Para o cálculo preciso dos valores de pKa em água e acetonitrile☆

Apresentamos uma abordagem simples para o cálculo preciso dos valores de pKa em água e acetonitrilo com base no cálculo simples das energias livres absolutas da fase gasosa da base ácida e conjugada com o uso de apenas um modelo de solvação contínua para obter as energias livres da fase da solução correspondente. A maior parte do erro em tal abordagem decorre de energias livres de solvação diferencial imprecisas da base ácida e conjugada que são removidas na nossa abordagem utilizando uma correcção baseada na percepção de que as acidezes da fase gasosa têm apenas um pequeno erro sistemático em relação ao erro sistemático dominante na solvação diferencial. A metodologia é delineada no contexto do cálculo de um conjunto de ácidos neutros com água como solvente para um nível de estrutura eletrônica (DFT) razoavelmente preciso, conjunto de bases e modelo de solvatação implícito. É então aplicada à comparação de resultados para três diferentes funções de densidade híbrida para ilustrar a insensibilidade à função. Finalmente, a abordagem é aplicada à comparação de resultados para conjuntos de ácidos neutros e ácidos amínicos catiónicos protonados tanto em solventes aquosos (água) como não aquosos (acetonitrilo). A metodologia é mostrada para prever geralmente os valores de pKa para todos os casos investigados até 1 unidade de pH, desde que o erro de solvência diferencial seja maior do que o erro sistemático nos cálculos de acidez em fase gasosa. Tal abordagem é bastante geral e não tem complicações adicionais que surgiriam num método de cluster-continuum, dando-lhe assim força como um meio simples de alto rendimento para calcular os valores absolutos de pKa. Este artigo é parte de um número especial intitulado: Metais em Bioenergética e Sistemas Biomiméticos.