（一）引言：

? 計算化學(xué)中一個很重要的內(nèi)容就是各類譜圖的模擬。紅外光譜則是計算化學(xué)中最常見的可以模擬的光譜。本章內(nèi)容以丙烯(C3H6)分子為例，介紹如何進(jìn)行紅外光譜的預(yù)測及譜峰如何指認(rèn)。

（二）計算過程：

1. 模型建立
█ 軟件版本Gaussian 16, GaussView 6
█ 使用方法：B3LYP/6-311G(d,p)。計算設(shè)置如下圖所示：

◆ 紅外光譜的計算設(shè)置很簡單，只要選擇Job Type中的Opt+Freq，然后在Method面板選擇好方法和基組即可。

丙烯分子結(jié)構(gòu)



紅外光譜計算設(shè)置

2. 紅外光譜計算
█ 設(shè)置好計算參數(shù)后，保存為c3h6.gjf，然后交給Gaussian 16進(jìn)行計算。
█ 打開計算好的c3h6.log文件，然后選擇Results?vibrations，則會打開振動光譜面板。
█ 下圖中，我們需要使用校正因子讓振動頻率更加接近實(shí)驗值。本文中使用的方法B3LYP/6-311G(d,p)對應(yīng)的校正因子為0.967。更多信息請參考“知識背景”部分。
█ 設(shè)置好校正因子后，我們可以得到如圖所示的校正后的頻率。

振動光譜面板

3. 振動模式分析
█ 完成上述設(shè)置后，點(diǎn)擊Start Animation以及勾選Show Displacement Vectors。然后點(diǎn)擊每個頻率，都會出現(xiàn)相應(yīng)的振動模式。比如此處我們點(diǎn)擊第21個振動模式，對應(yīng)的頻率為3101.16 cm-1，其對應(yīng)的振動模式如下圖所示。
█ 同理，所有的振動頻率對應(yīng)的振動模式都可以得到。

丙烯分子-CH2基團(tuán)的非對稱伸縮振動

4. 譜峰指認(rèn)
█ 此時點(diǎn)擊振動面板中的Spectra，則會生成預(yù)測的紅外光譜圖。如下圖所示

█ 仔細(xì)觀察可以發(fā)現(xiàn)，默認(rèn)紅外光譜圖坐標(biāo)與常用實(shí)驗紅外光譜坐標(biāo)相反，所以在IR譜圖上點(diǎn)擊右鍵中的Property將坐標(biāo)反轉(zhuǎn)，得到下圖。

反轉(zhuǎn)坐標(biāo)

█ 丙烯分子氣態(tài)紅外光譜可以從NIST數(shù)據(jù)庫獲得。更多信息請參考“知識背景”部分。

丙烯分子實(shí)驗紅外光譜圖

█ 對比實(shí)驗紅外光譜和理論預(yù)測的紅外光譜，可以看出理論預(yù)測結(jié)果于實(shí)驗值吻合較好。
█ 然后可以通過點(diǎn)擊譜峰位置，得到每個譜峰所對應(yīng)的振動模式，即完成了譜峰指認(rèn)。

（三）知識背景：

? 關(guān)于振動分析更多內(nèi)容可以參考Gaussian主頁：http://gaussian.com/vib/
? 推薦書籍：Quantum Chemistry, by Levine.
? 頻率校正因子網(wǎng)頁：https://cccbdb.nist.gov/vibscale.asp
? NIST數(shù)據(jù)庫：https://webbook.nist.gov/chemistry/