K přesnému výpočtu hodnot pKa ve vodě a acetonitrilu☆

Představujeme jednoduchý přístup k výpočtu přesných hodnot pKa ve vodě a acetonitrilu založený na přímém výpočtu absolutních volných energií kyseliny a konjugované báze v plynné fázi s použitím pouze kontinuálního solvatačního modelu k získání odpovídajících volných energií v roztokové fázi. Většina chyb takového přístupu vyplývá z nepřesných diferenciálních solvatačních volných energií kyseliny a konjugované báze, které jsou v našem přístupu odstraněny pomocí korekce založené na zjištění, že acidity v plynné fázi mají pouze malou systematickou chybu ve srovnání s dominantní systematickou chybou v diferenciální solvataci. Metodika je nastíněna v kontextu výpočtu souboru neutrálních kyselin s vodou jako rozpouštědlem pro přiměřeně přesnou úroveň teorie elektronické struktury (DFT), bázovou sadu a implicitní solvatační model. Poté je aplikována na srovnání výsledků pro tři různé hybridní hustotní funkcionály, aby se ilustrovala necitlivost na funkcionál. Nakonec je tento přístup aplikován na srovnání výsledků pro soubory neutrálních kyselin a protonovaných aminokationtových kyselin ve vodných (voda) i nevodných (acetonitril) rozpouštědlech. Ukazuje se, že metodika obecně předpovídá hodnoty pKa pro všechny zkoumané případy s přesností na 1 jednotku pH, pokud je diferenciální solvatační chyba větší než systematická chyba ve výpočtech kyselosti v plynné fázi. Takový přístup je poměrně obecný a nemá další komplikace, které by vznikly u metody cluster-continuum, což mu dává sílu jako jednoduchému vysoce výkonnému prostředku pro výpočet absolutních hodnot pKa. Tento článek je součástí zvláštního vydání s názvem: Kovy v bioenergetických a biomimetických systémech

.