4. ПОСИЛАННЯ
(1) OECD, Paris, 1981, Test Guideline 105, Decision of theCouncil C(81) 30 final.
(2) NF T 20-045 (AFNOR) (September 85) Chemical products forindustrial use - Determination of water solubility of solids andliquids with low solubility - Column elution method.
(3) NF T 20-046 (AFNOR) (September 85) Chemical products forindustrial use - Determination of water solubility of solids andliquids with high solubility - Flask method.
Додаток
Малюнок 1
Метод елюювання: видалення речовин
з хроматографічної колони з використанням
рециркуляційного насосу
Малюнок 2
Типова мікроколона
Малюнок 3
Типова мікроколона
Малюнок 4
Метод елюювання з використанням
вирівнювальних посудин
А.8. КОЕФІЦІЄНТ РОЗПОДІЛУ
1. МЕТОД
Описаний метод із використанням "струшування колби"проводиться із врахуванням Тестових Рекомендацій (1).
1.1. ВСТУП
Для проведення цього тесту необхідно мати попереднюінформацію про структурну формулу, константу дисоціації, показникрозчинності у воді, гідроліз, н-октанолову розчинність таповерхневий натяг субстанції.
Замірювання необхідно проводити лише на прикладі іонізованихречовин в їхній неіонізованій формі (вільна кислота або чистаоснова), виготовлених зі спеціальної буферної суміші, яка має неменше однієї одиниці рН нижче (для вільної кислоти) або вище (длячистої основи) пек.
Цей метод тестування включає дві окремих процедури: методструшування колби та хроматографію рідин високого тиску (ХРВТ).Перший метод застосовується при логарифмічному показнику P
ow
(визначення дивіться нижче) в межах від 2 до 4, і другий метод при
показниках 0-6. До проведення одного з методів тестування,
необхідно попередньо вирахувати коефіцієнт розподілу.
Метод струшування колби застосовується лише до речовинвисокої очистки, що розчиняються у воді та н-октанолі. Не можназастосовувати цей метод до поверхнево-активних матеріалів (дляяких необхідні певні розрахунки щодо індивідуальних показниківрозчинності у воді та н-октанолі).
Метод ХРВТ не застосовується до кислот із високоюконцентрацією та основ, змішаних металів, поверхнево-активнихматеріалів чи речовин, які реагують на елюенти. Для такихматеріалів необхідні певні розрахунки щодо індивідуальнихпоказників розчинності у воді та н-октанолі.
Під час застосування методу тестування ХРВТ наявність домішоку суміші менш помітна, ніж у методі струшування колби. Проте, вдеяких випадках через такі домішки може бути важко отриматиправильні результати, оскільки максимальне розподілення єнечітким. Для сумішей з нечітким діапазоном встановлюють верхнє танижнє обмеження показника Р.
1.2. ВИЗНАЧЕННЯ ТА ОДИНИЦІ
Коефіцієнт розподілу визначається, як співвідношеннярівноважних концентрацій (с ) розчиненої речовини в двофазній
i
системі, що складається з двох розчинників, що не здатні
змішуватися між собою в достатній мірі. У випадку з н-октанолом та
водою коефіцієнт розподілу визначається так:
C
n-октанол
P = ----------
ow C
води
Таким чином, коефіцієнт розподілу (Р) є співвідношенням двохконцентрацій та подається, як правило, у формі співвідношеннялогарифму до основи 10 (логарифм Р).
1.3. ЕТАЛОННА СУБСТАНЦІЯ
Метод струшування колби
Під час дослідження нової речовини непотрібно у всіх випадкахвикористовувати еталонні субстанції. Вони час від часу служать дляперевірки робочих характеристик методу та порівняння зрезультатами інших методів.
Метод ХРВТ
Для того, щоб порівняти отримані розрахункові дані ХРВТсуміші з її коефіцієнтом Р, необхідно встановити калібрувальнукриву логарифму Р стосовно/відносно хроматографічних даних, ізвикористанням не менше шести контрольних точок. Це необхідно длятого, щоб користувач міг обрати відповідні еталонні субстанції.Якщо можливо, то необхідно, щоб хоча б одна із базових сумішеймала показник Р вище за показник тестованої речовини, а інший
ow
показник Р нижче показника тестованої речовини. Для
ow
логарифмічних показників Р, які є менше 4, калібрування базується
на перевірених фактичних показниках, якщо такі не суперечать
розрахунковим даним. Для отримання точніших результатів, необхідно
підбирати такі базові суміші, що за своєю структурою відповідають
тестованій речовині.
