PORAZDELITVENI KOEFICIENT: PORAZDELITEV, DISTRIBUCIJA, APLIKACIJE - KEMIJA - 2026

Porazdelitveni koeficient ali particija je definirana kot razmerje med koncentracijo kemijskih vrst ali topljenca med dvema medijev v ravnotežju. Ta medij je lahko plin kot zrak; tekočina, kot sta voda ali olje; ali zapletena mešanica, kot je kri ali druga tkiva.

Koeficient porazdelitve krvi / zraka je pomemben za razlago izmenjave plinov, ki se dogaja v pljučih, med krvjo in atmosfero.

Diagram, ki razlaga porazdelitveni koeficient za tri topila med dvema fazama. Vir: Perdula

Slika zgoraj na poenostavljen in sijajen način prikazuje koncept. Vsaka slika predstavlja analit, ki se porazdeli in / ali porazdeli med dve nepomembni fazi: eno zgornjo in drugo spodnjo.

Zeleni kvadratki so pretežno v zgornji fazi; medtem ko se rdeči trikotniki v spodnji fazi raztopijo več, vijolični krogi pa se odločijo za vmesnik.

Ocenjuje se, kako K _R razlikuje za vsak analit. Če je K _D večji od 1, se analit porazdeli bolj proti zgornji fazi; če je njegova vrednost blizu 1, bo ponavadi na vmesniku; ali če je nasprotno K _D manjši od 1, bo v glavnem v spodnji fazi.

Ena od oblik porazdelitvenega koeficienta je tista, ki obstaja med dvema nepomembnima tekočinama, ki sta v ravnovesju; kot n-oktanski sistem in voda. Ta sistem je bil uporabljen za določitev pomembne lastnosti spojine: njen hidrofobni ali hidrofilni značaj.

Vrednost porazdelitvenega koeficienta (P) ali porazdelitvenega koeficienta (K) služi za prikaz hidrofobnosti zdravila. Tako se lahko uporablja za napovedovanje črevesne absorpcije, distribucije, presnove in procesa izločanja.

Porazdelitveni koeficient

Opredelitev

Porazdelitveni koeficient (K) snovi, imenovan tudi porazdelitveni koeficient (P), je količnik delitve koncentracij snovi na dve fazi; sestavljen iz mešanice dveh topil, ki se ne dajo mešati, ker imajo različne gostote in narave.

Vrednost porazdelitvenega koeficienta (K) ali particije (P) je povezana z razliko topnosti snovi v nepomembnih tekočinah, ki so del mešanice.

K ali P = ₁ / ₂

₁ je koncentracija snovi v tekočini 1. In ₂ je koncentracija iste snovi v tekočini 2.

Interpretacija

Če imata vrednost K ali P enako 3, to pomeni, da je snov 3-krat bolj koncentrirana v tekočini 1 kot v tekočini 2. Toda hkrati to pomeni tudi, da je snov bolj topna v tekočini 1.

Če je vrednost K ali P 0,3, ima snov višjo koncentracijo v tekočini 2; zato je njegova topnost večja v tekočini 2 kot v tekočini 1.

Porazdelitveni koeficient oktanol / voda

Na nekaterih področjih raziskav, na primer organske kemije in farmacevtskih izdelkov, mešanico tekočin sestavljata voda in apolarna tekočina, kot sta n-oktanol ali 1-oktanol, zato se pogosto imenuje porazdelitveni koeficient oktanol. / voda, ki jo predstavlja Pow.

N-oktanol ima gostoto 0,824 g / cm ³ ; medtem vode, kot je znano, ima gostoto približno konstantne 1 g / cm ³ . Ko se obe tekočini uravnotežita, n-oktanol zaseda zgornji del mešanice negibljivih tekočin, ki se imenuje tekočina 1.

Hidrofobna snov bo imela v koncentraciji n-oktanol višjo koncentracijo, ko se ne mešajo tekočine. Po drugi strani pa bo hidrofilna snov v vodi višja.

Omejitve

Porazdelitveni ali porazdelitveni koeficient velja za neionizirane snovi. V primeru, ko se koeficient delitve izmeri v snovi, ki jo je mogoče ionizirati, je treba pH prilagoditi ali uporabiti pufer v vodni fazi, da se zagotovi, da je snov predstavljena kot nedocializirana.

Pri določanju porazdelitvenega koeficienta površinsko aktivne snovi ali površinsko aktivne snovi ne bi smeli uporabljati, saj se te snovi zaradi svoje amfifilne narave nahajajo na stičišču nemesnih tekočin.

Porazdelitveni koeficient n-oktanol / voda je ponavadi izražen v logaritmični obliki; torej kot log P ali log K, zaradi amplitude vrednosti P in K.

Če je log P za snov večji od 0, to pomeni, da je snov hidrofobna. Če pa je log P manjši od 0 (to je negativno), to pomeni, da je snov hidrofilna.

Koeficient porazdelitve (D)

Koeficient porazdelitve (D) je količnik med koncentracijo vseh snovi, ioniziranih in neioniziranih v tekočini 1 (n-oktanol) in koncentracijo istih snovi v tekočini 2 (voda).

Ko dobimo vrednost porazdelitvenega koeficienta (D), se lahko izrazi kot logaritem D zaradi amplitude vrednosti D.

Da dobimo porazdelitveni koeficient (D), moramo vodno fazo puferirati; z drugimi besedami, pri določenem pH, ki mora biti naveden, ko se nanaša na vrednost dobljenega porazdelitvenega koeficienta.

