Đang tải... (xem toàn văn)
Câu hỏi thảo luận: Sử dụng phương pháp hóa lượng tử để nghiên cứu cấu trúc phân tử Trả lời: TỐI ƯU HÓA CẤU TRÚC PHÂN TỬ Cho đến lúc này, chúng ta đã thực hiện các tính toán cho các hệ phân tử với cấu trúc xác định. Năng lượng của một hệ phân tử biến đổi theo sự thay đổi nhỏ trong cấu trúc của nó được xác định bởi mặt thế năng. Một mặt thế năng là sự quan hệ toán học liên kết giữa cấu trúc phân tử và năng lượng của nó. Đối với phân tử hai nguyên tử, nó là một đồ thị hai chiều, một chiều là khoảng cách giữa hai nguyên tử (trục X) và chiều thứ hai là năng lượng của phân tử tại khoảng cách xác định của liên kết (trục Y). Đây là một đường cong. Đối với hệ phân tử lớn hơn, mặt sẽ có nhiều chiều theo bậc tự do trong phân tử. I. MẶT THẾ NĂNG Mặt thế năng (PES) thường được mô tả như hình 3.1. Việc vẽ mặt thế năng của phân tử chỉ quan tâm đến hai bậc tự do trong phân tử và vẽ đồ thị năng lượng trên mặt phẳng được xác định bởi các thông số nói trên, từ đó tạo nên một mặt thế năng thật sự. Mỗi điểm tương ứng với cặp giá trị xác định của hai biến số cấu trúc – và do đó nó biểu hiện cho một cấu trúc riêng xác định của phân tử. Độ cao của mặt tại điểm đó tương ứng với năng lượng của cấu trúc đó.
Họ tên: Bùi Văn Giáp Lớp: CH27_LL PP DH BM Hóa học Câu hỏi thảo luận: Sử dụng phương pháp hóa lượng tử để nghiên cứu cấu trúc phân tử Trả lời: TỐI ƯU HÓA CẤU TRÚC PHÂN TỬ Cho đến lúc này, thực tính tốn cho hệ phân tử với cấu trúc xác định Năng lượng hệ phân tử biến đổi theo thay đổi nhỏ cấu trúc xác định mặt Một mặt quan hệ toán học liên kết cấu trúc phân tử lượng Đối với phân tử hai nguyên tử, đồ thị hai chiều, chiều khoảng cách hai nguyên tử (trục X) chiều thứ hai lượng phân tử khoảng cách xác định liên kết (trục Y) Đây đường cong Đối với hệ phân tử lớn hơn, mặt có nhiều chiều theo bậc tự phân tử I MẶT THẾ NĂNG Mặt (PES) thường mơ tả hình 3.1 Việc vẽ mặt phân tử quan tâm đến hai bậc tự phân tử vẽ đồ thị lượng mặt phẳng xác định thông số nói trên, từ tạo nên mặt thật Mỗi điểm tương ứng với cặp giá trị xác định hai biến số cấu trúc – biểu cho cấu trúc riêng xác định phân tử Độ cao mặt điểm tương ứng với lượng cấu trúc Hình 3.1 Mặt (PES) Có ba điểm cực tiểu mặt Một điểm cực tiểu đáy chỗ hỏm mặt đẳng Từ điểm thế, chuyển động theo phương - ngầm hiểu thay đổi nhỏ cấu trúc - dẫn đến lượng cao Một cực tiểu cực tiểu cục bộ, có nghĩa điểm thấp vùng giới hạn mặt cực tiểu tồn cục, điểm có lượng thấp nơi đâu mặt đẳng Các cực tiểu xuất cấu trúc cân hệ thống, với cực tiểu khác tương ứng với cấu hình khác đồng phân cấu trúc trường hợp phân tử đơn; phân tử chất phản ứng hay phân tử chất thành phẩm trường hợp hệ thống nhiều thành phần Các đỉnh (peaks) dãy gò (ridges) ứng với cực đại mặt Đỉnh cực đại theo phương (tức dọc ngang theo dãy gò) Điểm thấp nằm dãy gò cực tiểu cục theo phương (dọc theo dã gò) cực đại theo phương khác Một điểm mà cực đại theo phương cực tiểu theo phương khác (hay tất phương trường hợp mặt kích thước lớn hơn) gọi điểm yên ngựa (dựa theo hình dạng nó) Ví dụ, điểm n ngựa hình cực tiểu dãy gị điểm cực đại theo đường nối điểm cực tiểu nằm bên bên dãy gò Một điểm yên ngựa tương ứng với cấu trúc chuyển tiếp hai cấu trúc cân II XÁC ĐỊNH CÁC ĐIỂM CỰC TIỂU Thơng thường, tối ưu hóa cấu trúc cố gắng xác định cực tiểu mặt năng, theo cách dự đốn cấu trúc cân hệ phân tử Sự tối ưu hóa xác định cấu trúc chuyển tiếp Tuy nhiên, chương tập trung chủ yếu vào việc tối ưu hóa để xác định điểm cực tiểu Việc tối ưu hóa để định vị điểm cực tiểu gọi cực tiểu hóa Tại điểm cực tiểu điểm yêu ngựa, đạo hàm bậc lượng (được xem gradient) zero Bởi gradient lực âm, nên lực zero điểm Một điểm mặt mà lực zero gọi điểm dừng Tất trình tối ưu hóa hồn thành xác định điểm dừng, điểm ln điểm mà ta mong đợi Một q trình tối ưu hóa cấu trúc cấu trúc phân tử xem đầu vào thực bước tối ưu hóa mặt Nó tính tốn lượng gradient điểm xác định cịn bao xa theo hướng thực bước Gradient hướng mà theo hướng lượng giảm nhanh điểm cho biết độ dốc cửa hướng Hầu hết thuật tốn tối ưu hóa ước lượng tính toán giá trị đạo hàm bậc hai lượng theo tọa độ phân tử để cập nhật ma trận số lực (ma trận Hessian) Các số lực xác định độ cong mặt điểm đó, mà cung cấp thơng tin bổ sung cần thiết cho bước III CÁC TIÊU CHUẨN HỘI TỤ Một trình tối ưu hóa xem hồn tồn hội tụ thực hiện: bản, lực 0, bước nhỏ, thấp giá trị cho trước định nghĩa thuật tốn Dưới tiêu chuẩn hội tụ Gaussian sử dụng: Các lực phải Đặc biệt thành phần cực đại lực phải giá trị ngưỡng 0.00045 (được hiểu 0) Căn quân phương (RMS) lực phải (thấp dung sai xác định 0.003) Giá trị độ dịch chuyển tính tốn bước phải nhỏ giá trị ngưỡng định nghĩa 0.0018 (một lần nữa, không) Giá trị quân phương (RMS) độ dịch chuyển bước phải thấp giá trị ngưỡng 0.0012 Chú ý rằng, thay đổi lượng điểm điểm tiêu chuẩn tường minh cho hội tụ Nó phản ánh lần kiểm tra kích thước bước kế tiếp, bước nhỏ gần cực tiểu thường dẫn đến thay đổi nhỏ lượng Sự diện bốn tiêu chuẩn hội tụ ngăn nhận dạng sớm điểm cực tiểu Rõ ràng là, vị trí có dạng “thung lũng” gần phẳng bề mặt năng, lực (trong phạm vi dung sai) bước tính tốn cịn lớn để tối ưu hóa tiến đến đáy “thung lũng” Hoặc vùng có độ dốc lớn kích thước bước nhỏ lực cịn lớn Việc kiểm tra quân phương số hạng ngăn ngừa giá trị dung sai xấu tiêu chuẩn hội tụ mà có khả dẫn đến dự đốn khơng xác điểm cực tiểu Có ngoại lệ tiêu chuẩn hội tụ vừa khảo sát việc tối ưu