的分区或分配系数被定义为在平衡两种介质之间的化学物质或溶质的浓度的比率。这种介质可以是像空气一样的气体。液体,例如水或油;或诸如血液或其他组织的复杂混合物。
血液/空气分配系数对于解释发生在肺部,血液与大气之间的气体交换非常重要。
该图解释了两相之间三种溶质的分配系数。资料来源:Perdula
上图以简化而出色的方式演示了该概念。每个图代表一种被分析物,它们分布和/或分布在两个不混溶相之间:一个较高的相和另一个较低的相。
绿色方块主要位于上层阶段。而红色三角形在下相中溶解更多,而紫色圆圈则选择在界面处。
可以理解,K D对于每种分析物如何变化。如果K D大于1,则分析物将更多地向上相分布;反之,如果它的值接近于1,则倾向于在接口处;或者相反,如果K D小于1,它将主要处于较低的相位。
分配系数的一种形式是平衡存在于两种不混溶液体之间的一种。以及正辛烷系统和水。该体系已被用于建立化合物的重要性质:其疏水或亲水特性。
分配系数(P)或分配系数(K)的值用于指示药物的疏水性。因此,它可用于预测其肠道吸收,分布,代谢和排泄过程。
分配系数
定义
物质的分配系数(K),也称为分配系数(P),是将物质的浓度分为两相的商;由两种不溶混的溶剂组成,因为它们具有不同的密度和性质。
分配系数(K)或分配系数(P)的值与物质在作为混合物一部分的不溶混液体中的溶解度差异有关。
K或P = 1 / 2
1是液体1中物质的浓度。2是液体2中相同物质的浓度。
解释
如果K或P的值等于3,则表示该物质在液体1中的浓度是在液体2中的3倍。但是,同时,这还表明该物质在液体1中的溶解度更高。
现在,如果K或P的值为0.3,则该物质在液体2中的浓度更高;因此在液体2中的溶解度比在液体1中的溶解度高。
辛醇/水分配系数
在某些研究领域,例如有机化学和药物,液体的混合物是由水和非极性液体(例如正辛醇或1-辛醇)组成的,这就是为什么经常提到辛醇分配系数的原因。 /以战俘为代表的水。
正辛醇的密度为0.824 g / cm 3。而众所周知,水的密度大约恒定为1 g / cm 3。一旦这两种液体达到平衡,正辛醇就会占据不混溶液体混合物的上部,这种混合物称为液体1。
一旦不混溶的液体达到平衡,疏水性物质在正辛醇中的浓度就会更高。另一方面,亲水性物质在水中的浓度更高。
限制条件
分配系数或分配系数适用于非离子物质。在测量可离子化物质中的分配系数的情况下,应调节pH值或在水相中使用缓冲剂以确保该物质以未离解的形式存在。
在确定分配系数时,不应使用表面活性剂或表面活性剂物质,因为这些物质由于其两亲性质而位于不混溶液体的界面处。
正辛醇/水分配系数通常以对数形式表示;也就是说,由于P和K的值的幅度,所以作为log P或log K.
如果某物质的P的log大于0,则表明该物质是疏水的。相反,如果P的log小于0(即为负),则表明该物质是亲水的。
分配系数(D)
分配系数(D)是液体1(正辛醇)中所有离子化和非离子化物质的浓度与液体2(水)中相同物质的浓度之间的商。
一旦获得了分布系数(D)的值,由于D值的振幅,可以将其表示为D的对数。
为了获得分配系数(D),必须缓冲水相。换句话说,在一定的pH下,当参考所获得的分配系数的值时必须指出这一点。
在pH 7.4下进行D的测定很方便。该pH值对应于血液的pH值,并且代表药物或化合物在细胞内环境和细胞外环境中会遇到的状况。
对于不可电离的化合物,无论使用什么pH值,log D = logP。
实验确定分配系数
有几种测量分配系数(P)的方法。这些方法包括摇瓶法和高效液相色谱法。两者都需要先验了解测试物质在正辛醇和水中的溶解度。
摇瓶法
将样品溶解在用水饱和的正辛醇中,然后将其分配到单独的漏斗中,或倒入用水饱和的正辛醇倾析。溶剂饱和是必要的,以避免在分配过程中溶剂转移。
将分液漏斗进行一定时间的机械搅拌。然后将其放置很长时间以确保完全分离。总而言之,各相通过倾析分离。
然后,使用分光光度法测定每种溶剂中的样品浓度。例如紫外线可见或其他方法。最后,根据获得的数据,分配系数和logP。
该方法的优点是便宜,可重复和高度精确。总之,它是确定log P的最可靠方法。
该方法的主要缺点是非常耗时:在分配过程中进行液体平衡,搅拌和相分离需要24小时以上。此外,它仅适用于可溶于正辛醇和水的物质。
高效液相色谱法
log P可以通过将样品的保留时间与具有相似P值的化学结构相似的参考化合物的保留时间相关联来获得。
它是一种在少于20分钟的时间内获得log P值的方法。它给出的log p值介于0和6之间,仅对应于疏水性物质。
缺点是P值是通过线性回归确定的,因此应使用几种化学性质与样品相似的化合物和已知的log P值作为参考。
应用领域
优化药物作用
如果摄入药物,它必须到达小肠腔,在该腔中大部分物质被吸收。然后,它穿过细胞内部,溶解在作为膜一部分的脂质双层中。药物的疏水性质有利于该过程。
药物必须穿过肠道细胞,穿过基底膜才能到达血液,并到达药物作用的目标受体。药物的疏水性有利于整个过程的某些阶段,而其他阶段则不然。
必须找到分配系数的值,以使药物作用和人体健康所需的所有过程都令人满意。
过度疏水性药物的使用可能具有毒性,因为它们的新陈代谢会产生潜在的有害代谢物。另一方面,完全亲水的药物难以吸收肠道。
农用化学品
杀虫剂和除草剂的活性受其疏水性的影响。但是,疏水性与更长的半衰期有关。因此,对环境的污染作用会延长,并可能造成生态破坏。
有效的疏水产品应以较短的半衰期生产。
环境关怀
疏水性化合物通常是对环境的污染物,因为它们是通过地面排出的,能够到达地下水,然后到达河水。
了解了化合物的分配系数后,可以改变其化学结构来改变其疏水性,从而减少其对环境的污染。
水文地质学使用辛醇/水分配系数(Kow)来控制土壤和地下水中疏水性化合物的流量。
参考文献
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