使用量子化学和COSMO-RS方法计算动态溶剂效应和液相速率常数
Yunsie Chung1, William H Green1
1Department of Chemical Engineering, Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, Massachusetts 02139, United States.
预测液相反应速率常数对于理解化学动力学至关重要. 这项研究评估了计算方法,用COSMO-RS (BP-TZVP) 找到 ωB97XD/def2-TZVP,为液相速率常数提供了最佳的准确性.
科学领域:
- 计算化学是一种计算化学.
- 化学动力学 化学动力学
- 物理化学 物理化学
背景情况:
- 工业和环境相关的反应发生在液态阶段.
- 准确预测液相速率常数对于分析动力机制至关重要.
- 当前的计算方法 (量子化学,连续解法) 有未知的错误,缺乏标准化的工作流程.
研究的目的:
- 评估各种量子化学和COSMO-RS (Conductor-like Screening Model - Realistic Solvation) 理论水平的准确性,以预测液相速率常数和动态溶剂效应.
- 为这些预测建立一个一致的计算工作流.
- 评估与不同理论方法相关的计算错误.
主要方法:
- 首先计算了气相速常数.
- 使用各种量子化学和COSMO-RS方法进行了溶解校正.
- 预测的准确性与实验数据对15个反应和49种溶剂中的191个速率常数进行了评估.
- 分析了相对速率常量,以隔离解值计算错误.
主要成果:
- 在BP-TZVP水平上, ωB97XD/def2-TZVP (量子化学) 和COSMO-RS的组合证明了液相速率常数的最佳性能,在log10 (k_liq) 中平均绝对误差为0.90.
- 对相对速率常数的预测在大多数测试方法中显示出高准确度,平均绝对误差为0.27在log10(k_solvent1/k_solvent2).
结论:
- 该研究确定了用于预测液相反应速率的最佳计算参数.
- 这些发现为溶液中的化学动力学提供了更可靠的计算工作流.
- 使用当前的计算工具,可以准确预测动力溶剂效应.
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