Детальний/докладний перелік величин логарифму Р для owбагатьох груп хімічних речовин представлено в (2)(3). Якщо даніщодо коефіцієнтів розподілу для структурно відповідних сумішейвідсутні, тоді застосовують більш узагальнене калібрування наприкладі інших сумішей.
Список рекомендованих еталонних речовин та їх величин Р
ow
представлено у Додатку 2.
1.4. ПРИНЦИП МЕТОДУ
1.4.1. Метод струшування колби
Для визначення коефіцієнту розподілу необхідно, щоб буладосягнута рівновага між всіма взаємодіючими компонентами системи.Вивчення спеціалізованої літератури з даного питання показує, щоможна використовувати кілька різних методів для вирішення цієїпроблеми. Наприклад, застосовується метод ретельного змішуваннядвох фаз з наступним їх розділенням, щоб визначити концентраціюрівноваги для тестованої речовини.
1.4.2. Метод ХРВТ
Метод ХРВТ здійснюється на прикладі аналітичних колонок,запакованих доступною в продажі твердою фазою, що має довгийвуглеводний ланцюг (наприклад, С , С ), хімічно зв'язаний в
8 18
двоокис кремнію. Хімічні речовини, введені в таку колонку,
рухаються по ній із різною швидкістю, оскільки градус розподілу
рухомої фази відрізняється від вуглеводної нерухомої фази. Суміші
хімічних речовин елююються в порядку їх гідрофобності так, щоб
водорозчинні хімічні речовини елюювались першими, а маслорозчинні
останніми, у відповідності до коефіцієнту їх водо-вуглеводного
розподілу. Це дає можливість встановити відповідне співвідношення
між часом утримання хроматографічної речовини такої колонки
(зворотна фаза) та коефіцієнтом розподілу н-октанолу/води.
Коефіцієнт розподілу виводиться з коефіцієнту навантаження, k,
який вираховується так:
t - t
r o
k = --------
t
o
де, t = час утримання хроматографічної речовини сорбентом, а rt = середній час, потрібний молекулі, щоб пройти крізь колонку
o
(час простою).
Кількісно-аналітичні методи не є обов'язковими, а лишепотрібно визначити часи елюювання.
1.5. КРИТЕРІЙ ЯКОСТІ
1.5.1. Повторюваність
Метод струшування колби
На підтвердження точності коефіцієнту розподілу потрібнопровести подвійне визначення за трьох різних умов тестування,відповідно до яких може змінюватись кількість визначеної речовинита показник об'єму розчинення. Визначені величини вираженогокоефіцієнту розподілу при десятинному логарифмі мають знаходитисьв межах +- 0.3 логарифмічних одиниць.
Метод ХРВТ
Для більшої впевненості в розрахунках потрібно провестиподвійні визначення. Величини логарифму Р, виведені зіндивідуальних розрахунків, повинні бути в межах +- 0.1логарифмічних одиниць.
1.5.2. Чуттєвість
Метод струшування колби
Діапазон вимірювань методу визначається за допомогою межівиявлення аналітичної процедури. Це дає можливість провестиоцінювання величин логарифму Р в межах від 2 до 4 (інколи, якщо
ow
цього дозволяють умови, можна розширити межі Р до 5), коли
ow
концентрація розчиненої речовини у будь-якій фазі не перевищує
0.01 моль/літр.
Метод ХРВТ
Метод ХРВТ дає можливість визначити коефіцієнти розподілулогарифму Р в межах від 0 до 6.
ow
Як правило, коефіцієнт розподілу суміші можна визначити до+- 1 логарифмічної одиниці показника струшування. Типовіспіввідношення можна знайти у літературі (4)(5)(6)(7)(8). Більшоїточності можна досягти тоді, коли криві співвідношень базуються наструктурному співвідношенні еталонних сумішей (9).
