Koefisien partisi

Artikel ini bukan mengenai tetapan distribusi.

Dalam kimia fisik, suatu koefisien partisi (P) atau koefisien distribusi (D) adalah perbandingan konsentrasi senyawa dalam campuran dua fase yang tak larut pada kesetimbangan. Perbandingan ini merupakan ukuran perbedaan kelarutan senyawa dalam dua fase tersebut. Koefisien partisi umumnya mengacu pada perbandingan konsentrasi spesi senyawa tidak terionisasi sedangkan koefisien distribusi mengacu pada perbandingan konsentrasi semua spesi senyawa (terionisasi dan yang tidak terionisasi).^[1]

Dalam ilmu kimia dan farmasi, kedua fase tersebut biasanya merupakan pelarut.^[2] Umumnya, salah satu pelarutnya adalah air sedangkan yang kedua adalah pelarut hidrofobik seperti 1-oktanol.^[3] Oleh karena itu, koefisien partisi mengukur seberapa hidrofilik ("cinta air") atau hidrofobik ("takut air") zat kimia tersebut. Koefisien partisi berguna untuk mengestimasi distribusi obat dalam tubuh. Obat hidrofobik dengan koefisien partisi oktanol/air tinggi terutama didistribusikan ke daerah hidrofobik seperti selubung lipid dwilapis. Sebaliknya obat hidrofilik (koefisien partisi oktanol/air rendah) ditemukan terutama di daerah berair seperti serum darah.^[4]

Jika salah satu pelarutnya adalah gas dan lainnya adalah cairan, maka koefisien partisi gas/cair dapat ditentukan. Misalnya, koefisien partisi darah/gas dari anestesi umum digunakan untuk mengukur seberapa mudah anestesi mengalir dari gas ke darah.^[5] Koefisien partisi juga dapat didefinisikan bila salah satu fase adalah padatan, misalnya, bila satu fase adalah logam dan yang kedua adalah logam padat,^[6] atau ketika keduanya adalah padatan.^[7] Pemisahan suatu zat menjadi padatan menghasilkan larutan padat.

Koefisien partisi dapat diukur secara eksperimental dengan berbagai cara (dengan shake-flask, HPLC, dan lain sebagainya) atau dapat diperkirakan melalui perhitungan berdasarkan berbagai metode (berbasis fragmen, berbasis atom, dan lainnya).

Koefisien partisi dan log P

Suatu kesetimbangan zat terlarut yang didistribusikan antara fase hidrofobik dan fase hidrofilik dibuat dalam alat khusus seperti corong pemisah yang memungkinkan pemisahan sampel dari mana log P ditentukan. Di sini, zat hijau memiliki kelarutan lebih besar pada lapisan bawah daripada di lapisan atas.

Koefisien partisi, disingkat P, didefinisikan sebagai perbandingan tertentu konsentrasi zat terlarut di antara kedua pelarut (dwifase cair), khususnya bagi zat terlarut yang tidak terionisasi, dan logaritma dari perbandingan tersebut karenanya merupakan log P.^[8]:275ff Bila salah satu pelarutnya adalah air dan yang lainnya adalah pelarut non-polar, maka nilai log P tersebut adalah ukuran lipofilitas atau hidrofobisitasnya.^{[8]:275ff [9]:6} Preseden yang ditentukan adalah untuk tipe fase lipofilik dan hidrofilik untuk selalu berada di pembilang dan penyebut; misalnya, dalam sistem dwifase n-oktanol (setelahnya disederhanakan sebagai "oktanol") dan air:

${\displaystyle \log \ P_{\text{okt/air}}=\log {\Bigg (}{\frac {{\big [}{\text{zat terlarut}}{\big ]}_{\text{oktanol}}^{\text{tak-terionisasi}}}{{\big [}{\text{zat terlarut}}{\big ]}_{\text{air}}^{\text{tak-terionisasi}}}}{\Bigg )}}$

Untuk perkiraan pertama, fase non-polar dalam eksperimen semacam itu biasanya didominasi oleh bentuk zat terlarut yang tidak terionisasi, yang netral secara elektrik, meskipun ini mungkin tidak benar untuk fase berair. Untuk mengukur koefisien partisi dari zat terlarut yang dapat diionisasi, pH fase berair disesuaikan sedemikian rupa sehingga bentuk senyawa utama dalam larutan adalah tidak terionisasi, atau pengukurannya pada pH tersebut memerlukan pertimbangan semua spesi, tidak terionisasi dan terionisasi (lihat berikut).

