COSMO solvation model とは

COSMOは、分子と溶媒との静電的相互作用を決定するための計算方法である「Coondor-like Screening MOdel」の略語です。この方法は、溶媒和効果をモデル化するために計算化学において一般に使用される。
COSMOは、各溶媒を誘電率εの連続体として扱い、従って、連続体の溶媒和の群に属する。これらのすべてのモデルのように、COSMOは分子キャビティの外側の溶質分子を取り囲む誘電体連続体によって溶媒を近似する。ほとんどの場合、半径はファンデルワールス半径より約20%大きい原子中心球の集合体として構成されています。実際の計算のために、空洞表面はセグメント、例えば、六角形、五角形、または三角形によって近似される。
他の連続溶媒和モデルとは異なり、COSMOは、導体の近似から、溶質の極性によって引き起こされる連続体の分極電荷を導出します。溶媒が理想的な導体であれば、空洞表面の電位は消失しなければならない。分子内の電荷の分布が既知である場合、例えば、量子化学から、表面セグメント上の電荷q *を計算することが可能である。有限の誘電率を有する溶媒の場合、この電荷qは約f(ε)だけ低い。
q = f ( ε ) q . {\displaystyle q=f(\varepsilon )q^{*}.}
係数f(ε)は、
f ( ε ) = ε 1 ε + x , {\displaystyle f(\varepsilon )={\frac {\varepsilon -1}{\varepsilon +x}},}
xの値は、中性分子の場合は0.5、イオンの場合は0.0に設定する必要があります(元の誘導を参照)。
このように決定された溶媒電荷qと分子の既知の電荷分布から、溶媒と溶質分子との間の相互作用のエネルギーを計算することができる。
COSMO法は、半経験的計算、Hartree-Fock法計算または密度汎関数理論(量子物理学)計算など、分子の電荷分布を決定できる理論化学におけるすべての方法に使用することができる。