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实验步骤与实验结果1.程序介绍和界面Gaussian是一个功能强大的量子化学综合软件包，它可以在不同型号的大型计算机，超级计算机，工作站和个人计算机上运行。Gaussian功能有:过渡态能量和结构、键和反应能量、分子轨道、原子电荷和电势、振动频率、红外和拉曼光谱、核磁性质、极化率和超极化率、热力学性质、反应路径，计算可以对体系的基态或激发态执行。可以预测周期体系的能量，结构和分子轨道。因此，Gaussian可以作为功能强大的工具，用于研究许多化学领域的课题，例如取代基的影响，化学反应机理，势能曲面和激发能等等。GaussView是一个专门设计于Gaussian配套使用的软件，其主要用途有两个构建Gaussian的输入文件以图的形式显示Gaussian计算的结果，除了可以自己构建输入文件外，GaussView还可读入ChemBio3D，HyperChem和晶体数据等诸多格式的文件。从而使其可以于诸多图形软件连用，大大拓宽了使用范围。2.构造二茂铁结构首先我们构造环戊烯结构。利用环状基团工具中的环戊二烯基团按钮（GaussView没有环戊烯基团模型）点击空窗口，构造出环戊二烯。用删除工具删除CH2的两个氢原子。再用加氢工具加一个氢原子即可得到正确取向的氢原子。用点群工具将该结构对称化为D5h点群（容差值为0.3），同时选中“Alwaystrackpointgroupsymmetry”。这样用键长工具将任一个C-C键长设为1.44Å，键型设为“共轭双键”，则其余四个C-C键都拥有同等键长和键型。同时具有D5h点群对称性的环戊烯分子中心就是坐标原点。显示坐标轴，用鼠标操作使分子的xy平面大致处于屏幕平面，然后在坐标中心的位置点击添加一个虚原子，如下图所示。构造另一个平行的环戊烯分子。打开晶体工具，选择c方向的晶格长度为3.33Å，并设c方向的重复单元为2，点“Combine”合并，便得到如下图所示的两个相距3.33Å且平行的环戊烯结构。取消掉周期性条件。但此时可以看到坐标轴原点不在两分子的中点位置，这样不利于添加铁原子以及后续操作。为此，我们打开点群工具，将分子点群对称化为D5h，这样坐标轴原点就恰好在两分子的中点位置。由于二茂铁中两个环戊烯是交错的构象，所以将其中一个环戊烯绕分子主轴旋转36⁰既可（但事先必须打开点群工具将“Constraintosubgroup”设为C1，否则D5h的对称性限制使得该旋转操作无法进行），如下图所示。接着用鼠标操作使分子的yz平面大致处于屏幕平面，在坐标中心的位置点击添加一个铁原子。用删除工具删除两个虚原子，但我们会看到残余的十个键（原先的C-X键）。点击“重新键连”（“Rebond”）按钮即可消除那些残键。最后用点群工具将整个分子对称化。但我们会发现尽管GaussView识别分子属于D5d点群，但无论怎么点击“Symmetrize”按钮，分子仍然保持C1点群。其原因是模型中仍有一些残键，这些残键是我们在使用晶体工具时留下的，因为当时的晶胞较小，相邻晶胞内原子自动成键。因此我们需要打开原子列表窗口，选中那些残键（元素符号“？”），然后删除即可。此时再对称化就能得到D5h的二茂铁结构。3.获取有关参数设定计算方法，GroundState表示计算基态，DFT…表示用密度泛函理论，Unrestricted表示用非限制性的，即分别计算α电子和β电子；B3LYP表示用的函数为B3LYP函数。下一行为计算所用基组设置，本计算采用的基组为6-31G，后面的是加极化函数和弥散函数，暂时不考虑。Charge表示计算分子所带电荷量，这里设为0，表示是中性分子；然后是自旋多重度spin，singlet表示自旋多重度为1，分子中没有单电子。设置作业标题，设置所需资源，%chk=1.chk表示计算结果生成的chk文件命名为1.chk，%mem=6MW表示计算所需内存为6M，%nproc=1表示所需cpu数目为1。下一个为General，去掉所有的钩，后面的Guess（初始猜测）、NBO（成键轨道分析）和Solvation（溶剂化）不用管。计算完毕后，按照提示关闭窗口并打开运算好的文件：1.chk文件和1.log文件。打开文件，在1.chk单击可查看键长和查看键角，在1.log文件中得到光谱数据。单击可查看分子轨道。选择不同的method，并对计算效率等参数进行相应比较。