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Coeficiente de partición octanol-agua

El coeficiente de reparto n -octanol-agua, K ow, es un coeficiente de reparto para el sistema de dos fases que consta de n -octanol y agua. [1] A K ow también se le conoce frecuentemente con el símbolo P, especialmente en la literatura inglesa. También se le llama relación de partición n -octanol-agua . [2] [3] [4]

K ow sirve como medida de la relación entre la lipofilicidad (solubilidad en grasas) y la hidrofilicidad (solubilidad en agua) de una sustancia. El valor es mayor que uno si una sustancia es más soluble en disolventes grasos como el n-octanol, y menor que uno si es más soluble en agua. [ cita necesaria ]

Si una sustancia está presente como varias especies químicas en el sistema octanol-agua debido a asociación o disociación , a cada especie se le asigna su propio valor K ow . Un valor relacionado, D, no distingue entre diferentes especies, solo indica la relación de concentración de la sustancia entre las dos fases. [ cita necesaria ]

Historia

En 1899, Charles Ernest Overton y Hans Horst Meyer propusieron de forma independiente que la toxicidad de los compuestos orgánicos no ionizables para los renacuajos depende de su capacidad para dividirse en compartimentos lipófilos de las células. Propusieron además el uso del coeficiente de partición en una mezcla de aceite de oliva y agua como estimación de esta toxicidad asociada a lipófilos. Corwin Hansch propuso más tarde el uso de n-octanol como un alcohol sintético económico que podría obtenerse en forma pura como alternativa al aceite de oliva. [5] [6]

Aplicaciones

Los valores K ow se utilizan, entre otras cosas, para evaluar el destino medioambiental de los contaminantes orgánicos persistentes . Las sustancias químicas con coeficientes de partición elevados, por ejemplo, tienden a acumularse en el tejido adiposo de los organismos ( bioacumulación ). Según el Convenio de Estocolmo , se considera que las sustancias químicas con un log K ow superior a 5 se bioacumulan. [7]

Además, el parámetro juega un papel importante en la investigación de fármacos ( regla de cinco ) y en toxicología . Ernst Overton y Hans Meyer descubrieron ya en 1900 que la eficacia de un anestésico aumentaba al aumentar el valor de K ow (la llamada regla de Meyer-Overton ). [8]

Los valores de Kow también proporcionan una buena estimación de cómo se distribuye una sustancia dentro de una célula entre las biomembranas lipófilas y el citosol acuoso . [ cita necesaria ]

Estimacion

Dado que no es posible medir K ow para todas las sustancias, se han desarrollado varios modelos para permitir su predicción, por ejemplo, relaciones cuantitativas estructura-actividad (QSAR) o relaciones lineales de energía libre (LFER) [9] [10] , como la Ecuación de Hammett . [9]

También se puede utilizar una variante del sistema UNIFAC para estimar los coeficientes de partición octanol-agua. [11]

Ecuaciones

El valor K ow o P siempre se refiere sólo a una única especie o sustancia:
con:
  • concentración de especie i de una sustancia en la fase rica en octanol
  • concentración de especies i de una sustancia en la fase rica en agua
Si diferentes especies ocurren en el sistema octanol-agua por disociación o asociación, existen varios valores P y un valor D para el sistema. Si, por el contrario, la sustancia sólo está presente en una única especie, los valores de P y D son idénticos.
P suele expresarse como un logaritmo común , es decir, Log P (también Log P ow o, con menos frecuencia, Log pOW):
Log P es positivo para sustancias o especies lipófilas y negativo para sustancias o especies hidrófilas.
El valor P sólo se refiere correctamente a la relación de concentración de una sola sustancia distribuida entre las fases de octanol y agua. En el caso de una sustancia que se presenta como múltiples especies, se puede calcular sumando las concentraciones de las n especies en la fase de octanol y las concentraciones de las n especies en la fase acuosa:
con:
  • concentración de la sustancia en la fase rica en octanol
  • concentración de la sustancia en la fase rica en agua
Los valores D también suelen darse en forma de logaritmo común como Log D:
Al igual que el Log P, el Log D es positivo para sustancias lipófilas y negativo para sustancias hidrófilas. Mientras que los valores de P son en gran medida independientes del valor de pH de la fase acuosa debido a su restricción a una sola especie, los valores de D a menudo dependen en gran medida del valor de pH de la fase acuosa.

