ROZDEĽOVACÍ KOEFICIENT: DISTRIBÚCIA, DISTRIBÚCIA, APLIKÁCIE - CHÉMIA - 2026

Koeficient oddiel alebo oddiel je definovaný ako pomer koncentrácie chemickej látky, alebo látky medzi dvoma médiami v rovnováhe. Týmto médiom môže byť plyn ako vzduch; kvapalina, ako je voda alebo olej; alebo komplexná zmes, ako je krv alebo iné tkanivá.

Rozdeľovací koeficient krv / vzduch je dôležitý na vysvetlenie výmeny plynov, ktorá sa vyskytuje v pľúcach, medzi krvou a atmosférou.

Diagram vysvetľujúci rozdeľovací koeficient pre tri rozpustené látky medzi dvoma fázami. Zdroj: Perdula

Vyššie uvedený obrázok demonštruje zjednodušeným a brilantným spôsobom koncept. Každý obrázok predstavuje analyt, ktorý je distribuovaný a / alebo distribuovaný medzi dve nemiešateľné fázy: jednu hornú a druhú dolnú.

Zelené štvorce sú prevažne v hornej fáze; zatiaľ čo červené trojuholníky sa rozpúšťajú viac v spodnej fáze a fialové kruhy sa rozhodnú byť na rozhraní.

Je potrebné si uvedomiť, ako K _D sa mení pre každý analyt. Ak je K _D je väčší ako 1, sa analyt distribuovať viac k hornej fázy; ak je jeho hodnota blízka 1, bude mať tendenciu byť na rozhraní; alebo ak je naopak K _D je menší ako 1, bude to predovšetkým v spodnej fáze.

Jednou z foriem rozdeľovacieho koeficientu je tá, ktorá existuje medzi dvomi nemiešateľnými kvapalinami v rovnováhe; rovnako ako n-oktánový systém a voda. Tento systém sa použil na stanovenie dôležitej vlastnosti zlúčeniny: jej hydrofóbneho alebo hydrofilného charakteru.

Hodnota rozdeľovacieho koeficientu (P) alebo rozdeľovacieho koeficientu (K) slúži na označenie hydrofóbnosti liečiva. Môže sa teda použiť na predpovedanie procesu absorpcie, distribúcie, metabolizmu a vylučovania v čreve.

Rozdeľovací koeficient

definícia

Rozdeľovací koeficient (K) látky, tiež nazývaný rozdeľovací koeficient (P), je kvocient rozdelenia koncentrácií látky na dve fázy; je tvorený zmesou dvoch rozpúšťadiel, ktoré sú nemiešateľné, pretože majú rôznu hustotu a povahu.

Hodnota rozdeľovacieho koeficientu (K) alebo rozdelenia (P) súvisí s rozdielom v rozpustnosti látky v nemiešateľných kvapalinách, ktoré sú súčasťou zmesi.

K alebo P = ₁ / ₂

₁ je koncentrácia látky v kvapaline 1. A ₂ je koncentrácia tej istej látky v tekutine 2.

interpretácia

Ak má K alebo P hodnotu rovnú 3, znamená to, že látka je trikrát koncentrovanejšia v tekutine 1 ako v tekutine 2. Zároveň však naznačuje, že látka je rozpustnejšia v kvapaline 1.

Ak je teraz hodnota K alebo P 0,3, má látka vyššiu koncentráciu v kvapaline 2; a preto je jeho rozpustnosť vyššia v kvapaline 2 ako v kvapaline 1.

Rozdeľovací koeficient oktanol / voda

V niektorých oblastiach výskumu, ako je organická chémia a farmaceutický priemysel, je zmes tekutín tvorená vodou a nepolárnou kvapalinou, ako je n-oktanol alebo 1-oktanol, a preto je často uvádzaný rozdeľovací koeficient oktanolu. / voda predstavovaná.

