我们以如下两个分子为例进行测试,两个分子的中各自的两个H原子之间的自旋耦合常数J,实验值分别为约1Hz、7Hz,
两个分子结构分别为:
1 C -4.012485253000 -4.433521350000 -0.339019545600 2 C -2.916133463000 -3.472377023000 0.181061039700 3 C -1.540720884000 -4.164542701000 0.021050930810 4 C -1.577553309000 -5.285587648000 1.114973940000 5 C -2.969725596000 -5.096278683000 1.764862195000 6 C -4.048752285000 -5.555684226000 0.754287772400 7 H -3.776347722000 -4.822173229000 -1.339797793000 8 H -4.981326174000 -3.917961938000 -0.408728367700 9 H -5.036359630000 -5.607448287000 1.235318963000 10 H -2.961912543000 -2.467457599000 -0.258693970700 11 H -0.722453306900 -3.454620927000 0.209701239800 12 H -1.398948238000 -4.564598436000 -0.992887213000 13 H -0.778036945000 -5.141375763000 1.855926477000 14 H -1.455179923000 -6.293799752000 0.694401525300 15 H -3.064381472000 -5.558291542000 2.756242565000 16 H -3.831048721000 -6.553177848000 0.346927952000 17 C -3.130035508000 -3.559247794000 1.710134205000 18 H -4.125559489000 -3.215621438000 2.028666832000 19 H -2.362655037000 -3.022197743000 2.287346250000
1 C -1.467937529000 -2.091932253000 -0.352129053600 2 C -2.896122195000 -2.703954506000 -0.207708955400 3 C -3.050640520000 -1.578595730000 0.861904694600 4 C -2.150386492000 -0.716457722100 -0.076911289110 5 C -2.046666390000 -2.026057310000 1.944944745000 6 C -0.840323392600 -2.417195593000 1.019404960000 7 H -0.848696525400 -2.264954361000 -1.242280782000 8 H -2.983413376000 -3.750838217000 0.121814282800 9 H -3.519641844000 -2.525888807000 -1.094905476000 10 H -4.035672374000 -1.231531236000 1.201209655000 11 H -1.543756564000 0.083501128580 0.375104267900 12 H -2.698560165000 -0.338603304400 -0.950890976400 13 H -2.422424121000 -2.876407988000 2.532537816000 14 H -1.799340625000 -1.211804395000 2.641881450000 15 H -0.565789406500 -3.478543187000 1.108099766000 16 H 0.057784099010 -1.813847235000 1.217330499000
下面的教程以其中第一个分子为例进行演示。
优化过程参考,参考:优化分子的几何结构。因为该分子只包含C、H元素,因此结构优化使用DZP基组、Frozen Core:Large、Functional:GGA→BP即可。
使用第一步优化得到的分子结构进行计算。参数设置如下:
ADFinput > Properties > NMR,选中关心的某个原子,例如本例中关心的是第11号原子(H),希望计算8号原子(H)对它的造成的耦合常数的大小。那么首先选中8号原子,然后点击Perturbing atoms后面的➕,然后选中11号原子,点击Responding atoms后面的➕,如下图所示(当然,这两者都可以选中多个原子然后点➕):
保存并提交任务。
耦合常数在计算输出的*.logfile底部即有显示:
<Dec01-2020> <16:45:02> ADF-GUI atoms H(8) - H(11): k= 0.239 , j= 2.876 <Dec01-2020> <16:45:02> NORMAL TERMINATION
可以看到第一种分子的结果为2.876Hz(实验值约为1Hz),类似可以计算第二个分子8.834Hz(实验值约为7Hz)。
自旋-自旋耦合常数的误差绝对值差异不大,不能用百分比来衡量误差,例如实验值为0.1,计算值为0.2,误差百分比是100%,但实际上结果是很精确的了。