ROZDĚLOVACÍ KOEFICIENT: DISTRIBUCE, DISTRIBUCE, APLIKACE - CHEMIE - 2025

Koeficient oddíl nebo oddíl je definován jako poměr koncentrace chemické látky, nebo látky mezi dvěma médii v rovnováze. Tímto médiem může být plyn jako vzduch; kapalina, jako je voda nebo olej; nebo komplexní směs, jako je krev nebo jiné tkáně.

Rozdělovací koeficient krev / vzduch je důležitý pro vysvětlení výměny plynu, která se vyskytuje v plicích, mezi krví a atmosférou.

Diagram vysvětlující rozdělovací koeficient pro tři rozpuštěné látky mezi dvěma fázemi. Zdroj: Perdula

Výše uvedený obrázek ukazuje zjednodušeným a brilantním způsobem koncept vysvětlený. Každý obrázek představuje analyt, který je distribuován a / nebo distribuován mezi dvě nemísitelné fáze: jednu horní a druhou dolní.

Zelené čtverečky jsou převážně v horní fázi; zatímco červené trojúhelníky se rozpustí více ve spodní fázi a fialové kruhy se rozhodnou být na rozhraní.

Je třeba si uvědomit, jak K _D se mění pro každý analyt. Je-li K _D je větší než 1, se analyt distribuovat více k horní fáze; pokud je jeho hodnota blízká 1, bude mít tendenci být na rozhraní; nebo je-li naopak _KD menší než 1, bude to hlavně v nižší fázi.

Jedna z forem rozdělovacího koeficientu je ta, která existuje mezi dvěma nemísitelnými tekutinami v rovnováze; stejně jako n-oktanový systém a voda. Tento systém byl použit pro stanovení důležité vlastnosti sloučeniny: její hydrofobní nebo hydrofilní charakter.

Hodnota rozdělovacího koeficientu (P) nebo rozdělovacího koeficientu (K) slouží k označení hydrofobicity léčiva. Lze jej tedy použít k predikci jeho střevní absorpce, distribuce, metabolismu a vylučování.

Rozdělovací koeficient

Definice

Rozdělovací koeficient (K) látky, nazývaný také rozdělovací koeficient (P), je podíl rozdělení koncentrací látky na dvě fáze; je tvořen směsí dvou rozpouštědel, která jsou nemísitelná, protože mají různou hustotu a povahu.

Hodnota rozdělovacího koeficientu (K) nebo rozdělovače (P) souvisí s rozdílem v rozpustnosti látky v nemísitelných kapalinách, které jsou součástí směsi.

K nebo P = ₁ / ₂

₁ je koncentrace látky v kapalině 1. A ₂ je koncentrace stejné látky v kapalině 2.

Výklad

Pokud má K nebo P hodnotu rovnou 3, znamená to, že látka je třikrát koncentrovanější v kapalině 1 než v kapalině 2. Zároveň ale také naznačuje, že látka je rozpustnější v kapalině 1.

Pokud je nyní hodnota K nebo P 0,3, má látka vyšší koncentraci v kapalině 2; a proto je jeho rozpustnost vyšší v kapalině 2 než v kapalině 1.

Rozdělovací koeficient oktanol / voda

V některých oblastech výzkumu, jako je organická chemie a léčiva, je směs tekutin tvořena vodou a nepolární kapalinou, jako je n-oktanol nebo 1-oktanol, a proto je často uváděn rozdělovací koeficient oktanolu. / voda reprezentovaná Pow.

N-oktanol má hustotu 0,824 g / cm ³; zatímco voda, jak je známo, má hustotu přibližně konstantní 1 g / cm ³. Po vyvážení obou kapalin zaujme n-oktanol horní část směsi nemísitelných kapalin, která se nazývá Liquid 1.

Po vyvážení nemísitelných kapalin bude mít hydrofobní látka vyšší koncentraci v n-oktanolu. Na druhé straně bude mít hydrofilní látka vyšší koncentraci ve vodě.

Omezení

Rozdělovací nebo distribuční koeficient platí pro neionizované látky. V případě, že se rozdělovací koeficient měří v ionizovatelné látce, je třeba upravit pH nebo použít pufr ve vodné fázi, aby se zajistilo, že látka je prezentována jako nedisociovaná.

Při určování rozdělovacího koeficientu by neměly být použity povrchově aktivní látky nebo povrchově aktivní látky, protože tyto látky jsou díky své amfifilní povaze umístěny na rozhraní nemísitelných kapalin.

Rozdělovací koeficient n-oktanol / voda se obvykle vyjadřuje v logaritmické formě; to je, jako log P nebo log K, kvůli amplitudě hodnot P a K.

Pokud je log P pro látku větší než 0, znamená to, že látka je hydrofobní. Naopak, pokud je log P menší než 0 (tj. Negativní), znamená to, že látka je hydrofilní.

Rozdělovací koeficient (D)

Distribuční koeficient (D) je kvocient mezi koncentrací všech látek, ionizovaných a neionizovaných, v kapalině 1 (n-oktanol) a koncentrací stejných látek v kapalině 2 (voda).

Jakmile je získána hodnota distribučního koeficientu (D), může být vyjádřena jako logaritmus D kvůli amplitudě hodnot D.

