Simplification de la recherche des pKa d’une molécule donnée.

Par Pascal KREZEL, ICOA, le 12/02/2025

Les modèles actuels de prédiction de pKa cherchent à définir un pKa pour tous les sites d’une molécule. Or expérimentalement, une molécule possède moins de pKa que de fonctions acido-basiques. L’exemple suivant illustre ce problème. Dans SAMPL6 pKa Challenge, on trouve par exemple la molécule suivante avec 2 pKa.

Si on demande à molGpKa, une prédiction des pKa, sa réponse est la suivante:

MolGpKa prédit donc 4 pKa.

Pour essayer de résoudre ce problème, nous proposons une nouvelle méthode passant par la prédiction d’une seule valeur, la charge moyenne à un pH donné.

Soit le cas extrême d’une molécule possédant 4 pKa dont il faut prédire les valeurs. Supposons qu’elle ait 2 fonctions acides et 2 fonctions basiques soit les équilibres suivants:

A pH fixé, on a les équations suivantes:

Ceci nous permet d’en déduire la charge moyenne à un pH donné:

On en déduit une valeur de Ch dépendant uniquement de h et de C, la concentration totale.

Finalement en fixant C à 1M, avec 4 valeurs de Ch pour différentes valeurs de pH, il est possible d’en déduire la valeur des différents Ka.

Si le système ne possède pas de solutions approximatives ou si les valeurs de Ka ne sont pas sont aberrantes, il faut en déduire que l’hypothèse des 2 fonctions acides et des 2 fonctions basiques était fausse et en prendre une autre.

Ainsi, en faisant au moins 4 modèles de prédiction de Ch pour différentes valeurs de pH, on doit être en mesure d’en déduire les différents pKa d’une molécule ayant au plus 4 pKa.