计算NMR化学位移

本文使用软件AMS2020.101，实验值来源为AIST。以CH3-SO2-Cl、CH3OH、CO(NH₂)₂、CH3CO为例计算¹³C NMR化学位移。在AIST查询得到的数据分别为：52.65，50.05，159.49，CH3CO的两个C分别为199.93、30.89。

NMR 化学位移 δ$_i$ 定义为： \[\delta_i = \sigma_{ref} - \sigma_i\] 其中

• σ$_{ref}$ 为参考化合物的各向同性 NMR 化学屏蔽
• σ$_i$感兴趣化合物的各向同性 NMR 化学屏蔽

ADF 计算出 σ$_i$ 并显示于 logfile 尾部，Spectra 窗口中显示的是 σ$_{ref}$ - σ$_i$ 的结果，并在窗口中显示该元素的 σ$_{ref}$（用户可以手动修改）。因此，为了避免误会，一般每次只计算一种元素。

一般性的设置参考：优化分子的几何结构。NMR的计算结果，对结构很敏感，因此结构优化需要设置较高的精度，选择更精确的泛函。

基于优化得到的结构，设置NMR计算参数设置，此处仅以CH3CO为例示范：

这里使用了高精度的泛函、基组（TZ2P）、Scalar相对论（因为内层电子的影响也很显著，因此需要考虑相对论）、积分精度。

考虑溶剂化，并设置与实验测量一致的溶液：

设置要计算NMR的元素，或者在窗口中选中要计算NMR的原子，然后点击下图所示的＋（建议每次只计算一种元素，这样程序在输出化学位移的时候，会自动设置合适的参考标注）：

Spin- Spin Coupling 一般只是对$^1$H NMR谱起明显作用，因此此处不设置。对类似C的NMR谱影响几乎可以忽略不计。

保存任务，并计算。

在logfile尾部，会显示NMR屏蔽的计算结果，这里有两个C原子：

<Nov18-2020> <23:48:49>  >>>> ZU1K
<Nov18-2020> <23:49:10>  >>>> ZSGP
<Nov18-2020> <23:49:12>  >>>> ZSGD
<Nov18-2020> <23:49:16>  NMR Shielding ADF-GUI atom   C(1):         153.88 ppm
<Nov18-2020> <23:49:16>  >>>> ZSGP
<Nov18-2020> <23:49:18>  >>>> ZSGD
<Nov18-2020> <23:49:22>  NMR Shielding ADF-GUI atom   C(2):         -27.26 ppm
<Nov18-2020> <23:49:22>  NORMAL TERMINATION

在SCM - Spectra中，可以看到NMR化学位移的数值（注意C的标准ppm是181.1）：

两个C原子的化学位移：

• 甲基上的C：27.22 ppm
• 醛基上的C：208.36 ppm

与实验结果相比：

实验值：

• 甲基上的C：30.89 ppm
• 醛基上的C：199.93 ppm

虽有差异，但还是符合的不错的，只是强度大小定性关系并不很好。

另外几种化合物的实验值与计算值结果比较：

• CH3-SO2-Cl： 52.65 vs. 52.09
• CH3OH： 50.05 vs. 46.50
• CO(NH₂)₂：159.49 vs. 165.18