MEGOSZLÁSI EGYÜTTHATÓ: ELOSZLÁS, ELOSZLÁS, ALKALMAZÁSOK - KÉMIA - 2026

A megoszlási vagy megoszlási együtthatót egy kémiai anyag vagy oldott anyag koncentrációjának arányával határozza meg az egyensúlyban lévő két közeg között. Ez a közeg lehet gáz, mint levegő; folyadék, például víz vagy olaj; vagy egy komplex keverék, például vér vagy más szövetek.

A vér / levegő megoszlási együtthatója fontos, hogy megmagyarázza a tüdőben, a vér és a légkör között fellépő gázcserét.

A két fázis közötti három oldott anyag megoszlási együtthatóját megmagyarázó ábra. Forrás: Perdula

A fenti kép egyszerűsített és ragyogó módon szemlélteti a magyarázatot. Mindegyik ábra egy analitot mutat, amely eloszlik és / vagy eloszlik két nem elegyedő fázis között: az egyik felső és a másik alsó.

A zöld négyzetek túlnyomórészt a felső szakaszban vannak; míg a piros háromszögek inkább feloldódnak az alsó fázisban, és a lila körök az interfészen vannak.

Belátható, hogy hogyan K _D változik minden egyes analitikum. Ha K _D értéke nagyobb, mint 1, az analit szétosztja inkább a felső fázis; ha értéke közel van 1-hez, akkor általában a felületen lesz; vagy ha éppen ellenkezőleg K _D kisebb, mint 1, ez lesz főként az alsó fázist.

Az eloszlási együttható egyik formája az egyensúlyban lévő két nem elegyedő folyadék között létezik; ugyanúgy, mint az n-oktán rendszer és a víz. Ezt a rendszert használják egy vegyület fontos tulajdonságának megállapítására: hidrofób vagy hidrofil jellegére.

A megoszlási hányados (P) vagy megoszlási hányadosa (K) értéke szolgál egy gyógyszer hidrofób tulajdonságának jelzésére. Így felhasználható a bél felszívódásának, eloszlásának, metabolizmusának és kiválasztódásának előrejelzésére.

Megoszlási hányados

Meghatározás

Az anyag megoszlási együtthatója (K), más néven megoszlási együttható (P): az az anyag hányadosa, amely az anyag koncentrációját két fázisra osztja; két oldószer keverékéből áll, amelyek nem keverhetők össze, mert eltérő sűrűségűek és természetűek.

A megoszlási hányados (K) vagy megoszlási tényező (P) értéke az anyag oldhatóságának különbségéhez kapcsolódik az elegyíthetetlen folyadékokban, amelyek a keverék részét képezik.

K vagy P = ₁ / ₂

₁ az anyag koncentrációja az 1. folyadékban, és ₂ az ugyanazon anyag koncentrációja a 2. folyadékban.

Értelmezés

Ha K vagy P értéke 3, akkor ez azt jelzi, hogy az anyag az 1. folyadékban háromszor koncentráltabb, mint a 2. folyadékban. Ugyanakkor azt is jelzi, hogy az anyag jobban oldódik az 1. folyadékban.

Ha K vagy P értéke 0,3, akkor az anyag nagyobb koncentrációja van a 2. folyadékban; ezért oldhatósága nagyobb a 2. folyadékban, mint az 1. folyadékban.

Oktanol / víz megoszlási együttható

Egyes kutatási területeken, például a szerves kémiában és a gyógyszerkészítményekben, a folyadékok keveréke vízből és egy apoláris folyadékból, például n-oktanolból vagy 1-oktanolból áll, ezért az oktanol megoszlási együtthatójára gyakran hivatkoznak. / víz, amelyet Pow képvisel.

