ค่าสัมประสิทธิ์การแบ่งชั้น: การกระจายการกระจายการใช้งาน - เคมี - 2026

พาร์ทิชันหรือสัมประสิทธิ์ถูกกำหนดเป็นอัตราส่วนของความเข้มข้นของสารเคมีชนิดหรือละลายระหว่างสองสื่อในสมดุล สารนี้อาจเป็นก๊าซเหมือนอากาศ ของเหลวเช่นน้ำหรือน้ำมัน หรือส่วนผสมที่ซับซ้อนเช่นเลือดหรือเนื้อเยื่ออื่น ๆ

ค่าสัมประสิทธิ์การแบ่งเลือด / อากาศเป็นสิ่งสำคัญในการอธิบายการแลกเปลี่ยนก๊าซที่เกิดขึ้นในปอดระหว่างเลือดและบรรยากาศ

แผนภาพอธิบายค่าสัมประสิทธิ์พาร์ติชันสำหรับตัวถูกละลายสามตัวระหว่างสองเฟส ที่มา: Perdula

ภาพด้านบนแสดงให้เห็นถึงแนวคิดที่อธิบายได้ง่ายและยอดเยี่ยม แต่ละรูปแสดงถึงการวิเคราะห์ซึ่งมีการกระจายและ / หรือกระจายระหว่างสองขั้นตอนที่ไม่สามารถมองเห็นได้: หนึ่งบนและอีกขั้นต่ำกว่า

สี่เหลี่ยมสีเขียวส่วนใหญ่อยู่ในช่วงบน ในขณะที่สามเหลี่ยมสีแดงจะละลายมากขึ้นในช่วงล่างและวงกลมสีม่วงเลือกที่จะอยู่ที่อินเทอร์เฟซ

เป็นที่ชื่นชมว่า K _Dแตกต่างกันอย่างไรสำหรับนักวิเคราะห์แต่ละคน ถ้า K _Dมากกว่า 1 เครื่องวิเคราะห์จะกระจายไปทางเฟสบนมากขึ้น หากค่าใกล้เคียงกับ 1 ค่านั้นจะอยู่ที่ส่วนต่อประสาน หรือถ้า K _Dน้อยกว่า 1 จะอยู่ในเฟสล่างเป็นหลัก

หนึ่งในรูปแบบของค่าสัมประสิทธิ์การแบ่งพาร์ติชันคือรูปแบบหนึ่งที่มีอยู่ระหว่างของเหลวสองชนิดที่ไม่สามารถเปลี่ยนแปลงได้ในสภาวะสมดุล เช่นเดียวกับระบบเอ็น - ออกเทนและน้ำ ระบบนี้ถูกใช้เพื่อสร้างคุณสมบัติที่สำคัญของสารประกอบนั่นคือลักษณะที่ไม่ชอบน้ำหรือไม่ชอบน้ำ

ค่าของค่าสัมประสิทธิ์พาร์ติชัน (P) หรือค่าสัมประสิทธิ์พาร์ติชัน (K) ทำหน้าที่บ่งชี้ความไม่ชอบน้ำของยา ดังนั้นจึงสามารถใช้ทำนายการดูดซึมการกระจายการเผาผลาญและกระบวนการขับถ่ายในลำไส้

ค่าสัมประสิทธิ์การแบ่งชั้น

คำนิยาม

สัมประสิทธิ์พาร์ติชัน (K) ของสารหรือที่เรียกว่าสัมประสิทธิ์พาร์ติชัน (P) คือผลหารของการแบ่งความเข้มข้นของสารออกเป็นสองขั้นตอน ประกอบด้วยส่วนผสมของตัวทำละลายสองตัวที่ไม่สามารถมองเห็นได้เนื่องจากมีความหนาแน่นและลักษณะที่แตกต่างกัน

ค่าของสัมประสิทธิ์พาร์ติชัน (K) หรือพาร์ติชัน (P) สัมพันธ์กับความแตกต่างของความสามารถในการละลายของสารในของเหลวที่ไม่สามารถละลายได้ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของส่วนผสม

K หรือ P = ₁ / ₂

₁คือความเข้มข้นของสารในของเหลว 1 และ₂คือความเข้มข้นของสารชนิดเดียวกันในของเหลว 2.

