Coeficiente de partição de distribuição, distribuição, aplicações

Ele coeficiente de partição ou distribuição É definido como o motivo da concentração de um produto químico ou soluto entre dois meios em equilíbrio. Este meio pode ser um gás como ar; um líquido como água ou óleo; ou uma mistura complexa, como sangue ou outros tecidos.

O coeficiente de partição de sangue/ar é importante para explicar a troca gasosa que ocorre nos pulmões, entre o sangue e a atmosfera.

Diagrama explicando o coeficiente de distribuição para três solutos entre duas fases. Fonte: Perdula [CC BY-SA 3.0 (https: // CreativeCommons.Org/licenças/BY-SA/3.0)]

A imagem superior demonstra o conceito explicado de uma maneira simplificada e brilhante. Cada figura representa um analito, que é distribuído e/ou distribuído entre duas fases imiscíveis: uma superior e a outra inferior.

Os quadrados verdes estão predominantemente localizados na fase superior; Enquanto os triângulos vermelhos se dissolvem mais na fase inferior, e os círculos roxos optam por se colocar na interface.

Pode ser visto como K varia_D Para cada analito. Sim k_D É maior que 1, o analito será distribuído mais para a fase superior; Se seu valor estiver próximo de 1, ele tenderá a colocar na interface; ou se pelo contrário k_D é menor que 1, estará principalmente na fase inferior.

Uma das formas do coeficiente de partição é a existente entre dois líquidos imiscíveis em equilíbrio; assim como o sistema n-octano e água. Este sistema foi usado para estabelecer uma propriedade importante de um composto: seu caráter hidrofóbico ou hidrofílico.

O valor do coeficiente de partição (P), ou coeficiente de distribuição (K), serve para indicar o caráter hidrofóbico de um medicamento. Assim, pode ser usado para prever seu processo de absorção intestinal, distribuição, metabolismo e excreção.

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Coeficiente de distribuição

Definição

O coeficiente de distribuição (k) de uma substância, também chamado de coeficiente de partição (P), é a proporção de dividir as concentrações de uma substância em duas fases; constituído pela mistura de dois solventes que são imiscíveis por ter densidades e naturezas diferentes.

O valor do coeficiente de distribuição (k) ou partição (p) está relacionado à diferença de solubilidade de substância nos fluidos imiscíveis que fazem parte da mistura.

K o p = [substância]₁ / [Substância]₂

[substância]₁ É a concentração da substância no líquido 1. E [substância]₂  É a concentração da mesma substância no líquido 2.

Interpretação

Se K ou P tiver um valor igual a 3, indica que a substância é 3 vezes mais concentrada no líquido 1 do que no líquido 2. Mas, ao mesmo tempo, ele também ressalta que a substância é mais solúvel em líquido 1.

Agora, se o valor de K ou P for 0,3, a substância tem uma concentração maior no líquido 2; e, portanto, sua solubilidade no líquido 2 é mais antiga que no líquido 1.

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Coeficiente de partição de octanol/água

Em algumas áreas de pesquisa, como química orgânica e farmacêutico, a mistura de líquidos é formada por água e um líquido apolar, como n-octanol ou 1-octanol, por isso é geralmente mencionado sobre o coeficiente de partição /água representado por Pow.

O n-octanol tem uma densidade de 0,824 g/cm³; Enquanto a água, como é conhecida, tem uma densidade de 1 g/cm³ aproximadamente constante. Depois que os dois líquidos foram equilibrados, o n-octch.

Uma substância hidrofóbica terá uma concentração maior no n-octanol, uma vez que os líquidos imiscíveis se equilibrem. Por outro lado, uma substância hidrofílica terá maior concentração na água.

Restrições

O coeficiente de partição ou distribuição é aplicado a substâncias não ionizadas. No caso de o coeficiente de partição estar sendo medido em uma substância ionizável, o pH ou use um tampão na fase aquosa deve ser ajustado para garantir que a substância seja apresentada como não dissociada.

Na determinação do coeficiente de partição, a tensão ou as substâncias surfactantes não devem ser usadas, uma vez que essas substâncias, devido ao seu caráter anfifílico, estão localizadas na interface de fluidos imiscíveis.

O coeficiente de partição n-octanol/água é geralmente expresso em forma logarítmica; isto é, como log P ou log de K, devido à amplitude dos valores de P e K.

Se o registro P para uma substância for maior que 0, isso é indicativo de que a substância é hidrofóbica. Pelo contrário, se o registro P for menor que 0 (ou seja, negativo), isso indicará que a substância é hidrofílica.

Coeficiente de distribuição (D)

O coeficiente de distribuição (d) é o quociente entre a concentração de todas as substâncias, ionizadas e não ionizadas, no líquido 1 (n-cortanol) e a concentração das mesmas substâncias no líquido 2 (água).

