COSMOlogic——准确性和局限性

COSMO-RS的主要优点是,它使用量子化学产生的电荷密度表面来描述每个分子及其与其他分子的相互作用。因此,它是普遍适用的,无需组参数或atem特定调整。电子基团效应,如对极性的导电和介聚体影响,以及分子间的相互作用,如氢键,都会自动结合在一起。多功能和复杂的化合物以及简单的有机分子都得到了处理。Smotherm是COSMO-RS高级变体的一种实现。尽管如此,由于COSMO-RS内的近似和量子化学的限制,预测并不完美。COSM-Therm验证产生的标准误差适用于广泛的有机化学,但某些化合物类别的描述通常比其他化合物更好。为了在所有有机化学和所有预测性质中提供全面平衡的预测,适合某些化合物类别是不合理的,因为它通常会降低其他化合物类别的准确性。因此,在Cosmotherm的开发过程中,我们的目标是确定系统错误的物理来源,以便在COSMO-RS框架内找到解决方案。只有通过直接解决误差的物理根源,在不进行特殊调整的情况下,才能实现一般性的改进。COS-therm的性能预测目前的一些局限性来自COSMO-RS理论本身。然而,在Cosmotherm中,这些限制并不像COSMO-RS的较不先进的实现那样明显。
COSMO-RS是一种平衡理论。非平衡性质无法直接预测Lycosmo RS是一种不可压缩液体理论。不能用这种近似方法处理的系统(气体、固体和临界系统)必须用额外的(外部信息)处理。气相被视为理想的COSMO-RS无法预测逸度。在QM计算完成后,COSMO-RS忽略了三维几何结构(除了平面和Cosmomic的扩展),因此,具有内腔的较大系统是不可能的宇宙人。此外,还不能(尚未)考虑合作绑定等效应。
COSMO-RS不能描述长程库仑相互作用。虽然这不是foPKA预测或离子液体的问题,但稀释电解质的处理需要额外(外部)德拜-赫克尔贡献。虽然可以在一定程度上预测盐入或盐出效应,但水中小离子的活度系数超出了理论范围。强(氢)键的性质(例如,在溶剂水中由OH或原子金属离子形成)没有得到充分考虑。这可能会导致接近高离子强度Bronsted极限的系统出现问题,例如,导致“盐析”等物理错误行为。
请注意,Cosmotherm中的错误不是正态分布。一些化合物类别比其他化合物(醇和胺)描述得更好。这在TZVPD FINElevel中得到了大部分纠正。此外,最好的预测是在室温下进行的。对于低温或高温,偏差会增加。一般来说,几十年来的数量误差,如pka、In()logp或In(压力),最好用In或log单位表示。如下面的蒸汽压示例所示,毫巴的绝对或相对误差是不对称的,不太有用。

erber和Soares 3对各种UNIFAC变体和两种COSMO SAC变体的无限稀释活度系数(IDAC)预测进行了比较。我们使用相同的数据集来评估宇宙热预测。两个不同的数据集用于无限稀释活度系数的研究。第一组只包含有机溶剂,而第二组包含有机溶剂和水。一些重要的化学功能不包括在这两组中,其中包括胺、苯胺、硫醇化合物、亚胺、氰基和硝基。双功能或多功能分子也不包括在内。g氨基酸、二醇、甘油、卤化酸。

COSMO-SAC和UNIFAC的结果摘自Gerber和Soares的出版物。本文介绍了该论文的最佳UNIFAC变体。本手册包含两种COSMO-SAC变体比较,已发表的文献变体(lit.)使用BP TZVPD uUfine C30 U1501参数化计算了带有调整(adj)参数的变量Smotherm结果。

值得注意的是,虽然Cosmotherm计算包括两个集合的所有数据点,但COSMOSAC数据仅针对简化集合发布。还分别对非水数据集和水数据集的子集进行了UNIFAC(1)计算,对水数据集的UNIFAC(2)计算仅针对114个点。在化学多样性有限的单官能团有机溶剂上使用时,UNIFAC在比较的方法中显示出最好的RMSE。然而,就整体精度而言,CosmotherNoutp的性能优于UNIFAC和COSMO-SAC。即使是COSMO-SAC的推荐版本也比Cosmotherm具有更高的AAD和RMSE值。
