SADALĪJUMA KOEFICIENTS: SADALĪJUMS, SADALĪJUMS, PIELIETOJUMI - ĶĪMIJA - 2025

Partition vai nodalījums koeficients ir definēts kā attiecība starp koncentrācijas ķīmisko sastāvu vai izšķīdušās vielas, kas savieno divus mediju līdzsvara. Šī vide var būt gāze, piemēram, gaiss; šķidrums, piemēram, ūdens vai eļļa; vai sarežģīts maisījums, piemēram, asinis vai citi audi.

Asins / gaisa sadalīšanās koeficients ir svarīgs, lai izskaidrotu gāzu apmaiņu, kas notiek plaušās, starp asinīm un atmosfēru.

Diagramma, kas izskaidro sadalīšanās koeficientu trim izšķīdinātajām vielām starp divām fāzēm. Avots: Perdula

Augšējais attēls vienkāršotā un izcili demonstrē izskaidroto jēdzienu. Katrs skaitlis apzīmē analizējamo vielu, kas ir sadalīta un / vai sadalīta starp divām nesajaucamām fāzēm: vienu augšējo un otru apakšējo.

Zaļie kvadrāti galvenokārt atrodas augšējā fāzē; kamēr sarkanie trīsstūri vairāk izšķīst apakšējā fāzē, un purpura apļi izvēlas atrasties saskarnē.

Tas ir appreciated kā K _D atšķiras par katru analizējamo vielu. Ja K _D ir lielāks par 1, analīta izplatīt vairāk uz augšējā posmā; ja tā vērtība ir tuvu 1, tā mēdz atrasties saskarnē; vai tieši pretēji K _D ir mazāks par 1, tas būs galvenokārt apakšējā posmā.

Viena no sadalījuma koeficienta formām ir tāda, kāda pastāv starp diviem nesajaucamiem šķidrumiem līdzsvara stāvoklī; tāpat kā n-oktāna sistēma un ūdens. Šī sistēma ir izmantota, lai noteiktu svarīgu savienojuma īpašību: tā hidrofobās vai hidrofilās īpašības.

Sadalīšanās koeficienta (P) vai sadalīšanās koeficienta (K) vērtība kalpo, lai norādītu zāļu hidrofobitāti. Tādējādi to var izmantot, lai prognozētu tā uzsūkšanos, izplatīšanos, metabolismu un izdalīšanos zarnās.

Sadalījuma koeficients

Definīcija

Vielas sadalīšanās koeficients (K), saukts arī par sadalījuma koeficientu (P), ir koeficients, kas dalīts vielas koncentrācijas daļās divās fāzēs; sastāv no divu šķīdinātāju maisījuma, kas nav sajaukti, jo tiem ir atšķirīgs blīvums un raksturs.

Sadalīšanās koeficienta (K) vai sadalījuma (P) vērtība ir saistīta ar vielas šķīdības atšķirībām nesajaucamos šķidrumos, kas ir maisījuma daļa.

K vai P = ₁ / ₂

₁ ir vielas koncentrācija šķidrumā 1. un ₂ ir tās pašas vielas koncentrācija 2. šķidrumā.

Interpretācija

Ja K vai P vērtība ir vienāda ar 3, tas norāda, ka viela ir 3 reizes vairāk koncentrēta 1. šķidrumā nekā 2. šķidrumā. Bet tajā pašā laikā tas arī norāda, ka viela labāk šķīst 1. šķidrumā.

Tagad, ja K vai P vērtība ir 0,3, vielai ir augstāka koncentrācija šķidrumā 2; un tāpēc tā šķīdība ir augstāka šķidrumā 2 nekā 1. šķidrumā.

Oktanola / ūdens sadalījuma koeficients

Dažās pētniecības jomās, piemēram, organiskajā ķīmijā un farmācijas nozarē, šķidrumu maisījumu veido ūdens un apolārs šķidrums, piemēram, n-oktanols vai 1-oktanols, tāpēc oktanola sadalījuma koeficientu bieži norāda / ūdens, kuru pārstāv Pow.

