COEFFICIENT DE PARTAGE: DISTRIBUTION, DISTRIBUTION, APPLICATIONS - CHIMIE - 2025

Le coefficient de partage ou de partage est défini comme le rapport de la concentration d'une espèce chimique ou d'un soluté entre deux milieux en équilibre. Ce milieu peut être un gaz comme l'air; un liquide tel que l'eau ou l'huile; ou un mélange complexe comme le sang ou d'autres tissus.

Le coefficient de partage sang / air est important pour expliquer les échanges gazeux qui se produisent dans les poumons, entre le sang et l'atmosphère.

Diagramme expliquant le coefficient de partage pour trois solutés entre deux phases. Source: Perdula

L'image ci-dessus montre de manière simplifiée et brillante le concept expliqué. Chaque figure représente un analyte, qui est réparti et / ou réparti entre deux phases non miscibles: l'une supérieure et l'autre inférieure.

Les carrés verts sont principalement dans la phase supérieure; tandis que les triangles rouges se dissolvent davantage dans la phase inférieure, et les cercles violets choisissent d'être à l'interface.

On comprend comment K _D varie pour chaque analyte. Si K _D est supérieur à 1, l'analyte se distribuera davantage vers la phase supérieure; si sa valeur est proche de 1, il aura tendance à être à l'interface; ou si au contraire K _D est inférieur à 1, il sera principalement en phase inférieure.

Une des formes de coefficient de partage est celle existant entre deux liquides non miscibles en équilibre; tout comme le système n-octane et l'eau. Ce système a été utilisé pour établir une propriété importante d'un composé: son caractère hydrophobe ou hydrophile.

La valeur du coefficient de partage (P), ou coefficient de partage (K), sert à indiquer l'hydrophobicité d'un médicament. Ainsi, il peut être utilisé pour prédire son absorption intestinale, sa distribution, son métabolisme et son processus d'excrétion.

Coefficient de partage

Définition

Le coefficient de partage (K) d'une substance, également appelé coefficient de partage (P), est le quotient de division des concentrations d'une substance en deux phases; constitué du mélange de deux solvants non miscibles car de densités et de natures différentes.

La valeur du coefficient de partage (K) ou partition (P) est liée à la différence de solubilité de la substance dans les liquides non miscibles qui font partie du mélange.

K ou P = _une / _deux

₁ est la concentration de la substance dans le liquide 1. Et ₂ est la concentration de la même substance dans le liquide 2.

Interprétation

Si K ou P a une valeur égale à 3, cela indique que la substance est 3 fois plus concentrée dans le liquide 1 que dans le liquide 2. Mais en même temps, cela indique également que la substance est plus soluble dans le liquide 1.

Or, si la valeur de K ou P est de 0,3, la substance a une concentration plus élevée dans le liquide 2; et donc sa solubilité est plus élevée dans le liquide 2 que dans le liquide 1.

Coefficient de partage octanol / eau

Dans certains domaines de recherche tels que la chimie organique et la pharmacie, le mélange de liquides est composé d'eau et d'un liquide apolaire tel que le n-octanol ou le 1-octanol, c'est pourquoi le coefficient de partage d'octanol est souvent appelé / eau représentée par Pow.

Le n-octanol a une densité de 0,824 g / cm ³; tandis que l'eau, comme on le sait, a une densité approximativement constante de 1 g / cm ³. Une fois les deux liquides équilibrés, le n-octanol occupe la partie supérieure du mélange de liquides non miscibles, qui a été appelé Liquide 1.

Une substance hydrophobe aura une concentration plus élevée en n-octanol, une fois que les liquides non miscibles seront équilibrés. D'autre part, une substance hydrophile aura une concentration plus élevée dans l'eau.

Restrictions

Le coefficient de partage ou de distribution s'applique aux substances non ionisées. Dans le cas où le coefficient de partage est mesuré dans une substance ionisable, le pH doit être ajusté ou un tampon utilisé dans la phase aqueuse pour s'assurer que la substance est présentée comme non dissociée.

Pour la détermination du coefficient de partage, il convient de ne pas utiliser de substances tensioactives ou tensioactives, car ces substances, en raison de leur nature amphiphile, sont situées à l'interface de liquides non miscibles.

Le coefficient de partage n-octanol / eau est généralement exprimé sous forme logarithmique; c'est-à-dire comme log P ou log K, en raison de l'amplitude des valeurs de P et K.

Si le log de P pour une substance est supérieur à 0, cela indique que la substance est hydrophobe. Inversement, si le log de P est inférieur à 0 (c'est-à-dire négatif), cela indique que la substance est hydrophile.

Coefficient de distribution (D)

Le coefficient de distribution (D) est le quotient entre la concentration de toutes les substances, ionisées et non ionisées, dans le liquide 1 (n-octanol) et la concentration des mêmes substances dans le liquide 2 (eau).

Une fois la valeur du coefficient de distribution (D) obtenue, elle peut être exprimée en logarithme de D en raison de l'amplitude des valeurs de D.

Pour obtenir le coefficient de distribution (D), la phase aqueuse doit être tamponnée; en d'autres termes, à un certain pH, qui doit être indiqué en se référant à la valeur du coefficient de distribution obtenu.

