Fordelingskoefficient

FONT SIZE:
fontsize_dec
fontsize_inc
22-01-2018 Tue Gerlach F

Fordelingskoefficienten af ​​et stof, også kaldet fordelingskoefficienten, eller fordelingskoefficienten, er kvotienten eller forholdet mellem koncentrationen af ​​stoffet i de to faser af blandingen af ​​to ikke-blandbare opløsningsmidler ved ligevægt. Derfor dette forhold måler forskellen opløseligheden af ​​et stof i disse to opløsningsmidler.

Hvor 1 er den koncentration af stoffet i det første opløsningsmiddel og analogt 2 er koncentrationen af ​​det samme stof i andet opløsningsmiddel.

Det er et udtryk udbredt i biokemi, geokemi, organisk kemi og farmaceutisk kemi. I de sidste to videnskaber de anvendte opløsningsmidler er vand og et hydrofobt opløsningsmiddel, såsom octanol. I dette tilfælde kaldes oktanol-vand fordelingskoefficient. Fordelingskoefficienten angiver hydrofilicitet eller hydrofobicitet af et stof, der er dens større eller mindre tendens til at opløses i polære opløsningsmidler eller polære opløsningsmidler. De partition eller distributions- koefficienter anvendes, for eksempel til at estimere fordelingen af ​​narkotika i kroppen. Lægemidler med høj fordelingskoefficienter er hydrofobe og er fortrinsvis fordelt i hydrofobe omgivelser lipiddobbeltlag af celler, hvorimod lægemidler med lave fordelingskoefficienter er hydrofile og er fortrinsvis i hydrofile miljøer såsom blodserum.

Juridiske definition

I henhold til anordning 363/1995 af 10. marts om godkendelse af reglerne om anmeldelse af nye stoffer og klassificering, emballering og etikettering af farlige stoffer, i bilag V, del A, punkt godkender A-7:

1.2. DEFINITIONER OG ENHEDER

Fordelingskoefficienten er defineret som forholdet mellem ligevaegtskoncentrationerne af et stof opløst i et tofasesystem bestående af to stort set ublandbare opløsningsmidler. I tilfælde af n-octanol og vand:

Fordelingskoefficienten er således forholdet mellem to koncentrationer: der generelt er angivet ved dens logaritme.

Fordelingskoefficient og log P

Fordelingskoefficienten for et stof er en kvotient eller forholdet mellem koncentrationerne af ikke-ioniseret forbindelse mellem de to opløsningsmidler. For at måle fordelingskoefficienten af ​​opløst stof ioniserbare, er pH af den vandige fase indstilles således, at den fremherskende form af forbindelsen er i den ikke-ioniserede form. Logaritmen til forholdet mellem koncentrationerne af den ikke-ioniserede opløst stof i opløsningsmidlet kaldes log P og præsenteres logaritmisk fordi række værdier, der kan tage er meget bred:


Du kan konsultere en datasæt octanol-vand fordelingskoefficient, for sin variation.

Og log fordelingskoefficienten D

Fordelingskoefficienten er kvotienten eller forholdet mellem summen af ​​koncentrationerne af alle former for forbindelsen i hver af de to faser. Til måling af fordelingskoefficienten, er pH af den vandige fase pufret til en bestemt værdi, således at pH ikke signifikant forstyrrer indførelsen af ​​forbindelsen. Logaritmen til forholdet mellem summen af ​​koncentrationerne af alle former for forbindelsen i et opløsningsmiddel, og summen af ​​koncentrationerne af alle former i andet opløsningsmiddel kaldes Log D og præsenteres på logaritmisk form, fordi værdiområde Kan du tage er meget bred:


Desuden log D er pH-afhængig, bør derfor angive, hvilken pH blev målt log D. Af særlig interesse er beregning af log D til pH = 7,4.

  • Den høje opløsning væskekromatografi, for log P værdier mellem 0 og 6. Det er mindre følsom over for tilstedeværelsen af ​​urenheder. Urenheder svært, til tider, fortolkning af resultater.

