Abstract Solute partition in multiphase fluids is an important thermodynamic phenomenon and performance attribute for a wide range of product formulations of foods, pharmaceuticals and cosmetics. Experimental evaluation of partition coefficients in complex product formulations is empirical, difficult and time consuming. In-silico methods such as fragment constant method and group contribution method require parameter fitting to the experimental data and are limited to relatively simple fluids. Recently, a method combining molecular dynamics (MD) and quantum chemical (QC) calculation of screening charge density function has been reported. The method does not only use fundamental properties of intermolecular force and charge density function, which does not require parameter fitting to the experimental data, but also applies to complex fluid structures such as micelles. In this work, the predictive accuracy of the combined method of MD and QC is evaluated. Using widely available octanol-water partition coefficients as a case study, the performance of the combined MD and COSMOmic for predicting octanol/water partition coefficients has been compared with those of the EPI Suite™ fragment constant method, UNIFAC group contribution method and COSMOtherm. The prediction of the combined MD/COSMOmic method is the closest to the best performing fragment constant method which was specifically designed for the octanol-water system. The combined MD/QC method proves to be the most promising and robust method applicable to a wide range of complex structures of multiphase fluid systems.

中文翻译：

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用于预测多相复杂流体中溶质分配的计算机模拟方法的评估——辛醇/水分配系数的案例研究

摘要 多相流体中的溶质分配是食品、药品和化妆品的各种产品配方的重要热力学现象和性能属性。复杂产品配方中分配系数的实验评估是经验性的、困难和耗时的。In-silico 方法如片段常数法和基团贡献法需要对实验数据进行参数拟合，并且仅限于相对简单的流体。最近，已经报道了一种结合分子动力学 (MD) 和量子化学 (QC) 计算筛选电荷密度函数的方法。该方法不仅利用分子间力和电荷密度函数的基本性质，不需要对实验数据进行参数拟合，但也适用于复杂的流体结构，如胶束。在这项工作中，评估了 MD 和 QC 组合方法的预测精度。使用广泛可用的辛醇-水分配系数作为案例研究，将 MD 和 COSMOmic 组合预测辛醇/水分配系数的性能与 EPI Suite™ 片段常数方法、UNIFAC 基团贡献方法和 COSMOtherm 的性能进行了比较。MD/COSMOmic 组合方法的预测最接近于专为辛醇-水系统设计的最佳片段常数方法。MD/QC 组合方法被证明是最有前途和最稳健的方法，适用于多相流体系统的各种复杂结构。对MD和QC联合方法的预测精度进行了评估。使用广泛可用的辛醇-水分配系数作为案例研究，将 MD 和 COSMOmic 组合预测辛醇/水分配系数的性能与 EPI Suite™ 片段常数方法、UNIFAC 基团贡献方法和 COSMOtherm 的性能进行了比较。MD/COSMOmic 组合方法的预测最接近于专为辛醇-水系统设计的最佳片段常数方法。MD/QC 组合方法被证明是最有前途和最稳健的方法，适用于多相流体系统的各种复杂结构。对MD和QC联合方法的预测精度进行了评估。使用广泛可用的辛醇-水分配系数作为案例研究，将 MD 和 COSMOmic 组合预测辛醇/水分配系数的性能与 EPI Suite™ 片段常数方法、UNIFAC 基团贡献方法和 COSMOtherm 的性能进行了比较。MD/COSMOmic 组合方法的预测最接近于专为辛醇-水系统设计的最佳片段常数方法。MD/QC 组合方法被证明是最有前途和最稳健的方法，适用于多相流体系统的各种复杂结构。MD 和 COSMOmic 组合预测辛醇/水分配系数的性能已与 EPI Suite™ 碎片常数方法、UNIFAC 基团贡献方法和 COSMOtherm 的性能进行了比较。MD/COSMOmic 组合方法的预测最接近于专为辛醇-水系统设计的最佳片段常数方法。MD/QC 组合方法被证明是最有前途和最稳健的方法，适用于多相流体系统的各种复杂结构。MD 和 COSMOmic 组合预测辛醇/水分配系数的性能已与 EPI Suite™ 碎片常数方法、UNIFAC 基团贡献方法和 COSMOtherm 的性能进行了比较。MD/COSMOmic 组合方法的预测最接近于专为辛醇-水系统设计的最佳片段常数方法。MD/QC 组合方法被证明是最有前途和最稳健的方法，适用于多相流体系统的各种复杂结构。MD/COSMOmic 组合方法的预测最接近于专为辛醇-水系统设计的最佳片段常数方法。MD/QC 组合方法被证明是最有前途和最稳健的方法，适用于多相流体系统的各种复杂结构。MD/COSMOmic 组合方法的预测最接近于专为辛醇-水系统设计的最佳片段常数方法。MD/QC 组合方法被证明是最有前途和最稳健的方法，适用于多相流体系统的各种复杂结构。