1.5.3. Специфіка
Метод струшування колби
Закон Нернста (Метод розподілу розчинної речовини) стосуєтьсялише розчинів, що розбавляються при сталій температурі, маютьсталий тиск та рН. В обов'язковому порядку цей метод застосовуютьдо чистої речовини, розсіяної між двома чистими розчинниками. Якщов одній чи двох фазах одночасно є кілька різних розчинників, цеможе впливати на результати.
Дисоціація чи асоціація розчинених молекул призводить довідхилень від Закону Нернста. На факт таких відхилень вказує те,що коефіцієнт розподілу залежить від концентрації розчину.
Без корекції даний метод тестування не слід застосовувати доіонізованих сумішей через складну рівновагу. Щодо таких сумішейслід розглянути можливість використання буферних розчинів замістьводи; рН буферного розчину повинен становити 1 від рКа речовини,беручи до уваги відповідність цього рН до навколишньогосередовища.
1.6. ОПИС МЕТОДУ
1.6.1. Попередня оцінка коефіцієнту розподілу
Бажано, щоб коефіцієнт розподілу визначався методомкалькуляції (див. Додаток 1) або, якщо можливо, з показникарозчинності тестованої речовини в чистих розчинниках (10).
1.6.2. Метод струшування колби
1.6.2.1. Підготовка
Н-Октанол: визначення коефіцієнту розподілу проводиться задопомогою хімічної речовини високої очистки.
Вода: необхідно використовувати дистильовану або двічідистильовану воду в скляній, або кварцовій посудині. Занеобхідності, для іонізованих сумішей використовують буфернірозчини замість води.
Примітка:
Не дозволяється використовувати воду з іонообмінного фільтру.
1.6.2.1.1. Стадія перед поглинанням/змішуванням розчинників
До моменту визначення коефіцієнту розподілу обидві фазисистеми розчинення слід піддати поглинанню/змішуванню методомструшування при температурі експерименту. Для цього в механічномушейкері протягом 24 годин струшують дві великих вихідних колби, щомістять аналітичний н-октанол високої очистки або воду, кожна зних повинна мати достатню кількість іншого розчинника. Потім колбизупиняють і дають постояти протягом тривалого часу, щоб фазирозділились до стану змішування/поглинання.
1.6.2.1.2. Підготовка до тесту
Тестова посудина заповнюється майже повністю цілим об'ємомдвофазної системи. Це дає можливість запобігти втраті матеріалучерез випаровування. Показник об'єму та кількості застосовуваноїречовини фіксується таким чином:
- попередня оцінка коефіцієнту розподілу (як вказано вище),
- мінімальна кількість тестованої речовини, необхідної дляаналітичного методу,
- обмеження максимальної концентрації в будь-якій фазі до0.01 моль/літр.
Проводиться три тести. У першому тесті використовуютьрозрахований коефіцієнт об'єму н-октанолу у воді; у другому цейкоефіцієнт ділиться надвоє; та у третьому помножується на два(наприклад, 1:1, 1:2, 2:1).
1.6.2.1.3. Речовина для тестування
Основний розчин готують в н-октанолі, змішаному з водою.Концентрація такого основного розчину повинна бути точно визначенаперед тим, як визначатимуть коефіцієнт розподілу. Розчинзберігають в умовах стійкості та стабільності.
1.6.2.1.3.1. Умови тестування
Температура під час проведення тесту повинна бути сталою(+- 1 град.С) - в межах 20-25 град.С.
1.6.2.3. Процедура вимірювання
1.6.2.3.1. Встановлення балансу розподілу
Для кожної з умов тестування необхідно приготувати дублікатитестових посудин, що містять необхідні, точно визначені об'ємидвох розчинників разом із необхідною кількістю основної речовини.
Фази н-октанолу вимірюють відповідно до об'єму. Посудини длятесту поміщають у відповідний шейкер або струшують вручну. Привикористанні центрифугальної пробірки рекомендується обертатитрубку швидко - 180 град. навколо своєї поперечної осі такимчином, щоб будь-яке затримане повітря піднімалось через дві фази.Досвід показує, що 50 таких обертів є достатнім для встановленнябалансу розподілу. Для більшої впевненості рекомендується100 обертів протягом 5 хвилин.
1.6.2.3.2. Розділення фаз
Якщо необхідно, для розділення фаз суміш центрифугують. Цероблять в лабораторній центрифузі при кімнатній температурі або,якщо використовують центрифугу з не кімнатною температурою,використовують центрифугальні пробірки, які для врівноваженнятримають при температурі тестування протягом години до проведенняаналізу.
