Coeficiente de reparto octanol-agua

El coeficiente de reparto octanol-agua(K_OW) de una sustancia, también llamado coeficiente de partición (P_OW), es el cociente o razón entre las concentraciones de esa sustancia en una mezcla bifásica formada por dos disolventes inmiscibles en equilibrio: n-octanol y agua. Ese coeficiente mide, pues, la solubilidad diferencial de un soluto en esos dos disolventes. Se ha elegido el n-octanol por ser un compuesto orgánico que simula bien el material lipídico de la biota, o en partículas y sedimentos orgánicos. Este coeficiente simula bien el carácter hidrófobo de una sustancia o la afinidad hacia los lípidos de una sustancia disuelta en agua.​​

• ${\displaystyle K_{OW}\ =\ K_{octanol/agua}={\frac {{\big [}soluto{\big ]}_{octanol}}{{\big [}soluto{\big ]}_{agua}}}}$

donde ${\displaystyle [soluto]_{octanol}}$ es la concentración de ese soluto en n-octanol y, análogamente ${\displaystyle [soluto]_{agua}}$ es la concentración en agua de esa misma sustancia. En el caso de solutos ionizables, sólo se considera la concentración de sustancia sin disociar (ácido o base libre), usando para ello el tampón adecuado, con un pH inferior al pK en el caso de los ácidos, o con un pH superior al pK en el caso de las bases.

Es posiblemente el coeficiente de reparto más empleado en química orgánica y en química farmacéutica. Su rango de valores es muy amplio y sirve, por ejemplo, para estimar la distribución de fármacos en el cuerpo. En lugar de los valores de K o P, se suele trabajar con sus logaritmos, ${\displaystyle logK_{OW}}$ o ${\displaystyle logP_{OW}}$. Los fármacos con elevados coeficientes de reparto octanol-agua son hidrófobos y se distribuyen preferentemente en entornos hidrófobos como las bicapas lipídicas de las células, mientras que los fármacos con coeficientes de reparto bajos son hidrófilos y se encuentran preferentemente en los entornos hidrófilos como el suero sanguíneo. Por ejemplo, una sustancia con coeficiente de reparto elevado tiene gran absorción dérmica, es decir,atraviesan la piel con facilidad.​

Su definición legal se encuentra en el Real Decreto 363/1995, de 10 de marzo, por el que se aprueba el reglamento sobre notificación de sustancias nuevas y clasificación, envasado y etiquetado de sustancias peligrosas,​ en su Anexo V, parte A, apartado A-7.

Significado ambiental de los valores de K_OW

El valor de K_OW de una sustancia está relacionado con su capacidad de adsorción o su potencial de bioconcentración en tejidos grasos.​

Un valor bajo de K_OW indica la probable movilidad y transporte de ese material por su buena solubilidad, y fácil metabolización y biodegradación, es decir, hay que esperar una escasa bioacumulación.

Por el contrario, un valor alto de K_OW indica posible absorción en tejidos grasos, suelo y sedimentos. Por lo tanto, es probable la bioconcentración o bioacumulación. Su escasa movilidad favorece la toxicidad de estas sustancias.

Relación del coeficiente de reparto octanol-agua con otros coeficientes de reparto

Es posible relacionar K_OW con otros coeficientes de reparto más difíciles de calcular de modo experimental como el coeficiente de reparto biota-agua, K_BW , que se obtiene multiplicando K_OW por un parámetro f_B que señala la fracción de materia lipídica en la biota total.

${\displaystyle K_{BW}\ =\ K_{OW}\ \cdot \ f_{B}}$

También se pueden estimar de este modo otros coeficientes como K_PA, coeficiente de reparto aire-aerosoles (o aire-partículas) y también K_SW, coeficiente de reparto suelo-agua.

Otros parámetros relacionados con K_OW son el factor de concentración en raíz (FCR) y el potencial de bioacumulación​ o capacidad de bioacumulación.​

Determinación de K_OW

Los métodos de determinación experimental de este parámetro están regulados a nivel internacional por la directriz 107 de la OCDE (1995) y la directriz 117 (1989) y por los reglamentos A-8 de la CEE (1992) y CEE 1907/2006,que han sido transpuestos a las respectivas legislaciones nacionales. Los métodos principales son los mismos que para otros coeficientes de reparto: el método del frasco de agitación y el método de cromatografía líquida de alta resolución (CLAR).

Algunos datos de coeficientes de reparto octanol-agua

Los valores dados​ están clasificados por el valor de su coeficiente de reparto. Según los valores de esta tabla, la acetamida es hidrofílica (logP bajo) y 2,2',4,4',5-Pentaclorobifenilo es lipofílico (logP elevado).

Valores para otros compuestos se pueden encontrar en la base de datos de Sangster Research Laboratories[1]. Cuando no se disponen de valores experimentales fiables del coeficiente de reparto octanol-agua, se estima su valor a partir de métodos QSAR (relación cuantitativa estructura-actividad).​ En la tabla siguiente se observa la afinidad de una sustancia por los tejidos grasos (abundantes en animales) en función del valor del logaritmo del coeficiente de reparto octanol-agua.​ Así este valor es una medida de la bioconcentración de esa sustancia en organismos acuáticos.

Relación entre K_OW y solubilidad en agua

S. H. Yalkowsky y col. han deducido una expresión, a partir de la ecuación de Hildebrand y Scott, que relaciona la solubilidad en agua y coeficiente de reparto octanol/agua admitiendo un comportamiento ideal de las sustancias.​

${\displaystyle log\,S_{w}\ =\ -a\ -log\,K_{OW}\ -b\ -T_{fus}\ +\ c}$

en la que S_w representa la solubilidad en agua, K_OW el coeficiente de reparto de ese soluto en el sistema octanol/agua, T_fus el punto de fusión del soluto y a, b y c son constantes que dependen de las características del soluto (no electrólito o electrólito débil, rigidez molecular, etc.). En todos los casos tratados por los citados autores, a es ligeramente superior a la unidad, b tiene un orden de magnitud de 10^-2, y c es próximo a la unidad cuando se aplica a moléculas rígidas, de cadena corta y no electrólitos.

Mediante esta ecuación se puede estimar la solubilidad en agua a partir del punto de fusión y de la solubilidad en octanol ya que el coeficiente de reparto octanol-agua es proporcional a la relación de solubilidades entre ambos disolventes.

Véase también

Coeficiente de reparto

Enlaces externos