Koefisien partisi untuk senyawa yang dapat diionisasi, disingkat log P ^I, diturunkan untuk kasus-kasus dimana terdapat bentuk molekul yang dominan, sehingga seseorang harus mempertimbangkan partisi dari semua bentuk, terionisasi dan tidak terionisasi, antara dua fase (dan juga interaksi dari dua kesetimbangan, partisi dan ionisasi).^{[9]:57ff,69f[10]} M digunakan untuk menunjukkan jumlah bentuk terionisasi; untuk bentuk ke-I (I = 1, 2, ... , M) logaritma untuk koefisien partisi tersebut, ${\displaystyle \log \ P_{\text{oct/wat}}^{\mathrm {I} }}$, didefinisikan dengan cara yang sama seperti bentuk yang tidak terionisasi. Misalnya, untuk partisi air oktanol, maka:

${\displaystyle \log \ P_{\text{okt/air}}^{\mathrm {I} }=\log {\Bigg (}{\frac {{\big [}{\text{zat terlarut}}{\big ]}_{\text{oktanol}}^{\mathrm {I} }}{{\big [}{\text{zat terlarut}}{\big ]}_{\text{air}}^{\mathrm {I} }}}{\Bigg )}}$

Untuk membedakan antara hal ini dan koefisien partisi standar, tidak terionisasi, untuk yang tidak terionisasi sering diberi simbol log P⁰, sehingga ekspresi ${\displaystyle \log \ P_{\text{oct/wat}}^{\mathrm {I} }}$ untuk zat terlarut terionisasi menjadi perpanjangan persamaan ini, dalam kisaran nilai I > 0.

Contoh data koefisien partisi

Data dari tabel berikut berasal dari Dortmund Data Bank.^[11] Mereka diurutkan berdasarkan koefisien partisi, terkecil sampai terbesar (asetamida bersifat hidrofilik, dan 2,2',4,4',5-pentaklorobifenil bersifat lipofilik), dan ditampilkan dengan suhu di mana mereka diukur (yang mempengaruhi nilai tersebut).

Komponen	log POW	T (°C)
Asetamida[12]	-1.16	25
Metanol[13]	-0.81	19
Asam format[14]	-0.41	25
Dietil eter[13]	0.83	20
p-Diklorobenzena[15]	3.37	25
Heksametilbenzena[15]	4.61	25
2,2',4,4',5-Pentaklorobifenil[16]	6.41	Ambien

Nilai untuk senyawa lain dapat ditemukan dalam berbagai ulasan dan monograf yang tersedia.^{[2]:551ff [17][18]:1121ff [19][20]} Pembahasan kritis tentang tantangan pengukuran log P, dan penghitungan perkiraan nilai perkiraannya (lihat di bawah), muncul dalam beberapa ulasan.^[9][20]

Lihat pula

• Koefisien partisi darah–gas
• Informatika kimia
  • ADME
  • Lima aturan Lipinski
  • Bioinformatika
  • Efisiensi lipofilik
  • QSAR
• Hukum distribusi
• Farmakokinetik
• Kimia kombinatorial
• ITIES
• Diagram partisi ionik