N-oktanola blīvums ir 0,824 g / cm ³ ; savukārt ūdens blīvums, kā zināms, ir aptuveni nemainīgs 1 g / cm ³ . Kad abi šķidrumi ir līdzsvaroti, n-oktanols aizņem nesajaucamo šķidrumu maisījuma, ko sauca par 1. šķidrumu, augšējo daļu.

Tiklīdz nesajaucamie šķidrumi būs līdzsvaroti, hidrofobai vielai būs augstāka koncentrācija n-oktanolā. No otras puses, hidrofīlai vielai būs augstāka koncentrācija ūdenī.

Ierobežojumi

Sadalījuma vai sadalījuma koeficients attiecas uz nejonizētām vielām. Ja sadalīšanās koeficientu mēra jonizējamā vielā, jākoriģē pH vai ūdens fāzē jālieto buferšķīdums, lai nodrošinātu, ka viela ir nesadalīta.

Nosakot sadalīšanās koeficientu, virsmaktīvās vai virsmaktīvās vielas nevajadzētu izmantot, jo šīs vielas amfifiliskā rakstura dēļ atrodas nesajaucamu šķidrumu saskarnē.

N-oktanola / ūdens sadalījuma koeficientu parasti izsaka logaritmiskā formā; tas ir, kā log P vai log K, ņemot vērā P un K vērtību amplitūdu.

Ja vielas P log ir lielāks par 0, tas norāda, ka viela ir hidrofobiska. Un otrādi, ja P log ir mazāks par 0 (tas ir, negatīvs), tas norāda, ka viela ir hidrofila.

Izkliedes koeficients (D)

Sadalījuma koeficients (D) ir koeficients starp visu jonizēto un nejonizēto vielu koncentrāciju 1. šķidrumā (n-oktanolā) un to pašu vielu koncentrāciju 2. šķidrumā (ūdenī).

Kad ir iegūta sadalījuma koeficienta (D) vērtība, to var izteikt kā D logaritmu, ņemot vērā D vērtību amplitūdu.

Lai iegūtu sadalījuma koeficientu (D), ūdens fāzei jābūt buferizētai; citiem vārdiem sakot, pie noteikta pH līmeņa, kas jānorāda, atsaucoties uz iegūtā sadalījuma koeficienta vērtību.

Ir ērti veikt D noteikšanu pie pH 7,4. Šis pH līmenis asinīs atbilst stāvoklim, ar kuru zāles vai savienojumi sastopas intracelulārā vidē un ārpusšūnu vidē.

Nejonizējamam savienojumam log D = log P neatkarīgi no izmantotā pH.

Sadalījuma koeficienta eksperimentāla noteikšana

Sadalījuma koeficienta (P) mērīšanai ir vairākas metodes. Tie ietver kratīšanas pudeles metodi un augstas izšķirtspējas šķidruma hromatogrāfiju. Abiem ir vajadzīgas iepriekšējas zināšanas par testējamās vielas šķīdību gan n-oktanolā, gan ūdenī.

Kratīšanas kolbas metode

Paraugu izšķīdina ar ūdeni piesātinātā n-oktanolā, kas tiek sadalīta dalāmajā vai dekantējošajā piltuvē ar ūdeni, kas piesātināts ar n-oktanolu. Šķīdinātāja piesātinājums ir nepieciešams, lai sadalīšanas procesā izvairītos no šķīdinātāja pārnešanas.

Dalāmo piltuvi noteiktu laiku pakļauj mehāniskai kratīšanai. Pēc tam to ļauj ilgstoši nostāvēties, lai nodrošinātu pilnīgu atdalīšanos. Jāsecina, ka fāzes atdala dekantēšana.

Pēc tam parauga koncentrāciju katrā no šķīdinātājiem nosaka, izmantojot spektrofotometrisko metodi; piem., UV-Redzams vai cita metode. Visbeidzot, ņemot vērā iegūtos datus, sadalījuma koeficients un log P.

Šīs metodes priekšrocība ir tā, ka tā ir lēta, reproducējama un ļoti precīza. Rezumējot, tā ir visuzticamākā metode log P noteikšanai.