hóa phân tử lớn Khi lực nhỏ hai bậc so với giá trị ngưỡng (tức 1/100 giá trị giới hạn này), việc tối ưu hóa cấu hình xem xem hội tụ độ dịch chuyển lớn giá trị ngưỡng Tiêu chuẩn sử dụng trường hợp bề mặt mặt rất phẳng gần cực tiểu, mà thơng thường với phân tử lớn IV TÍNH TỐN TỐI ƯU HĨA CẤU TRÚC IV.1 Tối ưu hóa cấu trúc cho phân tử Ethylene (File: e3_01 thư mục Examples) Từ khóa Opt vùng “Route Section” yêu cầu Gaussian thực tối ưu hóa cấu trúc mức lý thuyết hệ hàm sở xác định từ khóa khác Trong Gaussian, thông số đặc trưng phân tử (molecule specification) cho việc tính tốn tối ưu hóa cấu trúc cho bất dạng sau đây: tọa độ Descartes, ma trận Z hay dạng hỗn hợp Việc tính tốn tối ưu hóa cấu trúc tạo cấu trúc tối ưu hóa chứa file liệu xuất H H C C H H Hình 3.2 Phân tử Ethylene Sau thực việc tối ưu hóa cấu trúc cho phân tử Ethylene (C 2H4) Ethylene phân tử có đối xứng cao (hình 3.2) Dưới file liệu vào để tối ưu hóa cấu trúc cho phân tử #P RHF/6-31G(d) Opt Test Ethylene Geometry Optimization 01 C C CC H CH HCC H CH HCC 180 H CH HCC 180 H CH HCC 180 Variables: CC=1.31 CH=1.07 HCC=121.5 Các góc nhị diện 1800 chứng tỏ phân tử phẳng (các nguyên tử nằm mặt phẳng) IV.2 Phân tích liệu xuất Chúng ta xem xét liệu việc tính tốn tối ưu hóa cấu trúc cho ethylene Sau tính tốn, Gaussian cho liệu xuất với đoạn kết (bảng 3.1) Bảng 3.1 GradGradGradGradGradGradGradGradGradGradGradGradGrad (đường phân cách) Search for a local minimum(mục tiêu tối ưu: điểm cực tiểu yên ngựa) Step number out of a maximum of 25 (Các giá trị cũ biến cấu trúc, đơn vị borh radian) Variable Old X -DE/DX Delta X Delta X Delta X New X (Linear) (Quad) (Total) R1 2.49270 -0.00299 -0.00241 -0.00148 -0.00389 2.48881 R2 2.03449 -0.00051 -0.00175 0.00064 -0.00112 2.03337 A1 2.12564 0.00001 -0.00071 0.00080 0.00008 2.12573 D1 3.14159 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 3.14159 (Kết kiểm tra hội tụ) Item Value Threshold Converged? Maximum Force 0.002987 0.000450 NO RMS Force 0.000815 0.000300 NO Maximum Displacement 0.002388 0.001800 NO RMS Displacement 0.001521 0.001200 NO Predicted change in Energy=-7.011741D-06 (dự đoán thay đổi lượng) GradGradGradGradGradGradGradGradGradGradGradGradGrad (đường phân cách) Dịch chuyển cực đại thay đổi lớn cấu trúc phân tử hệ thống tọa độ Cột “threshold” cho giá trị ngưỡng cho tiêu chuẩn hội tụ Cấu trúc hình thành bước dựa liệu xuất trình bày Khi tất bốn số hạng cột “Converged ?” YES tối ưu hóa hồn tất hội tụ đạt điều kiện cực tiểu địa phương Đối với việc tối ưu hóa cho ethylene, hội tụ xảy sau ba bước tính tốn (bảng 3.2) Bảng 3.2 Bước Số số hạng đạt “YES” Sau bước thực hiện, việc tính tốn lượng điểm đơn tiến hành điểm mặt đẳng tạo liệu xuất