1.6.2.4. Аналіз
Для визначення коефіцієнту розподілу необхідно визначитиступінь концентрації тестової речовини в обох фазах. Для цьогоберуть кратне кожної з фаз із кожної пробірки для кожної з умовтестування, а потім їх аналізують за допомогою одного з методів.Необхідно вирахувати та порівняти загальну кількість присутньої вобох фазах речовини з тією кількістю, яка задавалась на початковійстадії.
Вибірку водної фази проводять так, щоб мінімізувати ризиквиявлення слідів н-октанолу: зробити вибірку води можна задопомогою скляного шприца зі змінною голкою. Перед цим шприцповинен бути частково заповнений повітрям, яке акуратновипускають, коли вводять голку у шар н-октанолу. Далі, певнийоб'єм водної фази набирають у шприц. Потім шприц швидко усувають зрозчину, а голку знімають. Вміст шприца можна в подальшомувикористовувати в якості водної вибірки. Бажано, щоб концентраціядвох розділених фаз визначалась методом специфікації речовини.Прикладами відповідних аналітичних методів можуть бути наступні:
- фонометричні методи,
- газова хроматографія,
- хроматографія високоякісної хімічної рідини.
1.6.3. Метод ХРВТ
1.6.3.1. Підготовка
Прилад
Необхідно мати рідинний хроматограф з прилаштованим до ньогобезімпульсним насосом та детектором. Рекомендуєтьсявикористовувати клапан для вприскування та трубки/кільця.Наявність полярних груп в стаціонарній фазі може досить послабитиробочі характеристики колонки ХРВТ. Тому необхідно, щобстаціонарні фази мали мінімальний відсоток полярних груп (11).Можна використовувати готові запаковані колонки або доступні дляпродажу пакування мікрочастинок зворотного чергування фаз. Захиснаколонка може бути розміщена між системою вприскування тааналітичною колонкою.
Фаза руху
Високоякісні метанол та вода ХРВТ використовуються дляприготування елюенту (розчиннику для вимивання), який передвикористанням дегазують. Застосовується також ізократичнеелюювання. Використовується пропорційне співвідношенняметанол/вода, де вміст води становить 25%. Як правило, сумішводи/метанолу в пропорції 3:1, або навпаки, є достатньою дляелюювання сумішей з логарифмічним показником Р6 протягом годинипри швидкості потоку 1 мл/хвилину. Для сумішей з високимлогарифмічним показником Р необхідно скоротити час елюювання (таксамо як і для базових сумішей) шляхом зменшення полярності фазируху чи довжини колонки.
Речовини з дуже низьким рівнем розчинності в н-октанолі маютьтенденцію показувати надто низькі логарифмічні показники Р при
ow
застосуванні методу ХРВТ; іноді максимальні значення сумішей
супроводжують фронт розчинника. Це відбувається через те, що
процес розподілу є надто повільним, щоб досягнути
рівноваги/балансу протягом часу, який витрачається на розділення
ХРВТ. Тому, для того, щоб отримати достовірні значення, необхідно
зменшити швидкість потоку та/чи знизити коефіцієнт метанолу/води.
Під час фази руху базові суміші та суміші для тестуванняповинні розчинятись у концентраціях, достатніх для їх виявлення.Лише в окремих випадках дозволяється використовувати домішки ізсумішшю води - метанолу, оскільки домішки мають здатністьзмінювати властивості колонки. Для хроматограм із домішкамиобов'язково використовувати окрему колонку того самого типу. Увипадку, якщо не підходить суміш води - метанолу, можнавикористовувати інші органічні суміші, що розчиняються у воді(наприклад, етанол-вода чи ацетонітрил-вода).
Для іонізованих сумішей рН елюенту є критичним. Він має бутив межах робочого діапазону колонки, як правило, від 2 до 8.Рекомендується буферизація. Необхідно бути обережним, щоб недопустити осідання солі та пошкодження колонки, що трапляються увипадку з деякими органічними фазовими/буферними сумішами. Нерекомендується допускати розмірів ХРВТ, основаних на стаціонарнійфазі з використанням двоокису вуглецю, що перевищують 8 рН,оскільки використання лужної, рухомої фази може спричинити швидкепогіршення робочих характеристик колонки.
