Współczynnik partycji dystrybucji, dystrybucja, aplikacje

On partycja lub współczynnik dystrybucji Jest zdefiniowany jako przyczyna stężenia chemikalia lub substancji rozpuszczonej między dwoma średnimi w równowadze. To medium może być gazem podobnym do powietrza; płyn podobny do wody lub oleju; lub złożona mieszanka, taka jak krew lub inne tkaniny.

Współczynnik podziału krwi/powietrza jest ważny, aby wyjaśnić wymianę gazową występującą w płucach, między krwią a atmosferą.

Schemat wyjaśniający współczynnik rozkładu dla trzech substancji rozpuszczonych między dwiema fazami. Źródło: Perdula [CC BY-SA 3.0 (https: // creativeCommons.Org/licencje/by-sa/3.0)]

Najwyższy obraz pokazuje koncepcję wyjaśnioną w uproszczony i genialny sposób. Każda figura przedstawia analit, który jest rozmieszczony i/lub rozmieszczony między dwiema niemieszalnymi fazami: jeden przełożony i drugi niższy.

Zielone kwadraty znajdują się głównie w górnej fazie; Podczas gdy czerwone trójkąty rozpuszczają się bardziej w dolnej fazie, a fioletowe koła decydują się na umieszczenie się w interfejsie.

Widać, jak K zmienia się_D Dla każdego analitu. Tak K_D Jest to większe niż 1, analit zostanie rozłożony bardziej w kierunku górnej fazy; Jeśli jego wartość jest bliska 1, będzie miała tendencję do umieszczenia w interfejsie; lub jeśli wręcz przeciwnie k_D jest mniej niż 1, będzie głównie w niższej fazie.

Jednym ze stanowisk współczynnika podziału jest to, że istnieje między dwoma niemiesznymi cieczami w równowadze; podobnie jak N-oktan i system wodny. System ten został wykorzystany do ustalenia ważnej właściwości związku: jego hydrofobowego lub hydrofilowego.

Wartość współczynnika podziału (p) lub współczynnika rozkładu (k) służy wskazaniu hydrofobowego charakteru leku. W ten sposób można go wykorzystać do przewidywania procesu wchłaniania jelit, dystrybucji, metabolizmu i wydalania.

[TOC]

Współczynnik rozkładu

Definicja

Współczynnik rozkładu (k) substancji, zwany również współczynnikiem podziału (p), jest stosunkiem dzielenia stężeń substancji na dwie fazy; składane przez mieszaninę dwóch rozpuszczalników, które są niemieszalne z powodu różnych gęstości i natury.

Wartość współczynnika rozkładu (k) lub partycji (p) jest związana z różnicą rozpuszczalności substancji w niemieszalnych płynach, które są częścią mieszaniny.

K o p = [substancja]₁ / [substancja]₂

[substancja]₁ Jest to stężenie substancji w cieczy 1. I [substancja]₂  Jest to stężenie tej samej substancji w cieczy 2.

Interpretacja

Jeśli K lub P mają wartość równą 3, wskazuje, że substancja jest 3 razy bardziej skoncentrowana w cieczy 1 niż w cieczy 2. Ale jednocześnie wskazuje, że substancja jest bardziej rozpuszczalna w cieczy 1.

Teraz, jeśli wartość K lub P wynosi 0,3, substancja ma większe stężenie w cieczy 2; i dlatego jego rozpuszczalność w cieczy 2 jest starsza niż w cieczy 1.

Może ci służyć: jednorodny system

Współczynnik podziału oktanol/wodę

W niektórych obszarach badań, takich jak chemia organiczna i farmaceuta, mieszanina cieczy powstaje przez wodę i ciecz apolarną, taką jak N-Octhanol lub 1-oktanol, więc zwykle wymieniane jest o współczynniku /wodzie podziału oktanolu reprezentowanego przez pow POW.

N-Octanol ma gęstość 0,824 g/cm³; Podczas gdy woda, jak wiadomo, ma gęstość 1 g/cm³ w przybliżeniu stały. Po zrównoważeniu dwóch płynów N-Octch.

