Exercices Gaussian-09 : Modélisation Moléculaire & Calculs

TP MODELISATION - GAUSSIAN-09

Exercice 1 : Détermination de la distance d’équilibre entre deux atomes d’hydrogène
dans le dihydrogène. ............................................................................................... 4
1) Single point (calcul d’une énergie à partir d’une géométrie fixée et d’une distance
fixée) ................................................................................................................... 5
a) Distance fixée R = 0,6 Ȧ. ................................................................................. 5
b) Distance fixée R = 1,16 Ȧ ................................................................................ 5
2) lancer un calcul avec la fonction scan. ............................................................... 6
3) Optimisation de géométrie. ............................................................................... 8
a)Vous vérifierez que l’énergie HF en ua trouvée est identique dans les deux parties
du fichier, vous noterez cette valeur (c’est l’énergie minimale de H2 optimisé). ..... 8
b)Vous déterminerez le groupe ponctuel de symétrie de H2 et comparerez avec le
résultat trouvé par le calcul [NB il faut chercher la chaine de caractères PG pour
point group]. ..................................................................................................... 9
c)Vous déterminerez dans les deux parties du fichier output le moment dipolaire du
composé et vous comparerez avec le moment dipolaire attendu pour H2. ............ 9
Fréquence ........................................................................................................ 9
d)Vous déterminerez la distance d’équilibre R. Vous comparerez avec la valeur
trouvée précédemment de façon graphique (tableur). ....................................... 11
Exercice 2 : Comparaison de méthode de calcul sur le dihydrogène. ......................... 12
A) Optimisation de géométrie et calcul de fréquence du dihydrogène avec le niveau
de théorie HF et la base STO-3G. ......................................................................... 12
Comparaison de la valeur d’énergie et la fréquence des différents modèles et
bases. ............................................................................................................ 15
Comparaison de la valeur de la distance d’équilibre R des différents modèles et
bases. ............................................................................................................ 16
Comparaison du temps de calculs pour chacun des modèles/bases. ................. 16
Exercice 3 : Calcul du spectre RMN 1H du dihydrogène. ........................................... 17
1)Vous comparerez au déplacement chimique calculé en phase gaz par la méthode
DFT-B3LYP/6-31G**, sachant que la constante d'écran des protons du TMS est de
31.7 au même niveau de calcul. .......................................................................... 18
Exercice 4 : conformation et configuration absolue des composés organiques. ......... 20
1) Stabilité et rotations du composé 1-chloro-2-fluoro éthane (ClCH2-CH2F). ........ 20

a) Vous procéderez à la construction du composé le plus stable (soit le composé
anti -péri planaire) sur Molden ......................................................................... 20
1) Le résultat de cette question a) est-il toujours en éclipsé ou anti ou décalé
gauche ? ........................................................................................................ 21
b) Faire la même chose avec un composé éclipsé (le F en face du Cl) et faire un
calcul de single point uniquement avec la même méthode de calcul (HF/STO-3G)
que précédemment (donc on omet le mot clé opt !). .......................................... 21
c) Il est possible de procéder à une rotation autour de la liaison C-C afin de trouver
les conformères anti décalé gauche et éclipsé. ................................................. 22
d) On peut aussi procéder de façon manuelle : .................................................. 25
2) Stabilité des composés cyclohexane forme chaise ........................................... 25
a) Substituant en position équatoriale et axiale ................................................. 25
b) Stabilisation par liaison hydrogène intra moléculaire ..................................... 29
3) configuration absolue ..................................................................................... 34
a) Energies identiques du R et du S ................................................................... 34
Exercice 5 : Sélectivité endo ou exo d’une réaction de cycloaddition (cyclopentadiène +
propènal réaction de Diels-Alder). .......................................................................... 46
1) Le cyclopentadiène. ....................................................................................... 46

Exercice 1 : Détermination de la distance d’équilibre entre deux atomes
d’hydrogène dans le dihydrogène.

1) Single point (calcul d’une énergie à partir d’une géométrie fixée et d’une distance fixée)
a) Distance fixée R = 0,6 Ȧ.
Ce qui nous intéresse ici ce sont en général trois points : l’énergie (HF en ua) ; le moment
dipolaire en Debye (lorsqu’on fait une optimisation de géométrie) et le groupe ponctuel de
symétrie (lorsqu’on fait une optimisation de géométrie).
H2_R1.log
L’énergie vaut –1.1592804 eV (ici en jaune). Le groupe ponctuel de symétrie est D2h (ici en vert)
Le moment dipolaire en Debye vaut 0.
b) Distance fixée R = 1,16 Ȧ.
On a changé la valeur de la distance R= 0,6 A par 1.16 A. On obtient alors :
H2_R2.log