Розчини
Необхідні базові суміші найвищої очистки без домішок. Суміші,які використовуватимуть для тестування чи калібрування,розчиняють, якщо можливо, в рухомій фазі.
Умови тестування
Температура під час вимірювання не повинна змінюватись більше+- 2 K.
1.6.3.2. Вимірювання
Обчислення t - середнього часу, потрібного молекулі, щоб 0пройти крізь колонку (час простою)
Середній час t визначається за допомогою гомологічного ряду 0(наприклад, налкилометилокетонів) або нестриманих органічнихсумішей (наприклад, тиосечовини чи формаміду). Для обчислення t
0
за допомогою гомологічного ряду необхідно ввести, щонайменше, сім
елементів гомологічного ряду та визначити час утримання
хроматографічної речовини сорбентом. Невідкорегований час
утримання хроматографічної речовини сорбентом t (n + 1)
r c
наноситься на графік, як функція t (n ), і визначаються відрізок а
r c
та дуга b рівняння регресії:
t = a + b t
r(nc+ 1) r(nc)
де n = кількість атомів вуглецю. Час простою тоді cвизначається так: t = a/(1 - b)
0
Графік калібрування
Наступним кроком буде створення кореляційного графікупоказника логарифму k у відношенні до логарифму р відповіднихбазових сумішей. На практиці відбувається наступне: набір5-10 базових сумішей із логарифмічним показником р в межахочікуваних розрахунків вводиться одночасно, і визначається часутримання за допомогою записуючого інтегратора, з'єднаного зсистемою визначення. Відповідні логарифми коефіцієнтівзавантаження, логарифму k, обчислюються та наносяться на графік,як функція логарифму р, що визначається методом струшування.Калібрування проводиться регулярними інтервалами, щонайменше, одинраз на день і таким чином, щоб допускались можливі зміни в робочиххарактеристиках колонки.
Визначення коефіцієнту завантаження тестованої речовини
Тестована речовина вводиться в якомога меншій кількостірухомої фази. Визначається час утримання (в дублікаті), зможливістю обчислення коефіцієнту завантаження k. З кореляційногографіку базових сумішей, інтерполюється коефіцієнт розподілутестованої речовини. Для дуже високих та дуже низьких коефіцієнтіврозподілу необхідна екстраполяція. В подібних випадках для лініїрегресії необхідно встановити рівні певності.
2. ДАНІ
Метод струшування колби
Достовірність визначених показників Р можна перевірити,шляхом порівняння дубльованих визначень із загальним значенням.
3. ПОВІДОМЛЕННЯ РЕЗУЛЬТАТІВ
Повідомлення результатів, якщо це можливо, повинно міститинаступну інформацію:
- точна специфікація речовини (характерні особливості тадомішки),
- коли не застосовують методи (наприклад, поверхнево-активнийматеріал) потрібен обчислений показник або визначення розчинностіу воді та н-октанолі,
- будь-яка інформація стосовно інтерпретації результатів,особливо щодо домішок та фізичного стану речовини.
Для методу струшування колби:
- результати попередньої оцінки, якщо такі є,
- температура при визначенні,
- дата аналітичних методів, застосовуваних при визначенніконцентрацій,
- час та швидкість конфігурації, якщо такі застосовуються,
- виміряні концентрації в обох фазах для кожного визначення(це означає, що повідомлятимуться результати 12 концентрацій),
- вага тестованої речовини, об'єм кожної фази, використаної вкожній посудині для тестувань та загальна вирахувана кількістьтестованої речовини, що залишається в кожній фазі післяврівноваження/балансування,
- обчислені показники коефіцієнту розподілу (Р) та середнійпоказник повідомляються по кожній серії умов тестування так само,як і середній показник всіх визначень. Якщо щось вказує назалежність від концентрації коефіцієнту розподілу, тоді це такожповідомляється у звітуванні,
- середнє квадратичне відхилення величин Р.
- середнє значення Р всіх визначень також повинно виражатисьяк логарифм (база 10),
- обчислений теоретичний показник Р , якщо визначалась його ow
4
величина чи якщо виміряна величина є > 10 ,
- рН використаної води та водної фази під час експерименту,
- якщо використовують буферні розчини, надати інформацію продоцільність їх використання замість води; склад та рН буфернихрозчинів, рН водної фази до і після експерименту.
