PARTITIONSKOEFFICIENT: DISTRIBUTION, DISTRIBUTION, APPLIKATIONER - KEMI - 2025

Den partition eller Fördelningskoefficienten definieras som förhållandet mellan koncentrationen av ett kemiskt ämne eller löst ämne mellan två medier i jämvikt. Detta medium kan vara en gasliknande luft; en vätska såsom vatten eller olja; eller en komplex blandning som blod eller andra vävnader.

Blod / luftfördelningskoefficient är viktigt för att förklara gasutbytet som inträffar i lungorna, mellan blodet och atmosfären.

Diagram som förklarar partitionskoefficienten för tre lösta ämnen mellan två faser. Källa: Perdula

Bilden ovan visar på ett förenklat och lysande sätt begreppet förklarade. Varje figur representerar en analyt som är fördelad och / eller fördelad mellan två oblandbara faser: en övre och den andra nedre.

De gröna rutorna är främst i den övre fasen; medan de röda trianglarna upplöses mer i den lägre fasen, och de lila cirklarna väljer att vara vid gränssnittet.

Det inses hur _KD varierar för varje analyt. Om _KD är större än 1, kommer analyt att fördela mer mot den övre fasen; om dess värde är nära 1 tenderar det att vara i gränssnittet; eller om tvärtom _KD är mindre än 1 kommer det huvudsakligen att vara i den lägre fasen.

En av formerna av fördelningskoefficient är den som finns mellan två icke blandbara vätskor i jämvikt; liksom n-oktansystemet och vatten. Detta system har använts för att upprätta en viktig egenskap hos en förening: dess hydrofoba eller hydrofila karaktär.

Värdet på partitionskoefficienten (P) eller partitionskoefficienten (K) tjänar till att indikera hydrofobiciteten hos ett läkemedel. Således kan den användas för att förutsäga dess tarmabsorption, distribution, metabolism och utsöndringsprocess.

Fördelningskoefficient

Definition

Partitionskoefficienten (K) för ett ämne, även kallad partitionskoefficienten (P), är kvoten för att dela koncentrationen av ett ämne i två faser; består av blandningen av två lösningsmedel som är oblandbara eftersom de har olika tätheter och naturer.

Värdet på fördelningskoefficienten (K) eller partitionen (P) är relaterat till skillnaden i ämnets löslighet i de blandbara vätskorna som är en del av blandningen.

K eller P = _ett / ₂

₁ är koncentrationen av ämnet i vätska 1. Och ₂ är koncentrationen av samma ämne i vätska 2.

tolkning

Om K eller P har ett värde som är lika med 3, indikerar det att ämnet är 3 gånger mer koncentrerat i vätska 1 än i vätska 2. Men samtidigt indikerar det också att ämnet är mer lösligt i vätska 1.

Om värdet på K eller P är 0,3 har ämnet en högre koncentration i vätska 2; och därför är dess löslighet högre i vätska 2 än i vätska 1.

Fördelningskoefficient oktanol / vatten

Inom vissa forskningsområden, såsom organisk kemi och läkemedel, består blandningen av vätskor av vatten och en apolär vätska såsom n-oktanol eller 1-oktanol, varför man ofta hänvisar till oktanol-fördelningskoefficienten. / vatten representerat av Pow.

N-oktanolen har en densitet av 0,824 g / cm ^{^} ; medan vatten, såsom är känt, har en densitet på ungefär konstant 1 g / cm ³ . När de två vätskorna har balanserats upptar n-oktanol den övre delen av blandningen av blandbara vätskor, som har kallats vätska 1.

En hydrofob substans kommer att ha en högre koncentration i n-oktanol, när de blandbara vätskorna har balanserat. Å andra sidan kommer en hydrofil substans att ha en högre koncentration i vatten.

begränsningar

Fördelning eller distributionskoefficient gäller för icke-joniserade ämnen. I fallet där fördelningskoefficienten mäts i ett joniserbart ämne, bör pH justeras eller en buffert användas i vattenfasen för att säkerställa att ämnet presenteras som ouppdelat.

Vid bestämning av fördelningskoefficienten bör ytaktiva ämnen eller ytaktiva ämnen inte användas, eftersom dessa ämnen, på grund av deras amfifila natur, är belägna vid gränssnittet mellan blandbara vätskor.

Fördelningskoefficienten n-oktanol / vatten uttrycks vanligtvis i logaritmisk form; det vill säga som log P eller log K på grund av amplituden hos värdena för P och K.

Om P-loggen för ett ämne är större än 0, tyder det på att ämnet är hydrofobt. Omvänt, om P-loggen är mindre än 0 (det vill säga negativt), indikerar detta att substansen är hydrofil.

Distributionskoefficient (D)

Distributionskoefficienten (D) är kvoten mellan koncentrationen av alla ämnen, joniserade och icke-joniserade, i vätska 1 (n-oktanol) och koncentrationen av samma ämnen i vätska 2 (vatten).

När värdet på distributionskoefficienten (D) har erhållits kan det uttryckas som en logaritm av D på grund av amplituden hos värdena på D.