การตีความ

ถ้า K หรือ P มีค่าเท่ากับ 3 แสดงว่าสารนั้นมีความเข้มข้นมากกว่า 3 เท่าในของเหลว 1 มากกว่าในของเหลว 2 แต่ในขณะเดียวกันก็แสดงว่าสารนั้นละลายในของเหลวได้มากกว่า 1.

ตอนนี้ถ้าค่าของ K หรือ P เท่ากับ 0.3 สารจะมีความเข้มข้นสูงกว่าในของเหลว 2 ดังนั้นความสามารถในการละลายของมันจึงสูงกว่าในของเหลว 2 มากกว่าในของเหลว 1

ค่าสัมประสิทธิ์การแบ่งออกทานอล / น้ำ

ในบางพื้นที่ของการวิจัยเช่นเคมีอินทรีย์และเภสัชกรรมส่วนผสมของของเหลวประกอบด้วยน้ำและของเหลวที่ไม่มีขั้วเช่นเอ็น - ออกทานอลหรือ 1 - ออกทานอลซึ่งเป็นสาเหตุที่มักอ้างถึงค่าสัมประสิทธิ์พาร์ติชันออกทานอล / น้ำแสดงโดย Pow.

เอ็น - ออกทานอลมีความหนาแน่น 0.824 g / cm ³ ; ในขณะที่เป็นที่ทราบกันดีว่าน้ำมีความหนาแน่นคงที่ประมาณ1 g / cm ³ เมื่อของเหลวทั้งสองสมดุลกันแล้วเอ็น - ออกทานอลจะครอบครองส่วนบนของส่วนผสมของของเหลวที่ไม่สามารถหลอมรวมได้ซึ่งเรียกว่าของเหลว 1

สารที่ไม่ชอบน้ำจะมีความเข้มข้นสูงกว่าในเอ็น - ออกทานอลเมื่อของเหลวที่ไม่สามารถละลายได้มีความสมดุล ในทางกลับกันสารที่ชอบน้ำจะมีความเข้มข้นสูงกว่าในน้ำ

ข้อ จำกัด

ค่าสัมประสิทธิ์พาร์ติชันหรือการกระจายใช้สำหรับสารที่ไม่แตกตัวเป็นไอออน ในกรณีที่กำลังวัดค่าสัมประสิทธิ์การแบ่งพาร์ติชันในสารที่แตกตัวเป็นไอออนได้ควรปรับ pH หรือใช้บัฟเฟอร์ในเฟสที่เป็นน้ำเพื่อให้แน่ใจว่าสารถูกนำเสนอว่าไม่แยกจากกัน

ในการกำหนดค่าสัมประสิทธิ์การแบ่งพาร์ติชันไม่ควรใช้สารลดแรงตึงผิวหรือสารลดแรงตึงผิวเนื่องจากสารเหล่านี้เนื่องจากธรรมชาติของแอมฟิฟิลิกอยู่ที่ส่วนต่อประสานของของเหลวที่ไม่สามารถหลอมรวมได้

โดยปกติค่าสัมประสิทธิ์การแบ่งส่วนของเอ็น - ออกทานอล / น้ำจะแสดงในรูปลอการิทึม นั่นคือเป็นบันทึก P หรือบันทึก K เนื่องจากแอมพลิจูดของค่า P และ K

ถ้าบันทึกของ P สำหรับสารมากกว่า 0 แสดงว่าสารนั้นไม่ชอบน้ำ ในทางกลับกันถ้าบันทึกของ P น้อยกว่า 0 (นั่นคือค่าลบ) แสดงว่าสารนั้นชอบน้ำ

ค่าสัมประสิทธิ์การกระจาย (D)

ค่าสัมประสิทธิ์การกระจาย (D) คือผลหารระหว่างความเข้มข้นของสารทั้งหมดที่แตกตัวเป็นไอออนและไม่แตกตัวเป็นไอออนในของเหลว 1 (เอ็น - ออกทานอล) และความเข้มข้นของสารเดียวกันในของเหลว 2 (น้ำ)

เมื่อได้ค่าสัมประสิทธิ์การแจกแจง (D) แล้วสามารถแสดงเป็นลอการิทึมของ D ได้เนื่องจากแอมพลิจูดของค่า D

เพื่อให้ได้ค่าสัมประสิทธิ์การกระจาย (D) เฟสของน้ำจะต้องถูกบัฟเฟอร์ กล่าวอีกนัยหนึ่งคือที่ pH ที่กำหนดซึ่งต้องระบุเมื่ออ้างถึงค่าสัมประสิทธิ์การกระจายที่ได้รับ