Для методу ХРВТ:
- результати попередньої оцінки, якщо такі є,
- базові речовини та речовини для тестування (без домішок),
- температурний режим визначень,
- рН при якому проводились визначення,
- деталі аналітичної та захисної колонки, фази руху та засобивиявлення,
- дані про утримання та фактичні показники логарифму Рбазових сумішей, застосованих в калібруванні,
- деталі підібраної лінії регресії (відношення логарифму k дологарифму P),
- дані середнього утримання та інтерпольованої величинилогарифмічного показника Р для тестованої суміші,
- опис обладнання та робочих умов,
- профілі елюювання,
- кількість тестованих та базових речовин, представлених вколонці,
- час простою та його визначення.
4. ПОСИЛАННЯ
(1) OECD, Paris, 1981, Test Guideline 107, Decision of theCouncil C(81) 30 final.
(2) C.Hansch and A.J.Leo, Substituent Constants forCorrelation Analysis in Chemistry and Biology, John Wiley, NewYork, 1979.
(3) Log P and Parameter Database, A tool for the quantitativeprediction of bioactivity (C.Hansch, chairman, A.J.Leo, dir.) -Available from Pomona College Medical Chemistry Project 1982,Pomona College, Claremont, California 91711.
(4) L.Renberg, G.Sundstrom and K.Sundh-Nygard, Chemosphere,1980, vol. 80, p. 683.
(5) H.Ellgehausen, C.D'Hondt and R.Fuerer, Pestic. Sci.,1981, vol. 12, p. 219.
(6) B.McDuffie, Chemosphere, 1981, vol. 10, p. 73.
(7) W.E.Hammers et al., J.Chromatogr., 1982, vol. 247, p. 1.
(8) J.E.Haky and A.M.Young, J.Liq. Chromat., 1984, vol. 7,p. 675.
(9) S.Fujisawa and E.Masuhara, J.Biomed. Mat. Res., 1981,vol. 15, p. 787.
(10) O.Jubermann, Verteilen und Extrahieren, in Methoden derOrganischen Chemie (Houben Weyl), Allgemeine Laboratoriumpraxis(edited by E.Muller), Georg Thieme Verlag, Stuttgart, 1958, BandI/1, p. 223-339.
(11) R.F.Rekker and H.M.de Kort, Euro. J. Med. Chem., 1979,vol. 14, p. 479.
(12) A.Leo, C.Hansch and D.Elkins, Partition coefficients andtheir uses. Chem. Rev., 1971, vol. 71, p. 525.
(13) R.F.Rekker, The Hydrophobic Fragmental Constant,Elsevier, Amsterdam, 1977.
(14) NF T 20-043 AFNOR (1985). Chemical products forindustrial use - Determination of partition coefficient - Flaskshaking method.
(15) C.V.Eadsforth and P.Moser, Chemosphere, 1983, vol. 12,p. 1459.
(16) A.Leo, C.Hansch and D.Elkins, Chem. Rev., 1971, vol. 71,p. 525.
(17) C.Hansch, A.Leo, S.H.Unger, K.H.Kim, D.Nikaitani andE.J.Lien, J.Med.Chem., 1973, vol. 16, p. 1207.
(18) W.B.Neely, D.R.Branson and G.E.Blau, Environ. Sci.Technol., 1974, vol. 8, p. 1113.
(19) D.S.Brown and E.W.Flagg, J.Environ. Qual., 1981,vol. 10, p. 382.
(20) J.K.Seydel and K.J.Schaper, Chemische Struktur undbiologische Aktivitat von Wirkstoffen, Verlag Chemie, Weinheim,New York, 1979.
(21) R.Franke, Theoretical Drug Design Methods, Elsevier,Amsterdam, 1984.
(22) Y.C.Martin, Quantitative Drug Design, Marcel Dekker,New York, Base1, 1978.
(23) N.S.Nirrlees, S.J.Noulton, C.T.Murphy, P.J.Taylor;J.Med.Chem., 1976, vol. 19, p. 615.
Додаток 1
Методи підрахунків та оцінки
ВСТУП
Загальні положення щодо методів підрахунку, даних таприкладів містяться в Довіднику Методів Оцінки ХімічнихВластивостей (а).
