异构体和构象的计算.docx

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1、实验报告化学测量与计算实验Ⅱ实验名称：异构体和构象的计算学生姓名：学号：院（系）：级指导教师：实验日期：2017.03.13交报告日期：2017.03.20一、实验目的1.掌握异构体的计算；2.掌握过渡态的优化；3.学会计算单分子反应速率常数。二、实验原理1.异构体的分类（1）顺反异构：也称几何异构，是立体异构中的一种，由于双键不能自由旋转引起的，一般指不饱和烃（包括烯烃、炔烃）的双键，也有C=N双键，N=N双键及环状等化合物的顺反异构。顺式异构体:两个相同原子或基团在双键或环的同侧的为顺式异构体，也用c

2、is-来表示。反式异构体:两个相同原子或基团在双键或环的两侧的为反式异构体，也用trans-来表示。如：、。（2）化学异构：是指原子的连接顺序不同而导致的结构异构。如：、。2.势能面势能等值线曲线上，势能值是相等的。此图中在两边能量高处中间一条最小能途径，因为它是能量最低点的联线。在反应物区和产物区的最小能途径之间有一小的凸起区，称为势垒，势垒的顶点称为鞍点，此处的势能图呈马鞍形。沿最小能途径走向反应物区和产物区，势能均急剧下降；沿着最小能途径的垂直方向，则势能急剧上升。3．反应速度常数的计算当n=1的时

3、候，这个公式代表的结果表示单分子反应速率常数；当n=2的时候，这个公式代表的结果表示双分子反应速率常数。取n=1，上式可简化如下：三、实验步骤1.打开电脑当中的G09W软件，新建任务。2.建设任务，进行计算方法（routesection）、标题、分子所带电荷及自旋多重度、分子坐标的输入，然后保存为输入文件。3.从本次实验开始，分子的左边逐渐比较难以书写，可以使用CHEMCRAFT软件将几何构型画出，使用此软件获得该分子的坐标。4.选择RUN并保存输出文件的位置。5.等待计算完成后，打开输出文件，分析所得到

4、的数据。6.可以使用CHEMCRAFT软件读取OUT文件，获得相关数据。四、实验内容1.同分异构体的优化：优化反式1,3-丁二烯和顺式1,3-丁二烯结构，比较两种结构的能量、偶极距、前线分子轨道能量、振动频率等差别。Gaussian程序使用的命令为：#pb3lyp/6-31G**freqopt=z-matrixscfcon=7optcyc=200图2顺式1,3-丁二烯图1反式1,3-丁二烯2.顺反异构之间转化过渡态的计算猜测过渡态时两个双键所在平面的二面角在80-90°之间，取值90°。Gaussian程

5、序使用的命令为：#pB3LYP/6-31G**Scfcon=7optcyc=200freqopt=(ts,z-matrix,noeigentest)iop(1/8=6)图3过渡态1,3-丁二烯3.计算和优化化学异构体：比较N-取代的丁二烯三种结构的能量、偶极距、前线分子轨道能量、振动频率等差别。Gaussian程序使用的命令为：%mem=300mb#pb3lyp/6-31G(d,p)freqopt=z-matrixscfcon=7optcyc=200（1）（2）（3）图4N-取代的丁二烯三种结构五、实验数

6、据与实验结果1.反式1,3-丁二烯和顺式1,3-丁二烯的优化以及其过渡态的计算。反式1,3-丁二烯顺式1,3-丁二烯过渡态能量(a.u.)-156.00137-155.99414-155.98962偶极矩(Debye)0.01680.11540.1177HOMO(a.u.)-0.22967-0.22704-0.25402LUMO(a.u.)-0.02334-0.03030.00413振动频率1176.5848155.6384-193.37192297.1070275.4775327.8644355.413

7、63516.3182478.2070355.41364540.1467613.2848654.19385781.7777757.6476698.95066905.2010890.7886878.89367930.4672929.9758950.11248934.0704932.3580953.225491003.0699937.16341008.4573101005.97041036.19041028.1596111063.56521071.78301061.0343121234.89251109.784

8、11144.8546131322.38331316.50961319.1418141323.51821351.11191324.9751151426.34621447.22451434.7797161486.09141476.01351474.0055171673.79581692.81761695.7841181727.15051715.79531734.8798193143.63073139.07873129.059120