สะดวกในการกำหนดค่า D ที่ pH 7.4 pH นี้สอดคล้องกับเลือดและแสดงถึงสภาวะที่ยาหรือสารประกอบจะพบในสภาพแวดล้อมภายในเซลล์และในสภาพแวดล้อมนอกเซลล์

สำหรับสารประกอบที่ไม่แตกตัวเป็นไอออนให้บันทึก D = log P โดยไม่คำนึงถึง pH ที่ใช้

การทดลองหาค่าสัมประสิทธิ์พาร์ติชัน

มีหลายวิธีในการวัดค่าสัมประสิทธิ์พาร์ติชัน (P) ซึ่งรวมถึงวิธีเขย่าขวดและโครมาโทกราฟีของเหลวประสิทธิภาพสูง ทั้งสองต้องมีความรู้มาก่อนเกี่ยวกับความสามารถในการละลายของสารทดสอบทั้งในเอ็น - ออกทานอลและในน้ำ

วิธีเขย่าขวด

ตัวอย่างละลายในเอ็น - ออกทานอลอิ่มตัวกับน้ำซึ่งจะถูกแบ่งในช่องทางแยกต่างหากหรือแยกออกด้วยน้ำที่อิ่มตัวด้วยเอ็น - ออกทานอล ความอิ่มตัวของตัวทำละลายเป็นสิ่งจำเป็นเพื่อหลีกเลี่ยงการถ่ายโอนตัวทำละลายในระหว่างกระบวนการแบ่งพาร์ติชัน

ช่องทางแยกจะต้องได้รับความปั่นป่วนทางกลในช่วงเวลาหนึ่ง จากนั้นจะได้รับอนุญาตให้ยืนเป็นเวลานานเพื่อให้แน่ใจว่าการแยกสมบูรณ์ สรุปได้ว่าขั้นตอนต่างๆจะถูกคั่นด้วยการค่อยๆ

จากนั้นความเข้มข้นของตัวอย่างในตัวทำละลายแต่ละตัวจะถูกกำหนดโดยใช้วิธีสเปกโตรโฟโตเมตริก เช่น UV-Visible หรือวิธีอื่น ๆ สุดท้ายด้วยข้อมูลที่ได้รับค่าสัมประสิทธิ์พาร์ติชันและบันทึก P.

วิธีนี้มีข้อดีคือราคาไม่แพงทำซ้ำได้และมีความแม่นยำสูง โดยสรุปเป็นวิธีที่น่าเชื่อถือที่สุดในการกำหนด log P.

ข้อเสียเปรียบหลักของวิธีนี้คือใช้เวลานานมาก: มากกว่า 24 ชั่วโมงในการปรับสมดุลของเหลวการกวนและการแยกเฟสระหว่างกระบวนการแบ่งพาร์ติชัน นอกจากนี้ยังใช้ได้กับสารที่ละลายได้ในเอ็น - ออกทานอลและน้ำเท่านั้น

วิธีโครมาโทกราฟีของเหลวประสิทธิภาพสูง

บันทึก P สามารถหาได้จากความสัมพันธ์ของเวลาเก็บรักษาของตัวอย่างกับเวลาเก็บรักษาของสารประกอบอ้างอิงของโครงสร้างทางเคมีที่คล้ายคลึงกันโดยมีค่า P ที่ทราบ

เป็นวิธีการที่ได้รับค่า log P ในเวลาน้อยกว่า 20 นาที ให้ค่า log p ระหว่าง 0 ถึง 6 ซึ่งสอดคล้องกับสารที่ไม่ชอบน้ำเท่านั้น

ข้อเสียคือค่า P ถูกกำหนดโดยการถดถอยเชิงเส้นดังนั้นจึงควรใช้สารประกอบหลายตัวของโครงสร้างทางเคมีที่คล้ายคลึงกับตัวอย่างและค่า P log ที่ทราบเป็นข้อมูลอ้างอิง

การประยุกต์ใช้งาน

การเพิ่มประสิทธิภาพการออกฤทธิ์ของยา

หากกินยาเข้าไปจะต้องไปถึงลูเมนของลำไส้เล็กซึ่งสารส่วนใหญ่จะถูกดูดซึม จากนั้นมันจะผ่านเข้าไปภายในเซลล์ละลายใน lipid bilayer ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของเมมเบรน กระบวนการนี้เป็นที่ชื่นชอบโดยธรรมชาติของยาที่ไม่ชอบน้ำ