cho tính tốn Khi tối ưu hóa hội tụ cấu trúc thời cấu trúc sau kết thúc việc tính tốn điểm Vì thế, lượng cấu trúc tối ưu hóa tìm thấy tính tốn lượng điểm đơn bước trước đó, nói cách khác (năng lượng) xuất liệu xuất trước lúc việc kiểm tra hội tụ đạt yêu cầu Dưới lượng ethylene: SCF Done: E(RHF) = -78.0317108708 A.U after cycles Các tính tốn lượng điểm đơn thực sau cấu trúc tối ưu hóa Năng lượng ethylene tương ứng với điểm dừng bề mặt Trong trường hợp này, điểm dừng cực tiểu Các thông số cấu trúc tối ưu hóa sau xuất sau thao tác kiểm tra hội tụ thực xong (Bảng 3.3) Bảng 3.3 Các toạ độ nội cấu trúc tối ưu hóa: Chiều dài (R), góc liên kết (A) góc nhị diện (D) Stationary point found -! Optimized Parameters ! ! (Angstroms and Degrees) ! -! Name Definition Value Derivative Info ! ! R1 R(1,2) 1.317 (1.31) -DE/DX = -0.0001 ! ! R2 R(1,3) 1.076 (1.07) -DE/DX = ! ! R3 R(1,4) 1.076 -DE/DX = ! ! R4 R(2,5) 1.076 -DE/DX = ! ! R5 R(2,6) 1.076 -DE/DX = ! ! A1 A(2,1,3) 121.7952 (121.5) -DE/DX = ! ! A2 A(2,1,4) 121.7952 -DE/DX = ! ! A3 A(3,1,4) 116.4096 -DE/DX = -0.0001 ! ! A4 A(1,2,5) 121.7952 -DE/DX = ! ! A5 A(1,2,6) 121.7952 -DE/DX = ! ! A6 A(5,2,6) 116.4096 -DE/DX = -0.0001 ! ! D1 D(3,1,2,5) 180 -DE/DX = ! ! D2 D(3,1,2,6) -DE/DX = ! ! D3 D(4,1,2,5) -DE/DX = ! ! D4 D(4,1,2,6) 180 -DE/DX = ! Bảng 3.4 Bảng định hướng chuẩn Standard orientation: Center Atomic Atomic Coordinates (Angstroms) Number Number Type X Y Z 0.000000 0.000000 0.658510 0.000000 0.000000 -0.658510 0.000000 0.914545 1.225447 0.000000 -0.914545 1.225447 0.000000 -0.914545 -1.225447 0.000000 0.914545 -1.225447 Các thơng số tối ưu hóa (Optimized parameters) độ dài (R n), góc liên kết (An) góc nhị diện (Dn) cấu trúc tối ưu hóa Các số đánh số nguyên tử nằm dấu ngoặc (cột bảng 3.3) Nguyên tử phân tử đánh dấu tương ứng với thứ tự chúng trong vùng “Specification Section” Các số xuất bảng định hướng chuẩn (cột bảng 3.4) có chứa tọa độ Descartes cấu trúc tối ưu hóa Trong ví dụ này, có hai liên kết (R1 R2) có thay đổi chút liên kết C-C-H (A1) tăng khoảng 0.3 độ Phần lại file liệu xuất tính tốn tối ưu hóa trình bày phần: phân tích mật độ điện tích, vân đạo phân tử (nếu có yêu cầu với từ khóa Pop=Reg), tích điện nguyên tử moment lưỡng cực cấu trúc tối ưu hóa IV.3 Tối ưu hóa cấu trúc cho phân tử Fluoroethylene (file: e3_02 thư mục Examples) Bây ta xét thành viên khác chuỗi Vinyl xem xét sự ảnh hưởng việc thay hydro Ethylene Flo (hình 3.3) Sự tối ưu hóa cho phân tử hội tụ bước tính tốn thứ Bảng kết tính tốn thơng số cấu trúc cho ta so sánh cấy trúc hai phân tử (bảng 3.5) Bảng 3.5 So sánh toạ độ nội Ethylene Fluoroethylene Tọa độ nội Ethylene Fluoroethylene Liên kết C-C [R(2,1)] 1.32Å 1.31Å Liên kết