Ustrezno je izvesti določitev D pri pH 7,4. Ta pH ustreza pH v krvi in ​​predstavlja pogoje, s katerimi se bodo srečevala zdravila ali spojine v medceličnem okolju in v zunajceličnem okolju.

Za neionizirajočo spojino je log D = log P, ne glede na uporabljeni pH.

Poskusna določitev koeficienta porazdelitve

Obstaja več metod za merjenje koeficienta porazdelitve (P). Sem spadata metoda stresanja stekleničke in visokozmogljiva tekočinska kromatografija. Obe zahtevata predhodno poznavanje topnosti preskusne snovi tako v n-oktanolu kot v vodi.

Metoda stresanja bučke

Vzorec raztopimo v n-oktanolu, nasičenem z vodo, ki ga bomo razdelili v ločen lijak ali ga dekantirali z vodo, nasičeno z n-oktanolom. Nasičenost z vehiklom je potrebna, da se prepreči prenos topil med postopkom razdelitve.

Ločevalni lijak je določen čas izpostavljen mehanskemu mešanju. Nato je dovoljeno stati dlje časa, da se zagotovi popolna ločitev. Za zaključek se faze ločijo z dekantacijo.

Nato določimo koncentracijo vzorca v vsakem od topil s spektrofotometrično metodo; npr. UV-vidna ali druga metoda. Končno s pridobljenimi podatki koeficient particije in log P.

Prednost te metode je, da je poceni, ponovljiva in zelo natančna. Če povzamemo, gre za najbolj zanesljivo metodo za določitev dnevnika P.

Glavna pomanjkljivost metode je, da je zamudno: več kot 24 ur za izvajanje tekočega ravnotežja, mešanja in ločevanja faz med postopkom razdelitve. Poleg tega se uporablja samo za snovi, topne v n-oktanolu in vodi.

Metoda tekoče kromatografije visoke učinkovitosti

Log P lahko dobimo tako, da primerjamo čas zadrževanja vzorca s časom zadrževanja referenčne spojine podobne kemijske strukture z znano P vrednostjo.

To je metoda, pri kateri vrednost log P dobimo v času, krajšem od 20 minut. Daje log p vrednosti med 0 in 6, kar ustreza samo hidrofobnim snovem.

Pomanjkljivost je, da je vrednost P določena z linearno regresijo, zato je treba kot referenco uporabiti različne spojine s kemijsko strukturo, podobno vzorcu in znanimi log P vrednostmi.

Prijave

Optimizacija delovanja zdravil

Če se zdravilo zaužije, mora doseči lumen tankega črevesa, kjer se absorbira večina snovi. Nato gre skozi notranjost celic in se raztopi v lipidnem dvosloju, ki je del membrane. Temu procesu daje prednost hidrofobna narava zdravila.

Zdravilo mora preiti skozi črevesne celice, prečkati kletno membrano, da pride do krvi in ​​doseže ciljne receptorje za delovanje zdravila. Nekatere faze celotnega postopka dajejo prednost hidrofobni naravi zdravila, druge pa ne.

Poiskati je treba vrednost porazdelitvenega koeficienta, ki omogoča, da so vsi procesi, potrebni za delovanje zdravila in počutje telesa, zadovoljivi.

Uporaba pretirano hidrofobnih zdravil je lahko strupena, saj lahko njihov metabolizem povzroči potencialno škodljive presnovke. Po drugi strani imajo totalno hidrofilna zdravila težave s absorpcijo v črevesju.

Agrokemikalije

Na delovanje insekticidov in herbicidov vpliva njihova hidrofobna narava. Vendar je hidrofobnost povezana z daljšim razpolovnim časom. Zato je onesnaževalni učinek na okolje dolgotrajen in lahko povzroči ekološko škodo.

Učinkovite hidrofobne izdelke je treba proizvajati s krajšim razpolovnim časom.

Skrb za okolje

Hidrofobne spojine so običajno onesnaževala okolja, saj se odtekajo skozi zemljo, tako da lahko dosežejo podtalnico in kasneje rečno vodo.

Če poznamo porazdelitveni koeficient spojine, se lahko spremenijo njene kemijske strukture, ki spremenijo njeno hidrofobnost, da se zmanjša njeno onesnaževanje na okolje.

Hidrogeologija uporablja koeficient porazdelitve oktanol / voda (Kow) za nadzor pretoka hidrofobnih spojin, tako v tleh kot v podzemni vodi.

Reference

1. Bannan, CC, Calabró, G., Kyu, DY, & Mobley, DL (2016). Izračun porazdelitvenih koeficientov majhnih molekul v oktanolu / vodi in cikloheksanu / vodi. Časopis za kemijsko teorijo in računanje, 12 (8), 4015–4024. doi: 10.1021 / acs.jctc.6b00449
2. Wikipedija. (2019). Porazdelitveni koeficient. Pridobljeno: es.wikipedia.org
3. Nacionalna univerza Kolumbija. (sf). Enota 8: Eksperimentalno določanje koeficienta barbiturata. . Pridobljeno: red.unal.edu.co
4. The Sevier. (2019). Porazdelitveni koeficient. Science Direct. Pridobljeno: sciencedirect.com
5. Seeboo Hemnath. (2019). Koeficient particije: definicija in izračun. Študij. Pridobljeno: study.com