Accurate Calculations of Partition Coefficients (log POW and log PMW) with Atomistic Simulation Methods

Der Octanol/Wasser- bzw. Membran/Wasser-Verteilungskoeffizient eines Stoffes ist ein Maß für dessen Löslichkeit inctanol bzw. in einer Membran relativu Wasser. Beide Koeffizienten könnenls einfache Modelle für die Löslichkeitvon Stoffen in biologischen Membranenienen. Letztlich ermöglichen sie eine grobe Schätzung der Toxizität von Chemikalien. Wenn eine Substanz kaumöslich in Octanol ist, ist es praktischunahrscheinlich, dass sie in (menschliche) Zellen eindringen kann und daher ist es weniger wahrscheinlich, dass sie giftig ist. Auf der anderen Seite kann es für neuartige Wirkstoffe wichtig sein, um in die Zellmembran einzudringen, dass er löslich in Octanol ist. Während für einfache Stoffe der logpOW konzentrationsunabhängig ist, gilt dies nicht für einige wichtige Molekülklassen, wie z.B. ionische Flüssigkeiten.Die Fähigkeit, log pOW-Werte mittels Molekulardynamik-Simulationen vorhersagen zu können, ist ein wichtiger Schritt im virtuellen Materialdesign. Es wird eine Methode präsentiert, um zuverlässig log pOW-Werte mittels atomistischer Computersimulation zu bestimmen, auch für Stoffe mit konzentrationsabhängigem log pOW. Das Verfahren basiert auf der Berechnung der freien Solvatationsenergien in Wasser und Oktanol bzw. Membran mit thermodynamischer Integration bzw. Umbrella Sampling.