一百多年来，无数化学家试图给这位“老功臣”打补丁、做升级，从尝试用更便宜、毒性更低的铜源，或者寻找其他金属（铁、镍等）来部分替代到开发连续流反应器。
然而，所有这些改进，都没有触及问题的核心，那个基于单电子转移和自由基的经典机理。大家似乎默认了，想要利用重氮盐的高能量，就必须经过铜离子的“煽动”，就必须承担由此带来的安全与环境代价。就像默认了想要过河，就必须坐那条又破又漏、还要收高价船费的渡船。
陈航的想法则是：探索一下这个N-硝基胺是否能作为反应中间体，进而生成需要的目标产物。
为什么他会产生这样的想法？不仅是因为从学过的知识中，陈航知道硝基是极强的吸电子基团，而且硝基本身还是一个大的π共轭体系。
特别的，针对N-硝基胺这类物质，硝基会通过σ键强烈地吸引N-H键上的电子云，使得N-H键的极性增强，氢原子的酸性显着提高。一个酸性的质子更容易被解离，于是便会发生质子转移。然后当质子离去后，整个分子会发生互变异构，变成重氮酸式互变异构体Ar-N=N-OH这样一种结构。而为什么能形成，这种结构？那是因为这整个分子形成了一个巨大的、贯穿芳环、氮原子和氧原子的离域π体系。这种广泛的共轭效应极大地稳定了重氮酸式互变异构体。质子迁移后，分子内形成了更长的共轭链（Ar-N=N-O），电子离域范围更广，分子整体的能量更低，因此更稳定。
而且根据查阅看过的一些文献资料，陈航也知道一氧化二氮（N?O）是一个热力学上非常稳定的中性小分子。在化学中，能够生成如此稳定气体的过程是强大的反应驱动力。因此，N?O是一个远比氮气（N?）在重氮盐中离去时“意愿”更强、动力学上更易离去的基团。
沿着这个思路，一个更大胆的设想在他脑海中逐渐成形：能否以 N-硝基胺作为反应的关键中间体，实现将惰性芳香 C-N 键直接转化为多种 C-X 和 C-C 键？
想罢，他就要行动。
首先，他想着先尝试以复现经典有机人名反应当作化学竞赛实验学习的由头，先想办法看看能不能分离并鉴定出了N-硝基胺中间体。如果可以，那这第一步就代表成功，可以通过改变条件，让反应物更多的以N-硝基胺的形式出现，从而生成高活性的芳基阳离子等效体，最终被亲核试剂捕获，得到目标产物。
但他又想了想，直接做重氮化实验进行观察？门都没有。实验室连亚硝酸钠都管得死死的，更别说现场生成重氮盐了。万一炸了，别说自己小命不保，整个化学楼都得上新闻头条：“高一学神实验室炸出蘑菇云，省赛五冠王当场飞升”。
在华夏国，如果不是课题或项目研究，这种有巨大危险性的教学实验是几乎不被老师们允许的，即便竞赛课会上实验教学，但大多数都是安全可靠的实验。
没办法，陈航只好想一想有没有好的方式。
他坐在图书馆角落，盯着电脑屏幕发呆。
那就只能曲线救国了。
如何曲线救国呢？
陈航又来到图书区，看到了几本教材，《计算有机化学导论》、《密度泛函理论在有机反应机理中的应用》、《Gaussian软件从入门到精通》、《多尺度分子模拟：从量子到经典》……
对，就是计算化学！
既然实验暂时碰不得，那就先用理论与计算把这条路走通。把反应机理、过渡态、能量曲线全算出来，看看自己的直觉到底靠谱不靠谱。如果计算结果显示这条N-硝基胺路径在热力学和动力学上可行，那再去找真正的实验室资源也不迟，倒时必定有导师愿意带这个实验项目。
反正他现在时间多得是，五科省队刚拿下，国赛初赛要到五月才开始，学校那边巴不得他天天自学，别去上课打扰其他凡人。
更妙的是，华附的图书馆居然有正版Gaussian 16的校园授权！虽然是教育版，计算资源有限，但对一个小分子体系的DFT计算绰绰有余。
陈航眼睛一亮，感觉计划完全可行。
计算化学，现代化学研究中理论与实验并驾齐驱的另一条腿。
在化学史上，理论与实验的螺旋式上升从未停止。如果说门捷列夫的周期表是归纳法的伟大胜利，那么薛定谔方程的提出，则为从第一性原理计算分子性质提供了可能。
但薛定谔方程对于多电子体系的精确求解是“天文数字”般的困难，犹如试图用纸笔精确描绘一场席卷全球的风暴中每一粒尘埃的轨迹。
于是，一代代理论化学家开始了近似的艺术。早期的半经验方法，如Hückel分子轨道理论，像一幅简笔画，抓住了有机共轭体系的神韵，却失了细节。而后来ab initio方法，如Hartree-Fock理论，力求严谨，但计算量随原子数增长极快，且因忽略了电子间复杂的瞬时相关作用，精度常不如人意。
本小章还未完，请点击下一页继续阅读后面精彩内容！