C-F [R(4,1)] 1.08Å 1.33Å Góc liên kết C-C-F [A(2,1,4)] 121.8Å 122.4Å Góc liên kết C-C-H [A(2,1,3)] 121.8Å 125.7Å H H H H C C 121.8o C 121.8o 125.7o C 122.4o H H H 1.08Å F 1.33Å Hình 3.3 Ethylene FluoroEthylene Việc thay hydro flo (F) làm cho liên kết carbon nhóm (C–F) dài Nó làm cho liên kết C–C ngắn hơn, dẫn đến liên kết trở nên mạnh góc liên kết C–C–F C–C–H lớn (hình 3.3) IV.4 Tối ưu hóa trạng thái chuyển tiếp (File: e3_03 thư mục Examples) Khả tối ưu hóa dùng để xác định cấu trúc chuyển tiếp cấu trúc trạng thái hai tương ứng với điểm dừng mặt Tuy nhiên, việc tìm trực tiếp cấu trúc chuyển tiếp mong muốn việc dự đốn cách hợp lý cấu hình thách thức nhiều trường hợp Gaussian có khả hình thành cách tự động cấu trúc khởi động ban đầu cho trình tối ưu hóa trạng thái chuyển tiếp dựa vào chất phản ứng thành phẩm phản ứng, phương pháp STQN (Synchronous Transit-Guided Quasi-Newton) Phương pháp yêu cầu sử dụng lưa chọn QST2 cho từ khóa Opt (tức Opt=QST2) File liệu vào theo phương pháp bao gồm hai vùng Title hai vùng Molecule Specification Cách có khả tạo dự đốn cấu trúc chuyển tiếp mà nằm chất phản ứng chất thành phẩm phản ứng dạng toạ độ nội Dưới file liệu vào cho việc tối ưu hóa cấu trúc chuyển tiếp phản ứng Đây phản ứng dịch chuyển nguyên tử hydro từ vị trí 2: H3CO H2COH Chúng ta sử dụng Phương pháp lý thuyết trường tự hợp Hartree-Fock vỏ mở UHF hệ phân tử trạng thái doublelet: #T UHF/6-31G(d) Opt=QST2 H3CO > H2COH Reactants 0,2 C H3CO) O 1.48 H1R2A H 1.08 110 120 H 1.08 110 -120 Variables: R=1.08 A=110 H3CO > H2COH Products Vùng “Title Secsion” thứ Vùng “Molecular Specification” thứ (cấu trúc Vùng “Title Secsion” thứ hai 0,2 C Vùng “Molecular Specification” thứ hai (Cấu trúc H2COH) O 1.48 H1R2A H 1.08 110 120 H 1.08 110 -120 Variables: R=1.9 A=30 Kết file liệu xuất cho thấy cấu trúc chuyển tiếp dự đoán, nguyên tử hydro liên kết yếu với hai nguyên tử carbon oxy (xem bảng 3.6) Bảng 3.6a Các thơng số cấu trúc tối ưu hóa Stationary point found -! Optimized Parameters ! ! (Angstroms and Degrees) ! -! Name Definition TS Reactant Product Derivative Info ! ! R1 R(1,2) C=O 1.3675 1.48 1.48 -DE/DX = ! R2 R(1,3) C-H 1.2776 1.08 1.9 ! -DE/DX = -0.0001 ! ! R3 R(1,4) 1.0781 1.08 1.08 -DE/DX = -0.0001 ! ! R4 R(1,5) 1.0781 1.08 1.08 -DE/DX = -0.0001 ! ! R5 R(2,3) O-H 1.1862 2.1095 0.9643 -DE/DX = 0.0001 ! ! A1 A(2,1,3) O-C-H 53.1556 110 30 -DE/DX = ! ! A2 A(2,1,4) 117.2367 110 110 -DE/DX = ! ! A3 A(2,1,5) 117.2367 110 110 -DE/DX = ! ! A4 A(3,1,4) 117.2601 108.9373 122.0812 -DE/DX = ! ! A5 A(3,1,5) 117.2601 108.9373 122.0812 -DE/DX = ! ! A6 A(4,1,5) 118.4127 108.9373 108.9373 -DE/DX = ! ! A7 A(1,2,3) 59.5351 28.7562 99.8793 -DE/DX = ! D1 D(4,1,2,3) 