COMPSOL データバンクに基づく溶解エネルギー予測のための COSMO 系手法と状態方程式手法の比較研究

COMPSOL データバンクに基づく溶解エネルギー予測のための COSMO 系手法と状態方程式手法の比較研究

溶媒和エネルギーの計算は、分離プロセスの設計、薬理学および薬物設計、反応速度モデリングなど、いくつかの分野で多くの用途があります。これらのアプリケーションには、溶媒和エネルギーを正確に予測し、この特性の温度依存性を考慮した、高速かつ堅牢な熱力学モデルが必要です。このフレームワーク内で、我々は 2 つの COSMO ベースの連続体溶媒和モデル (COSMO-RS および COSMO-SAC-dsp) を、効率性がよく知られている 2 つのバージョンの予測 3 次状態方程式 (PSRK および UMR-PRU) と比較しました。この目的のために、COMPSOL データバンクから抽出された 65,000 データポイントの大規模な実験セットが検討されました。計算データと実験データの比較は、ギブスの溶媒和エネルギーについて、また文献で初めて、溶媒和のエントロピーとエンタルピーの両方について同時に実行されました。水素結合が起こらない単純な二元混合物の場合、すべてのモデルが正確な予測を提供でき、溶媒和ギブズ エネルギーに関する平均絶対偏差は 0.3 kcal/mol 未満でした。より複雑な会合混合物については、特に水系の場合、COSMO-RS は実験データと計算データの間に最良の相関関係を示しました。 EoS の中で、PSRK モデルが最高の精度を提供することが観察されています。

溶媒和ギブズ エネルギー (Δsolv gᵢ) の推定は、プロセスおよび製品設計における重要な問題です。この熱力学量が異なる化学種間の親和性の程度に関連していることを考えると、分離プロセスや化学反応に適切な溶媒を選択する場合などに非常に役立ちます。溶媒和量の計算は、薬理学や医薬品設計においても重要な事項です。溶媒和現象は、特定の生物学的活性物質の標的タンパク質に対する親和性、およびその溶解度や化学的安定性に直接影響を与えるからです[1-4]。

溶媒和エネルギーは、多数の反応と化学種を含む液相の詳細な化学反応速度モデルにも必要であり、熱分解、燃焼、または大気酸化現象をシミュレートするために開発された気相モデルに基づいています [5-8]。これらの例は、溶媒和エネルギーを予測できると同時に高速かつ堅牢で、幅広い化合物に適用できる予測的かつ正確な方法の必要性を強調しています。注目すべき特徴として、これらのアプリケーションは広い温度範囲をカバーするため、溶媒和エネルギーに使用されるモデルには前提条件として温度依存性が含まれている必要があります。