Substancja hydrofobowa będzie miała większe stężenie w N-Octanolu, gdy niemiecalne ciecze zrównoważone. Z drugiej strony substancja hydrofilowa będzie miała większe stężenie w wodzie.

Ograniczenia

Współczynnik partycji lub dystrybucji stosuje się do substancji niezionizowanych. W przypadku, gdy współczynnik partycji jest mierzony w substancji jonizowanej, pH lub użycie buforu w fazie wodnej należy dostosować, aby upewnić się, że substancja jest prezentowana jako nie rozdzielona.

W określeniu współczynnika podziału nie należy stosować substancji napięcia lub środków powierzchniowo czynnych, ponieważ substancje te, ze względu na ich charakter amfificzny, znajdują się na interfejsie niemieszalnych płynów.

Współczynnik podziału N-Octhanol/Water jest zwykle wyrażany w postaci logarytmicznej; to znaczy jako log p lub log k, ze względu na amplitudę wartości p i k.

Jeśli dziennik p dla substancji jest większy niż 0, wskazuje to, że substancja jest hydrofobowa. Przeciwnie, jeśli dziennik p jest mniejszy niż 0 (to znaczy ujemny), wskazuje to, że substancja jest hydrofilowa.

Współczynnik rozkładu (D)

Współczynnik rozkładu (D) jest ilorazem między stężeniem wszystkich substancji, zjonizowanymi i nie jonizowanymi, w cieczy 1 (n-ortanol) a stężeniem tych samych substancji w cieczy 2 (woda) (woda).

Po uzyskaniu wartości współczynnika rozkładu (D) można to wyrazić jako d -logarytm z powodu amplitudy wartości D.

Aby uzyskać współczynnik rozkładu (D), fazę wodną musi być buforowana; to znaczy do pewnego pH, które należy wskazać, gdy odniesienie jest odniesione do wartości uzyskanego współczynnika rozkładu.

Może ci służyć: benzen: historia, struktura, właściwości, pochodne, zastosowania

Wygodne jest określenie D przy pH 7,4. To pH odpowiada phowi krwi i reprezentuje warunki, które leki lub związki znajdą w środowisku wewnątrzkomórkowym i w środowisku pozakomórkowym.

Dla niezionizowanego związku log d = log p, niezależnie od zastosowanego pH.

Eksperymentalne określenie współczynnika podziału

Istnieje kilka metod pomiaru współczynnika podziału (P). Wśród nich jest metoda butelki pobudzenia i chromatografia cieczowa o wysokiej rozdzielczości. Zarówno w poprzedniej wiedzy na temat rozpuszczalności substancji problemowej, zarówno w N-Octhanolu, jak i w wodzie.

Metoda butelki pobudzenia

Próbka jest rozpuszczona w n-ectchtanolu nasycona wodą, która zostanie przeprowadzona w lejku, jest oddzielona lub dekantacja nasycona wodą n-oktanol. Nasycenie rozpuszczalników jest konieczne, aby uniknąć przenoszenia rozpuszczalników podczas procesu podziału.

Lejek dekantacyjny jest przez pewien czas poddawany mechanicznej agitacji. Następnie pozostawia się w spoczynku, aby zapewnić całkowite rozdzielenie. Podsumowując, fazy są oddzielone dekantacją.

Następnie stężenie próbki jest określane w każdym z rozpuszczalników przy użyciu metody spektrofotometrycznej; Na przykład, widzialna lub inna metoda UV. Wreszcie, przy uzyskanych danych, współczynnik partycji i log P zostaną obliczone.

Ta metoda ma tę zaletę, że jest ekonomiczna, powtarzalna i wysoka precyzja. Krótko mówiąc, jest to najbardziej niezawodna metoda określania logu p.

