Koefisien partisi

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).

Dalam ilmu kimia dan farmasi, kedua fase tersebut biasanya merupakan pelarut. Umumnya, salah satu pelarutnya adalah air sedangkan yang kedua adalah pelarut hidrofobik seperti 1-oktanol. 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.

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. Koefisien partisi juga dapat didefinisikan bila salah satu fase adalah padatan, misalnya, bila satu fase adalah logam dan yang kedua adalah logam padat, atau ketika keduanya adalah padatan. 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. Bila salah satu pelarutnya adalah air dan yang lainnya adalah pelarut non-polar, maka nilai log P tersebut adalah ukuran lipofilitas atau hidrofobisitasnya. 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).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. 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).

Nilai untuk senyawa lain dapat ditemukan dalam berbagai ulasan dan monograf yang tersedia. Pembahasan kritis tentang tantangan pengukuran log P, dan penghitungan perkiraan nilai perkiraannya (lihat di bawah), muncul dalam beberapa ulasan.

Lihat pula

Bacaan lebih lanjut

Pranala luar

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