异构体和构象的计算 实验报告.docx

实验三异构体和构象的计算一、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度常数。二、实验原理 1、化学上,同分异构体是一种有相同的化学式,但结构不同的化合物。同分异构体分类如图: 2、势能等值线曲线上,势能值是相等的。此图很像一幅山区地图,在两边陡峭的山间有一条小路,称为最小能途径,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。如图: 3、反应速度常数的计算: 其中 C 0为浓度因子,对于单分子反应, n=1, 无浓度因子。单分子反应速度常数: 三、实验内容同分异构体构造异构(碳)链异构位置异构官能团异构(异类异构) 立体异构构象异构构型异构顺反异构旋光异构) )( exp( ) )( exp( )( ) )( exp( )( oor oor 1oB oor 1oB RT cHR cSch Tk RT cGch Tkk m m n m n???????????? 1、C 3 NH 5 两种顺反异构体的比较项目反式顺式分子图能量 E(RB+HF-LYP) /. - - 偶极矩( Debye ) 振动频率 前线分子轨道能量 FMO HOMO - - LUMO - - /Hartree - - /Hartree - - Cal/Mol-Kelvin 分析:由上述计算结果比较可以看出,顺反异构体的总能量、偶极矩、前线分子轨道能量以及振动频率都有较明显的差别。与顺式异构体相比,反式异构体的能量较低,焓、熵、自由能都较低,说明反式比顺式更稳定,但偶极矩更大。从前线分子轨道能量可以看出,反式分子的最高占据轨道能量低于顺式分子的最高占据轨道能量,最低空轨道能量高于顺式分子,HOMO 与LUMO 之间的能量间隙较大。从另一个角度反映了反式分子比顺式分子更加稳定。二者都具有 21个正值振动频率,但数值均有差别。 2 、计算顺反之间转化的过渡态项目