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
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。
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:
实验值:
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: