线性烷烃的水合自由能：常见水模型中的系统性偏差及其纠正
软凝聚态物质
2026-05-12 v2
摘要
常见的力场模型高估烃类溶质的水合自由能，导致疏水效应被放大。我们使用自由能扰动方法计算从甲烷到异烷烃（CH）的线性烷烃的水合自由能，采用多种三站模型（SPC/E、OPC3）和四站模型（TIP4P/2005、OPC），并结合TraPPE-UA烷烃力场。所有水模型都高估了水合自由能，尽管四站模型的表现优于三站模型。通过烷烃腔体自由能，我们重新参数化烷烃-水范德华-鲁德斯能深度，以使模拟结果在300 K时与实验和单元贡献估计一致。重新参数化的模型显著改善了实验结果的一致性，覆盖温度范围（290--350 K）。我们还表明，通用Amber力场（GAFF）与TIP4P/2005水模型的组合比原始TraPPE-UA/TIP4P/2005组合更接近实验水合自由能。最后，我们指出，应用偏移范德华-鲁德斯势会在水合自由能中引入系统性偏差。
引用
@article{arxiv.2510.09900,
title = {Hydration Free Energies of Linear Alkanes: Systematic Deviations in Common Water Models and Their Correction},
author = {Yalda Ramezani and Sumit Sharma},
journal= {arXiv preprint arXiv:2510.09900},
year = {2026}
}