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情報化学ツール > 原子団寄与法>
原子団寄与法の基礎
Dynamic Group Contribution
DGCの応用例
DGCの原子団拡張
[1. 概要]
DGC(Dynamic Group Contribution)法は、ほとんどの場合、単純な重回帰法と比べ精度は高くなる[*1]。例えば、CH3グールプで、結合相手がCH3の場合、それはC H3-CH3のエタンそのものになる。CH2_CH3_CH3, CH3-OHなど小さな分子は分子そのものになる。そして小さな分子の計算値は物性値そのものになる。通常の原子団寄与法では、例えばCH3はさまざまな分子の中に存在する。CH3の係数はそうした多くの分子の中での平均値として決まる。そこでエタン(CH3-CH3)は平均的な分子から見れば一番外れたCH3になる。エタンは最も精度の出ない化合物になる。DGC法では低分子の精度が高いので全体的なパーフォマンスは高い。ただし小さな分子では平均を取らないので実験値にエラーがあった場合には致命的になる。どれか一つの推算式が万能ということでは無い。一つの事象についてさまざまな式を構築して全体評価を研究者自身が行うのが有用だ。
[2. 応用例]
DGCは原子団を分割するときに重要な情報が失われる物性値に適用するのが良い。
特に低分子の場合は推算値というよりはDBの値をそのまま返してしまうことに注意が必要だ。412化合物でDGCを沸点計算すると159化合物で誤差は1K以下になる。大きめの化合物で原子団寄与法では精度の出ない物性値に適用するのが良い。
[2.1 酸解離定数pKaの推算]
酸解離定数pKaはDGC法を用いて解析した[*2]。
カルボン酸などの酸解離定数pKaはカルボキシル基の先にどんな原子団がつくかによって値が異なる。原子団によって電子を押したり、引っ張ったりする。それを分子軌道計算から定量化することもある。
[2.2 誘電率の推算]
溶媒の誘電率は化学反応を促進する事がある。電池やコンデンサーなどのデバイスに使う場合には値が必要になることが多い。
しかし、今まで良い推算法は知られていないので、DGC法で計算[*3]してみた。
[2.3 Alfrey-PriceのQe値の推算]
ラジカル重合するモノマー同士の反応性をAlfrey-PriceのQe値で評価することがある。
モノマーの構造が決まった場合にQe値が予測[*4]できるとポリマーの構造が予測できる[*5]。
[2.4 DGC法でもうまくいかないものもある]
OHラジカルとの反応速度をDGC法で計算[*6]してみた。分子中に２重結合がある場合には付加反応が起こる。引き抜かれやすい水素がある場合にはOHラジカルによって引き抜かれる。フロンの様にフッ素、塩素で囲まれた水素は引き抜かれにくい。
機構が複雑な場合にはDGCでは評価しにくい。
[3. Pirika.comへのリンク]
*1: Dynamic Group Contribution 様々な熱物性値の推算式を構築している。
*2: DGCを使ったpKaの推算
*3: DGCを使った誘電率の推算
*4: DGCを使ったAlfrey-PriceのQe値の推算
*5: POSEIDON ポリマー中のモノマーの並び順（シーケンス）を予測
*5: OHラジカルとの反応速度
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