Distributionspartitionskoefficient, distribution, applikationer

han partition eller distributionskoefficient Det definieras som orsaken till koncentrationen av en kemikalie eller lösta ämnen mellan två medel i jämvikt. Detta medium kan vara en gas som luft; en vätska som vatten eller olja; eller en komplex blandning som blod eller andra tyger.

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

Diagram som förklarar distributionskoefficienten för tre lösta ämnen mellan två faser. Källa: Perdula [CC BY-SA 3.0 (https: // CreativeCommons.Org/licenser/BY-SA/3.0)]

Den överlägsna bilden visar konceptet som förklaras på ett förenklat och lysande sätt. Varje figur representerar en analyt, som är distribuerad och/eller distribueras mellan två oblandbara faser: en överlägsen och den andra lägre.

Gröna rutor är främst belägna i den övre fasen; Medan röda trianglar upplöses mer i den lägre fasen, och lila cirklar väljer att placera sig i gränssnittet.

Det kan ses hur K varierar_D För varje analyt. Ja k_D Det är större än 1, analyten kommer att distribueras mer mot den övre fasen; Om dess värde är nära 1, tenderar det att placera i gränssnittet; eller om det är tvärtom K_D är mindre än 1, kommer huvudsakligen att vara i den lägre fasen.

En av partitionskoefficientformerna är att som finns mellan två oblandbara vätskor i jämvikt; liksom n-oktan- och vattensystemet. Detta system har använts för att upprätta en viktig egenskap hos en förening: dess hydrofoba eller hydrofila karaktär.

Värdet på partitionskoefficienten (P) eller distributionskoefficient (K) tjänar till att indikera ett läkemedels hydrofoba karaktär. Således kan det användas för att förutsäga sin process för tarmsabsorption, distribution, metabolism och utsöndring.

[TOC]

Distributionskoefficient

Definition

Distributionskoefficienten (K) för ett ämne, även kallad partitionskoefficient (P), är förhållandet mellan att dela upp koncentrationerna av ett ämne i två faser; består av blandningen av två lösningsmedel som är oblandbara för att ha olika tätheter och natur.

Värdet på distributionskoefficienten (K) eller partition (P) är relaterat till skillnaden mellan substanslöslighet i oblandbara vätskor som ingår i blandningen.

K o p = [substans]₁ / [substans]₂

[ämne]₁ Det är koncentrationen av ämnet i vätska 1. Och [substans]₂  Det är koncentrationen av samma substans i vätska 2.

Tolkning

Om k eller p har ett värde lika med 3, indikerar det att ämnet är 3 gånger mer koncentrerad i vätska 1 än i vätska 2. Men samtidigt påpekar han också att ämnet är mer lösligt i vätska 1.

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

Kan tjäna dig: homogent system

Oktanol/vattenpartitionskoefficient

I vissa forskningsområden som organisk kemi och farmaceut bildas blandningen av vätskor av vatten och en apolär vätska såsom N-oktanol eller 1-oktanol, så det nämns vanligtvis om oktanolpartitionskoefficienten /vatten representerat av POW.

N-oktanolen har en densitet på 0,824 g/cm³; Medan vattnet, som är känt, har en densitet på 1 g/cm³ ungefär konstant. När de två vätskorna har varit balanserade, n-oktch.

Ett hydrofobt ämne kommer att ha en större koncentration i n-oktanolen, när de oblandbara vätskorna har balanserats. Å andra sidan kommer en hydrofil substans att ha större koncentration i vatten.

Begränsningar

Partitionen eller distributionskoefficienten tillämpas på icke -joniserade ämnen. I händelse av att partitionskoefficienten mäts i ett joniserbart ämne måste pH eller använda en buffert i vattenfasen justeras för att säkerställa att ämnet presenteras som inte dissocierat.

Vid bestämningen av partitionskoefficienten bör spänningar eller ytaktiva ämnen inte användas, eftersom dessa ämnen, på grund av deras amfifylliska karaktär, är belägna vid gränssnittet mellan oblandbara vätskor.

N-okthanol/vattenpartitionskoefficienten uttrycks vanligtvis i logaritmisk form; det vill säga som log p eller log av k, på grund av amplituden på värdena på p och k.

Om P -loggen för ett ämne är större än 0 är detta indikativt att ämnet är hydrofobt. Tvärtom, om P -loggen är mindre än 0 (det vill säga negativt) kommer detta att indikera att ämnet är hydrofil.

Distributionskoefficient (D)

Distributionskoefficienten (d) är kvoten mellan koncentrationen av alla ämnen, joniserade och inte joniserade, i vätska 1 (N-Oranol) och koncentrationen av samma ämnen i vätska 2 (vatten).

När värdet på distributionskoefficienten (d) har erhållits kan detta uttryckas som d -logaritm på grund av d -värdenas amplitud.

För att erhålla distributionskoefficienten (d) måste vattenfasen buffras; det vill säga till ett visst pH, som måste anges när referens görs till värdet på den erhållna distributionskoefficienten.