104.9528 120 120 -DE/DX = ! ! D2 D(5,1,2,3) -104.9528 -120 -120 -DE/DX = ! ! Hình 3.4 Các trạng thái phản ứng dịch chuyển hydro Hình 3.4 mơ tả trạng thái phân tử chuyển tiếp phản ứng nói Đối với trường hợp khó hơn, Gaussian cung cấp chọn lựa QST3 cho từ khóa Opt (tức Otp=QST3) mà tối ưu hóa cấu trúc trạng thái chuyển tiếp dựa vào chất phản ứng, chất thành phẩm cấu trúc dự đoán ban đầu trạng thái chuyển tiếp IV.5 Tối ưu hóa trường hợp khó 10 Có vài hệ mà chúng thủ tục tối ưu hóa mặc định khơng thể thực thành cơng Một vấn đề khó nhiều trường hợp số lực ước lượng q trình tối ưu hóa khác biệt cách so với giá trị thực Một cách mặc định, q trình tối ưu hóa bắt đầu dự đoán ban đầu ma trận đạo hàm bậc hai mà xuất phát từ trường lực hóa trị đơn giản Ma trận gần cải thiện tốt sau bước tối ưu hóa việc sử dụng đạo hàm bậc tính tốn Khi đốn ban đầu chưa đầy đủ (còn kém), ta cần sử dụng cách thức tinh vi, phức tạp để tạo nên số lực Điều đặc biệt quan trọng cho việc tối ưu hóa trạng thái chuyển tiếp Dưới số từ khóa hữu dụng có liên quan đến vấn đề nêu trên: Opt=ReadFC Đọc số lực ban đầu từ file kiểm tra “Checkpoint” tạo q trình tính tốn tần số (thường chạy mức lý thuyết thấp, hệ hàm sở nhỏ) việc tự tính tốn chúng Sự chọn lựa (ReadFC) giúp bắt đầu q trình tối ưu hóa hướng Sự chọn lựa yêu cầu phải có dòng lệnh %Chk=filename vùng % Section cửa sổ Job Entry (lưu ý filename tên file ta tự đặt, thường ta nên lấy giống tên file liệu vào) Opt=CalcFC Tính tốn số lực điểm khởi đầu cách sử dụng phương pháp hệ hàm sở q trình tối ưu hóa Opt=CalcAll Tính tốn số lực điểm q trình tối ưu hóa Đây thủ tục làm nhiều thời gian sử dụng trường hợp đặc biệt cần thiết Sự chọn lựa ReadFC hữu ích thực việc tính tốn tần số mức lý thuyết thấp Khi gặp trường hợp khó khăn khơng thực việc tính tốn tần số trước CalcFC chọn lựa trước tiên tốt CalcAll nên chọn trường hợp đặc biệt Tăng tối đa số bước thực Đơi q trình tối ưu hóa yêu cầu nhiều bước thực theo thủ tục mặc định xác định cho công việc Chúng ta tăng tối đa số lượng bước thực chọn lựa MaxCycle cho từ khóa Opt Khởi động lại q trình tối ưu hóa bị hõng Nếu lưu (save) file kiểm tra (checkpoit file) ta khởi động lại q trình tối ưu hóa bị hõng trước việc sử dụng từ khóa Opt=Restart V BÀI TẬP 11 Dưới xét số tập mà đối tượng thành viên khác chuỗi Vinyl CH2=CHR (hình 3.5) liệt kê bảng 3.7 Bảng 3.7 H R Hợp chất CH3 Propene OH Vinyl Alcohol NH2 Vinyl Amine H C C R H Hình 3.5 Chuỗi Vinyl CH2=CHR V.1 Tối ưu hóa cấu hình riêng (conformer) Propene (File 3_01a (1800) file 3_01b (00) thư mục Exercise) Thực tối ưu hóa cấu hình hai cấu hình riêng Propene, góc nhị diện C-C-C-H 1800 (trái) 00 (phải) (hình 3.6) Sự khác lượng moment lưỡng cực hai cấu