ยาจะต้องผ่านเซลล์ลำไส้ข้ามเยื่อชั้นใต้ดินไปถึงเลือดและไปถึงตัวรับเป้าหมายเพื่อออกฤทธิ์ของยา บางขั้นตอนของกระบวนการโดยรวมได้รับการสนับสนุนจากลักษณะของยาที่ไม่ชอบน้ำ แต่อย่างอื่นไม่เป็นเช่นนั้น

ต้องพบค่าสัมประสิทธิ์พาร์ติชันที่ช่วยให้กระบวนการทั้งหมดที่จำเป็นสำหรับการออกฤทธิ์ของยาและความเป็นอยู่ของร่างกายเป็นที่น่าพอใจ

การใช้ยาที่ไม่ชอบน้ำมากเกินไปอาจเป็นพิษได้เนื่องจากการเผาผลาญของพวกมันสามารถสร้างสารที่อาจเป็นอันตรายได้ ในทางกลับกันยาที่ชอบน้ำโดยสิ้นเชิงมีปัญหาในการดูดซึมทางลำไส้

สารเคมี

ฤทธิ์ของยาฆ่าแมลงและสารกำจัดวัชพืชได้รับอิทธิพลจากธรรมชาติที่ไม่ชอบน้ำ อย่างไรก็ตามความไม่ชอบน้ำมีความสัมพันธ์กับครึ่งชีวิตที่ยาวนานขึ้น ดังนั้นผลกระทบที่ก่อให้เกิดมลพิษต่อสิ่งแวดล้อมจึงเป็นเวลานานและอาจทำให้เกิดความเสียหายต่อระบบนิเวศ

ผลิตภัณฑ์ที่ไม่ชอบน้ำที่มีประสิทธิภาพควรผลิตโดยมีครึ่งชีวิตสั้นกว่า

การดูแลสิ่งแวดล้อม

สารประกอบที่ไม่ชอบน้ำมักจะเป็นมลพิษต่อสิ่งแวดล้อมเนื่องจากสารเหล่านี้ถูกระบายลงสู่พื้นดินสามารถเข้าถึงน้ำใต้ดินและต่อมาก็จะไหลลงสู่แม่น้ำ

เมื่อทราบค่าสัมประสิทธิ์การแบ่งพาร์ติชันของสารประกอบแล้วการเปลี่ยนแปลงสามารถทำได้ในโครงสร้างทางเคมีที่ปรับเปลี่ยนการไม่ชอบน้ำเพื่อลดการกระทำที่ก่อให้เกิดมลพิษต่อสิ่งแวดล้อม

อุทกธรณีวิทยาใช้ค่าสัมประสิทธิ์การแบ่งออกตานอล / น้ำ (Kow) เพื่อควบคุมการไหลของสารประกอบที่ไม่ชอบน้ำทั้งในดินและในน้ำใต้ดิน

อ้างอิง

1. Bannan, CC, Calabró, G. , Kyu, DY, & Mobley, DL (2016). การคำนวณค่าสัมประสิทธิ์การแบ่งพาร์ติชันของโมเลกุลขนาดเล็กในออกทานอล / น้ำและไซโคลเฮกเซน / น้ำ วารสารทฤษฎีเคมีและการคำนวณ, 12 (8), 4015–4024 ดอย: 10.1021 / acs.jctc.6b00449
2. วิกิพีเดีย (2019) ค่าสัมประสิทธิ์การแบ่งชั้น สืบค้นจาก: es.wikipedia.org
3. มหาวิทยาลัยแห่งชาติโคลอมเบีย (เอสเอฟ) หน่วยการเรียนรู้ที่ 8: การทดลองหาค่าสัมประสิทธิ์พาร์ติชันของบาร์บิทูเรต . กู้คืนจาก: red.unal.edu.co
4. เซเวียร์ (2019) ค่าสัมประสิทธิ์การแบ่งชั้น วิทยาศาสตร์โดยตรง. ดึงมาจาก: sciencedirect.com
5. สีบูเหมนาท. (2019) ค่าสัมประสิทธิ์การแบ่งชั้น: ความหมายและการคำนวณ ศึกษา. ดึงมาจาก: study.com