Metodes galvenais trūkums ir tas, ka tas prasa ļoti daudz laika: vairāk nekā 24 stundas šķidruma līdzsvarošanai, samaisīšanai un fāzu atdalīšanai sadalīšanas procesa laikā. Turklāt tas ir piemērojams tikai vielām, kas šķīst n-oktanolā un ūdenī.

Augstas izšķirtspējas šķidruma hromatogrāfijas metode

Log P var iegūt, korelējot parauga aiztures laiku ar salīdzināma savienojuma ar līdzīgu ķīmisko struktūru aizturēšanas laiku ar zināmu P vērtību.

Tā ir metode, kurā log P vērtību iegūst mazāk kā 20 minūtēs. Tas dod log p vērtības no 0 līdz 6, kas atbilst tikai hidrofobām vielām.

Trūkums ir tāds, ka P vērtību nosaka ar lineāru regresiju, tāpēc par atsauci jāizmanto vairāki ķīmiskās struktūras savienojumi, kas līdzīgi paraugam, un zināmās log P vērtības.

Lietojumprogrammas

Zāļu darbības optimizēšana

Ja zāles tiek norītas, tām jāsasniedz tievās zarnas lūmenis, kur absorbējas lielākā daļa vielu. Pēc tam tas iziet caur šūnu iekšpusi, izšķīstot lipīdu divslānī, kas ir membrānas daļa. Šo procesu veicina zāļu hidrofobā būtība.

Zāles jāiziet caur zarnu šūnām, šķērsojot pagraba membrānu, lai nonāktu asinīs un sasniegtu mērķa receptorus zāļu iedarbībai. Dažiem visa procesa posmiem labvēlīga ir zāļu hidrofobā būtība, bet citiem nē.

Jāatrod sadalīšanās koeficienta vērtība, kas ļauj apmierinošus visus procesus, kas nepieciešami zāļu iedarbībai un ķermeņa labsajūtai.

Pārmērīgi hidrofobisku zāļu lietošana var būt toksiska, jo to metabolisms var radīt potenciāli kaitīgus metabolītus. No otras puses, pilnīgi hidrofilām zālēm ir apgrūtināta absorbcija zarnās.

Agroķīmiskās vielas

Insekticīdu un herbicīdu darbību ietekmē to hidrofobās īpašības. Tomēr hidrofobitāte ir saistīta ar ilgāku eliminācijas pusperiodu. Tāpēc piesārņojošā ietekme uz vidi ir ilgstoša un var radīt kaitējumu videi.

Efektīvus hidrofobiskus produktus vajadzētu ražot ar īsāku eliminācijas pusperiodu.

Vides kopšana

Hidrofobie savienojumi parasti ir vides piesārņotāji, jo tie tiek izvadīti pa zemi, sasniedzot gruntsūdeņus un vēlāk arī upes ūdeni.

Zinot savienojuma sadalīšanās koeficientu, tā ķīmiskajā struktūrā var veikt izmaiņas, kas maina tā hidrofobitāti, lai samazinātu tā piesārņojošo darbību uz vidi.

Hidroģeoloģijā tiek izmantots oktanola / ūdens sadalījuma koeficients (Kow), lai kontrolētu hidrofobu savienojumu plūsmu gan augsnē, gan gruntsūdenī.

Atsauces

1. Bannan, CC, Calabró, G., Kyu, DY, & Mobley, DL (2016). Mazo molekulu sadalīšanās koeficientu aprēķināšana oktanolā / ūdenī un cikloheksānā / ūdenī. Ķīmiskās teorijas un aprēķinu žurnāls, 12 (8), 4015–4024. doi: 10.1021 / acs.jctc.6b00449
2. Wikipedia. (2019. gads). Sadalījuma koeficients. Atgūts no: es.wikipedia.org
3. Kolumbijas nacionālā universitāte. (sf). 8. vienība: Barbiturātu sadalīšanās koeficienta eksperimentāla noteikšana. . Atgūts no: red.unal.edu.co
4. Sevjērs. (2019. gads). Sadalījuma koeficients. Science Direct. Atgūts no: sciencedirect.com
5. Seeboo Hemnath. (2019. gads). Sadalījuma koeficients: definīcija un aprēķins. Pētījums. Atgūts no: study.com