K získání distribučního koeficientu (D) musí být vodná fáze pufrována; jinými slovy, při určitém pH, které musí být uvedeno při odkazu na hodnotu získaného distribučního koeficientu.

Je výhodné provádět stanovení D při pH 7,4. Toto pH odpovídá pH krve a představuje podmínky, s nimiž se léky nebo sloučeniny setkávají v intracelulárním prostředí a v extracelulárním prostředí.

U neionizovatelné sloučeniny log D = log P, bez ohledu na použité pH.

Experimentální stanovení rozdělovacího koeficientu

Existuje několik metod pro měření rozdělovacího koeficientu (P). Patří mezi ně metoda třepací lahve a vysoce účinná kapalinová chromatografie. Oba vyžadují předchozí znalosti o rozpustnosti zkoušené látky, a to jak v n-oktanolu, tak ve vodě.

Metoda třepací baňky

Vzorek se rozpustí v n-oktanolu nasyceném vodou, který se rozdělí do samostatné nálevky nebo se dekantuje vodou nasycenou n-oktanolem. Nasycení rozpouštědla je nezbytné, aby se zabránilo přenosu rozpouštědla během procesu dělení.

Oddělovací nálevka je po určitou dobu podrobena mechanickému míchání. Potom se nechá stát po dlouhou dobu, aby se zajistilo úplné oddělení. Nakonec se fáze oddělí dekantací.

Potom se pomocí spektrofotometrické metody stanoví koncentrace vzorku v každém z rozpouštědel; např. UV-viditelné nebo jiné metody. Nakonec se získanými údaji rozdělovací koeficient a log P.

Tato metoda má výhodu v tom, že je levná, reprodukovatelná a vysoce přesná. V souhrnu je to nejspolehlivější metoda pro stanovení log P.

Hlavní nevýhoda této metody spočívá v tom, že je velmi časově náročná: více než 24 hodin provádět ekvilibraci kapaliny, míchání a separaci fází během procesu dělení. Kromě toho se vztahuje pouze na látky rozpustné v n-oktanolu a vodě.

Vysoce účinná metoda kapalinové chromatografie

Log P lze získat korelací retenčního času vzorku s retenčním časem referenční sloučeniny podobné chemické struktury se známou hodnotou P.

Je to metoda, ve které je hodnota log P získávána za dobu kratší než 20 minut. Uvádí hodnoty log p mezi 0 a 6, což odpovídá pouze hydrofobním látkám.

Nevýhodou je, že hodnota P je stanovena lineární regresí, takže by se jako reference mělo použít několik sloučenin chemické struktury podobné vzorku a známé hodnoty log P.

Aplikace

Optimalizace účinku léků

Při požití léku se musí dostat do lumenu tenkého střeva, kde je absorbována většina látek. Poté prochází vnitřkem buněk a rozpouští se v lipidové dvojvrstvu, která je součástí membrány. Tento proces je podporován hydrofobní povahou léčiva.

Lék musí procházet střevními buňkami, procházet bazální membránou, aby dosáhl krve a dosáhl cílových receptorů pro působení léku. Některé fáze celkového procesu jsou zvýhodněny hydrofobní povahou léčiva, ale jiné nikoli.

Musí být nalezena hodnota rozdělovacího koeficientu, který umožňuje, aby byly všechny procesy nezbytné pro působení léčiva a tělesné pohody uspokojivé.

Použití příliš hydrofobních léčiv může být toxické, protože jejich metabolismus může produkovat potenciálně škodlivé metabolity. Na druhé straně, zcela hydrofilní léky mají potíže s absorpcí střeva.

Agrochemikálie

Činnost insekticidů a herbicidů je ovlivněna jejich hydrofobní povahou. Hydrofobicita je však spojena s delším poločasem rozpadu. Znečišťující účinek na životní prostředí je proto prodloužen a může způsobit ekologické škody.

Účinné hydrofobní přípravky by se měly vyrábět s kratším poločasem rozpadu.

Péče o životní prostředí

Hydrofobní sloučeniny jsou obvykle znečišťujícími látkami pro životní prostředí, protože jsou vypouštěny zeminou, protože jsou schopny dosáhnout podzemní vody a později i říční vody.

Díky znalosti rozdělovacího koeficientu sloučeniny mohou být provedeny změny v její chemické struktuře, které mění její hydrofobitu, aby se snížil její znečišťující účinek na životní prostředí.

Hydrogeologie používá rozdělovací koeficient oktanol / voda (Kow) k řízení toku hydrofobních sloučenin v půdě i v podzemní vodě.

Reference

1. Bannan, CC, Calabró, G., Kyu, DY a Mobley, DL (2016). Výpočet koeficientů malých molekul v oktanol / voda a cyklohexan / voda. Žurnál chemické teorie a výpočet, 12 (8), 4015–4024. doi: 10,1021 / acs.jctc.6b00449
2. Wikipedia. (2019). Rozdělovací koeficient. Obnoveno z: es.wikipedia.org
3. Národní univerzita v Kolumbii. (sf). Lekce 8: Experimentální stanovení koeficientu rozdělení barbiturátů.. Obnoveno z: red.unal.edu.co
4. Sevier. (2019). Rozdělovací koeficient. Science Direct. Obnoveno z: sciposedirect.com
5. Seeboo Hemnath. (2019). Rozdělovací koeficient: Definice a výpočet. Studie. Obnoveno z: study.com