COSMO-RS

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COSMO-RS计算的logP值与实验很好地吻合。

COnductor-like Screening MOdel for Realistic Solvents,预测气体纯液体、液体混合物、溶液、离子液体性质。也有人将此方法用于共晶(即使用固溶的物理图像)。数据库中包括1892种化合物(溶剂、小分子)以及离子液体离子库,用户通过ADF计算能够轻松扩充分子、离子库。

  • 溶解度、分配系数 (log P, log Kow)
  • pKa、pKb、Sigma Profile
  • 活度系数、溶剂化自由能、亨利常数
  • 蒸汽压、沸点、(二元/三元)气液平衡相图 (VLE/LLE)
  • 过剩能, 共沸、溶混性gap
  • 成分线、闪点
  • 通过 SMILES关键字或xyz坐标文件批量预测流体热力学性质
  • 虽然由ADF生成的coskf文件精度更高,但也可由MOPAC快速生成库文件大量预测性质
  • QSPR方法预测COSMO sigma-profiles
  • UNIFAC
  • 快速QSPR预测多种性质:熔化热、密度、黏度等,提高溶解度等热力学性质的预测精度。
  • 新的离子液体参数
  • 溶剂混合物优化(溶解度、液-液萃取)

案例1:低聚甘露糖苷模型化合物中乙酰基穿越糖单元的迁移现象研究(JACS, 2018)

乙酰化低聚糖在自然界中很常见。虽然它们参与了一些生化和生物过程,但乙酰基的作用及其迁移的复杂性并没有引起人们的注意。通过有机合成、核磁共振波谱和量子化学模拟相结合的方法,作者发现乙酰基迁移比以往所知更为复杂。利用合成的寡糖苷模型化合物,首次证明了乙酰基在低聚糖和多糖中的迁移可能并不限于在一个单糖单元内部,还可能涉及到两个不同的糖单元之间的糖苷键上的迁移。观察到的这一现象不仅是非常有趣的化学问题,而且也对酰化碳水化合物在自然界中的潜在生物学作用提出了新的问题。

本文在CCSD(T)/COSMO-RS级别进行了流体热力学计算。实验观察到1a与1b的比率约为60:40,COSMO-RS模拟得到的比率为63:37(ΔG = +1.3 kJ/mol)。其中流体热力学计算由AMS中的COSMO-RS模块完成。


案例2:气体在离子液体中的溶解度预测(Chem. Rev.,2014)

基于基团的UNIFAC方法与基于量子化学的COSMO-RS相比,更接近实验结果,迁移性较差;COSMO-RS适用于各种气体,例如对SO2

GasSolubilityIonicLiquids

Gas Solubility in Ionic Liquids, Chem. Rev., 114, 1289−1326 (2014)


案例3:气-液平衡性质预测(Ind. Eng. Chem. Res., 2014)

COSMO-SAC-2013就得到了比COSMO-SAC更高的对混合物热力学性质更精确的预测,对单组份液体的热力学性质保持COSMO-SAC相同的精度。

COSMO-SAC-2013_VLE

Ind. Eng. Chem. Res., 53, 8265–8278 (2014)

针对logP数据拟合出来的新参数,显著提高了汽-液平衡性质,例如混合物蒸气压的预测精度。


案例4:分配系数预测(Toxicol. Mech. Meth., 2011)

研究者们计算log Kow作为第一个筛选参数来估计生物体内的积累率。能持续挥发的“辛醇:水”体系,分配系数logKow在4.5~10之间,这会导致很强的生物体内的积累率。

BrBPS_COSMO-RS

Toxicol. Mech. Meth., 21, 183–192 (2011)

COSMO-RS作为一种基于量子力学的方法,在热力学性质预测方面包含了分子结构的三维信息,而QSAR模型则没有。COSMO-RS模型预测的结果,在7个单体以上,logKow会比较温和的增大,如果考虑聚合物球形卷曲的话,会更合理。


更多信息参考

  • 了解更多COSMO-RS功能、中文实例教程、文献重现、学习量子化学基础知识,请访问 费米维基>> AMS知识库

演示录像: