小说都不敢写一个高中生能随手用上正版的Gaussian。但对于身处顶尖竞赛中学、坐拥特殊教育资源的陈航来说，这却是他“曲线救国”计划中最坚实的一块跳板。
他现在要做的便是用这个强大的工具，验证自己那个想法是否有理论可行性。
第一步，建模。
他首先构建最简单的模型分子：苯基N-硝基胺（Ph-NH-NO?）。这是从苯胺衍生出来的最简单的N-硝基胺，也是他猜想中可能的中间体原型。
鼠标点击，苯环（六元环工具）率先出现。添加氨基（-NH?），再连接硝基（-NO?）。一个略显古怪的分子出现在屏幕上：苯环连着“NH”，再拖着一个“NO?”，像个小章鱼。但这只是初始的“连线图”，原子间键长、键角、二面角都是默认值，分子在真实空间中的最优几何构象需要通过计算优化出来。
陈航将分子文件保存为PhNHNO2.gjf，准备提交他的第一个Gaussian计算任务。
这相当于给这个虚拟分子“捏骨正形”，找到它在现实中最可能存在的构象，并验证它是个真实的稳定点，而非过渡态或虚频点。
他在GaussView中设置计算类型：Opt Freq。
方法泛函选择：B3LYP。这是有机化学计算中最经典、最常用的杂化泛函之一，精度和速度平衡得很好。
基组选择：6-31G(d)。这也是处理有机分子的标准基组之一，对于初始探索足够了。
其他设置：默认。任务标题写上“Ph-NH-NO2 Optimization and Frequency”。
保存输入文件，通过校园网的计算作业管理系统提交。屏幕上弹出估算时间：约25分钟。
“还好，不算太久。”陈航松了口气，感觉像往虚拟反应釜里投下了第一份原料，然后开始等待“反应”完成。
等待的间隙，他也没闲着。拿出笔记本，开始规划后续的计算工作：
1.验证猜想基础：计算优化后的Ph-NH-NO?分子中，关键化学键（N-NO?键，以及与芳环相连的C-N键）的键级、键长、电子密度分布。看看硝基的吸电子效应到底对C-N键削弱了多少。
2.探索互变异构：尝试寻找从Ph-NH-NO?到其重氮酸式互变异构体（Ph-N=N-OH）的过渡态。计算这个质子迁移过程的能垒。
3.关键离去步骤：模拟互变异构体分解，N?O离去，生成芳基正离子的路径。计算这一步的热力学反应热和动力学能垒。
4.对比经典路径：作为参照，需要简单计算经典Sandmeyer反应中，芳基重氮盐Ph-N??分解或与Cu?作用生成芳基自由基的关键步骤能垒。
5.亲核捕获：最后，计算生成的活性芳基物种与一个简单的亲核试剂，比如氯离子Cl?，结合的反应能垒，完成整个理论计算目标。
思路清晰了，第一步的计算结果也差不多出来了。陈航刷新作业状态，显示Completed normally（正常完成）。他立刻下载结果文件，用GaussView打开。
首先检查优化后的几何结构。分子形状果然发生了变化，硝基的氧原子与氨基的氢原子之间，距离似乎比初始模型近了一些，这可能预示着分子内氢键或某种弱相互作用的趋势。键长数据被他调出：
N-NO?键长：1.398 ?
芳环C-N键长：1.410 ?
（注：?是埃，10的负10次方米，数据不一定准确，轻喷）
对比典型芳香胺的C-N键长，约1.40 ?，和典型硝胺的N-NO?键长，约1.35-1.40 ?，看起来都在正常范围，但需要更精细的分析。
他接着进行“自然键轨道（NBO）”分析，这是一种分析分子中电子分布和键性质的方法。短暂的等待后，关键数据出现：
N-NO?键的Wiberg键级：0.95 （键级小于1，表明键较弱，有部分单键性质，易断裂）
芳环C-N键的Wiberg键级：0.88 （显着低于典型芳香胺C-N键的~1.0，说明电子云密度降低，键被削弱！）
硝基上氧原子的自然电荷：-0.45左右，氨基氮上电荷：-0.12，而与之相连的氨基氢电荷：+0.35，氢正电性很强，说明N-H键极性很大，氢酸性强！
“有门儿！”陈航眼睛一亮。计算初步证实了他的猜想：硝基的强吸电子效应通过共轭和诱导传递，确实显着降低了芳环C-N键的键级，即削弱了它，同时极大地增强了N-H键的极性，使得质子转移在热力学上非常有利。
接下来是频率计算……第一步验证成功，陈航信心大增。他立刻开始第二步：寻找互变异构的过渡态。
小主，这个章节后面还有哦，请点击下一页继续阅读，后面更精彩！
喜欢全能学霸人生请大家收藏：(m.xtyxsw.org)全能学霸人生天悦小说网更新速度全网最快。