水とアセトニトリルのpKa値の正確な計算に向けて☆

我々は、水とアセトニトリルのpKa値を正確に計算する簡単な方法を示す。これは、酸と共役塩基の気相絶対自由エネルギーを直接計算し、連続溶媒モデルのみを使って対応する溶液相の自由エネルギーを得るものである。 このようなアプローチにおける誤差のほとんどは、酸と共役塩基の微分溶媒和自由エネルギーが正確でないことに起因しており、我々のアプローチでは、気相酸性度が微分溶媒和における支配的な系統誤差に対して小さな系統誤差しか持たないという認識に基づく補正を用いて除去している。 この方法論は、合理的に正確な電子構造レベル(DFT)、基底セット、および陰溶媒和モデルを用いて、水を溶媒とする一連の中性酸の計算という文脈で概説されている。 次に、3つの異なるハイブリッド密度関数の結果の比較に適用し、関数に対する鈍感さを説明する。 最後に、 水系溶媒と非水系溶媒における中性酸とプロトン化アミンカチオン酸の結果比較に適用しました。 この方法論は、微分溶媒和の誤差が気相酸性度計算の系統誤差よりも大きい限り、調査したすべてのケースについてpKa値を1pH単位以内で概ね予測することが示された。 このようなアプローチは、むしろ一般的であり、クラスタ-コンティニュアム法で生じるような複雑さがないため、絶対的pKa値を計算するためのシンプルなハイスループット手段としての強みを発揮する。 本稿は、「生体エネルギーと生体模倣システムにおける金属」と題する特集号の一部である