分極連続体モデル（PCM）は、計算化学において溶媒和効果をモデル化するために広く用いられている手法である。溶媒 分子をそれぞれ独立した分子として扱う必要がある場合、溶媒媒介化学反応のモデル化にかかる計算コストは膨大になる。溶媒を個々の分子としてではなく分極連続体としてモデル化することで、第一原理計算がより容易に実現可能となる。広く用いられているPCMには、連続体が分極可能な誘電体PCM（D-PCM）（誘電体参照）と、 COSMO溶媒和モデルに類似した導体状PCM（C-PCM）の2種類がある。[1] [2]
分子溶媒和の自由エネルギーは、次の 3 つの項の合計として計算されます。
- G sol = G es + G dr + G cav
- G es = 静電
- G dr = 分散-反発
- G cav = キャビテーション[3]
電荷移動効果も場合によっては溶媒和の一部として考えられる。[1]
PCM溶媒和モデルは、Gaussian、GAMESS [3] 、JDFTxなどのいくつかの量子化学計算パッケージで、ハートリー・フォックレベルと密度汎関数理論（DFT）レベルでのエネルギーと勾配の計算に利用できます。
2002年の論文の著者らは、非静電効果が溶質-溶媒相互作用を支配する場合、PCMには限界があると指摘しています。彼らは論文要旨で次のように述べています。「PCMには静電的な溶質-溶媒相互作用のみが含まれているため、我々の研究結果から、研究対象とした7つの分子のうち、シクロヘキサン、アセトン、メタノール、アセトニトリルでは静電効果が支配的であるのに対し、四塩化炭素、ベンゼン、クロロホルムでは他の非静電効果がより重要であるという結論が導き出されました。」[4]
PCMの積分方程式形式（IEF）バージョンは非常に一般的に使用されています。 [5]
PCMは多層溶媒和アプローチにおける外側の溶媒和層をモデル化するためにも使用される。[6]
参照
参考文献
- ^ ab ヤコポ・トマシ、ベネデッタ・メヌッチ、ロベルト・カミ (2005)。 「量子力学的連続体溶媒和モデル」。化学。 Rev. 105(8): 2999-3094.[1]
- ^ マウリツィオ・コッシ、ナディア・レガ、ジョヴァンニ・スカルマーニ、ヴィンチェンツォ・バローネ (2003). 「C-PCM溶媒和モデルを用いた溶液中の分子のエネルギー、構造、電子特性」J. Comput. Chem. 24(6): 669-681.[2]
- ^ ab Hendrik Zipse (2004年2月9日). 「分極可能連続体モデル（PCM）」. 2011年9月28日時点のオリジナルよりアーカイブ。2009年1月25日閲覧。
- ^ B. Mennucci et al. 「分極可能連続体モデル（PCM）によるキラル分子の旋光度に対する溶媒効果の計算」J. Phys. Chem. A 2002, 106, 6102-6113. 全文へのリンク
- ^ Mennucci, B.; Cancès, E.; Tomasi, J. (1997年12月). 「統一積分方程式法による等方性および異方性誘電体およびイオン溶液における溶媒効果の評価：理論的根拠、計算実装、および数値応用」The Journal of Physical Chemistry B. 101 ( 49): 10506– 10517. doi :10.1021/jp971959k.
- ^ マーク・S・ゴードン「クラスターベースの溶媒和アプローチ」アイオワ州立大学エイムズ研究所[3] 2012年2月28日アーカイブ、Wayback Machine
