JAKAUTUMISKERROIN: JAKAUMA, JAKAUMA, SOVELLUKSET - KEMIA - 2026

Osio tai jakaantumiskerroin määritellään pitoisuuden suhde on kemiallisia tai liuenneen aineen kahden median tasapainossa. Tämä väliaine voi olla kaasua, kuten ilma; neste, kuten vesi tai öljy; tai monimutkainen seos, kuten veri tai muut kudokset.

Veren ja ilman jakautumiskerroin on tärkeä selittämään keuhkoissa, veren ja ilmakehän välillä tapahtuvaa kaasunvaihtoa.

Kaavio, jossa selitetään jakautumiskerroin kolmelle liuenneelle aineelle kahden vaiheen välillä. Lähde: Perdula

Yllä oleva kuva osoittaa yksinkertaistetulla ja loistavalla tavalla selitetyn käsitteen. Jokainen luku edustaa analyyttiä, joka on jakautunut ja / tai jakautunut kahden sekoittumattoman vaiheen välillä: ylemmän ja toisen alaosan.

Vihreät neliöt ovat pääosin ylemmässä vaiheessa; kun taas punaiset kolmiot liukenevat enemmän alempaan vaiheeseen, ja purppuraiset ympyrät päättävät olla rajapinnassa.

On selvää, miten K _D vaihtelee kullekin analyytille. Jos K _D on suurempi kuin 1, analyytti jakaa enemmän kohti ylempi faasi; jos sen arvo on lähellä yhtä, se on taipumus olla rajapinnalla; tai jos päinvastoin K _D on pienempi kuin 1, se on lähinnä alempi faasi.

Yksi jakautumiskertoimen muodoista on kahden tasapainossa sekoittumattoman nesteen välillä; samoin kuin n-oktaanijärjestelmä ja vesi. Tätä järjestelmää on käytetty määrittämään yhdisteen tärkeä ominaisuus: sen hydrofobinen tai hydrofiilinen luonne.

Jakautumiskerroimen (P) tai jakaantumiskerroimen (K) arvo palvelee osoittaen lääkkeen hydrofobisuutta. Siten sitä voidaan käyttää ennustamaan sen imeytymistä, jakautumista, metaboliaa ja erittymistä suolistossa.

Jakaantumiskerroin

Määritelmä

Aineen jakautumiskerroin (K), jota kutsutaan myös jakautumiskerroimeksi (P), on jakokerroin, joka jakaa aineen pitoisuudet kahteen vaiheeseen; koostuu kahden liuottimen seoksesta, jotka ovat sekoittumattomia, koska niillä on erilaiset tiheydet ja luonne.

Jakautumiskerroimen (K) tai jaon (P) arvo liittyy aineen liukoisuuden eroon sekoittumattomiin nesteisiin, jotka ovat seoksen osa.

K tai P = ₁ / ₂

₁ on aineen pitoisuus nesteessä 1. Ja ₂ on saman aineen pitoisuus nesteessä 2.

Tulkinta

Jos K: n tai P: n arvo on 3, se osoittaa, että aine on kolme kertaa enemmän konsentroituneena nesteessä 1 kuin nesteessä 2. Mutta samalla se tarkoittaa myös, että aine liukenee enemmän nesteeseen 1.

Nyt, jos K: n tai P: n arvo on 0,3, aineella on korkeampi pitoisuus nesteessä 2; ja sen vuoksi sen liukoisuus on korkeampi nesteessä 2 kuin nesteessä 1.

Oktanoli / vesi-jakaantumiskerroin

Joillakin tutkimusalueilla, kuten orgaanisessa kemiassa ja lääkkeissä, nesteseos koostuu vedestä ja apolaarisesta nesteestä, kuten n-oktanolista tai 1-oktanolista, minkä vuoksi oktanolijakautumiskerroimeen viitataan usein. / vesi, jota edustaa Pow.

N-oktanoli tiheys on 0,824 g / cm ³; kun taas vesi, kuten on tunnettua, tiheys on suunnilleen vakio 1 g / cm ³. Kun kaksi nestettä on tasapainotettu, n-oktanoli vie yläosan sekoittumattomien nesteiden seoksesta, jota on kutsuttu nimellä Neste 1.