Referensi

1. Kwon Y (2001). "4.2.4: Partition and Distribution Coefficients". Handbook of Essential Pharmacokinetics, Pharmacodynamics and Drug Metabolism for Industrial Scientists. (secondary). New York: Kluwer Academic/Plenum Publishers. hlm. 44. ISBN 978-1-4757-8693-4.
2. Leo A, Hansch C, and Elkins D (1971). "Partition coefficients and their uses". (secondary). Chem Rev. 71 (6): 525–616. doi:10.1021/cr60274a001.
3. Sangster J (1997). Octanol-Water Partition Coefficients: Fundamentals and Physical Chemistry. (secondary). Wiley Series in Solution Chemistry. 2. Chichester: John Wiley & Sons Ltd. hlm. 178. ISBN 978-0-471-97397-3.
4. Shargel L, Susanna W, Yu AB (2012). "Chapter 10: Physiological Drug Distribution and Protein Binding". Applied Biopharmaceutics & Pharmacokinetics. (secondary) (edisi ke-6th). New York: McGraw-Hill Medical. hlm. 211. ISBN 978-0-07-160393-5.
5. Golan DE, Tashjian AH, Armstrong EJ, Armstrong AW (2008). "Chapter 15: General Anesthetic Pharmacology". Principles of Pharmacology: The Pathophysiologic Basis of Drug Therapy. (secondary) (edisi ke-2nd). Philadelphia, Pa.: Lippincott Williams & Wilkins. hlm. 243. ISBN 978-0-7817-8355-2.
6. Stallman R, Ngan A (2014). "Chapter 3: Solidification". Modern Physical Metallurgy. (secondary) (edisi ke-8th). Amsterdam: Elsevier/Butterworth-Heinemann. hlm. 93–120, esp. 106ff. ISBN 978-0-08-098204-5.
7. Machlin ES (2007). "Chapter 3: Free Energy and Phase Diagrams". An Introduction to Aspects of Thermodynamics and Kinetics Relevant to Materials Science. (secondary) (edisi ke-3rd). Amsterdam: Elsevier. hlm. 98. ISBN 978-0-08-054968-2. Solid–solid equilibria equivalent to the solid–liquid case
8. Comer J, Tam K (2001). "Lipophilicity Profiles: Theory and Measurement". Dalam Testa B, van de Waterbed H, Folkers G, Guy R. Pharmacokinetic Optimization in Drug Research: Biological, Physicochemical, and Computational Strategies. (secondary). Weinheim: Wiley-VCH. hlm. 275–304. doi:10.1002/9783906390437.ch17. ISBN 978-3-906390-22-2.
9. Martin YC (2010). "Chapter 4: The Hydrophobic Properties of Molecules". Quantitative Drug Design: A critical introduction. (secondary) (edisi ke-2nd). Boca Raton: CRC Press/Taylor & Francis. hlm. 66–73. ISBN 978-1-4200-7099-6.
10. Pagliara A, Carrupt PA, Caron G, Gaillard P, Testa, B. (1997). "Lipophilicity Profiles of Ampholytes". (secondary). Chemical Reviews. 97: 3385–3400. doi:10.1021/cr9601019.Pemeliharaan CS1: Banyak nama: authors list (link)
11. "Octanol-Water Partition Coefficients - DDBST GmbH". ddbst.com. Diakses tanggal 19 March 2016.
12. Wolfenden R (Jan 1978). "Interaction of the peptide bond with solvent water: a vapor phase analysis". (primary). Biochemistry. 17 (1): 201–4. doi:10.1021/bi00594a030. PMID 618544.
13. Collander R, Lindholm M, Haug CM, Stene J, Sörensen NA (1951). "The partition of organic compounds. between higher alcohols and water". (primary). Acta Chem Scand. 5: 774–780. doi:10.3891/acta.chem.scand.05-0774.
14. Whitehead KE, Geankoplis CJ (1955). "Separation of Formic and Sulfuric Acids by Extraction". (primary). Ind Eng Chem. 47 (10): 2114–2122. doi:10.1021/ie50550a029.
15. Wasik SP, Tewari YB, Miller MM, Martire DE (1981). "Octanol - Water Partition Coefficients and Aqueous Solubilities of Organic Compounds". (primary). NBS Techn Rep. 81 (2406): S1–56.
16. Brodsky J, Ballschmiter K (1988). "Reversed phase liquid chromatography of PCBs as a basis for calculation of water solubility and K_ow for polychlorobiphenyls". (primary). Fresenius Z Anal Chem. 331 (3–4): 295–301. doi:10.1007/BF00481899.
17. Hansch C, Leo A (1979). "Chapter 5: Calculation of Octanol-Water Partition Coefficients from Fragments, etc.". Substituent Constants for Correlation Analysis in Chemistry and Biology. (secondary). New York: John Wiley & Sons Ltd. ISBN 978-0-471-05062-9.
18. Sangster J (1989). "Octanol-Water Partition Coefficients of Simple Organic Compounds" (PDF). (secondary). Journal of Physical and Chemical Reference Data. 18 (3): 1111– 1227. doi:10.1063/1.555833. Diarsipkan dari versi asli (PDF) tanggal 2016-03-04. Diakses tanggal 2017-06-14.
19. Leo A, Hoekman DH, Hansch C (1995). "Octanol LogP". Exploring QSAR, Hydrophobic, Electronic, and Steric Constants. (secondary). Washington, DC: American Chemical Society. ISBN 978-0-8412-3060-6.
20. Mannhold R, Poda GI, Ostermann C, Tetko IV (Mar 2009). "Calculation of molecular lipophilicity: State-of-the-art and comparison of log P methods on more than 96,000 compounds". (secondary). Journal of Pharmaceutical Sciences. 98 (3): 861–93. doi:10.1002/jps.21494. PMID 18683876. ((Perlu berlangganan (help)).

