PARTISJONSKOEFFISIENT: DISTRIBUSJON, DISTRIBUSJON, APPLIKASJONER - KJEMI - 2025

Den skillevegg eller fordelingskoeffisienten er definert som forholdet mellom konsentrasjonen av en kjemisk art eller oppløst materiale mellom to medier i likevekt. Dette mediet kan være en gasslignende luft; en væske som vann eller olje; eller en sammensatt blanding som blod eller annet vev.

Fordelingskoeffisienten for blod / luft er viktig for å forklare gassutvekslingen som oppstår i lungene, mellom blodet og atmosfæren.

Diagram som forklarer partisjonskoeffisienten for tre oppløsninger mellom to faser. Kilde: Perdula

Bildet over viser på en forenklet og genial måte konseptet forklart. Hver figur representerer en analyt, som er fordelt og / eller fordelt mellom to uforglemmelige faser: en øvre og den andre nedre.

De grønne rutene er overveiende i den øvre fase; mens de røde trekantene oppløses mer i den nedre fasen, og de lilla sirklene velger å være i grensesnittet.

Det er innforstått hvor K _D varierer for hver analytt. Hvis K _D er større enn 1, vil analytten fordele mer mot den øvre fase; hvis verdien er nær 1, vil den ha en tendens til å være i grensesnittet; eller, tvert imot, K _D er mindre enn 1, vil den være hovedsakelig i den nedre fase.

En av formene for partisjonskoeffisient er den som eksisterer mellom to blandbare væsker i likevekt; det samme er n-oktansystemet og vann. Dette systemet har blitt brukt for å etablere en viktig egenskap av en forbindelse: dens hydrofobe eller hydrofile karakter.

Verdien av partisjonskoeffisienten (P), eller partisjonskoeffisienten (K), tjener til å indikere hydrofobisiteten til et medikament. Dermed kan den brukes til å forutsi dens intestinale absorpsjon, distribusjon, metabolisme og utskillelsesprosess.

Fordelingskoeffisient

Definisjon

Partisjonskoeffisienten (K) for et stoff, også kalt partisjonskoeffisienten (P), er kvoten for å dele konsentrasjonene av et stoff i to faser; består av blandingen av to løsningsmidler som ikke er blandbare fordi de har forskjellige tettheter og natur.

Verdien av partisjonskoeffisienten (K) eller partisjonen (P) er relatert til forskjellen i stoffets løselighet i de blandbare væskene som er en del av blandingen.

K eller P = _{Anmeldelse for 1.} / _2-

₁ er konsentrasjonen av stoffet i væske 1. Og ₂ er konsentrasjonen av det samme stoffet i væske 2.

Tolkning

Hvis K eller P har en verdi lik 3, indikerer det at stoffet er 3 ganger mer konsentrert i væske 1 enn i væske 2. Men samtidig indikerer det også at stoffet er mer løselig i væske 1.

Hvis verdien av K eller P er 0,3, har stoffet en høyere konsentrasjon i væske 2; og derfor er dens løselighet høyere i væske 2 enn i væske 1.

Fordelingskoeffisient for oktanol / vann

I noen forskningsområder som organisk kjemi og farmasøytiske stoffer, er blandingen av væsker sammensatt av vann og en apolar væske som n-oktanol eller 1-oktanol, og det er grunnen til at oktanol-fordelingskoeffisienten ofte blir referert til / vann representert av Pow.

N-oktanol har en densitet på 0,824 g / cm ³ ; mens vann, som er kjent, har en tetthet på tilnærmet konstant 1 g / cm ³ . Når de to væskene er blitt balansert, opptar n-oktanol den øvre delen av blandingen av blandbare væsker, som har blitt kalt væske 1.

Et hydrofobt stoff vil ha en høyere konsentrasjon i n-oktanol når de blandbare væskene har balansert. På den annen side vil et hydrofilt stoff ha en høyere konsentrasjon i vann.

Begrensninger

Fordelingskoeffisienten gjelder for ikke-ioniserte stoffer. I tilfelle der fordelingskoeffisienten måles i et ioniserbart stoff, bør pH justeres eller en buffer brukes i den vandige fasen for å sikre at stoffet presenteres som ikke-tilknyttet.

Ved bestemmelse av fordelingskoeffisienten bør overflateaktive stoffer eller overflateaktive stoffer ikke brukes, siden disse stoffene på grunn av deres amfifile natur er lokalisert ved grensesnittet til ikke blandbare væsker.

Fordelingskoeffisienten n-oktanol / vann uttrykkes vanligvis i logaritmisk form; det vil si som log P eller log K, på grunn av amplituden til verdiene til P og K.

Hvis loggen for P for et stoff er større enn 0, er dette en indikasjon på at stoffet er hydrofobt. Motsatt, hvis P-loggen er mindre enn 0 (det vil si negativ), indikerer dette at stoffet er hydrofil.

Distribusjonskoeffisient (D)

Distribusjonskoeffisienten (D) er kvotienten mellom konsentrasjonen av alle stoffer, ioniserte og ikke-ioniserte, i væske 1 (n-oktanol) og konsentrasjonen av de samme stoffene i væske 2 (vann).

Når verdien av distribusjonskoeffisienten (D) er oppnådd, kan den uttrykkes som en logaritme av D på grunn av amplituden til verdiene til D.