Az n-oktanol sűrűsége 0,824 g / cm ³; miközben a vizet, mint ismeretes, a sűrűsége megközelítőleg állandó 1 g / cm ³. Miután a két folyadék kiegyensúlyozott volt, az n-oktanol elfoglalja az elegyíthetetlen folyadékok keverékének felső részét, amelyet 1. folyadéknak hívnak.

A hidrofób anyag nagyobb koncentrációban lesz az n-oktanolban, miután az elegyíthetetlen folyadékok kiegyensúlyozottak. Másrészt a hidrofil anyagok nagyobb koncentrációban lesznek a vízben.

korlátozások

A megoszlási vagy eloszlási együttható nemionizált anyagokra vonatkozik. Abban az esetben, ha a megoszlási együtthatót ionizálható anyagban mérik, a pH-t beállítani kell, vagy pufferoldatot kell használni a vizes fázisban annak biztosítása érdekében, hogy az anyag disszociálatlanul jelenjen meg.

A megoszlási hányados meghatározásakor nem szabad felületaktív vagy felületaktív anyagokat használni, mivel ezek az anyagok amfifil jellegük miatt az elegyíthetetlen folyadékok határfelületén helyezkednek el.

Az n-oktanol / víz megoszlási együtthatót általában logaritmikus formában fejezik ki; vagyis log P vagy log K-ként, a P és K értékek amplitúdója miatt

Ha egy anyag P log-értéke nagyobb, mint 0, ez azt jelzi, hogy az anyag hidrofób. Ezzel szemben, ha a P log értéke kisebb, mint 0 (vagyis negatív), ez azt jelzi, hogy az anyag hidrofil.

Eloszlási együttható (D)

Az eloszlási együttható (D) az összes ionizált és nem ionizált anyag koncentrációja az 1. folyadékban (n-oktanol) és ugyanazon anyagok koncentrációja a 2. folyadékban (víz).

Miután megkaptuk az eloszlási együttható (D) értékét, kifejezhetjük D logaritmusaként a D értékek amplitúdója miatt.

A (D) eloszlási együttható eléréséhez a vizes fázist pufferelni kell; más szóval, egy bizonyos pH-n, amelyet meg kell jelölni a kapott eloszlási együttható értékére való hivatkozáskor.

Kényelmes a D meghatározását 7,4 pH-n végezni. Ez a pH megfelel a vér pH-jának, és jelzi azokat a feltételeket, amelyekkel a gyógyszerek vagy vegyületek találkozhatnak az intracelluláris és az extracelluláris környezetben.

Nem ionizálható vegyületek esetén log D = log P, az alkalmazott pH-tól függetlenül.

A megoszlási együttható kísérleti meghatározása

A megoszlási együttható (P) mérésére számos módszer létezik. Ide tartoznak a rázópalack módszer és a nagyteljesítményű folyadékkromatográfia. Mindkettő előzetes ismerete szükséges a vizsgált anyag oldhatóságáról, mind n-oktanolban, akár vízben.

Rázásos lombik módszer

A mintát vízzel telített n-oktanolban oldjuk, amelyet külön tölcsérben megosztunk, vagy n-oktanollal telített vízzel dekantálunk. Oldószer telítettségre van szükség, hogy elkerüljük az oldószer átadását az elválasztási folyamat során.

Az elválasztó tölcsért egy ideig mechanikai keverésnek vetik alá. Ezután hosszú ideig állni hagyjuk a teljes elválasztás biztosítása érdekében. Összefoglalva, a fázisokat dekantálással választják el egymástól.

Ezután spektrofotometriás módszerrel meghatározzuk a minta koncentrációját az egyes oldószerekben; pl. UV-látható vagy más módszer. Végül, a kapott adatokkal, a megoszlási együtthatóval és a log P-vel.

Ennek a módszernek az az előnye, hogy olcsó, reprodukálható és nagyon pontos. Összefoglalva, ez a legmegbízhatóbb módszer a log P meghatározására.