Kan tjäna dig: bensen: historia, struktur, egenskaper, derivat, användningar

Det är bekvämt att bestämma D vid pH 7.4. Detta pH motsvarar blodet och representerar de förhållanden som läkemedel eller föreningar kommer att hitta i den intracellulära miljön och i den extracellulära miljön.

För en icke -joniserbar förening.

Experimentell bestämning av en partitionskoefficient

Det finns flera metoder för partitionskoefficientmätning (P). Bland dem är den agitationsmetodmetod och vätskekromatografi med hög upplösning. I både en tidigare kunskap om lösligheten hos problemämnes krävs, både i N-okthanolen och i vatten.

Agitationsmetod

Provet löses i N-ectchtanol mättat med vatten, som kommer att utföras i en tratt är separerad eller avkantation med mättat vatten med n-oktanol. Mättnaden av lösningsmedel är nödvändig för att undvika överföring av lösningsmedel under partitionsprocessen.

Dekantationstratten utsätts för mekanisk agitation under en viss tid. Sedan är det kvar i vila under lång tid för att säkerställa fullständig separering. Avslutningsvis separeras faserna av dekantering.

Därefter bestäms koncentrationen av provet i vart och ett av lösningsmedlen med användning av en spektrofotometrisk metod; Till exempel UV-synlig eller annan metod. Slutligen, med de erhållna data, kommer partitionskoefficienten och loggen att beräknas.

Denna metod har fördelen att vara ekonomisk, reproducerbar och hög precision. Kort sagt, det är den mest pålitliga metoden för att bestämma logg P.

Den största nackdelen med metoden är att den konsumerar mycket tid: mer än 24 timmar för att balansera vätskor, agitation och separering av faserna under partitionsprocessen. Dessutom är det endast tillämpligt på lösliga ämnen i N-okthanol och vatten.

Högupplösning av vätskekromatografimetod

Log P med användning av korrelationen mellan provets retentionstid kan erhållas, med retentionstiden för en liknande kemisk strukturreferensförening med ett känt p ​​-värde.

Det är en metod där värdet på log P erhålls på en varaktighet mindre än 20 minuter. Ger loggvärden mellan 0 och 6, vilket bara motsvarar hydrofoba ämnen.

Nackdelen är att värdet på P genom linjär regression bestäms, så flera föreningar med kemisk struktur som liknar provet och kända loggar bör användas som referens.

Kan tjäna dig: brom: historia, struktur, elektronisk konfiguration, egenskaper, användningar

Ansökningar

Optimering av läkemedelsåtgärder

Om ett läkemedel intas, måste det nå ljuset på tunntarmen, där de flesta ämnen absorberas. Sedan korsar den insidan av cellerna och upplöses i lipid -tvåskiktet som är en del av membranet. Denna process gynnas av läkemedlets hydrofoba karaktär.

Läkemedlet måste passera genom tarmcellerna och korsa basmembranet för att nå blodet och nå målreceptorerna för läkemedlet. Vissa stadier av den globala processen gynnas av läkemedlets hydrofoba karaktär, men andra gör inte.

Ett värde på partitionskoefficienten måste hittas som tillåter alla nödvändiga processer för handling av läkemedel och kroppsbrunn.

Användningen av alltför hydrofoba läkemedel kan vara giftigt, eftersom dess metabolism kan producera potentiellt skadliga metaboliter. Å andra sidan har helt hydrofila läkemedel svårt i tarmsabsorptionen.

Jordbruksprodukter

Aktiviteten hos insekticider och herbicider påverkas av dess hydrofoba karaktär. Hydrofobicitet är emellertid associerad med ett längre halva livet. Därför förlängs föroreningseffekten på miljön och kan producera ekologiska skador.

Hydrofoba produkter som fungerar effektivt, med en kortare halva livet måste inträffa.

Miljövård

Hydrofoba föreningar är vanligtvis föroreningar för miljön, eftersom de dräneras genom marken, kan nå grundvatten och därefter flodvatten.

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

Hydrogeology använder den oktanol/vattengjutningskoefficienten (KOW) för att kontrollera flödet av hydrofoba föreningar, både på marken och i grundvatten.

Referenser

1. Bannan, c. C., Calabró, g., Kyu, D. OCH., & Mobley, D. L. (2016). Beräkande partitionskoefficienter av 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). Distributionskoefficient. Återhämtad från: är.Wikipedia.org
3. National University of Colombia. (s.F.). Enhet 8: Experimentell bestämning av distributionskoefficienten för barbiturater. [Pdf]. Återhämtat sig från: nätverk.en i.Edu.co
4. Sevier. (2019). Partitionskoefficient . Vetenskaplig. Hämtad från: Scientedirect.com
5. Seeboo Hemnath. (2019). Partitionskoefficient: Definition och beräkning. Studie. Återhämtat sig från: studie.com