Hydrofobisella aineella on korkeampi pitoisuus n-oktanolissa, kun sekoittumattomat nesteet ovat tasapainotetut. Toisaalta hydrofiilisen aineen pitoisuus vedessä on korkeampi.

rajoitukset

Jakautumis- tai jakokerroin koskee ionisoimattomia aineita. Jos jakautumiskerroin mitataan ionisoituvassa aineessa, pH: ta tulisi säätää tai vesipitoisessa faasissa tulisi käyttää puskuria sen varmistamiseksi, että aine esiintyy dissosioitumattomana.

Jakautumiskerrointa määritettäessä ei pidä käyttää pinta-aktiivisia tai pinta-aktiivisia aineita, koska nämä aineet sijaitsevat amfifiilisen luonteensa vuoksi sekoittumattomien nesteiden rajapinnalla.

N-oktanoli / vesi-jakaantumiskerroin ilmaistaan ​​yleensä logaritmisessa muodossa; toisin sanoen log P tai log K, johtuen P: n ja K: n arvojen amplitudista

Jos aineen P log on suurempi kuin 0, tämä osoittaa, että aine on hydrofobinen. Käänteisesti, jos P: n log on pienempi kuin 0 (eli negatiivinen), tämä osoittaa, että aine on hydrofiilinen.

Jakautumiskerroin (D)

Jakautumiskerroin (D) on jako kaikkien ionisoitujen ja ionisoimattomien aineiden pitoisuuksien suhteen nesteessä 1 (n-oktanoli) ja samojen aineiden pitoisuuden välillä nesteessä 2 (vesi).

Kun jakelukerroin (D) on saatu, se voidaan ilmaista D: n logaritmina D: n arvojen amplitudin vuoksi.

Jakautumiskerroimen (D) saamiseksi vesifaasi on puskuroitava; toisin sanoen tietyssä pH: ssa, joka on ilmoitettava viitattaessa saadun jakautumiskertoimen arvoon.

D: n määrittäminen on sopivaa pH: ssa 7,4. Tämä pH vastaa veren pH: ta ja edustaa olosuhteita, joita lääkkeet tai yhdisteet kohtaavat solunsisäisessä ympäristössä ja solunulkoisessa ympäristössä.

Ionisoitumattomalle yhdisteelle log D = log P riippumatta käytetystä pH: sta.

Jakautumiskerroimen kokeellinen määritys

Jakautumiskerroimen (P) mittaamiseen on useita menetelmiä. Näitä ovat ravistuspullomenetelmä ja korkean suorituskyvyn nestekromatografia. Molemmat vaativat ennakkotietoja testiaineen liukoisuudesta sekä n-oktanoliin että veteen.

Ravistuspullomenetelmä

Näyte liuotetaan veteen kyllästettyyn n-oktanoliin, joka jaetaan erilliseen suppiloon tai dekantoidaan vedellä, joka on kyllästetty n-oktanolilla. Liuottimen kyllästys on välttämätöntä, jotta vältetään liuottimen siirtyminen ositusprosessin aikana.

Erotussuppiloon tehdään mekaaninen sekoitus tietyn ajan. Sitten sen annetaan seistä pitkään täydellisen erottumisen varmistamiseksi. Lopuksi voidaan todeta, että vaiheet erotetaan dekantoimalla.

Sitten näytteen konsentraatio kussakin liuottimessa määritetään spektrofotometrisella menetelmällä; esim. UV-näkyvä tai jokin muu menetelmä. Lopuksi saaduilla tiedoilla jakokerroin ja log P.

Tämän menetelmän etuna on, että se on edullinen, toistettava ja erittäin tarkka. Yhteenvetona voidaan todeta, että se on luotettavin menetelmä log P: n määrittämiseen.

Menetelmän tärkein haittapuoli on, että se on erittäin aikaa vievä: yli 24 tuntia nestetasapainotuksen, sekoittamisen ja faasien erottamisen suorittamiseksi ositusprosessin aikana. Lisäksi sitä voidaan soveltaa vain aineisiin, jotka liukenevat n-oktanoliin ja veteen.

