COEFICIENTE DE PARTIÇÃO: DISTRIBUIÇÃO, DISTRIBUIÇÃO, APLICAÇÕES - QUÍMICA - 2025

A partição ou coeficiente de partição é definido como a razão da concentração de uma espécie química ou soluto entre dois meios em equilíbrio. Este meio pode ser um gás como o ar; um líquido como água ou óleo; ou uma mistura complexa como sangue ou outros tecidos.

O coeficiente de partição sangue / ar é importante para explicar as trocas gasosas que ocorrem nos pulmões, entre o sangue e a atmosfera.

Diagrama que explica o coeficiente de partição para três solutos entre duas fases. Fonte: Perdula

A imagem acima demonstra de forma simplificada e brilhante o conceito explicado. Cada figura representa um analito, que é distribuído e / ou distribuído entre duas fases imiscíveis: uma superior e outra inferior.

Os quadrados verdes estão predominantemente na fase superior; enquanto os triângulos vermelhos se dissolvem mais na fase inferior, e os círculos roxos optam por estar na interface.

É apreciado como K _D varia para cada analito. Se K _D for maior que 1, o analito distribuirá mais em direção à fase superior; se seu valor for próximo a 1, ele tenderá a estar na interface; ou se, pelo contrário, K _D for inferior a 1, estará principalmente na fase inferior.

Uma das formas de coeficiente de partição é aquela existente entre dois líquidos imiscíveis em equilíbrio; assim como o sistema de n-octanas e a água. Esse sistema foi usado para estabelecer uma propriedade importante de um composto: seu caráter hidrofóbico ou hidrofílico.

O valor do coeficiente de partição (P), ou coeficiente de partição (K), serve para indicar a hidrofobicidade de um medicamento. Assim, pode ser usado para prever seu processo de absorção, distribuição, metabolismo e excreção intestinal.

Coeficiente de partição

Definição

O coeficiente de partição (K) de uma substância, também chamado de coeficiente de partição (P), é o quociente de divisão das concentrações de uma substância em duas fases; constituído pela mistura de dois solventes imiscíveis por possuírem densidades e naturezas diferentes.

O valor do coeficiente de partição (K) ou partição (P) está relacionado à diferença de solubilidade da substância nos líquidos imiscíveis que fazem parte da mistura.

K ou P = ₁ / ₂

₁ é a concentração da substância no líquido 1. E ₂ é a concentração da mesma substância no líquido 2.

Interpretação

Se K ou P tiver um valor igual a 3, indica que a substância é 3 vezes mais concentrada no líquido 1 do que no líquido 2. Mas, ao mesmo tempo, também indica que a substância é mais solúvel no líquido 1.

Agora, se o valor de K ou P for 0,3, a substância tem uma concentração maior no líquido 2; e, portanto, sua solubilidade é maior no líquido 2 do que no líquido 1.

Coeficiente de partição octanol / água

Em algumas áreas de pesquisa, como química orgânica e farmacêutica, a mistura de líquidos é composta de água e um líquido apolar, como n-octanol ou 1-octanol, razão pela qual o coeficiente de partição de octanol é frequentemente referido / água representada por Pow.

O n-octanol tem uma densidade de 0,824 g / cm ³; enquanto a água, como se sabe, tem uma densidade de aproximadamente constante 1 g / cm ³. Uma vez balanceados os dois líquidos, o n-octanol ocupa a parte superior da mistura de líquidos imiscíveis, que foi denominada Líquido 1.

Uma substância hidrofóbica terá maior concentração de n-octanol, uma vez que os líquidos imiscíveis estejam balanceados. Por outro lado, uma substância hidrofílica terá uma concentração maior em água.

Restrições

O coeficiente de partição ou distribuição aplica-se a substâncias não ionizadas. No caso em que o coeficiente de partição está sendo medido em uma substância ionizável, deve-se ajustar o pH ou utilizar um tampão na fase aquosa para garantir que a substância se apresente como indissociada.

Na determinação do coeficiente de partição, não devem ser utilizados surfactantes ou substâncias surfactantes, uma vez que essas substâncias, devido à sua natureza anfifílica, estão localizadas na interface de líquidos imiscíveis.

O coeficiente de partição n-octanol / água é geralmente expresso na forma logarítmica; ou seja, como log P ou log K, devido à amplitude dos valores de P e K.

Se o log de P para uma substância for maior que 0, isso é indicativo de que a substância é hidrofóbica. Por outro lado, se o log de P for menor que 0 (ou seja, negativo), isso indica que a substância é hidrofílica.

Coeficiente de distribuição (D)

O coeficiente de distribuição (D) é o quociente entre a concentração de todas as substâncias, ionizadas e não ionizadas, no líquido 1 (n-octanol) e a concentração das mesmas substâncias no líquido 2 (água).

