COSMOlogic——準(zhǔn)確性和局限性

COSMO-RS的主要優(yōu)點(diǎn)是,它使用量子化學(xué)產(chǎn)生的電荷密度表面來描述每個(gè)分子及其與其他分子的相互作用。因此,它是普遍適用的,無需組參數(shù)或atem特定調(diào)整。電子基團(tuán)效應(yīng),如對極性的導(dǎo)電和介聚體影響,以及分子間的相互作用,如氫鍵,都會(huì)自動(dòng)結(jié)合在一起。多功能和復(fù)雜的化合物以及簡單的有機(jī)分子都得到了處理。Smotherm是COSMO-RS高級變體的一種實(shí)現(xiàn)。盡管如此,由于COSMO-RS內(nèi)的近似和量子化學(xué)的限制,預(yù)測并不完美。COSM-Therm驗(yàn)證產(chǎn)生的標(biāo)準(zhǔn)誤差適用于廣泛的有機(jī)化學(xué),但某些化合物類別的描述通常比其他化合物更好。為了在所有有機(jī)化學(xué)和所有預(yù)測性質(zhì)中提供全面平衡的預(yù)測,適合某些化合物類別是不合理的,因?yàn)樗ǔ?huì)降低其他化合物類別的準(zhǔn)確性。因此,在Cosmotherm的開發(fā)過程中,我們的目標(biāo)是確定系統(tǒng)錯(cuò)誤的物理來源,以便在COSMO-RS框架內(nèi)找到解決方案。只有通過直接解決誤差的物理根源,在不進(jìn)行特殊調(diào)整的情況下,才能實(shí)現(xiàn)一般性的改進(jìn)。COS-therm的性能預(yù)測目前的一些局限性來自COSMO-RS理論本身。然而,在Cosmotherm中,這些限制并不像COSMO-RS的較不先進(jìn)的實(shí)現(xiàn)那樣明顯。
COSMO-RS是一種平衡理論。非平衡性質(zhì)無法直接預(yù)測Lycosmo RS是一種不可壓縮液體理論。不能用這種近似方法處理的系統(tǒng)(氣體、固體和臨界系統(tǒng))必須用額外的(外部信息)處理。氣相被視為理想的COSMO-RS無法預(yù)測逸度。在QM計(jì)算完成后,COSMO-RS忽略了三維幾何結(jié)構(gòu)(除了平面和Cosmomic的擴(kuò)展),因此,具有內(nèi)腔的較大系統(tǒng)是不可能的宇宙人。此外,還不能(尚未)考慮合作綁定等效應(yīng)。
COSMO-RS不能描述長程庫侖相互作用。雖然這不是foPKA預(yù)測或離子液體的問題,但稀釋電解質(zhì)的處理需要額外(外部)德拜-赫克爾貢獻(xiàn)。雖然可以在一定程度上預(yù)測鹽入或鹽出效應(yīng),但水中小離子的活度系數(shù)超出了理論范圍。強(qiáng)(氫)鍵的性質(zhì)(例如,在溶劑水中由OH或原子金屬離子形成)沒有得到充分考慮。這可能會(huì)導(dǎo)致接近高離子強(qiáng)度Bronsted極限的系統(tǒng)出現(xiàn)問題,例如,導(dǎo)致“鹽析”等物理錯(cuò)誤行為。
請注意,Cosmotherm中的錯(cuò)誤不是正態(tài)分布。一些化合物類別比其他化合物(醇和胺)描述得更好。這在TZVPD FINElevel中得到了大部分糾正。此外,最好的預(yù)測是在室溫下進(jìn)行的。對于低溫或高溫,偏差會(huì)增加。一般來說,幾十年來的數(shù)量誤差,如pka、In()logp或In(壓力),最好用In或log單位表示。如下面的蒸汽壓示例所示,毫巴的絕對或相對誤差是不對稱的,不太有用。
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erber和Soares 3對各種UNIFAC變體和兩種COSMO SAC變體的無限稀釋活度系數(shù)(IDAC)預(yù)測進(jìn)行了比較。我們使用相同的數(shù)據(jù)集來評估宇宙熱預(yù)測。兩個(gè)不同的數(shù)據(jù)集用于無限稀釋活度系數(shù)的研究。第一組只包含有機(jī)溶劑,而第二組包含有機(jī)溶劑和水。一些重要的化學(xué)功能不包括在這兩組中,其中包括胺、苯胺、硫醇化合物、亞胺、氰基和硝基。雙功能或多功能分子也不包括在內(nèi)。g氨基酸、二醇、甘油、鹵化酸。

COSMO-SAC和UNIFAC的結(jié)果摘自Gerber和Soares的出版物。本文介紹了該論文的最佳UNIFAC變體。本手冊包含兩種COSMO-SAC變體比較,已發(fā)表的文獻(xiàn)變體(lit.)使用BP TZVPD uUfine C30 U1501參數(shù)化計(jì)算了帶有調(diào)整(adj)參數(shù)的變量Smotherm結(jié)果。
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值得注意的是,雖然Cosmotherm計(jì)算包括兩個(gè)集合的所有數(shù)據(jù)點(diǎn),但COSMOSAC數(shù)據(jù)僅針對簡化集合發(fā)布。還分別對非水?dāng)?shù)據(jù)集和水?dāng)?shù)據(jù)集的子集進(jìn)行了UNIFAC(1)計(jì)算,對水?dāng)?shù)據(jù)集的UNIFAC(2)計(jì)算僅針對114個(gè)點(diǎn)。在化學(xué)多樣性有限的單官能團(tuán)有機(jī)溶劑上使用時(shí),UNIFAC在比較的方法中顯示出最好的RMSE。然而,就整體精度而言,CosmotherNoutp的性能優(yōu)于UNIFAC和COSMO-SAC。即使是COSMO-SAC的推薦版本也比Cosmotherm具有更高的AAD和RMSE值。
