- Coeficient de repartiment
- definició
- interpretació
- Coeficient de partició octanol / aigua
- restriccions
- Coeficient de distribució (D)
- Determinació experimental d'un coeficient de partició
- Mètode de l'flascó d'agitació
- Mètode de cromatografia líquida d'alta resolució
- aplicacions
- Optimització de l'acció de fàrmacs
- productes agroquímics
- Cura de l'entorn
- referències
El coeficient de partició o repartiment és definit com la raó de la concentració d'una espècie química o solut entre dos mitjans en equilibri. Aquest mitjà pot ser un gas com l'aire; un líquid com l'aigua o l'oli; o una barreja complexa com la sang o altres teixits.
El coeficient de partició sang / aire és important per explicar l'intercanvi gasós que passa en els pulmons, entre la sang i l'atmosfera.
Diagrama que explica el coeficient de repartiment per a tres soluts entre dues fases. Font: Perdula
La imatge superior demostra de manera simplificada i brillant el concepte explicat. Cada figura representa un analit, els quals es distribueixen i / o reparteixen entre dues fases immiscibles: una superior i l'altra inferior.
Els quadrats verds se situen predominantment en la fase superior; mentre que els triangles vermells es dissolen més en la fase inferior, i els cercles morats opten per situar-se en la interfície.
S'aprecia com varia K D per a cada analit. Si K D és més gran que 1, l'analit es repartirà més cap a la fase superior; si el seu valor és proper a 1, tendirà a situar-se en la interfície; o si per contra K D és menor que 1, estarà principalment en la fase inferior.
Una de les formes de coeficient de partició és l'existent entre dos líquids immiscibles en equilibri; com són el sistema n-octà i aigua. Aquest sistema ha estat utilitzat per establir una propietat important d'un compost: el seu caràcter hidrofòbic o hidrofílic.
El valor de coeficient de partició (P), o coeficient de repartiment (K), serveix per a indicar el caràcter hidrofòbic d'un fàrmac. Així pot utilitzar-se per predir el seu procés d'absorció intestinal, distribució, metabolisme i excreció.
Coeficient de repartiment
definició
El coeficient de repartiment (K) d'una substància, també anomenat coeficient de partició (P), és el quocient de dividir les concentracions d'una substància en dues fases; constituïdes per la barreja de dos dissolvents que són immiscibles per tenir diferents densitats i natures.
El valor de coeficient de repartiment (K) o de partició (P) està relacionat amb la diferència de solubilitat de la substància en els líquids immiscibles que formen part de la mescla.
K o P = 1 / 2
1 és la concentració de la substància en el líquid 1. I 2 és la concentració de la mateixa substància en el líquid 2.
interpretació
Si K o P té un valor igual a 3, indica que la substància està 3 vegades més concentrada en el líquid 1 que en líquid 2. Però a el mateix temps, també assenyala que la substància és més soluble en el líquid 1.
Ara, si el valor de K o P és de 0,3, la substància té major concentració en el líquid 2; i per tant és més gran la seva solubilitat en el líquid 2, que en el líquid 1.
Coeficient de partició octanol / aigua
En algunes àrees de la investigació com la química orgànica i la farmacèutica, la barreja dels líquids està formada per aigua i per un líquid apolar com és el n-octanol o 1- octanol, per la qual cosa se sol parlar de el coeficient de partició octanol / aigua representat per Pow.
El n-octanol té una densitat de 0,824 g / cm 3; mentre que l'aigua, com és sabut, té una densitat d'1 g / cm 3 aproximadament constant. Una vegada que s'han equilibrat els dos líquids, el n-octanol ocupa la part superior de la barreja dels líquids immiscibles, el que s'ha anomenat el líquid 1.
Una substància hidrofòbica tindrà major concentració en el n-octanol, un cop s'hagin equilibrats els líquids immiscibles. D'altra banda, una substància hidrofílica tindrà major concentració en l'aigua.
restriccions
El coeficient de partició o de distribució s'aplica per substàncies no ionitzades. En el cas que s'estigui mesurant el coeficient de partició en una substància ionitzable, s'ha d'ajustar el pH o utilitzar un tampó en la fase aquosa per garantir que la substància es presenti com no dissociada.
En la determinació de l'coeficient de partició no s'han d'utilitzar substàncies tensioactives o surfactants, ja que aquestes substàncies, a causa del seu caràcter anfifílico, se situen en la interfase dels líquids immiscibles.
El coeficient de partició n-octanol / aigua se sol expressar en forma logarítmica; és a dir, com log P o log de K, a causa de l'amplitud dels valors de P i K.
Si el log de P per a una substància és més gran que 0, això és indicatiu que la substància és hidrofòbica. Per contra, si el log de P és menor que 0 (és a dir, negatiu), això indicarà que la substància és hidrofílica.
Coeficient de distribució (D)
El coeficient de distribució (D) és el quocient entre la concentració de totes les substàncies, ionitzades i no ionitzades, en al líquid 1 (n-octanol) i la concentració de les mateixes substàncies en el líquid 2 (aigua).
Un cop obtingut el valor de coeficient de distribució (D), aquest es pot expressar com logaritme de D a causa de l'amplitud dels valors de D.
Per obtenir el coeficient de distribució (D), la fase aquosa ha d'estar tamponada; és a dir, a un pH determinat, el qual ha de ser assenyalat quan es fa referència a la valor de el coeficient de distribució obtingut.