Valores de ejemplo

Los valores de log K ow suelen oscilar entre -3 (muy hidrófilo) y +10 (extremadamente lipófilo/hidrófobo). [12]

Los valores enumerados aquí [13] están ordenados por el coeficiente de partición. La acetamida es hidrófila y el 2,2′,4,4′,5-pentaclorobifenilo es lipófilo.

Ver también

Referencias

  1. ^ Sangster J (1997). Coeficientes de partición octanol-agua: fundamentos y química física . Chichester: Wiley. ISBN 0-471-97397-1. OCLC  36430034.
  2. ^ Mackay D (2021). Modelos ambientales multimedia: el enfoque de la fugacidad. J. Mark Parnis (Tercera ed.). Boca Ratón, Florida. ISBN 978-1-000-09499-2. OCLC  1182869019.{{cite book}}: CS1 maint: location missing publisher (link)
  3. ^ Hodges G, Eadsforth C, Bossuyt B, Bouvy A, Enrici MH, Geurts M, et al. (2019). "Una comparación de los valores de log Kow (coeficiente de partición n-octanol-agua) para tensioactivos no iónicos, aniónicos, catiónicos y anfóteros determinados mediante predicciones y métodos experimentales". Ciencias Ambientales Europa . 31 (1). doi : 10.1186/s12302-018-0176-7 .
  4. ^ Hendriks AJ, van der Linde A, Cornelissen G, Sijm DT (julio de 2001). "El poder del tamaño. 1. Constantes de velocidad y relaciones de equilibrio para la acumulación de sustancias orgánicas relacionadas con la relación de partición octanol-agua y el peso de las especies". Toxicología y Química Ambiental . 20 (7): 1399–420. doi : 10.1002/etc.5620200703. PMID  11434281. S2CID  25971836.
  5. ^ Lipnick RL (1989). "Mecanismos de toxicidad de narcosis, electrófilos y proelectrófilos: Aplicación de SAR y QSAR". Toxicología y Química Ambiental . 8 (1): 1–2. doi : 10.1002/etc.5620080101 .
  6. ^ Hansch C (junio de 2011). "El advenimiento y evolución de QSAR en Pomona College". Revista de diseño molecular asistido por computadora . 25 (6): 495–507. Código Bib : 2011JCAMD..25..495H. doi :10.1007/s10822-011-9444-y. PMID  21678028. S2CID  1399290.
  7. ^ Convenio de Estocolmo sobre contaminantes orgánicos persistentes (COP) (PDF) . Ginebra: Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente. 2018. págs. Anexo D. {{cite book}}: |work=ignorado ( ayuda )
  8. ^ Evers AS, Crowder M (2009). "Mecanismos de Anestesia y Conciencia". En Barash PG, Cullen BF, Stoelting RK, Catalan MK, Stock MC (eds.). Anestesia Clínica . Lippincott Williams y Wilkins. pag. 106.ISBN​ 978-0-7817-8763-5.
  9. ^ ab Dearden JC (septiembre de 1985). "Partición y lipofilicidad en relaciones cuantitativas estructura-actividad". Perspectivas de salud ambiental . 61 : 203–28. doi :10.1289/ehp.8561203. PMC 1568760 . PMID  3905374. 
  10. ^ Kellogg GE, Abraham DJ (julio de 2000). "Hidrofobicidad: ¿LogP (o/w) es más que la suma de sus partes?". Revista europea de química medicinal . 35 (7–8): 651–61. doi :10.1016/s0223-5234(00)00167-7. PMID  10960181.
  11. ^ Gani R, Abildskov J, Kontogeorgis G (30 de junio de 2004). "Aplicación de modelos de propiedades en el diseño de productos químicos". En Kontogeorgis GM, Gani R (eds.). Estimación de propiedades asistida por computadora para el diseño de procesos y productos: ingeniería química asistida por computadora . Elsevier. ISBN 978-0-08-047228-7.
  12. ^ Cumming H, Rücker C (septiembre de 2017). "Medición del coeficiente de partición octanol-agua mediante un método simple de RMN 1H". ACS Omega . 2 (9): 6244–6249. doi :10.1021/acsomega.7b01102. PMC 6644330 . PMID  31457869. 
  13. ^ "Banco de datos de Dortmund (DDB)". Software de banco de datos y tecnología de separación de Dortmund (DDBST) GmbH . Consultado el 20 de mayo de 2020 .

Otras lecturas

enlaces externos