Applikationer

Farmakologi

Farmakokinetik

I forbindelse med farmakokinetik, fordelingskoefficienten har en stor indflydelse på de ADME egenskaber af lægemidlet. Derfor hydrofobiciteten af ​​en forbindelse er en afgørende faktor for, hvordan deres potentielle anvendelse som et lægemiddel. Mere specifikt for et lægemiddel, der skal absorberes oralt, normalt skal du først passere gennem et lipid lag på tarmepitelet. For effektiv transport, skal lægemidlet være tilstrækkeligt hydrofobe til at indgå lipidlaget, men ikke så hydrofobe, således at når i dobbeltlaget diffunderer ikke tilbage ud af dobbeltlaget. Også den hydrofobe karakter spiller en vigtig rolle i bestemmelse af, hvor lægemidlerne er fordelt i kroppen efter adsorption og dermed den hastighed, hvormed metaboliseres og udskilles.

Farmakodynamik

I forbindelse med den hydrofobe effekt er den største drivkraft for narkotika binding til sit mål receptorer. Desuden hydrofobe lægemidler tendens til at være mere toksisk, fordi generelt er bevaret i længere tid, har en bredere fordeling i kroppen, er noget mindre selektiv i sin binding med proteiner, og endelig er ofte metaboliseres i udstrakt grad. I nogle tilfælde kan de være kemisk reaktive metabolitter. Det anbefales også, at lægemidlet være så hydrofilt som muligt, og samtidig bevare tilstrækkelig affinitet binding til at målrette terapeutiske proteiner. Derfor er den ideelle fordelingskoefficient er typisk et lægemiddel mellemprodukt.

Forbrugerprodukter

Mange andre brancher under hensyntagen til distributions- koefficienter, for eksempel, i formuleringen af ​​makeup, topiske cremer, farvestoffer, hårfarver og mange andre forbrugerprodukter.

Landbrugskemikalier

Hydrofobe insekticider og herbicider tendens til at være mere aktive. Desuden hydrofobe landbrugskemikalier har længere halveringstider, og derfor viser en øget risiko for negativ påvirkning af miljøet.

Metallurgi

I metalindustrien, fordelingskoefficienten er vigtigt at bestemme, hvorledes urenhederne fordelt mellem det smeltede metal og det størknede metal faktor. Det er en kritisk parameter til rensning metode til zone smeltning stoffer, og bestemmer graden af ​​effektivitet, hvormed en urenhed kan fjernes ved retningsbestemt, beskrevet af Scheil ligningen.

Miljø

Hydrofobiciteten af ​​en forbindelse kan give forskerne en indikation af den lethed, hvormed en forbindelse kunne blive trukket ned i grundvandet og forurene vandveje. Kan måles eller forudsiges i forbindelser øjeblikket forårsager problemer eller med fremsyn til at vurdere de strukturelle ændringer, der er nødvendige for at gøre en forbindelse mere på forskningsstadiet distributionsselskaberne koefficienter. Inden for hydrogeologi, er octanol-vand eller Kow anvendes til at forudsige og modellere migrationen af ​​hydrofobe organiske forbindelser i jord og grundvand.

Som Pow

Rystekolbemetoden

Den klassiske og mest pålidelige fremgangsmåde til bestemmelse af log P er rystekolbemetoden, som består i at opløse en del af det opløste stof pågældende i et volumen på octanol og vand og efterfølgende måling af koncentrationen af ​​det opløste stof i hvert opløsningsmiddel . Den mest almindelige fordeling af opløst stof målemetode er ved UV / VIS spektroskopi. Der er nogle fordele og ulemper til denne metode:

Fordele:

Ulemper:

Som et alternativ til UV / VIS spektroskopi kan anvendes andre metoder til at måle fordelingen, en af ​​de bedste er anvendelsen af ​​et radioaktivt sporstof fri medrivning. Ved denne fremgangsmåde tilsættes en kendt mængde radioaktivt materiale til en af ​​faserne. Kontakte de to faser placeres derefter og blandes indtil der er ligevægt. De to faser adskilles derefter, og radioaktiviteten af ​​begge faser måles. Ved hjælp af en energi spredende detektor ved hjælp af flere forskellige radioaktive metaller engang tilladt, mens enklere gamma detektorer kun tillade et radioaktivt element, der anvendes i prøven.

