COEFFICIENTE DI PARTIZIONE: DISTRIBUZIONE, DISTRIBUZIONE, APPLICAZIONI - CHIMICA - 2026

Il coefficiente di partizione o di partizione è definito come il rapporto della concentrazione di una specie chimica o di un soluto tra due mezzi in equilibrio. Questo mezzo può essere un gas come l'aria; un liquido come acqua o olio; o una miscela complessa come sangue o altri tessuti.

Il coefficiente di ripartizione sangue / aria è importante per spiegare lo scambio di gas che avviene nei polmoni, tra il sangue e l'atmosfera.

Diagramma che spiega il coefficiente di partizione per tre soluti tra due fasi. Fonte: Perdula

L'immagine sopra mostra in modo semplificato e brillante il concetto spiegato. Ogni figura rappresenta un analita, che sono distribuiti e / o distribuiti tra due fasi immiscibili: una superiore e l'altra inferiore.

I quadrati verdi sono prevalentemente nella fase superiore; mentre i triangoli rossi si dissolvono maggiormente nella fase inferiore, ei cerchi viola scelgono di essere all'interfaccia.

È apprezzato come K _D varia per ogni analita. Se K _D è maggiore di 1, l'analita si distribuirà maggiormente verso la fase superiore; se il suo valore è vicino a 1, tenderà ad essere all'interfaccia; o se al contrario K _D è minore di 1, sarà principalmente nella fase inferiore.

Una delle forme di coefficiente di ripartizione è quella esistente tra due liquidi immiscibili in equilibrio; come lo sono il sistema n-ottano e l'acqua. Questo sistema è stato utilizzato per stabilire un'importante proprietà di un composto: il suo carattere idrofobo o idrofilo.

Il valore del coefficiente di ripartizione (P), o coefficiente di ripartizione (K), serve per indicare l'idrofobicità di un farmaco. Può quindi essere utilizzato per prevedere il suo processo di assorbimento, distribuzione, metabolismo ed escrezione intestinale.

Coefficiente di ripartizione

Definizione

Il coefficiente di ripartizione (K) di una sostanza, chiamato anche coefficiente di ripartizione (P), è il quoziente di divisione delle concentrazioni di una sostanza in due fasi; costituito dalla miscela di due solventi che sono immiscibili perché di diversa densità e natura.

Il valore del coefficiente di ripartizione (K) o di ripartizione (P) è correlato alla differenza di solubilità della sostanza nei liquidi immiscibili che fanno parte della miscela.

K o P = ₁ / ₂

₁ è la concentrazione della sostanza nel liquido 1. E ₂ è la concentrazione della stessa sostanza nel liquido 2.

Interpretazione

Se K o P ha un valore uguale a 3, indica che la sostanza è 3 volte più concentrata nel liquido 1 che nel liquido 2. Ma allo stesso tempo, indica anche che la sostanza è più solubile nel liquido 1.

Ora, se il valore di K o P è 0,3, la sostanza ha una concentrazione maggiore nel liquido 2; e quindi la sua solubilità è maggiore nel liquido 2 che nel liquido 1.

Coefficiente di ripartizione ottanolo / acqua

In alcune aree di ricerca come la chimica organica e i prodotti farmaceutici, la miscela di liquidi è composta da acqua e un liquido apolare come n-ottanolo o 1-ottanolo, motivo per cui si fa spesso riferimento al coefficiente di ripartizione dell'ottanolo / acqua rappresentata da Pow.

L'n-ottanolo ha una densità di 0,824 g / cm ³ ; mentre l'acqua, come è noto, ha una densità di circa 1 g / cm ³ costante. Una volta bilanciati i due liquidi, l'n-ottanolo occupa la parte superiore della miscela di liquidi immiscibili, denominata Liquido 1.

Una sostanza idrofobica avrà una maggiore concentrazione in n-ottanolo, una volta che i liquidi immiscibili si saranno bilanciati. D'altra parte, una sostanza idrofila avrà una maggiore concentrazione in acqua.

restrizioni

Il coefficiente di ripartizione o di distribuzione si applica alle sostanze non ionizzate. Nel caso in cui il coefficiente di ripartizione venga misurato in una sostanza ionizzabile, il pH deve essere regolato o un tampone utilizzato nella fase acquosa per garantire che la sostanza si presenti come non dissociata.

Nella determinazione del coefficiente di ripartizione non devono essere utilizzate sostanze tensioattive o tensioattive, poiché tali sostanze, per la loro natura anfifilica, si trovano all'interfaccia di liquidi immiscibili.

Il coefficiente di ripartizione n-ottanolo / acqua è solitamente espresso in forma logaritmica; cioè come log P o log K, a causa dell'ampiezza dei valori di P e K.

Se il logaritmo di P per una sostanza è maggiore di 0, ciò è indicativo che la sostanza è idrofoba. Al contrario, se il logaritmo di P è minore di 0 (cioè negativo), ciò indica che la sostanza è idrofila.

