亲爱的研友该休息了!由于当前在线用户较少,发布求助请尽量完整的填写文献信息,科研通机器人24小时在线,伴您度过漫漫科研夜!身体可是革命的本钱,早点休息,好梦!

Combining ab initio quantum mechanics with a dipole-field model to describe acid dissociation reactions in water: First-principles free energy and entropy calculations

化学 偶极子 自由能微扰 从头算 计算化学 从头算量子化学方法 Møller–Plesset微扰理论 热力学 分子动力学 量子力学 物理 微扰理论(量子力学) 分子 有机化学
作者
Patrick Maurer,Radu Iftimie
出处
期刊:Journal of Chemical Physics [American Institute of Physics]
卷期号:132 (7) 被引量:10
标识
DOI:10.1063/1.3317398
摘要

We introduce a novel approach to compute dissociation free energy and entropy values in simulations that employ a density functional theory description of the acidic moiety and of the solvent. The approach consists of utilizing an alchemical transformation of a weak acid A-COOH into the strong acid B-COOH, which makes it practical to employ alchemical free energy perturbation methods in the context of ab initio molecular dynamics simulations. The present alchemical transformation circumvents the need to tackle changes in the total number of electrons and atoms by replacing the chemical residue responsible for the change in acidity with an easily tunable external effective potential. Our investigation demonstrates that (1) a simple but effective class of external potentials that control acidity changes in the acetic/trifluoroacetic acid series can be achieved by replacing the methyl and trifluoromethyl substituents by screened dipoles. Using this dipole-field/quantum-mechanics (DF/QM) approach one can predict gas-phase geometries, proton dissociation energies, total dipole moments, and water binding energies in good agreement with full-QM values. (2) The resulting alchemical perturbation calculations are stable and well converged and allow one to compute absolute pKa values whose accuracy is limited primarily by the exchange-correlation functional employed: H–COOH=2.5±0.6 (full-QM calculation), 3.7 (exp); F3C–COOH=0.4±0.6 (DF/QM calculation), 0.5 (exp); H3C–COOH=3.1±0.7 (DF/QM calculation), 4.7 (exp); 3) Our DF/QM model predicts that the difference in acidity between H–COOH and H3C–COOH is dominated by solvent entropy effects, in excellent agreement with experimental observations. The calculated difference between the dissociation energies of these acids is ΔΔdU=0.0±0.26 kcal/mol while the experimental value is 0.0±0.1 kcal/mol.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
大幅提高文件上传限制,最高150M (2024-4-1)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
Mike001发布了新的文献求助10
2秒前
Mike001发布了新的文献求助10
3秒前
6秒前
11秒前
曼曼完成签到,获得积分20
12秒前
13秒前
1分钟前
轻松的采柳完成签到 ,获得积分10
1分钟前
华仔应助科研通管家采纳,获得10
1分钟前
邓权完成签到,获得积分10
1分钟前
CipherSage应助Yippee采纳,获得10
1分钟前
coco完成签到 ,获得积分10
1分钟前
子月之路完成签到,获得积分10
1分钟前
1分钟前
星辰大海应助qq采纳,获得10
1分钟前
Yippee发布了新的文献求助10
1分钟前
2分钟前
光亮如彤完成签到,获得积分10
2分钟前
2分钟前
核桃小丸子完成签到 ,获得积分10
2分钟前
2分钟前
2分钟前
2分钟前
2分钟前
2分钟前
2分钟前
王瑞华发布了新的文献求助10
2分钟前
fan完成签到,获得积分10
2分钟前
fan发布了新的文献求助20
3分钟前
Orange应助王瑞华采纳,获得10
3分钟前
疯狂的月亮完成签到 ,获得积分10
3分钟前
orixero应助科研通管家采纳,获得10
3分钟前
尔立的男人完成签到 ,获得积分10
3分钟前
3分钟前
华仔应助甜美的秋尽采纳,获得10
3分钟前
祖之微笑发布了新的文献求助10
3分钟前
ding应助Yippee采纳,获得10
3分钟前
3分钟前
宝贝完成签到 ,获得积分10
3分钟前
源壹源发布了新的文献求助10
3分钟前
高分求助中
Manual of Clinical Microbiology, 4 Volume Set (ASM Books) 13th Edition 1000
Sport in der Antike 800
De arte gymnastica. The art of gymnastics 600
少脉山油柑叶的化学成分研究 530
Mechanical Methods of the Activation of Chemical Processes 510
Electronic Structure Calculations and Structure-Property Relationships on Aromatic Nitro Compounds 500
Berns Ziesemer - Maos deutscher Topagent: Wie China die Bundesrepublik eroberte 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 有机化学 工程类 生物化学 纳米技术 物理 内科学 计算机科学 化学工程 复合材料 遗传学 基因 物理化学 催化作用 电极 光电子学 量子力学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 2418475
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 2110133
关于积分的说明 5337684
捐赠科研通 1837301
什么是DOI,文献DOI怎么找? 914899
版权声明 561118
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 489296