COMPSOL 데이터뱅크 기반 용매화 에너지 예측을 위한 COSMO 계열 및 상태방정식 접근법의 비교 연구

COMPSOL 데이터뱅크 기반 용매화 에너지 예측을 위한 COSMO 계열 및 상태방정식 접근법의 비교 연구

용매화 에너지의 계산은 분리 공정 설계, 약리학 및 약물 설계, 동역학 모델링과 같은 여러 분야에서 많은 용도로 사용됩니다. 이러한 응용 분야에는 용매화 에너지를 정확하게 예측하고 이 특성의 온도 의존성을 설명할 수 있으며 빠르고 견고한 열역학 모델이 ​​필요합니다. 이 프레임워크 내에서 우리는 두 가지 COSMO 기반 연속체 용매화 모델(COSMO-RS 및 COSMO-SAC-dsp)을 효율성이 잘 알려진 상태 예측 삼차 방정식의 두 가지 버전(PSRK 및 UMR-PRU)과 비교했습니다. 이를 위해 COMPSOL 데이터뱅크에서 추출된 65,000개의 데이터 포인트로 구성된 대규모 실험 세트가 고려되었습니다. Gibbs 용매화 에너지에 대해 계산된 데이터와 실험 데이터 간의 비교가 수행되었으며, 문헌에서 처음으로 용매화의 엔트로피와 엔탈피 모두에 대해 동시에 수행되었습니다. 수소 결합이 일어나지 않는 단순한 이원 혼합물의 경우, 모든 모델은 용매화 깁스 에너지와 관련하여 평균 절대 편차가 0.3 kcal/mol 미만으로 정확한 예측을 제공할 수 있었습니다. 보다 복잡한 결합 혼합물의 경우 COSMO-RS는 특히 수성 시스템의 경우 실험 데이터와 계산 데이터 간의 가장 좋은 상관 관계를 보여주었습니다. EoS 중에서는 PSRK 모델이 최고의 정확도를 제공하는 것으로 관찰되었습니다.

용매화 깁스 에너지(Δsolv gᵢ)의 추정은 공정 및 제품 설계에서 중요한 문제입니다. 이 열역학적 양이 서로 다른 화학종 사이의 친화도와 관련되어 있다는 점을 고려하면, 예를 들어 분리 공정이나 화학 반응에 적합한 용매를 선택할 때 매우 유용할 수 있습니다. 용매화 현상은 표적 단백질에 대한 특정 생물학적 활성 물질의 친화성뿐만 아니라 용해도 및 화학적 안정성에도 직접적인 영향을 미치기 때문에 용매화 양의 계산은 약리학 및 약물 설계에서 중요한 문제이기도 합니다[1-4].

용매화 에너지는 또한 많은 수의 반응과 화학종을 포함하고 열분해, 연소 또는 대기 산화 현상을 시뮬레이션하기 위해 개발된 기체상 모델을 기반으로 하는 액체상의 상세한 화학 동역학 모델에도 필요합니다[5-8]. 이러한 예는 용매화 에너지를 예측할 수 있는 동시에 빠르고 강력하며 광범위한 화합물에 적용할 수 있는 예측적이고 정확한 방법의 필요성을 강조합니다. 눈에 띄는 특징으로 이러한 응용 프로그램은 넓은 범위의 온도를 다루므로 용매화 에너지에 사용되는 모델에는 전제 조건으로 온도 의존성이 포함되어야 합니다.