Współczynnik podziału oktanol-woda

Współczynnik podziału n -oktanol-woda, K _ow jest współczynnikiem podziału dla układu dwufazowego składającego się z n -oktanolu i wody. K _ow jest również często określane symbolem P, zwłaszcza w literaturze angielskiej. Nazywa się to również n -oktanol-woda .

K _ow służy jako miara związku między lipofilowością (rozpuszczalnością w tłuszczach) a hydrofilowością (rozpuszczalnością w wodzie) substancji. Wartość jest większa niż jeden, jeśli substancja jest lepiej rozpuszczalna w rozpuszczalnikach tłuszczopodobnych, takich jak n-oktanol, i mniejsza niż jeden, jeśli jest lepiej rozpuszczalna w wodzie. ^{[ potrzebne źródło ]}

Jeżeli substancja występuje w układzie oktanol-woda jako kilka związków chemicznych w wyniku asocjacji lub dysocjacji , każdemu gatunkowi przypisywana jest jego własna wartość K _{ow .} Powiązana wartość, D, nie rozróżnia różnych gatunków, wskazując jedynie stosunek stężeń substancji między dwiema fazami. ^{[ potrzebne źródło ]}

Historia

W 1899 roku Charles Ernest Overton i Hans Horst Meyer niezależnie zaproponowali, że toksyczność niejonizujących związków organicznych dla kijanek zależy od ich zdolności do podziału na lipofilowe przedziały komórek. Ponadto zaproponowali wykorzystanie współczynnika podziału w mieszaninie oliwy z oliwek i wody jako oszacowania tej toksyczności związanej z lipofilowością. Corwin Hansch zaproponował później użycie n-oktanolu jako niedrogiego syntetycznego alkoholu, który można było otrzymać w czystej postaci jako alternatywę dla oliwy z oliwek.

Aplikacje

K _ow są wykorzystywane między innymi do oceny losów w środowisku trwałych zanieczyszczeń organicznych . Na przykład substancje chemiczne o wysokich współczynnikach podziału mają tendencję do gromadzenia się w tkance tłuszczowej organizmów ( bioakumulacja ). Zgodnie z konwencją sztokholmską chemikalia o logarytmie K _ow większym niż 5 uważa się za ulegające bioakumulacji.

Ponadto parametr odgrywa ważną rolę w badaniach nad lekami ( reguła pięciu ) i toksykologii . Już w 1900 roku Ernst Overton i Hans Meyer odkryli, że _{skuteczność} środka znieczulającego wzrasta wraz ze wzrostem wartości Kow (tzw. reguła Meyera-Overtona).

Kow zapewniają również dobre oszacowanie, w jaki _sposób substancja jest rozprowadzana w komórce między lipofilowymi błonami biologicznymi a wodnym cytozolem .

Oszacowanie

Ponieważ nie jest możliwe zmierzenie Kow dla wszystkich substancji, opracowano różne modele umożliwiające ich przewidywanie, np. ilościowe zależności struktura-aktywność ₍ QSAR) lub liniowe zależności swobodnej energii (LFER), takie jak równanie Hammetta .

Do oszacowania współczynników podziału oktanol-woda można również zastosować wariant systemu UNIFAC .

równania

Definicja wartości K _ow lub P Wartość

_{ K ow lub P zawsze odnosi się tylko do jednego gatunku lub substancji:

\ Displaystyle K _ {\ operatorname {ow} }=P={\frac {c_{o}^{S_{i}}}{c_{w}^{S_{i}}}}}

z:

${\ Displaystyle c_ {o} ^ {S_ {i}}}$ stężenie gatunku i substancji w fazie bogatej w oktanol
${\ Displaystyle c_ {w} ^ {S_ {i}}}$ stężenie gatunku i substancji w fazie bogatej w wodę

Jeśli różne gatunki występują w układzie oktanol-woda w wyniku dysocjacji lub asocjacji, dla układu istnieje kilka wartości P i jedna wartość D. Jeśli natomiast substancja występuje tylko w jednym gatunku, wartości P i D są identyczne.

