基于多种DFT方法与基组组合的亚砜键解离焓计算预测及实验验证

本研究针对亚砜类化合物S–O键解离焓(BDEs)的精确预测难题，系统评估了M06-2X、ωB97X-D3等5种DFT方法结合def2-TZVP、aug-cc-pV(T+d)Z等基组的计算性能。研究发现B3P86/aug-cc-pV(T+d)Z组合预测精度最优（R2高、RMSE低），为亚砜类药物设计提供了可靠的计算化学工具。

　　

在药物设计和材料科学领域，亚砜类化合物的S–O键稳定性直接影响其生物活性和化学性质。然而，实验测定键解离焓(BDEs)耗时耗力，而传统计算方法存在精度不足的瓶颈。如何通过计算化学手段高效预测S–O键能，成为亟待解决的科学问题。

为攻克这一难题，研究人员在《Journal of Sulfur Chemistry》发表研究，系统评估了密度泛函理论(DFT)结合不同基组的预测性能。研究选取八种典型亚砜分子，采用M06-2X、mPW1LYP、ωB97X-D3、PBE0和B3P86五种泛函，分别搭配def2-TZVP/J、aug-cc-pV(T+d)Z等基组进行计算，并与实验数据对比。关键技术包括：1) 多方法学组合验证（涵盖Pople/Dunning/Karlsruhe基组体系）；2) 引入D3色散校正；3) 采用RMSE和R²量化评估标准；4) 对比CBS-QB3等完全基组方法。

【计算结果】

1. 基组影响规律：aug-cc-pV(T+d)Z等含弥散函数基组显著提升精度，def2-QZVP等大基组表现优异
2. 泛函性能排序：B3P86泛函在多数基组组合中保持最低RMSE（<2 kcal/mol）
3. 方法学对比：CBS-QB3等完全基组方法反而不及特定DFT/基组组合

研究最终推荐B3P86/aug-cc-pV(T+d)Z作为亚砜BDEs预测的黄金标准，其R²达0.98且RMSE仅1.3 kcal/mol。该成果不仅解决了亚砜键能预测的技术难题，更建立了计算化学方法筛选的范式——证明精准的BDEs预测不需要盲目追求大基组，而应注重泛函与基组的适配性。这对加速含硫药物开发具有重要指导意义，也为其他键能计算研究提供了方法论参考。