COEFICIENT DE PARTIȚIE: DISTRIBUȚIE, DISTRIBUȚIE, APLICAȚII - CHIMIE - 2025

Coeficientul de partiție sau partiție este definit ca raportul dintre concentrația unei specii chimice sau solut între două medii în echilibru. Acest mediu poate fi un gaz precum aerul; un lichid precum apa sau uleiul; sau un amestec complex precum sângele sau alte țesuturi.

Coeficientul de partiție sânge / aer este important pentru a explica schimbul de gaze care are loc în plămâni, între sânge și atmosferă.

Diagrama care explică coeficientul de partiție pentru trei soluții între două faze. Sursa: Perdula

Imaginea de mai sus demonstrează într-un mod simplificat și genial conceptul explicat. Fiecare figură reprezintă un analit, care sunt distribuite și / sau distribuite între două faze imiscibile: una superioară și alta inferioară.

Pătratele verzi sunt predominant în faza superioară; în timp ce triunghiurile roșii se dizolvă mai mult în faza inferioară, iar cercurile violet aleg să fie la interfață.

Se apreciază cum variază K _D pentru fiecare analit. Dacă K _D este mai mare de 1, analitul va distribui mai mult spre faza superioară; dacă valoarea sa este apropiată de 1, va tinde să fie la interfață; sau dacă, dimpotrivă, K _D este mai mic de 1, va fi în principal în faza inferioară.

Una dintre formele coeficientului de partiție este cea existentă între două lichide imiscibile în echilibru; la fel și sistemul n-octan și apa. Acest sistem a fost utilizat pentru a stabili o proprietate importantă a unui compus: caracterul său hidrofob sau hidrofil.

Valoarea coeficientului de partiție (P) sau coeficientul de partiție (K) servește la indicarea hidrofobicității unui medicament. Astfel, poate fi utilizat pentru a prezice procesul de absorbție, distribuție, metabolism și excreție intestinală.

Coeficientul de partiție

Definiție

Coeficientul de partiție (K) al unei substanțe, numit și coeficient de partiție (P), este coeficientul de împărțire a concentrațiilor unei substanțe în două faze; alcătuit din amestecul a doi solvenți care sunt imiscibili, deoarece au densități și naturi diferite.

Valoarea coeficientului de partiție (K) sau a partiției (P) este legată de diferența de solubilitate a substanței în lichidele imiscibile care fac parte din amestec.

K sau P = ₁ / cu ₂

₁ este concentrația substanței în lichid 1. Și ₂ este concentrația aceleiași substanțe în lichidul 2.

Interpretare

Dacă K sau P au o valoare egală cu 3, indică faptul că substanța este de 3 ori mai concentrată în lichidul 1 decât în ​​lichidul 2. Dar, în același timp, indică, de asemenea, că substanța este mai solubilă în lichidul 1.

Acum, dacă valoarea lui K sau P este 0,3, substanța are o concentrație mai mare în lichidul 2; și, prin urmare, solubilitatea sa este mai mare în lichidul 2 decât în ​​lichidul 1.

Coeficient de partiție octanol / apă

În unele domenii de cercetare, cum ar fi chimia organică și produsele farmaceutice, amestecul de lichide este format din apă și un lichid apolar, cum ar fi n-octanol sau 1-octanol, motiv pentru care se referă adesea la coeficientul de partiție octanol. / apa reprezentata de Pow.

N-Octanolul are o densitate de 0,824 g / cm ³ ; în timp ce apa, așa cum este cunoscut, are o densitate de aproximativ constantă de 1 g / cm ³ . Odată ce cele două lichide au fost echilibrate, n-octanolul ocupă partea superioară a amestecului de lichide imiscibile, care a fost numit lichid 1.

O substanță hidrofobă va avea o concentrație mai mare în n-octanol, odată ce lichidele imiscibile se vor echilibra. Pe de altă parte, o substanță hidrofilă va avea o concentrație mai mare în apă.

restricţii

Coeficientul de distribuție sau distribuție se aplică substanțelor neionizate. În cazul în care se măsoară coeficientul de partiție într-o substanță ionizabilă, pH-ul ar trebui ajustat sau un tampon utilizat în faza apoasă pentru a se asigura că substanța este prezentată ca nedisociată.

La determinarea coeficientului de partiție, substanțele tensioactive sau tensioactive nu trebuie utilizate, deoarece aceste substanțe, datorită naturii amfifile, sunt situate la interfața lichidelor imiscibile.

Coeficientul de despărțire n-octanol / apă este de obicei exprimat în formă logaritmică; adică ca log P sau log K, datorită amplitudinii valorilor lui P și K.

Dacă jurnalul P pentru o substanță este mai mare de 0, acest lucru este indicativ pentru faptul că substanța este hidrofobă. În schimb, dacă jurnalul P este mai mic decât 0 (adică negativ), acest lucru indică faptul că substanța este hidrofilă.

Coeficientul de distribuție (D)

Coeficientul de distribuție (D) este coeficientul dintre concentrația tuturor substanțelor, ionizate și neionizate, în lichidul 1 (n-octanol) și concentrația acelorași substanțe în lichidul 2 (apă).

Odată ce valoarea coeficientului de distribuție (D) a fost obținută, ea poate fi exprimată ca un logaritm al lui D datorită amplitudinii valorilor lui D.

Pentru a obține coeficientul de distribuție (D), faza apoasă trebuie tamponată; cu alte cuvinte, la un anumit pH, care trebuie indicat atunci când ne referim la valoarea coeficientului de distribuție obținut.

