第106章 验证可行（1/2）

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pleted 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）