A módszer fő hátránya, hogy nagyon időigényes: több mint 24 óra folyadék kiegyenlítése, keverése és fázisszétválasztás elvégzése a megosztási folyamat során. Ezenkívül csak az n-oktanolban és vízben oldódó anyagokra alkalmazható.

Nagyteljesítményű folyadékkromatográfiás módszer

A log P értékét úgy kaphatjuk meg, hogy a minta retenciós idejét korreláljuk egy hasonló kémiai szerkezetű referenciavegyület retenciós idejével és ismert P értékével.

Ez egy módszer, amelynek során a log P értéket kevesebb, mint 20 perc alatt kapják meg. Log p értékeket ad meg 0 és 6 között, amelyek csak a hidrofób anyagoknak felelnek meg.

Hátránya, hogy a P-értéket lineáris regresszió határozza meg, így referenciaként a mintához hasonló kémiai szerkezetű vegyületeket és ismert log P értékeket kell használni.

Alkalmazások

A kábítószer-hatás optimalizálása

Ha valamely gyógyszert lenyelnek, akkor annak meg kell érnie a vékonybél lumenét, ahol az anyagok nagy része felszívódik. Ezután áthalad a sejtek belsejében, feloldódva a lipid kettős rétegben, amely a membrán része. Ezt a folyamatot a gyógyszer hidrofób jellege részesíti előnyben.

A gyógyszernek át kell haladnia a bélsejteken, áthaladva az alapmembránon, hogy elérje a vért és elérje a célreceptorokat a gyógyszer hatására. A teljes folyamat néhány szakaszát a gyógyszer hidrofób jellege részesíti előnyben, mások azonban nem.

Meg kell találni a megoszlási együttható értékét, amely lehetővé teszi a gyógyszer működéséhez és a test jólétéhez szükséges összes folyamat kielégítését.

A túlzottan hidrofób gyógyszerek használata mérgező lehet, mivel metabolizmusuk potenciálisan káros metabolitokat eredményezhet. Másrészről, a teljesen hidrofil gyógyszerek nehezen képesek a bél felszívódására.

agrokemikáliák

Az inszekticidek és herbicidek aktivitását hidrofób jellegük befolyásolja. A hidrofób tulajdonság azonban hosszabb felezési idővel jár. Ezért a környezetre gyakorolt ​​szennyező hatás meghosszabbodik, és ökológiai károkat okozhat.

Hatékony hidrofób termékeket kell előállítani rövidebb felezési idővel.

Környezetvédelem

A hidrofób vegyületek általában szennyezik a környezetet, mivel a talajon keresztül engedik őket, és képesek elérni a talajvíz és később a folyó vízét.

A vegyület megoszlási hányadosa ismeretében megváltoztathatjuk annak kémiai szerkezetét, amely módosítja annak hidrofób képességét annak érdekében, hogy csökkentse a környezetre gyakorolt ​​szennyező hatását.

A hidrogeológia az oktanol / víz megoszlási együtthatót (Kow) használja a hidrofób vegyületek áramlásának szabályozására mind a talajban, mind a talajvízben.

Irodalom

1. Bannan, CC, Calabró, G., Kyu, DY, & Mobley, DL (2016). A kis molekulák megoszlási hányadosainak kiszámítása oktanol / víz és ciklohexán / víz között. A kémiai elmélet és számítás naplója, 12 (8), 4015–4024. doi: 10.1021 / acs.jctc.6b00449
2. Wikipedia. (2019). Megoszlási hányados. Helyreállítva: es.wikipedia.org
3. Kolumbiai Nemzeti Egyetem. (Sf). 8. egység: A barbiturát megoszlási együttható kísérleti meghatározása.. Helyreállítva: red.unal.edu.co
4. A Sevier. (2019). Megoszlási hányados. Science Direct. Helyreállítva: sciencedirect.com
5. Seeboo Hemnath. (2019). Megoszlási együttható: meghatározás és számítás. Tanulmány. Helyreállítva: study.com