For å oppnå distribusjonskoeffisienten (D), må den vandige fasen være bufret; med andre ord, ved en viss pH, som må angis når det refereres til verdien av den oppnådde distribusjonskoeffisient.

Det er praktisk å utføre bestemmelsen av D ved pH 7,4. Denne pH tilsvarer blodets og representerer forholdene som medikamenter eller forbindelser vil møte i det intracellulære miljøet og i det ekstracellulære miljøet.

For en ikke-ioniserbar forbindelse, log D = log P, uavhengig av pH-verdien som brukes.

Eksperimentell bestemmelse av en partisjonskoeffisient

Det er flere metoder for å måle partisjonskoeffisient (P). Disse inkluderer risteflaske-metoden og høyytelsesvæskekromatografi. Begge krever forkunnskaper om teststoffets løselighet, både i n-oktanol og i vann.

Rist kolbe metoden

Prøven blir oppløst i n-oktanol mettet med vann, som vil bli delt i en egen trakt eller dekantert med vann mettet med n-oktanol. Oppløsningsmiddelmetning er nødvendig for å unngå overføring av løsningsmiddel under oppdelingsprosessen.

Skilletrakten utsettes for mekanisk omrøring i en viss tid. Det er da lov til å stå i lang tid for å sikre fullstendig separasjon. For å konkludere, skilles fasene ved dekantering.

Deretter bestemmes konsentrasjonen av prøven i hvert av løsningsmidlene ved anvendelse av en spektrofotometrisk metode; f.eks. UV-synlig eller annen metode. Til slutt, med innhentede data, partisjonskoeffisienten og loggen P.

Denne metoden har fordelen av å være billig, reproduserbar og svært nøyaktig. Oppsummert er det den mest pålitelige metoden for å bestemme loggen P.

Hovedulempen med metoden er at det er veldig tidkrevende: mer enn 24 timer å utføre væskeekvilibrering, omrøring og faseseparasjon under oppdelingsprosessen. Videre er det bare aktuelt for stoffer som er oppløselige i n-oktanol og vann.

Høy ytelse flytende kromatografimetode

Loggen P kan oppnås ved å korrelere retensjonstiden for prøven med retensjonstiden for en referanseforbindelse med lignende kjemisk struktur med en kjent P-verdi.

Det er en metode der log P-verdien oppnås på en tid under 20 minutter. Det gir log p-verdier mellom 0 og 6, som bare tilsvarer hydrofobe stoffer.

Ulempen er at P-verdien bestemmes ved lineær regresjon, så flere forbindelser med kjemisk struktur som ligner prøven og kjente log P-verdier, bør brukes som referanse.

applikasjoner

Optimalisering av medikamentell handling

Hvis et medikament blir svelget, må det nå tynntarmen, hvor de fleste stoffene blir absorbert. Deretter passerer den gjennom det indre av cellene, og løses opp i lipid-dobbeltlaget som er en del av membranen. Denne prosessen foretrekkes av stoffets hydrofobe natur.

Legemidlet må passere gjennom tarmsceller, krysse kjellermembranen for å nå blodet og nå målreseptorene for medikamentell handling. Noen stadier av den totale prosessen er foretrukket av den hydrofobe natur av stoffet, men andre er det ikke.

Det må finnes en verdi av partisjonskoeffisienten som gjør at alle prosessene som er nødvendige for at legemidlets virkning og kroppens velvære skal være tilfredsstillende.

Bruk av overdreven hydrofobe medikamenter kan være giftig, da metabolismen deres kan gi potensielt skadelige metabolitter. På den annen side har totalt hydrofile medikamenter vanskeligheter med tarmabsorpsjon.

plantevernmidler

Aktiviteten til insektmidler og ugressmidler påvirkes av deres hydrofobe natur. Imidlertid er hydrofobisitet assosiert med en lengre halveringstid. Derfor er den forurensende effekten på miljøet langvarig, og kan forårsake økologiske skader.

Effektive hydrofobe produkter bør produseres med kortere halveringstid.

Miljøvern

Hydrofobe forbindelser er vanligvis miljøgifter, siden de tappes gjennom bakken, og når grunnvannet og senere elvevannet.

Når man kjenner til en forbindelse-partisjonskoeffisient, kan det gjøres endringer i den kjemiske strukturen som endrer hydrofobisiteten for å redusere den forurensende virkningen på miljøet.

Hydrogeologi bruker fordelingskoeffisienten oktanol / vann (Kow) for å kontrollere strømmen av hydrofobe forbindelser, både i jord og i grunnvann.

referanser

1. Bannan, CC, Calabró, G., Kyu, DY, & Mobley, DL (2016). Beregning av fordelingskoeffisienter for små molekyler i oktanol / vann og cykloheksan / vann. Journal of chemical theory and computation, 12 (8), 4015–4024. doi: 10.1021 / acs.jctc.6b00449
2. Wikipedia. (2019). Fordelingskoeffisient. Gjenopprettet fra: es.wikipedia.org
3. Nasjonalt universitet i Colombia. (SF). Enhet 8: Eksperimentell bestemmelse av barbituratfordelingskoeffisienten. . Gjenopprettet fra: red.unal.edu.co
4. Sevier. (2019). Fordelingskoeffisient. Science Direct. Gjenopprettet fra: sciencedirect.com
5. Seeboo Hemnath. (2019). Partisjonskoeffisient: Definisjon og beregning. Studere. Gjenopprettet fra: study.com