Uma vez obtido o valor do coeficiente de distribuição (D), ele pode ser expresso como um logaritmo de D devido à amplitude dos valores de D.

Para obter o coeficiente de distribuição (D), a fase aquosa deve ser tamponada; ou seja, a um determinado pH, que deve ser indicado quando se refere ao valor do coeficiente de distribuição obtido.

É conveniente realizar a determinação de D em pH 7,4. Este pH corresponde ao do sangue e representa as condições que as drogas ou compostos encontrarão no ambiente intracelular e no ambiente extracelular.

Para um composto não ionizável, log D = log P, independentemente do pH usado.

Determinação experimental de um coeficiente de partição

Existem vários métodos para medir o coeficiente de partição (P). Isso inclui o método do frasco agitado e a cromatografia líquida de alto desempenho. Ambos requerem um conhecimento prévio da solubilidade da substância em estudo, tanto em n-octanol como em água.

Método do frasco agitado

A amostra é dissolvida em n-octanol saturado com água, que será particionado em funil separado ou decantado com água saturada com n-octanol. A saturação de solvente é necessária para evitar a transferência de solvente durante o processo de partição.

O funil de separação é submetido a agitação mecânica por um certo tempo. Em seguida, é permitido permanecer por um longo tempo para garantir a separação completa. Para concluir, as fases são separadas por decantação.

Em seguida, a concentração da amostra em cada um dos solventes é determinada usando um método espectrofotométrico; por exemplo, UV-visível ou outro método. Finalmente, com os dados obtidos, o coeficiente de partição e log P.

Este método tem a vantagem de ser barato, reproduzível e altamente preciso. Em resumo, é o método mais confiável para determinar o log P.

A principal desvantagem do método é que ele consome muito tempo: mais de 24 horas para realizar o equilíbrio do líquido, agitação e separação de fases durante o processo de partição. Além disso, é aplicável apenas a substâncias solúveis em n-octanol e água.

Método de cromatografia líquida de alto desempenho

O log P pode ser obtido correlacionando o tempo de retenção da amostra com o tempo de retenção de um composto de referência de estrutura química semelhante com um valor P conhecido.

É um método em que o valor do log P é obtido em um tempo inferior a 20 minutos. Ele fornece valores de log p entre 0 e 6, o que corresponde apenas a substâncias hidrofóbicas.

A desvantagem é que o valor P é determinado por regressão linear, portanto, vários compostos de estrutura química semelhantes à amostra e valores log P conhecidos devem ser usados ​​como referência.

Formulários

Otimização da ação do medicamento

Se um medicamento é ingerido, ele deve atingir o lúmen do intestino delgado, onde a maior parte das substâncias é absorvida. Em seguida, passa pelo interior das células, dissolvendo-se na bicamada lipídica que faz parte da membrana. Este processo é favorecido pela natureza hidrofóbica da droga.

A droga deve passar pelas células intestinais, cruzando a membrana basal para chegar ao sangue e atingir os receptores-alvo de ação da droga. Algumas etapas do processo geral são favorecidas pela natureza hidrofóbica da droga, mas outras não.

Deve ser encontrado um valor de coeficiente de partição que permita que todos os processos necessários para a ação do fármaco e o bem-estar corporal sejam satisfatórios.

O uso de drogas excessivamente hidrofóbicas pode ser tóxico, pois seu metabolismo pode produzir metabólitos potencialmente nocivos. Por outro lado, drogas totalmente hidrofílicas apresentam dificuldade de absorção intestinal.

Agroquímicos

A atividade dos inseticidas e herbicidas é influenciada por sua natureza hidrofóbica. No entanto, a hidrofobicidade está associada a uma meia-vida mais longa. Portanto, o efeito poluente sobre o meio ambiente é prolongado, podendo causar danos ecológicos.

Produtos hidrofóbicos eficazes devem ser produzidos com meia-vida mais curta.

Cuidado do meio ambiente

Os compostos hidrofóbicos costumam ser poluentes para o meio ambiente, pois são drenados através do solo, podendo atingir o lençol freático e posteriormente o rio.

Conhecendo o coeficiente de partição de um composto, podem ser feitas alterações em sua estrutura química que modifiquem sua hidrofobicidade a fim de reduzir sua ação poluente no meio ambiente.

A hidrogeologia usa o coeficiente de partição octanol / água (Kow) para controlar o fluxo de compostos hidrofóbicos, tanto no solo quanto nas águas subterrâneas.

Referências

1. Bannan, CC, Calabró, G., Kyu, DY, & Mobley, DL (2016). Calculando Coeficientes de Partição de Pequenas Moléculas em Octanol / Água e Ciclohexano / Água. Journal of chemical theory and computation, 12 (8), 4015–4024. doi: 10.1021 / acs.jctc.6b00449
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