hình sau tối ưu hóa ? Điền kết vào bảng 3.8 cho nhận xét H H C H H C C H H C H H C H H C H H 180o 0o Hình 3.6 Các cấu hình riêng Propene Bảng 3.8 C–C–C– H Năng lượng Moment lưỡng cực X Y Total 0o -117.071471194 -0.3054 -0.0032 0.3054 180o -117.068177602 -0.3001 -0.0653 0.3072 V.2 Tối ưu hóa cấu hình riêng (conformer) Vinyl Alcohol 12 (Các file 3_02a (00), 3_02b (1800) 3_02c (acteald.)) Thực tối ưu hóa cấu trúc cho hai cấu hình riêng Vinyl Alcohol (hình 3.7) mà chúng tương tự cấu hình riêng Propene mà xét Thêm vào đó, tiến hành tối ưu hóa cho phân tử Acetaldehyde - đồng phân cấu trúc Vinyl Alcohol H H C O H C C H H H H C C O H O H H 180o 0o Hai cấu hình riêng Vinyl Alcohol C H H Acetaldehyde Hình 3.7 Các cấu hình riêng Vinyl Alcohol Ba dạng cấu hình có đạt cực tiểu tương ứng mặt hay khơng ? Năng lượng chúng có khác ? Kết thu điền vào bảng 3.9 đây: Bảng 3.9 Hệ phân tử Cấu hình riêng Vinyl Alcohol C–C–O–H = 0o Năng lượng -152.888886562 C–C–O–H = 180o -152.885388871 Acetaldehyde -152.915965413 V Tối ưu hóa Vinyl Amin dạng phẳng Chạy chương trình để tối ưu hóa cho Vinyl Amin (hình 3.8) a) Xem lại kết tối ưu hóa hợp chất chuỗi Vinyl thực tóm tắt ảnh hưởng nhóm lên đặc trưng sau đây: - Liên kết đơi C–C - Góc liên kết carbon nhóm - Moment lưỡng cực Điền kết theo bảng 3.10 Bảng 3.10 Độ dài liên kết, góc liên kết moment lưỡng cực 13 Hệ phân tử Conformer R C=C (Å) C–C– R(0) Ethylene H 1.317 121.8 0.0 Fluoroethylen e F 1.309 122.4 1.53 CH3 1.319 125.3 0.31 C–C–C–H = 180o CH3 1.319 124.9 0.31 C–C–O–H = 0o OH 1.318 127.0 1.06 C–C–O–H = 180o OH 1.315 122.8 2.09 NH2 1.325 127.1 1.71 C–C–C–H = 0o Propene Vinyl Alcohol Vinyl Amine Flo (F) nhóm mà làm ngắn độ dài liên kết Giải thích ? H H C N H H C H Hình 3.8 Vinyl Amine dạng phẳng b) So sánh phân tích mật độ điện tích Mulliken Ethylene Fluoroethylene Điền kết vào bảng 3.11 cho nhận xét Bảng 3.11 Bảng so sánh điện tích nguyên tử toàn phần (Total atomic Charges) Ethylene Fluoroethylene C -0.352753 C 0.256639 C -0.352753 C -0.472937 H 0.176377 H 0.186698 14 H 0.176377 F -0.365569 H 0.176377 H 0.202811 H 0.176377 H 0.192357 15 ... Tối ưu hóa cấu trúc cho phân tử Ethylene (File: e3_01 thư mục Examples) Từ khóa Opt vùng “Route Section” yêu cầu Gaussian thực tối ưu hóa cấu trúc mức lý thuyết hệ hàm sở xác định từ khóa khác... điểm dừng Tất q trình tối ưu hóa hồn thành xác định điểm dừng, điểm luôn điểm mà ta mong đợi Một trình tối ưu hóa cấu trúc cấu trúc phân tử xem đầu vào thực bước tối ưu hóa mặt Nó tính tốn lượng... ưu hóa cấu trúc cố gắng xác định cực tiểu mặt năng, theo cách dự đốn cấu trúc cân hệ phân tử Sự tối ưu hóa xác định cấu trúc chuyển tiếp Tuy nhiên, chương tập trung chủ yếu vào việc tối ưu hóa