N-oktanol má hustotu 0,824 g / cm ³ ; zatiaľ čo voda, ako je známe, má hustotu približne konštantný 1 g / cm ³ . Po vyvážení obidvoch tekutín zaberá n-oktanol hornú časť zmesi nemiešateľných kvapalín, ktorá sa nazýva kvapalina 1.

Po vyvážení nemiešateľných kvapalín bude mať hydrofóbna látka vyššiu koncentráciu v n-oktanole. Na druhej strane bude mať hydrofilná látka vyššiu koncentráciu vo vode.

obmedzenia

Rozdeľovací alebo distribučný koeficient sa uplatňuje na neionizované látky. V prípade, že sa rozdeľovací koeficient meria v ionizovateľnej látke, musí sa upraviť pH alebo sa musí použiť vodný roztok vo vodnej fáze, aby sa zabezpečilo, že látka je prezentovaná ako nedisociovaná.

Pri určovaní rozdeľovacieho koeficientu by sa povrchovo aktívne látky alebo povrchovo aktívne látky nemali používať, pretože tieto látky sa vzhľadom na svoju amfifilnú povahu nachádzajú na rozhraní nemiešateľných kvapalín.

Rozdeľovací koeficient n-oktanol / voda sa zvyčajne vyjadruje v logaritmickej forme; to znamená, ako log P alebo log K, kvôli amplitúde hodnôt P a K.

Ak je log P pre látku väčší ako 0, znamená to, že látka je hydrofóbna. Naopak, ak je log P menší ako 0 (tj negatívny), znamená to, že látka je hydrofilná.

Distribučný koeficient (D)

Distribučný koeficient (D) je kvocient medzi koncentráciou všetkých látok, ionizovaných a neionizovaných, v kvapaline 1 (n-oktanol) a koncentráciou rovnakých látok v tekutine 2 (voda).

Akonáhle sa získa hodnota distribučného koeficientu (D), môže sa vyjadriť ako logaritmus D kvôli amplitúde hodnôt D.

Na získanie distribučného koeficientu (D) musí byť vodná fáza pufrovaná; inými slovami, pri určitom pH, ktoré sa musí uviesť pri odkaze na hodnotu získaného distribučného koeficientu.

Je vhodné uskutočňovať stanovenie D pri pH 7,4. Toto pH zodpovedá pH krvi a predstavuje podmienky, s ktorými sa liečivá alebo zlúčeniny stretávajú vo vnútrobunkovom prostredí a v extracelulárnom prostredí.

V prípade neionizovateľnej zlúčeniny log D = log P, bez ohľadu na použité pH.

Experimentálne stanovenie rozdeľovacieho koeficientu

Existuje niekoľko metód na meranie rozdeľovacieho koeficientu (P). Zahŕňajú metódu trepacej fľaše a vysokoúčinnú kvapalinovú chromatografiu. Obidve vyžadujú predchádzajúcu znalosť rozpustnosti testovanej látky v n-oktanole aj vo vode.

Metóda trepačkovej banky

Vzorka sa rozpustí v n-oktanole nasýtenom vodou, ktorá sa rozdelí do samostatného lievika alebo dekantuje vodou nasýtenou n-oktanolom. Nasýtenie rozpúšťadla je nevyhnutné, aby sa zabránilo prenosu rozpúšťadla počas procesu delenia.

Oddeľovací lievik sa určitý čas mechanicky mieša. Potom sa nechá stáť dlhý čas, aby sa zabezpečilo úplné oddelenie. Nakoniec sa fázy oddelia dekantáciou.

Potom sa pomocou spektrofotometrickej metódy stanoví koncentrácia vzorky v každom z rozpúšťadiel; napr. UV-viditeľné alebo iné metódy. Nakoniec, so získanými údajmi, rozdeľovacím koeficientom a log P.

Výhodou tohto spôsobu je, že je lacný, reprodukovateľný a vysoko presný. V súhrne je to najspoľahlivejšia metóda na určenie log P.