P jest zwykle wyrażane jako wspólny logarytm , tj. Log P (również Log P _ow lub rzadziej Log pOW):

{\ Displaystyle \ log {P} = \ log {\ Frac {c_ {o} ^ {S_ {i}}} {c_ {w} ^ {S_ {i}}}} = \log c_{o}^{S_{i}}-\log c_{w}^{S_{i}}}

Log P jest dodatni dla substancji lub gatunków lipofilowych i ujemny dla substancji lub gatunków hydrofilowych.

Definicja wartości D

Wartość D poprawnie odnosi się tylko do stosunku stężeń pojedynczej substancji rozdzielonej między fazę oktanolową i wodną. W przypadku substancji, która występuje jako wiele gatunków, można ją zatem obliczyć, sumując stężenia wszystkich n w fazie oktanolowej i stężenia wszystkich n w fazie wodnej:

{\ Displaystyle D = {\ Frac {c_ {o}} {c_ {w}}} = {\ Frac {c_ {o} ^ {S_ {1}} + c_ {o} ^ {S_ {2}} + \dots +c_{o}^{S_{n}}}{c_{w}^{S_{1}}+c_{w}^{S_{2}}+\dots +c_{w}^{S_ {N}}}}}

z:

${\ displaystyle c_ {o}}$ stężenie substancji w fazie bogatej w oktanol
${\ displaystyle c_ {w}}$ stężenie substancji w fazie bogatej w wodę

Wartości D są również zwykle podawane w postaci wspólnego logarytmu jako Log D :

{\ Displaystyle \ log {D} = \ log {\ frac {c_{o}}{c_{w}}}=\log c_{o}-\log c_{w}} Podobnie

jak log P, log D jest dodatni dla substancji lipofilowych i ujemny dla hydrofilowych. Podczas gdy wartości P są w dużej mierze niezależne od pH wartości fazy wodnej ze względu na ich ograniczenie tylko do jednego gatunku, wartości D są często silnie zależne od wartości pH fazy wodnej.

Przykładowe wartości

Wartości log Kow typowo wahają się od -3 (bardzo hydrofilowy) do +10 ₍ ekstremalnie lipofilowy/hydrofobowy).

Wymienione tutaj wartości są sortowane według współczynnika podziału. Acetamid jest hydrofilowy, a 2,2′,4,4′,5-pentachlorobifenyl jest lipofilowy.


Substancja	log K _OW	T
acetamid	−1,155	25°C
Metanol	−0,824	19°C
Kwas mrówkowy	−0,413	25°C
Eter dietylowy	0,833	20°C
p -Dichlorobenzen	3.370	25°C
Heksametylobenzen	4.610	25°C
2,2′,4,4′,5- pentachlorobifenyl	6.410	Otoczenia

Zobacz też

Dalsza lektura

Goss KU (lipiec 2003). „Der Oktanol/Wasser Verteilungskoeffizient – Das Allheilmittel der Umweltchemie?” [Współczynnik podziału oktanol/woda – panaceum na chemię środowiska?]. Umweltwissenschaften und Schadstoff-Forschung (w języku niemieckim). 15 (4): 273–279. doi : 10.1065/uwsf2003.01.050 . S2CID 102406251 . </ref>
Heuel-Fabianek B. Współczynniki podziału (Kd) do modelowania procesów transportu radionuklidów w wodach podziemnych (PDF) . JÜL-Berichte, Forschungszentrum Jülich, Nr. 4375, 2014 (raport). ISSN 0944-2952 .

Linki zewnętrzne

Wirtualne Laboratorium Chemii Obliczeniowej interaktywne obliczenia i interaktywne porównanie kilku metod
Oprogramowanie LogP-Berechnungs firmy ACD (komercyjne)
Katalog prac literaturowych i baz danych ze współczynnikami podziału oktanol-woda
Obszerna bezpłatna baza danych oszacowanych współczynników podziału oktanol-woda z Sangster Research Laboratories