Bacaan lebih lanjut

• Berthod A, Carda-Broch S (2004). "Determination of liquid-liquid partition coefficients by separation methods" (PDF). (secondary). Journal of Chromatography A. 1037 (1-2): 3–14. doi:10.1016/j.chroma.2004.01.001. PMID 15214657.
• Comer J, Tam K (2001). "Lipophilicity Profiles: Theory and Measurement". Dalam Testa B, van de Waterbed H, Folkers G, Guy R. Pharmacokinetic Optimization in Drug Research: Biological, Physicochemical, and Computational Strategies. (secondary). Weinheim: Wiley-VCH. hlm. 275–304. doi:10.1002/9783906390437.ch17. ISBN 978-3-906390-22-2.
• Hansch C, Leo A (1979). Substituent Constants for Correlation Analysis in Chemistry and Biology. (secondary). New York: John Wiley & Sons Ltd. ISBN 978-0-471-05062-9.
• Hill AP, Young RJ (2010). "Getting physical in drug discovery: a contemporary perspective on solubility and hydrophobicity". (secondary). Drug Discovery Today. 15 (15-16): 648–55. doi:10.1016/j.drudis.2010.05.016. PMID 20570751.
• Kah M, Brown CD (2008). "LogD: lipophilicity for ionisable compounds". (secondary). Chemosphere. 72 (10): 1401–8. doi:10.1016/j.chemosphere.2008.04.074. PMID 18565570.
• Klopman G, Zhu H (2005). "Recent methodologies for the estimation of n-octanol/water partition coefficients and their use in the prediction of membrane transport properties of drugs". (secondary). Mini Reviews in Medicinal Chemistry. 5 (2): 127–33. doi:10.2174/1389557053402765. PMID 15720283.
• Leo A, Hansch C, and Elkins D (1971). "Partition coefficients and their uses". (secondary). Chem Rev. 71 (6): 525–616. doi:10.1021/cr60274a001.
• Leo A, Hoekman DH, Hansch C (1995). Exploring QSAR, Hydrophobic, Electronic, and Steric Constants. (secondary). Washington, DC: American Chemical Society. ISBN 978-0-8412-3060-6.
• Mannhold R, Poda GI, Ostermann C, Tetko IV (Mar 2009). "Calculation of molecular lipophilicity: State-of-the-art and comparison of log P methods on more than 96,000 compounds". (secondary). Journal of Pharmaceutical Sciences. 98 (3): 861–93. doi:10.1002/jps.21494. PMID 18683876.
• Martin YC (2010). "Chapter 4: The Hydrophobic Properties of Molecules". Quantitative Drug Design: A critical introduction. (secondary) (edisi ke-2nd). Boca Raton: CRC Press/Taylor & Francis. hlm. 66–73. ISBN 978-1-4200-7099-6.
• Pandit NK (2007). "Chapter 3: Solubility and Lipophilicity". Introduction to the Pharmaceutical Sciences. (secondary) (edisi ke-1st). Baltimore, MD: Lippincott Williams & Wilkins. hlm. 34–37. ISBN 978-0-7817-4478-2.
• Pearlman RS, Dunn III WJ, Block JH (1986). Partition Coefficient: Determination and Estimation. (secondary) (edisi ke-1st). New York: Pergamon Press. ISBN 978-0-08-033649-7.
• Sangster J (1997). Octanol-Water Partition Coefficients: Fundamentals and Physical Chemistry. (secondary). Wiley Series in Solution Chemistry. 2. Chichester: John Wiley & Sons Ltd. ISBN 978-0-471-97397-3.

Pranala luar

• vcclab.org. Ikhtisar dari banyak logP dan kalkulator sifat fisik lainnya tersedia secara komersial dan daring.