Główną wadą metody jest to, że zużywa ona dużo czasu: ponad 24 godziny na zrównoważenie cieczy, agitacja i oddzielenie faz podczas procesu podziału. Ponadto ma zastosowanie tylko do substancji rozpuszczalnych w N-Octhanolu i wodzie.

Metoda chromatografii cieczowej wysokiej rozdzielczości

Można uzyskać dziennik P za pomocą korelacji czasu retencji próbki, z czasem retencji podobnego związku odniesienia struktury chemicznej o znanej wartości p.

Jest to metoda, w której wartość log P jest uzyskiwana w czasie trwania mniej niż 20 minut. Daje wartości logarytmiczne między 0 a 6, co odpowiada tylko substancjom hydrofobowym.

Wadą jest to, że określono wartość P przez regresję liniową, więc kilka związków struktury chemicznej podobnej do próbki i znanych logów należy użyć jako odniesienia.

Może ci służyć: brom: historia, struktura, konfiguracja elektroniczna, właściwości, użycia

Aplikacje

Optymalizacja działania narkotykowego

Jeśli lek jest połknięty, musi dotrzeć do światła jelita cienkiego, gdzie większość substancji jest wchłaniana. Następnie przecina wnętrze komórek, rozpuszczając się w dwuwarstwach lipidowych, która jest częścią błony. Proces ten jest faworyzowany przez hydrofobowy charakter leku.

Lek musi przejść przez komórki jelitowe, przekraczając błonę podstawową, aby dotrzeć do krwi i dotrzeć do docelowych receptorów działania leku. Niektóre etapy globalnego procesu są faworyzowane przez hydrofobowy charakter leku, ale inne nie.

Należy znaleźć wartość współczynnika partycji, która umożliwia wszystkie niezbędne procesy działania leku i studzienki ciała.

Zastosowanie nadmiernie hydrofobowych leków może być toksyczne, ponieważ jego metabolizm może wytwarzać potencjalnie szkodliwe metabolity. Z drugiej strony, całkowicie hydrofilowe leki mają trudności z wchłanianiem jelit.

Produkty agrochemiczne

Na aktywność środków owadobójczych i herbicydy ma wpływ jego hydrofobowy charakter. Jednak hydrofobowość wiąże się z dłuższym półfinią. Dlatego przedłużony wpływ zanieczyszczeń na środowisko jest przedłużony, ponieważ jest w stanie wyrządzić szkody ekologiczne.

Produkty hydrofobowe, które działają skutecznie, z krótszą półfinią muszą wystąpić.

Opieka środowiska

Związki hydrofobowe są zwykle zanieczyszczeniami dla środowiska, ponieważ są wyczerpane przez ziemię, mogą dotrzeć do wód gruntowych, a następnie wód rzecznych.

Znając współczynnik podziału związku, można wprowadzić zmiany w jego strukturze chemicznej, które modyfikują hydrofobowość w celu zmniejszenia jego zanieczyszczenia w środowisku.

Hydrogeologia wykorzystuje współczynnik odlewu oktanolu/wody (KOW) do kontrolowania przepływu związków hydrofobowych, zarówno na ziemi, jak i w wodzie gruntowej.

Bibliografia

1. Bannan, c. C., Calabó, g., Kyu, d. I., & Mobley, D. L. (2016). Obliczanie współczynników podziału małych cząsteczek w oktanolu/wodzie i cykloheksan/wodzie. Journal of Chemical Theory and Computation, 12(8), 4015-4024. Doi: 10.1021/ACS.JCTC.6B00449
2. Wikipedia. (2019). Współczynnik rozkładu. Odzyskane z: jest.Wikipedia.org
3. National University of Kolumbia. (S.F.). Jednostka 8: Eksperymentalne określenie współczynnika rozkładu barbituranów. [PDF]. Odzyskane z: Network.I.Edu.współ
4. Sevier. (2019). Współczynnik podziału . Nauka bezpośredni. Pobrano z: Scientedirect.com
5. Seeboo Hemnath. (2019). Współczynnik partycji: definicja i obliczenia. Badanie. Odzyskane z: Study.com