Suorituskykyinen nestekromatografinen menetelmä

Log P voidaan saada aikaan korreloimalla näytteen retentioaika samanlaisen kemiallisen rakenteen omaavan vertailuyhdisteen retentioajan kanssa, jolla on tunnettu P-arvo.

Se on menetelmä, jossa log P-arvo saadaan alle 20 minuutissa. Se antaa log p-arvot välillä 0 - 6, mikä vastaa vain hydrofobisia aineita.

Haittana on, että P-arvo määritetään lineaarisella regressiolla, joten vertailuna tulisi käyttää useita näytteen kaltaisia ​​kemiallisen rakenteen yhdisteitä ja tunnettuja log P-arvoja.

Sovellukset

Huumeiden toiminnan optimointi

Jos lääke nautitaan, sen on päästävä ohutsuolen luumeniin, missä suurin osa aineista imeytyy. Sitten se kulkee solujen sisäpuolen läpi liukeneen lipidikaksoiskerrokseen, joka on osa kalvoa. Tätä prosessia suosii lääkkeen hydrofobinen luonne.

Lääkkeen on läpäistävä suolen solujen läpi, kuljettamalla kellarimembraani päästäkseen vereen ja päästäkseen kohdereseptoreihin lääkkeen vaikutusta varten. Joitakin koko prosessin vaiheita suosii lääkkeen hydrofobinen luonne, mutta toiset eivät.

Jakautumiskertoimen arvo on löydettävä, joka sallii kaikkien lääkkeen vaikutuksen ja kehon hyvinvoinnin kannalta välttämättömien prosessien olla tyydyttäviä.

Liian hydrofobisten lääkkeiden käyttö voi olla myrkyllistä, koska niiden aineenvaihdunta voi tuottaa mahdollisesti haitallisia metaboliitteja. Toisaalta täysin hydrofiilisillä lääkkeillä on vaikeuksia imeytyä suolistossa.

maatalouskemikaalit

Hyönteismyrkkyjen ja rikkakasvien torjunta-aineiden aktiivisuuteen vaikuttaa niiden hydrofobinen luonne. Hydrofobisuus liittyy kuitenkin pidempään puoliintumisaikaan. Siksi ympäristön saastuttava vaikutus jatkuu ja voi aiheuttaa ekologisia vaurioita.

Tehokkaita hydrofobisia tuotteita tulisi tuottaa lyhyemmällä puoliintumisajalla.

Ympäristöhuolto

Hydrofobiset yhdisteet ovat yleensä ympäristön pilaavia aineita, koska ne valuvat maan läpi ja pääsevät pohjaveteen ja myöhemmin joen veteen.

Kun tunnetaan yhdisteen jakautumiskerroin, sen kemialliseen rakenteeseen voidaan tehdä muutoksia, jotka muuttavat sen hydrofobisuutta, jotta sen ympäristöä saastuttava vaikutus vähenee.

Hydrogeologia käyttää oktanoli / vesi-jakaantumiskerrointa (Kow) hydrofobisten yhdisteiden virtauksen ohjaamiseen sekä maaperässä että pohjavedessä.

Viitteet

1. Bannan, CC, Calabró, G., Kyu, DY, & Mobley, DL (2016). Pienten molekyylien jakautumiskertoimien laskeminen oktanolissa / vedessä ja sykloheksaanissa / vedessä. Lehti kemiallisesta teoriasta ja laskennasta, 12 (8), 4015–4024. doi: 10.1021 / acs.jctc.6b00449
2. Wikipedia. (2019). Jakaantumiskerroin. Palautettu osoitteesta: es.wikipedia.org
3. Kolumbian kansallinen yliopisto. (SF). Yksikkö 8: Barbituraatin jakautumiskertoimen kokeellinen määritys.. Palautettu osoitteesta red.unal.edu.co
4. Sevier. (2019). Jakaantumiskerroin. Science Direct. Palautettu osoitteesta: sciencedirect.com
5. Seeboo Hemnath. (2019). Jakautumiskerroin: Määritelmä ja laskenta. Tutkimus. Palautettu osoitteesta study.com