刘恩榕，张扬斌 ，钟爱国

（台州学院医药化工学院，浙江 台州 316000）

基于自然原子轨道电荷的取代苯甲酸 pKa值预测

刘恩榕，张扬斌 ，钟爱国

（台州学院医药化工学院，浙江 台州 316000）

采用密度泛函理论(DFT)和 B3LYP/3-21+G(d)基组，优化了 21 种单取代苯甲酸分子结构，发现羧基上氧原子的自然原子轨道电荷 (NBO-O) 值与其实验 pKa值之间存在良好的线性关系(R=-0.973 6)，比其原子核静电势电荷 (ESP-O) 值拟合的要好。计算了 20 种典型未知 pKa值的单和多取代苯甲酸化合物的 NBO参数，代入拟合出的优势线性参数方程, 发现其预测值与流行软件 ACD Lab 6.0 预测得到的单和多取代苯甲酸的 pKa值非常接近，最大偏差 ΔpKa小于 ± 0.03, 且新方法可以估测到 pKa值小数点后 3 位数。

密度泛函理论方法；取代苯甲酸；自然原子轨道电荷；pKa

苯甲酸在食品工业和日常生活中得到了极大的应用，是一种重要的酸型消毒防腐剂[1]。其防腐（杀菌）性能与其酸碱性(pKa值)密切相关。在强酸性条件下，苯甲酸对霉菌、酵母和细菌等均有较强的抑制作用。但苯甲酸本体 p H 值较低，其抑制效果不佳，如 p H 3.5 时，0.125 %的浓度在 1 h 内可杀灭葡萄球菌，但在碱性环境下其作用就会减弱很多。苯甲酸是一比较简单的芳香酸，能发生取代的位置也较多，因此本文以取代苯甲酸类化合物为对象，通过取代苯环上的 H 原 子来调节其 p Ka值。通常它们的值可以通过实验来测定。但实验测定方法会有一定的局限性，在实际使用中，由于分子受稳定性等诸多因素的制约，使从实验上很难准确测定一些分子的 p Ka值。……