COMPSOL Veri Bankasına Dayalı Çözme Enerjilerinin Tahminine Yönelik COSMO Tabanlı ve Durum Denklemi Yaklaşımlarının Karşılaştırmalı Bir Çalışması

COMPSOL Veri Bankasına Dayalı Çözme Enerjilerinin Tahminine Yönelik COSMO Tabanlı ve Durum Denklemi Yaklaşımlarının Karşılaştırmalı Bir Çalışması

Çözünme enerjilerinin hesaplanmasının, ayırma işlemlerinin tasarımı, farmakoloji ve ilaç tasarımı ve kinetik modelleme gibi çeşitli alanlarda birçok kullanımı vardır. Bu uygulamalar, solvasyon enerjilerini doğru bir şekilde tahmin edebilen, bu özelliğin sıcaklığa bağımlılığını hesaba katabilen, hızlı ve sağlam termodinamik modeller gerektirir. Bu çerçevede, iki COSMO tabanlı sürekli çözüm modelini (COSMO-RS ve COSMO-SAC-dsp), verimlilikleri açısından iyi kabul edilen tahmine dayalı kübik durum denklemlerinin iki versiyonuyla (PSRK ve UMR-PRU) karşılaştırdık. Bu amaçla COMPSOL veri bankasından çıkarılan 65.000 veri noktasından oluşan geniş bir deney seti dikkate alındı. Hesaplanan ve deneysel veriler arasındaki karşılaştırmalar Gibbs solvasyon enerjisi için ve literatürde ilk kez hem entropi hem de solvasyon entalpisi için aynı anda yapıldı. Hidrojen bağının gerçekleşmediği daha basit ikili karışımlar için tüm modeller, çözünme Gibbs enerjisine ilişkin 0,3 kcal/mol'ün altındaki ortalama mutlak sapmalarla doğru tahminler sağlama kapasitesine sahipti. Daha karmaşık birleştirici karışımlar için COSMO-RS, özellikle sulu sistemler için deneysel ve hesaplanan veriler arasındaki en iyi korelasyonu gösterdi; EoS arasında en iyi doğruluğu PSRK modelinin sunduğu görülmektedir.

Çözünme Gibbs enerjisinin (Δsolv gᵢ) tahmini, süreç ve ürün tasarımında önemli bir konudur. Bu termodinamik miktarın farklı kimyasal türler arasındaki afinite derecesine bağlı olduğu göz önüne alındığında, örneğin bir ayırma işlemi veya kimyasal reaksiyon için yeterli bir çözücünün seçiminde çok faydalı olabilir. Solvasyon miktarlarının hesaplanması aynı zamanda farmakoloji ve ilaç tasarımında da kritik bir konudur, çünkü solvasyon fenomeni, belirli bir biyolojik olarak aktif maddenin hedef proteinlere olan afinitesinin yanı sıra çözünürlüğünü ve kimyasal stabilitesini doğrudan etkiler [1-4].

Çözünme enerjileri aynı zamanda çok sayıda reaksiyonu ve kimyasal türü içeren ve piroliz, yanma veya atmosferik oksidasyon olaylarını simüle etmek için geliştirilen gaz fazı modellerine dayanan sıvı faz detaylı kimyasal kinetik modeller için de gereklidir [5-8]. Bu örnekler, solvasyon enerjilerini tahmin edebilen, aynı zamanda hızlı ve sağlam olan ve çok çeşitli kimyasal bileşiklere uygulanabilen öngörücü ve doğru yöntemlere olan ihtiyacı vurgulamaktadır. Göze çarpan bir özellik olarak, bu uygulamalar geniş sıcaklık aralıklarını kapsamaktadır ve bu nedenle çözme enerjileri için kullanılan modellerin bir ön koşul olarak sıcaklığa bağımlılığı içermesi gerekmektedir.