För att erhålla distributionskoefficienten (D) måste vattenfasen buffras; med andra ord vid ett visst pH, som måste anges när man hänvisar till värdet på den erhållna distributionskoefficienten.

Det är bekvämt att utföra bestämningen av D vid pH 7,4. Detta pH motsvarar blodets och representerar de villkor som läkemedel eller föreningar kommer att möta i den intracellulära miljön och i den extracellulära miljön.

För en icke-joniserbar förening logg D = log P, oavsett pH-värde som används.

Experimentell bestämning av en partitionskoefficient

Det finns flera metoder för att mäta partitionskoefficient (P). Dessa inkluderar shake-flaskmetoden och högpresterande vätskekromatografi. Båda kräver förkunskaper om testämnets löslighet, både i n-oktanol och i vatten.

Skaka kolvmetoden

Provet upplöses i n-oktanol mättat med vatten, vilket kommer att delas upp i en separat tratt eller dekanteras med vatten mättat med n-oktanol. Lösningsmedelmättnad är nödvändig för att undvika överföring av lösningsmedel under fördelningsprocessen.

Separattratten utsätts för mekanisk omröring under en viss tid. Det får då stå under lång tid för att säkerställa fullständig separering. Avslutningsvis separeras faserna genom dekantering.

Därefter bestäms koncentrationen av provet i vart och ett av lösningsmedlen med användning av en spektrofotometrisk metod; t.ex. UV-synlig eller annan metod. Slutligen, med de erhållna uppgifterna, partitionskoefficienten och loggen P.

Denna metod har fördelen att den är billig, reproducerbar och mycket noggrann. Sammanfattningsvis är det den mest pålitliga metoden för att bestämma logg P.

Den huvudsakliga nackdelen med metoden är att det är mycket tidskrävande: mer än 24 timmar för att utföra vätskejämvikt, omrörning och fasseparation under uppdelningsprocessen. Dessutom är det endast tillämpligt på ämnen som är lösliga i n-oktanol och vatten.

Högpresterande vätskekromatografimetod

Loggen P kan erhållas genom att korrelera provets retentionstid med retentionstiden för en referensförening med liknande kemisk struktur med ett känt P-värde.

Det är en metod där log P-värdet erhålls på en tid av mindre än 20 minuter. Det ger log p-värden mellan 0 och 6, vilket endast motsvarar hydrofoba substanser.

Nackdelen är att P-värdet bestäms genom linjär regression, så flera föreningar med kemisk struktur liknande provet och kända log P-värden bör användas som referens.

tillämpningar

Optimering av läkemedelsverkan

Om ett läkemedel intas måste det nå tunntarmen, där de flesta av ämnena absorberas. Sedan passerar den genom det inre av cellerna och upplöses i det lipida dubbelskiktet som är en del av membranet. Denna process gynnas av läkemedlets hydrofoba natur.

Läkemedlet måste passera genom tarmscellerna, korsa källarmembranet för att nå blodet och nå målreceptorerna för läkemedelsverkan. Vissa steg i den övergripande processen gynnas av läkemedlets hydrofoba natur, men andra är det inte.

Det måste finnas ett värde på fördelningskoefficienten som gör att alla processer som är nödvändiga för att läkemedlets verkan och kroppens välbefinnande ska vara tillfredsställande.

Användningen av alltför hydrofoba läkemedel kan vara giftig, eftersom deras metabolism kan ge potentiellt skadliga metaboliter. Å andra sidan har helt hydrofila läkemedel svårigheter för absorption av tarmen.

Agrochemicals

Aktiviteten hos insekticider och herbicider påverkas av deras hydrofoba natur. Emellertid är hydrofobicitet associerad med en längre halveringstid. Därför är den förorenande effekten på miljön förlängd och kan orsaka ekologiska skador.

Effektiva hydrofoba produkter bör produceras med kortare halveringstid.

Miljövård

Hydrofoba föreningar är vanligtvis föroreningar för miljön, eftersom de dräneras genom marken, för att kunna nå grundvattnet och senare flodvattnet.

Genom att känna till en förenings fördelningskoefficient kan förändringar göras i dess kemiska struktur som modifierar dess hydrofobicitet för att minska dess förorenande verkan på miljön.

Hydrogeologi använder fördelningskoefficienten oktanol / vatten (Kow) för att kontrollera flödet av hydrofoba föreningar, både i jord och i grundvatten.

referenser

1. Bannan, CC, Calabró, G., Kyu, DY, & Mobley, DL (2016). Beräkning av fördelningskoefficienter för små molekyler i oktanol / vatten och cyklohexan / vatten. Journal of chemical theory and computation, 12 (8), 4015–4024. doi: 10.1021 / acs.jctc.6b00449
2. Wikipedia. (2019). Fördelningskoefficient. Återställd från: es.wikipedia.org
3. Nationella universitetet i Colombia. (Sf). Enhet 8: Experimentell bestämning av barbituratfördelningskoefficienten. . Återställd från: red.unal.edu.co
4. Sevier. (2019). Fördelningskoefficient. Science Direct. Återställd från: sciencedirect.com
5. Seeboo Hemnath. (2019). Partitionskoefficient: Definition och beräkning. Studie. Återställd från: study.com