Coefficiente di distribuzione (D)

Il coefficiente di distribuzione (D) è il quoziente tra la concentrazione di tutte le sostanze, ionizzate e non ionizzate, nel liquido 1 (n-ottanolo) e la concentrazione delle stesse sostanze nel liquido 2 (acqua).

Una volta ottenuto il valore del coefficiente di distribuzione (D), esso può essere espresso come logaritmo di D a causa dell'ampiezza dei valori di D.

Per ottenere il coefficiente di distribuzione (D), la fase acquosa deve essere tamponata; in altre parole, ad un certo pH, che deve essere indicato facendo riferimento al valore del coefficiente di distribuzione ottenuto.

È conveniente effettuare la determinazione di D a pH 7,4. Questo pH corrisponde a quello del sangue e rappresenta le condizioni che i farmaci o composti incontreranno nell'ambiente intracellulare e nell'ambiente extracellulare.

Per un composto non ionizzabile, log D = log P, indipendentemente dal pH utilizzato.

Determinazione sperimentale di un coefficiente di ripartizione

Esistono diversi metodi per misurare il coefficiente di partizione (P). Questi includono il metodo della bottiglia con agitatore e la cromatografia liquida ad alte prestazioni. Entrambi richiedono una conoscenza preliminare della solubilità della sostanza in esame, sia in n-ottanolo che in acqua.

Agitare il metodo in pallone

Il campione viene sciolto in n-ottanolo saturo di acqua, che sarà suddiviso in un imbuto separato o travasato con acqua satura di n-ottanolo. La saturazione del solvente è necessaria per evitare il trasferimento del solvente durante il processo di partizionamento.

L'imbuto separatore viene sottoposto per un certo tempo ad agitazione meccanica. Si lascia quindi riposare a lungo per garantire la completa separazione. Per concludere, le fasi sono separate dalla decantazione.

Quindi, la concentrazione del campione in ciascuno dei solventi viene determinata utilizzando un metodo spettrofotometrico; ad es. UV-visibile o altro metodo. Infine, con i dati ottenuti, il coefficiente di ripartizione e il log P.

Questo metodo ha il vantaggio di essere poco costoso, riproducibile e altamente accurato. In sintesi, è il metodo più affidabile per determinare il log P.

Il principale svantaggio del metodo è che richiede molto tempo: più di 24 ore per eseguire l'equilibrio del liquido, l'agitazione e la separazione di fase durante il processo di partizionamento. Inoltre, è applicabile solo a sostanze solubili in n-ottanolo e acqua.

Metodo di cromatografia liquida ad alte prestazioni

Il log P può essere ottenuto correlando il tempo di ritenzione del campione con il tempo di ritenzione di un composto di riferimento di struttura chimica simile con un valore P noto.

È un metodo in cui il valore di log P si ottiene in un tempo inferiore a 20 minuti. Fornisce valori di log p compresi tra 0 e 6, che corrispondono solo alle sostanze idrofobiche.

Lo svantaggio è che il valore P è determinato dalla regressione lineare, quindi è necessario utilizzare come riferimento diversi composti di struttura chimica simile al campione e valori log P noti.

applicazioni

Ottimizzazione dell'azione del farmaco

Se un farmaco viene ingerito, deve raggiungere il lume dell'intestino tenue, dove viene assorbita la maggior parte delle sostanze. Quindi, passa attraverso l'interno delle cellule, dissolvendosi nel doppio strato lipidico che fa parte della membrana. Questo processo è favorito dalla natura idrofobica del farmaco.

Il farmaco deve passare attraverso le cellule intestinali, attraversando la membrana basale per raggiungere il sangue e raggiungere i recettori bersaglio per l'azione del farmaco. Alcune fasi del processo complessivo sono favorite dalla natura idrofobica del farmaco, ma altre no.

Si deve trovare un valore del coefficiente di ripartizione che consenta di soddisfare tutti i processi necessari all'azione del farmaco e al benessere dell'organismo.

L'uso di farmaci eccessivamente idrofobici può essere tossico, poiché il loro metabolismo può produrre metaboliti potenzialmente dannosi. D'altra parte, i farmaci totalmente idrofili hanno difficoltà per l'assorbimento intestinale.

Agrochemicals

L'attività di insetticidi ed erbicidi è influenzata dalla loro natura idrofobica. Tuttavia, l'idrofobicità è associata a un'emivita più lunga. Pertanto, l'effetto inquinante sull'ambiente è prolungato e può causare danni ecologici.

Prodotti idrofobici efficaci dovrebbero essere prodotti con un'emivita più breve.

Tutela ambientale

I composti idrofobici sono generalmente inquinanti per l'ambiente, poiché vengono drenati attraverso il terreno, potendo raggiungere le falde acquifere e successivamente l'acqua del fiume.

Conoscendo il coefficiente di ripartizione di un composto è possibile apportare modifiche alla sua struttura chimica che ne modificano l'idrofobicità al fine di ridurne l'azione inquinante sull'ambiente.

L'idrogeologia utilizza il coefficiente di ripartizione ottanolo / acqua (Kow) per controllare il flusso di composti idrofobici, sia nel suolo che nelle acque sotterranee.

Riferimenti

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