy difference between 1,2-Dichloroethane conformers

6、in solution研究目的： 1,2-二氯乙烷兩種不同的構(gòu)象在液相（環(huán)己烷）和氣相中能量和鍵長的變化。計算方法： HF / 6-31+G(d) ； MP2 / 6-31+G(d)1. 在GaussView 5.0軟件中繪制出合適的對位交叉式和鄰位交叉式結(jié)構(gòu)，保存成 .gif之后，用Gaussian 09W軟件打開 .gif 文件之后，輸入以下命令（氣相中）： HF方法 % chk=F:GaussC2H4Cl2(cis).chk # opt hf / 6-31+G(d) Title Card Required 0 1 MP2方法 % chk=F:GaussC2H4Cl2(cis).chk #

7、 opt MP2 / 6-31+G(d) Title Card Required 0 1輸入以下命令（液相中）HF方法 % chk=F:GaussC2H4Cl2(cis).chk # opt hf/6-31G SCRF=(dipole,Solvent=cyclohexane) Title Card Required 0 1 3.65 MP2方法 % chk=F:GaussC2H4Cl2(cis)2MP2.chk # opt MP2/6-31+G(d) SCRF=(Solvent=cyclohexane) Title Card Required 0 1 3.65計算結(jié)果：以上計算出的結(jié)果，打開

8、.out文件之后即可找到自己所需要的數(shù)據(jù)，填入上面的表格即可（鍵長的變化和能量的變化）。6-31+G(d)鍵長能量C-CC-HC-Cl氣相中計算方法對位交叉式HF1.515801.077581.79272-997.03286211MP21.515001.090401.78624-997.55788800鄰位交叉式HF1.514431.078121.78678-997.02583398MP21.513381.092901.78113-997.55554550液相中（環(huán)己烷）對位交叉式HF1.504811.073471.87427-996.95751409MP21.518841.090641.89886-997.22732147鄰位交叉式HF1.502211.076891.86663-996.95539163MP21.512411.092421.78427-997.55795863分析討論： 從表格里的數(shù)據(jù)，我們可以得出，不僅同一分子在氣相和液