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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一般的に用いられる手法である。各溶媒分子を別個の分子として考慮する必要がある場合、溶媒媒介化学反応をモデル化する計算コストは法外に高くなるであろう。溶媒を個々の分子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）（誘電体を参照）と、連続体がCOSMO溶媒和モデルに似た導体状PCM（C-PCM）の2種類がある。[1] [2]
分子の溶媒和自由エネルギーは、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慮される。[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使用できます。
2002 年の論文の著者は、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。著者らは要約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るため、研究対象となった 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に至りました。」[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溶媒和層のモデル化にも使用される。[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年）。「C-PCM溶媒和モデルによる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). 「The Polarizable Continuum Model (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 他「キラル分子の旋光度に対する溶媒効果の分極連続体モデル (PCM) 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の溶媒効果の評価: 理論的根拠、計算実装、および数値アプリケーション」. The Journal of Physical Chemistry B. 101 ( 49): 10506–10517. doi :10.1021/jp971959k.
- ^ Mark S. Gordon「クラスターベースのソリューションアプローチ」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