Il est commode d'effectuer la détermination de D à pH 7,4. Ce pH correspond à celui du sang et représente les conditions que rencontreront les médicaments ou composés dans l'environnement intracellulaire et dans l'environnement extracellulaire.

Pour un composé non ionisable, log D = log P, quel que soit le pH utilisé.

Détermination expérimentale d'un coefficient de partage

Il existe plusieurs méthodes pour mesurer le coefficient de partage (P). Il s'agit notamment de la méthode de la bouteille d'agitation et de la chromatographie liquide haute performance. Les deux nécessitent une connaissance préalable de la solubilité de la substance d'essai, à la fois dans le n-octanol et dans l'eau.

Agiter la méthode du flacon

L'échantillon est dissous dans du n-octanol saturé d'eau, qui sera partagé dans un entonnoir séparé ou décanté avec de l'eau saturée de n-octanol. La saturation du solvant est nécessaire pour éviter le transfert de solvant pendant le processus de partitionnement.

L'entonnoir de séparation est soumis à une agitation mécanique pendant un certain temps. Il est ensuite laissé au repos pendant une longue période pour assurer une séparation complète. Pour conclure, les phases sont séparées par décantation.

Ensuite, la concentration de l'échantillon dans chacun des solvants est déterminée à l'aide d'une méthode spectrophotométrique; Par exemple, UV-Visible ou autre méthode. Enfin, avec les données obtenues, le coefficient de partage et le log P.

Cette méthode a l'avantage d'être peu coûteuse, reproductible et très précise. En résumé, c'est la méthode la plus fiable pour déterminer le log P.

Le principal inconvénient de la méthode est qu'elle prend beaucoup de temps: plus de 24 heures pour effectuer l'équilibrage du liquide, l'agitation et la séparation des phases pendant le processus de partitionnement. De plus, elle ne s'applique qu'aux substances solubles dans le n-octanol et l'eau.

Méthode de chromatographie liquide haute performance

Le log P peut être obtenu en corrélant le temps de rétention de l'échantillon avec le temps de rétention d'un composé de référence de structure chimique similaire avec une valeur P connue.

Il s'agit d'une méthode dans laquelle la valeur log P est obtenue en moins de 20 minutes. Il donne des valeurs log p comprises entre 0 et 6, ce qui correspond uniquement aux substances hydrophobes.

L'inconvénient est que la valeur P est déterminée par régression linéaire, de sorte que plusieurs composés de structure chimique similaire à l'échantillon et de valeurs log P connues doivent être utilisés comme référence.

Applications

Optimisation de l'action des médicaments

Si un médicament est ingéré, il doit atteindre la lumière de l'intestin grêle, où la plupart des substances sont absorbées. Ensuite, il traverse l'intérieur des cellules et se dissout dans la bicouche lipidique qui fait partie de la membrane. Ce processus est favorisé par la nature hydrophobe du médicament.

Le médicament doit traverser les cellules intestinales, traverser la membrane basale pour atteindre le sang et atteindre les récepteurs cibles pour l'action du médicament. Certaines étapes du processus global sont favorisées par la nature hydrophobe du médicament, mais d'autres ne le sont pas.

Il faut trouver une valeur du coefficient de partage qui permette à tous les processus nécessaires à l'action du médicament et au bien-être de l'organisme d'être satisfaisants.

L'utilisation de médicaments excessivement hydrophobes peut être toxique, car leur métabolisme peut produire des métabolites potentiellement nocifs. En revanche, les médicaments totalement hydrophiles ont des difficultés d'absorption intestinale.

Agrochimie

L'activité des insecticides et des herbicides est influencée par leur nature hydrophobe. Cependant, l'hydrophobicité est associée à une demi-vie plus longue. Par conséquent, l'effet polluant sur l'environnement est prolongé et peut causer des dommages écologiques.

Des produits hydrophobes efficaces devraient être produits avec une demi-vie plus courte.

Soin de l'environnement

Les composés hydrophobes sont généralement des polluants pour l'environnement, car ils sont drainés à travers le sol, pouvant atteindre les eaux souterraines et plus tard l'eau du fleuve.

Connaissant le coefficient de partage d'un composé, des modifications peuvent être apportées à sa structure chimique qui modifient son hydrophobicité afin de réduire son action polluante sur l'environnement.

L'hydrogéologie utilise le coefficient de partage octanol / eau (Kow) pour contrôler l'écoulement des composés hydrophobes, à la fois dans le sol et dans les eaux souterraines.

Références

1. Bannan, CC, Calabró, G., Kyu, DY et Mobley, DL (2016). Calcul des coefficients de partage des petites molécules en octanol / eau et cyclohexane / eau. Journal de théorie chimique et de calcul, 12 (8), 4015–4024. doi: 10.1021 / acs.jctc.6b00449
2. Wikipédia. (2019). Coefficient de partage. Récupéré de: es.wikipedia.org
3. Université nationale de Colombie. (sf). Unité 8: Détermination expérimentale du coefficient de partage des barbituriques.. Récupéré de: red.unal.edu.co
4. Le Sevier. (2019). Coefficient de partage. Science Direct. Récupéré de: sciencedirect.com
5. Seeboo Hemnath. (2019). Coefficient de partage: définition et calcul. Étude. Récupéré de: study.com