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Oktanol-Wasser-Koeffizient

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Synonym: Oktanol-Wasser-Verteilungskoeffizient

1 Definition

Als Oktanol-Wasser-Koeffizient wird der Verteilungskoeffizient im Zweiphasensystem aus Wasser und Oktanol bezeichnet. Er ist ein häufig verwendetes Maß zur Beurteilung der Lipophilie und Membrangängigkeit von Arzneistoffen.

2 Hintergrund

Der Verteilungskoeffizient gibt in einem Zweiphasensystem das Verhältnis der Konzentrationen eines Stoffes in den beiden Phasen an. Ihm liegt das Nernst-Verteilungsgesetz zugrunde.

Der Oktanol-Wasser-Koeffizient KOW ist ein spezieller Verteilungskoeffizient für das System aus n-Oktanol und Wasser. Dieses System wurde gewählt, weil die physikochemischen Eigenschaften des Oktanols mit denen einer Zellmembran vergleichbar sind und somit auf die Verhältnisse im menschlichen Körper übertragbar sind. Mathematisch lässt er sich wie folgt beschreiben:

Formel
KOW = cOktanol / cWasser
mit:
KOW = Verteilungskoeffizient
cOktanol = Konzentration der Substanz in der Oktanolphase
cWasser = Konzentration der Substanz in der Wasserphase

Je höher der KOW ist, umso lipophiler ist die betrachtete Substanz. Arzneistoffe sind häufig mäßig lipophile Substanzen mit einem KOW-Wert zwischen 10 und 100.000.

In der Praxis wird häufig nicht der KOW-Wert verwendet, sondern der P- beziehungsweise logP-Wert. Dieser ist der dekadische Logarithmus der Oktanol-Wasser-Koeffizienten:

Formel
P = -log(KOW)

Der KOW-Wert im engeren Sinne bezieht sich auf eine definierte Spezies einer Substanz. Wenn eine Substanz in verschiedenen Formen vorliegen kann (z.B. durch Protonierung bei niedrigen pH-Werten), muss der D-Wert verwendet werden, welcher dies berücksichtigt. Hierfür werden die verschiedenen Spezies in einer Phase aufsummiert und anschließend wie beim KOW-Wert dividiert. Der D-Wert ist pH-abhängig.

3 Bestimmungsmethoden

Die Standardmethode zur Bestimmung des KOW-Wertes ist die Shake-flask-Methode. Hierbei wird die Substanz unter definierten Bedingungen in ein Zweiphasensystem aus Oktanol und Wasser gegeben. Im Anschluss werden die Konzentrationen in den beiden Phasen bestimmt und diese dividiert. Unter Umständen muss zuvor ein Puffer zugegeben werden.

Weitere Methoden der Bestimmung sind:

  • Dünnschichtchromatographie: Die Ermittlung des KOW-Wertes erfolgt unter definierten Bedingungen und der Verwendung von Referenzmarkern. Man erhält den RMW-Wert, der mit dem Verteilungskoeffizienten korreliert.
  • Hochleistungsflüssigkeitschromatographie: Unter definierten Bedingungen wird der Kapazitätsfaktor ermittelt, welcher mit dem Verteilungskoeffizienten korreliert.
  • Potentiometrie: Im Rahmen einer Titration wird der pKa-Wert in Wasser ermittelt. Die Bestimmung wird in Gegenwart von Oktanol wiederholt, woraufhin sich der pKa-Wert verschiebt. Aus der Differenz der beiden Werte kann der logP-Wert berechnet werden.

4 Bedeutung

Der Oktanol-Wasser-Koeffizient beinflusst als Maß für die Lipophilie eines Arzneistoffes seine Löslichkeit, Resorption, Toxizität und Rezeptorbindung sowie sein Verteilungsverhalten im Körper und seine Halbwertszeit.

Im Rahmen des biopharmazeutischen Klassifizierungssystems kann die Bestimmung des logP-Wertes der Abschätzung dienen, in welche der vier Klassen des Systems der Arzneistoff fällt. Der logP-Wert ist auch Teil der Lipinsky's rule of five, welche eine Faustregel dafür ist, ob sich eine Substanz als Arzneistoff eignet. Die Regel sagt aus, dass der logP-Wert einen Wert von 5 nicht überschreiten sollte.

Diese Seite wurde zuletzt am 20. September 2021 um 18:07 Uhr bearbeitet.

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