Uma vez que o valor do coeficiente de distribuição (d) é obtido, isso pode ser expresso como d -logaritmo devido à amplitude dos valores d.

Para obter o coeficiente de distribuição (d), a fase aquosa deve ser tamponada; isto é, para um certo pH, que deve ser indicado quando a referência é feita ao valor do coeficiente de distribuição obtido.

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É conveniente determinar D a pH 7,4. Esse pH corresponde ao do sangue e representa as condições que medicamentos ou compostos encontrarão no ambiente intracelular e no ambiente extracelular.

Para um composto não -ionizável, o log d = log p, independentemente do pH usado.

Determinação experimental de um coeficiente de partição

Existem vários métodos para medição do coeficiente de partição (P). Entre eles estão o método da garrafa de agitação e a cromatografia líquida de alta resolução. Em ambos os conhecimentos anteriores da solubilidade da substância problemática, é necessária, tanto no n-octanol quanto na água.

Método da garrafa de agitação

A amostra é dissolvida em n-etchtanol saturada com água, que será realizada em um funil é separada ou decantação com água saturada com n-octanol. A saturação de solventes é necessária para evitar a transferência de solventes durante o processo de partição.

O funil de decantação é submetido a agitação mecânica por um certo tempo. Então fica em repouso por um longo tempo para garantir uma separação completa. Para concluir, as fases são separadas por decantação.

Em seguida, a concentração da amostra é determinada em cada um dos solventes usando um método espectrofotométrico; Por exemplo, método UV-visível ou outro. Finalmente, com os dados obtidos, o coeficiente de partição e o log P serão calculados.

Este método tem a vantagem de ser econômico, reproduzível e de alta precisão. Em resumo, é o método mais confiável na determinação do log P.

A principal desvantagem do método é que ele consome muito tempo: mais de 24 horas para equilibrar líquidos, agitação e separação das fases durante o processo de partição. Além disso, é aplicável apenas a substâncias solúveis em n-octanol e água.

Método de cromatografia líquida de alta resolução

O log P usando a correlação do tempo de retenção da amostra pode ser obtido, com o tempo de retenção de um composto de referência de estrutura química semelhante com um valor p conhecido.

É um método no qual o valor do log P é obtido em uma duração inferior a 20 minutos. Fornece valores de log entre 0 e 6, o que corresponde apenas a substâncias hidrofóbicas.

A desvantagem é que o valor de P por regressão linear é determinada; portanto, vários compostos de estrutura química semelhantes à amostra e de toras conhecidos devem ser usados ​​como referência.

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Formulários

Otimização da ação do medicamento

Se um medicamento for ingerido, deve atingir a luz do intestino delgado, onde a maioria das substâncias é absorvida. Em seguida, atravessa o interior das células, dissolvendo -se na bicamada lipídica que faz parte da membrana. Este processo é favorecido pelo caráter hidrofóbico do medicamento.

A droga deve passar pelas células intestinais, cruzando a membrana basal para alcançar o sangue e alcançar os receptores alvo da ação da droga. Alguns estágios do processo global são favorecidos pelo caráter hidrofóbico da droga, mas outros não.

Um valor do coeficiente de partição deve ser encontrado que permita todos os processos necessários para a ação da droga e do corpo bem -estar.

O uso de medicamentos excessivamente hidrofóbicos pode ser tóxico, uma vez que seu metabolismo pode produzir metabólitos potencialmente prejudiciais. Por outro lado, medicamentos totalmente hidrofílicos têm dificuldade em sua absorção intestinal.

Produtos agroquímicos

A atividade de inseticidas e herbicidas é influenciada por seu caráter hidrofóbico. No entanto, a hidrofobicidade está associada a uma meia -vida mais longa. Portanto, o efeito poluente no ambiente é prolongado, sendo capaz de produzir danos ecológicos.

Produtos hidrofóbicos que agem com eficiência, com uma meia -vida mais curta deve ocorrer.

Cuidado do meio ambiente

Os compostos hidrofóbicos geralmente são poluentes para o meio ambiente, pois são drenados pelo solo, sendo capazes de alcançar as águas subterrâneas e subsequentemente as águas do rio.

Conhecendo o coeficiente de partição de um composto, as mudanças podem ser feitas em sua estrutura química que modifica a hidrofobicidade para reduzir sua ação de poluição no meio ambiente.

A hidrogeologia utiliza o coeficiente de oitanol/água (KOW) para controlar o fluxo de compostos hidrofóbicos, tanto no solo quanto nas águas subterrâneas.

Referências

1. Bannan, c. C., Calabró, g., Kyu, d. E., & Mobley, D. eu. (2016). Cálculo de coeficientes de partição de pequenas moléculas em octanol/água e ciclohexano/água. Jornal de teoria química e computação, 12(8), 4015-4024. Doi: 10.1021/ACS.JCTC.6B00449
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