És convenient realitzar la determinació de D a l'pH 7,4. Aquest pH correspon a el de la sang i representa les condicions que trobaran els fàrmacs o els compostos en el medi intracel·lular i en el medi extracel·lular.
Per a un compost no ionitzable el log D = log P, sense importar el pH usat.
Determinació experimental d'un coeficient de partició
Hi ha diversos mètodes per al mesurament de coeficient de partició (P). Entre ells hi ha el mètode de flascó d'agitació i la cromatografia líquida d'alta resolució. En ambdues es requereix un coneixement previ de la solubilitat de la substància problema, tant en el n-octanol com a l'aigua.
Mètode de l'flascó d'agitació
Es dissol la mostra en n-octanol saturat amb aigua, a el qual se li va realitzar la partició en un embut es separació o decantació amb aigua saturada amb n-octanol. La saturació dels dissolvents és necessària per evitar la transferència de dissolvents durant el procés de partició.
L'embut de decantació és sotmès a agitació mecànica durant un cert temps. Després es deixa en repòs durant un temps prolongat per assegurar una completa separació. Per concloure, es separen les fases per decantació.
Després, es determina la concentració de la mostra en cada un dels dissolvents utilitzant un mètode espectrofotomètric; per exemple, UV-Visible o un altre mètode. Finalment, amb les dades obtingudes es calcularà el coeficient de partició i el log P.
Aquest mètode té l'avantatge de ser econòmic, reproduïble i d'alta precisió. En resum, és el mètode més fiable en la determinació de l'log P.
El desavantatge principal d'el mètode consisteix que consumeix molt de temps: més de 24 hores per realitzar l'equilibri dels líquids, l'agitació i la separació de les fases durant el procés de partició. A més, és aplicable només a substàncies solubles en n-octanol i aigua.
Mètode de cromatografia líquida d'alta resolució
Es pot obtenir el registre P usant la correlació de el temps de retenció de la mostra, amb el temps de retenció d'un compost de referència d'estructura química similar amb un valor de P conegut.
És un mètode en què s'obté el valor de l'log P en un temps de durada menor a 20 minuts. Dóna valors de log p compresos entre 0 i 6, el que correspon només a les substàncies hidrofòbiques.
El desavantatge és que es determina el valor de P per regressió lineal, de manera que s'han d'usar com a referència diversos compostos d'estructura química similar a la mostra i de valors de log P coneguts.
aplicacions
Optimització de l'acció de fàrmacs
Si un fàrmac és ingerit ha d'assolir la llum de l'intestí prim, lloc on són absorbides la major part de les substàncies. Després, travessa l'interior de les cèl·lules, dissolent-se en la bicapa lipídica que forma part de la membrana. Aquest procés és afavorit pel caràcter hidrofòbic de l'fàrmac.
El fàrmac ha de passar a través de les cèl·lules intestinals, travessant la membrana basal per aconseguir a la sang i arribar als receptors diana de l'acció de l'fàrmac. Algunes etapes de l'procés global són afavorides pel caràcter hidrofòbic de el fàrmac, però d'altres no.
Ha de trobar-se un valor de coeficient de partició que permeti que tots els processos necessaris per a l'acció de l'fàrmac i el benestar corporal siguin satisfactoris.
L'ús de fàrmacs excessivament hidrofòbics pot ser tòxic, ja que el seu metabolisme pot produir metabòlits potencialment nocius. D'altra banda, els fàrmacs totalment hidrofílics presenten dificultat per a la seva absorció intestinal.
productes agroquímics
L'activitat dels insecticides i herbicides està influenciada pel seu caràcter hidrofòbic. No obstant això, la hidrofobicitat està associada a una vida mitjana més llarga. Per tant, l'efecte contaminant sobre el medi ambient es perllonga, i pot produir danys ecològics.
Han de produir-se productes hidrofòbics que actuïn efizcamente, amb una vida mitjana més curta.
Cura de l'entorn
Els compostos hidrofòbics solen ser contaminants per al medi ambient, ja que són drenats a través del sòl, podent aconseguir les aigües subterrànies i posteriorment les aigües fluvials.
Coneixent el coeficient de partició d'un compost, es poden realitzar canvis en la seva estructura química que modifiquin la hidrofobicitat per reduir així la seva acció contaminant sobre el medi ambient.
La hidrogeologia fa servir el coeficient de repartiment octanol / aigua (Kow) per controlar el flux dels compostos hidrofòbics, tant a terra com en les aigües subterrànies.
referències
- Bannan, CC, Calabró, G., Kyu, DI, & Mobley, DL (2016). Calculating Partition Coefficients of Small Molecules in octanol / Water and Cyclohexane / Water. Journal of Chemical Theory and Computation, 12 (8), 4015-4024. doi: 10.1021 / acs.jctc.6b00449
- Wikipedia. (2019). Coeficient de repartiment. Recuperat de: es.wikipedia.org
- Universitat Nacional de Colòmbia. (Sf). Unitat 8: Determinació experimental de el coeficient de repartiment de barbitúrics.. Recuperat de: red.unal.edu.co
- El Sevier. (2019). Partition coefficient. Science Direct. Recuperat de: sciencedirect.com
- Seeboo Hemnath. (2019). Partition Coefficient: Definition and Calculation. Study. Recuperat de: study.com