Hlavnou nevýhodou tohto spôsobu je to, že je veľmi časovo náročné: viac ako 24 hodín vykonávať ekvilibráciu kvapaliny, miešanie a separáciu fáz počas procesu delenia. Okrem toho sa uplatňuje iba na látky rozpustné v n-oktanole a vode.

Metóda vysokoúčinnej kvapalinovej chromatografie

Log P sa môže získať porovnaním retenčného času vzorky s retenčným časom referenčnej zlúčeniny podobnej chemickej štruktúry so známou hodnotou P.

Je to metóda, pri ktorej sa hodnota log P získa za čas kratší ako 20 minút. Poskytuje hodnoty log p medzi 0 a 6, čo zodpovedá iba hydrofóbnym látkam.

Nevýhodou je, že hodnota P je určená lineárnou regresiou, takže ako referencie by sa mali použiť rôzne zlúčeniny s chemickou štruktúrou podobnou vzorke a známe hodnoty log P.

aplikácia

Optimalizácia účinku liekov

Ak sa liek požije, musí sa dostať do lúmenu tenkého čreva, kde sa absorbuje väčšina látok. Potom prechádza vnútrajšok buniek a rozpúšťa sa v lipidovej dvojvrstve, ktorá je súčasťou membrány. Tento proces je podporovaný hydrofóbnou povahou liečiva.

Liek musí prechádzať črevnými bunkami, prechádzať cez bazálnu membránu, aby dosiahol krv a dosiahol cieľové receptory na pôsobenie lieku. Niektoré fázy celkového procesu sú uprednostňované hydrofóbnou povahou liečiva, ale iné nie.

Musí sa nájsť hodnota rozdeľovacieho koeficientu, ktorý umožňuje, aby boli všetky procesy potrebné na pôsobenie lieku a telesnej pohody uspokojivé.

Použitie nadmerne hydrofóbnych liekov môže byť toxické, pretože ich metabolizmus môže vytvárať potenciálne škodlivé metabolity. Na druhej strane, úplne hydrofilné lieky majú problémy s absorpciou čriev.

agrochemikálie

Aktivita insekticídov a herbicídov je ovplyvnená ich hydrofóbnou povahou. Hydrofóbnosť je však spojená s dlhším polčasom. Znečisťujúci účinok na životné prostredie je preto predĺžený a môže spôsobiť ekologické škody.

Účinné hydrofóbne výrobky by sa mali vyrábať s kratším polčasom rozpadu.

Starostlivosť o životné prostredie

Hydrofóbne zlúčeniny sú obvykle znečisťujúcimi látkami pre životné prostredie, pretože sa vypúšťajú cez zem, sú schopné preniknúť do podzemných vôd a neskôr do riečnych vôd.

Po znalosti rozdeľovacieho koeficientu zlúčeniny je možné urobiť zmeny v jej chemickej štruktúre, ktoré modifikujú jej hydrofóbnosť, aby sa znížil jej znečisťujúci účinok na životné prostredie.

Hydrogeológia používa rozdeľovací koeficient oktanol / voda (Kow) na reguláciu toku hydrofóbnych zlúčenín v pôde aj v podzemnej vode.

Referencie

1. Bannan, CC, Calabró, G., Kyu, DY a Mobley, DL (2016). Výpočet koeficientov malých molekúl v oktanol / voda a cyklohexán / voda. Žurnál chemickej teórie a výpočty, 12 (8), 4015 - 4024. doi: 10,1021 / acs.jctc.6b00449
2. Wikipedia. (2019). Rozdeľovací koeficient. Obnovené z: es.wikipedia.org
3. Kolumbijská národná univerzita. (SF). Jednotka 8: Experimentálne stanovenie koeficientu rozdelenia barbiturátu. , Získané z: red.unal.edu.co
4. Sevier. (2019). Rozdeľovací koeficient. Science Direct. Obnovené z: sciposedirect.com
5. Seeboo Hemnath. (2019). Rozdeľovací koeficient: Definícia a výpočet. Štúdia. Obnovené z: study.com