Hvis de mængder af de to faser matcher, så beregningerne er meget let.

For en hypotetisk solut

og

I dette forsøg ved hjælp af en træk frie radioisotop, opløsningsmidlet belastning er meget lille, og derfor er resultaterne er forskellige fra dem, der opnås, når koncentrationen af ​​opløst stof er meget høj. En ulempe ved den frie radioisotop eksperiment træk er, at det opløste stof kan absorberes på instrumentets overflader lampblack eller grænsefladen mellem de to faser. For at undgå dette, må vi beregne massebalancen.

Vi skal have

Radioaktivitet Radioaktivitet organiske fase + vandige fase = oprindelige radioaktivitet i fase indeholdende radiotraceren.

Ikke-radioaktive metaller, i nogle tilfælde er det muligt at anvende ICP-MS eller ICP-AES. Desværre ICP metoder lider hyppige støj, så at gamma spektroskopi ikke anvendes, og derfor er anvendelsen af ​​radioaktive sporstoffer er ofte lettere.

Bestemmelse ved høj opløsning væskekromatografi

En hurtigere metode til bestemmelse log P anvender høj opløsning væskekromatografi. Den log P af et opløst stof kan bestemmes ved korrelation af sin retentionstid med lignende forbindelser kendt logP.

Fordele:

Ulemper:

Elektrokemiske metoder

I den seneste tid, har nogle eksperimenter udført under anvendelse af flydende grænseflader polariseret at undersøge termodynamik og kinetik overførsel af ladede kemiske stoffer fra en fase til en anden. Der er to primære metoder:

  • Teter ,, grænseflader mellem to ikke-blandbare elektrolytopløsninger Hvilket har-været brugt for eksempel ved Ecole Polytechnique Federale de Lausanne.
  • Eksperimenter elektrokemiske reaktioner i dråber, der er udviklet af Alan Bond, Frank Marken og også af det team af Ecole Polytechnique Federale de Lausanne. I dette tilfælde en tredobbelt grænseflade reaktion mellem en massiv leder dråber redoxaktive væskefase og en elektrolyt opløsning blev anvendt til at bestemme den nødvendige energi til at overføre ladede arter gennem grænsefladen.

Forudsigelse logP værdier

Algoritmerne model af kvantitative struktur-egenskaber beregnet log P på flere forskellige måder:

  • Forudsigelse baseret på atomare strukturer

ved hjælp af mindste kvadraters tilpasning til et begrænset sæt træningsforbindelser med eksperimentelt målte fordelingskoefficienter. For rimelige korrelationer, er de mest almindelige grundstoffer i medikamentmolekylerne opdelt i flere forskellige typer af atomer afhængigt af miljøet af atomet i molekylet. Selv om denne fremgangsmåde er i almindelighed fra det rigtige, fordelen er, at den generelt stadig i stand til at tilvejebringe mindst et groft skøn for en bred vifte af molekyler.

  • Baseret på fragmentet forudsigelse
  • Forudsigelse baseret på data mining
  • Minedrift baseret forudsigelse molekyler
  • Skøn baseret på log D log P og pKa:
    • Nøjagtige udtryk:
    • Tilgange til bredt ioniserede forbindelser:
    • Tilgange til ikke-ioniserede forbindelser bredt:
  • Forudsigelse af pKa

Begrænsninger

Logaritmen af ​​fordelingskoefficienten, Log P, er ikke en nøjagtig determinant for lipofile ioniserbare forbindelser, fordi kun korrekt beskriver fordelingskoefficienter for neutrale molekyler. Tage eksemplet med lægemiddelforskning ser som de begrænsninger af log P kan påvirke efterforskningen. Da de fleste lægemidler er ioniserbare, log P ikke er en hensigtsmæssig indikator for opførslen af ​​en forbindelse ændrer pH miljøer i kroppen. Fordelingen koefficient er den rigtige deskriptor ioniserbare systemer.

Alternativt kan man bruge en tilsyneladende fordelingskoefficient er defineret som følger:.

Det er klart, hvis lægemidlet er da 100% uioniseret.

Forrige artikel Francisco Ortiz de Vergara
Næste artikel Fakta panel