Оптимальность и точность компьютерных вычислений свободной энергии Гиббса гидратации молекул в континуальных моделях сольватации

Abstract

Проведено компьютерное моделирование и выполнены расчеты при стандартных условиях свободной энергии Гиббса растворения в воде шести пробных органических молекул: метанола (CH3OH), этанола (CH5OH), ацетамида (H3CC(O)NH2), метантиола (CH3SH), метиламина (CH3NH2), хлорметана (CH3Cl). Расчеты свободных энергий гидратации выполнены в рамках двух известных континуальных моделей сольватации: Solvation Model of Density (SMD) и Conductor-like Polarizable Continuum Model (CPCM). Квантово-механическая часть вычислений была выполнена методами гибридного функционала плотности b3lyp и ограниченного Хартри - Фока. Проведена сравнительная оценка точности и времени расчетов разными методами. Показаны универсальность, высокая точность и малая затратность времени в расчетах по SMD с использованием метода функционала плотности b3lyp. По сравнению с экспериментальными данными ошибки вычисленных с помощью SMD значений свободных энергий Гиббса растворения в воде молекул не превысили 20%. Две использованные модификации модели CPCM показали худшие по точности и затратам времени результаты расчетов по сравнению с подходом SMD. При этом предпочтительным оказался метод ограниченного Хартри - Фока по сравнению с методом функционала плотности b3lyp.

Keywords

• физика конденсированного состояния
• континуальные модели сольватации
• метод функционала плотности
• метод хартри - фока
• компьютерное моделирование
• свободная энергия растворения
• гидратация органических молекул