Este convenabil să se efectueze determinarea D la pH 7,4. Acest pH corespunde cu cel al sângelui și reprezintă condițiile pe care le vor întâlni medicamentele sau compușii în mediul intracelular și în mediul extracelular.

Pentru un compus neionizabil, log D = log P, indiferent de pH-ul utilizat.

Determinarea experimentală a unui coeficient de partiție

Există mai multe metode pentru măsurarea coeficientului de partiție (P). Acestea includ metoda flaconului de agitare și cromatografia lichidă de înaltă performanță. Ambele necesită cunoaștere prealabilă a solubilității substanței de testat, atât în ​​n-octanol, cât și în apă.

Se agită metoda balonului

Proba este dizolvată în n-octanol saturat cu apă, care va fi împărțit într-o pâlnie de separare sau decantare cu apă saturată cu n-octanol. Saturația solventului este necesară pentru a evita transferul de solvent în timpul procesului de repartizare.

Pâlnia de separare este supusă unei agitații mecanice pentru un anumit timp. Se lasă apoi să stea mult timp pentru a asigura o separare completă. În concluzie, fazele sunt separate prin decantare.

Apoi, concentrația probei în fiecare dintre solvenți este determinată folosind o metodă spectrofotometrică; de exemplu, UV-Vizibil sau altă metodă. În cele din urmă, cu datele obținute, coeficientul de partiție și jurnalul P.

Această metodă are avantajul că este ieftin, reproductibil și extrem de precis. În rezumat, este cea mai fiabilă metodă de determinare a jurnalului P.

Principalul dezavantaj al metodei este că consumă foarte mult timp: mai mult de 24 de ore pentru a efectua echilibrarea lichidului, agitarea și separarea fazelor în timpul procesului de repartizare. Mai mult, se aplică numai substanțelor solubile în n-octanol și apă.

Metoda cromatografiei lichide de înaltă performanță

Jurnalul P poate fi obținut prin corelarea timpului de retenție a eșantionului cu timpul de retenție al unui compus de referință cu structură chimică similară cu o valoare P cunoscută.

Este o metodă prin care valoarea jurnalului P este obținută într-un timp mai mic de 20 de minute. Dă valori log log între 0 și 6, care corespund numai substanțelor hidrofobe.

Dezavantajul este că valoarea P este determinată de regresie liniară, astfel încât mai mulți compuși de structură chimică similare cu proba și valorile log P cunoscute ar trebui să fie utilizate ca referință.

Aplicații

Optimizarea acțiunii medicamentoase

Dacă un medicament este ingerat, acesta trebuie să ajungă la lumenul intestinului subțire, unde sunt absorbite majoritatea substanțelor. Apoi, trece prin interiorul celulelor, dizolvându-se în stratul lipidic care face parte din membrană. Acest proces este favorizat de natura hidrofobă a medicamentului.

Medicamentul trebuie să treacă prin celulele intestinale, traversând membrana subsolului pentru a ajunge în sânge și a ajunge la receptorii țintă pentru acțiunea medicamentului. Unele etape ale procesului general sunt favorizate de natura hidrofobă a medicamentului, dar altele nu.

Trebuie găsită o valoare a coeficientului de partiție care să permită toate procesele necesare acțiunii medicamentului și starea de bine a organismului să fie satisfăcătoare.

Utilizarea medicamentelor excesiv hidrofobe poate fi toxică, deoarece metabolismul lor poate produce metaboliți potențial nocivi. Pe de altă parte, medicamentele total hidrofile prezintă dificultăți de absorbție intestinală.

Agrochimice

Activitatea insecticidelor și erbicidelor este influențată de natura lor hidrofobă. Cu toate acestea, hidrofobicitatea este asociată cu un timp de înjumătățire mai lung. Prin urmare, efectul poluant asupra mediului este prelungit și poate provoca daune ecologice.

Produsele hidrofobe eficiente trebuie produse cu o perioadă de înjumătățire mai scurtă.

Îngrijirea mediului

Compușii hidrofobi sunt de obicei poluanți pentru mediu, deoarece sunt scurți prin pământ, putând ajunge la apele subterane și mai târziu la apa râului.

Cunoscând coeficientul de partiție al unui compus, se pot face modificări în structura chimică a acestuia care își modifică hidrofobia pentru a reduce acțiunea poluantă asupra mediului.

Hidrogeologia utilizează coeficientul de despărțire octanol / apă (Kow) pentru a controla fluxul de compuși hidrofobi, atât în ​​sol cât și în apele subterane.

Referințe

1. Bannan, CC, Calabró, G., Kyu, DY, & Mobley, DL (2016). Calcularea coeficienților de partiție a moleculelor mici din octanol / apă și ciclohexan / apă. Jurnalul de teorie chimică și calcul, 12 (8), 4015–4024. doi: 10.1021 / acs.jctc.6b00449
2. Wikipedia. (2019). Coeficientul de partiție. Recuperat de la: es.wikipedia.org
3. Universitatea Națională din Columbia. (Sf). Unitatea 8: Determinarea experimentală a coeficientului de partiție barbiturică. . Recuperat din: red.unal.edu.co
4. Sevierul. (2019). Coeficientul de partiție. Science Direct. Recuperat de la: sciencedirect.com
5. Seeboo Hemnath. (2019). Coeficient de partiție: definiție și calcul. Studiu. Recuperat din: studiu.com