Обчислені показники Р можна використати:
ow
- для вирішення, який з експериментальних методів євідповідним (межі струшування колби: логарифм Р : від -2 до 4),
ow
межі ХРВТ: логарифм Р : від 0 до 6),
ow
- для вибору відповідних умов тестування (наприклад, базовіречовини для методів ХРВТ, об'єм н-октанолу/води для методуструшування колби),
- в якості лабораторної внутрішньої перевірки з метоювиявлення можливих експериментальних помилок,
- для забезпечення оцінки Р у випадках, коли owекспериментальні методи не застосовуються через технічні причини.
МЕТОД ОЦІНКИ
Попередня оцінка коефіцієнту розподілу
Величина коефіцієнту розподілу визначається шляхом розчиненнятестованої речовини в чистих розчинниках:
Для цього застосовують формулу:
змішування C
n-октанол
Р = ----------------------
визначення змішування C
води
МЕТОДИ РОЗРАХУНКУ
Основний принцип методів розрахунку
Всі методи розрахунку побудовані на формальній фрагментаціїмолекули на відповідні підструктури, для яких відомі збільшеннялогарифму Р . Логарифм Р цілої молекули далі обчислюється, як
ow ow
сума її фрагментальних величин плюс сума поправкових членів для
внутрішньомолекулярної взаємодії.
Список фрагментарних констант та поправкових членів подано упунктах (b)(c)(d)(e); деякі з них постійно оновлюються (b).
Критерій якості
Загалом, надійність методу розрахунків зменшується по мірітого, як збільшується складність самої тестованої суміші. Увипадку, коли йдеться про молекули з низькою молекулярною вагою таодну-дві функціональні групи, допускається похибка в 0,1-0,3одиниці логарифму Р між результатами різних фрагментарних
ow
методів та виміряним показником. Якщо беруться складніші молекули,
тоді межа похибки може збільшуватись. Це залежатиме від надійності
та доступності фрагментальних констант, а також від здатності
виявити інтрамолекулярні взаємодії (наприклад, вуглеводні зв'язки)
та правильне використання поправкових членів (менше проблем з
програмним забезпеченням CLOGP-3) (b). У випадку з іонізованими
сумішами важливо правильно підібрати заряд та ступінь іонізації.
Метод проведення розрахунків
пі-метод Ханша
Перша гідрофобна константа заміщення - пі, представленаФуджірою та іншими (f) визначається так:
пі x = log P (PhX) - log P (PhH)
ow ow
де P (PhX) - коефіцієнт розподілу ароматичної похідної і owP (PhH) - коефіцієнт розподілу заміщу вальної суміші, наприклад:
ow
(пі = log P (C H Cl) - log P (C H ) = 2,84 - 2,13 = 0,71).
Cl ow 6 5 ow 6 6
Згідно визначення, пі-метод застосовується, головним чином,до ароматичних заміщень. Величини пі для великої кількостізаміщувачів, подані у таблицях (b)(c)(d). Вони використовуютьсядля обчислення логарифму P ароматичних молекул чи підструктур.
ow
Метод Рекера
Згідно цього методу (g), показник логарифма P обчислюється owтак:
log P = S a f + S (періоди взаємодії)
ow i i i j
S - знак суми
де f представляє різні константи молекулярних фрагментів та ia - частоту їх випадків в досліджуваній молекулі. Поправкові
i
члени можуть виражатися як інтегральна множинність однієї єдиної
константи C (так званої магічної константи). Фрагментарні
m
константи f and C були визначені з переліку 1 054
i m
експериментальних значень P (825 складових), використовуючи
ow
складовий регресивний аналіз (c)(h). Визначення умов взаємодії
здійснюється відповідно до низки правил, описаних в літературі
(e)(h)(i).
Метод Хенша-Лео
log P = S a f + S b F
ow i i i j j j
S - знак суми
Де f представляє різні константи молекулярних фрагментів, iF - поправкові члени, та a , b - відповідні частоти випадків.
j i j
Виведений з експериментальних величин P , перелік елементарних і
ow
групових фрагментарних величин та перелік поправкових членів F
j
(так званих факторів) визначались методом проб та помилок.
Поправкові члени впорядковуються в декілька різних класів (а)(с).
Для того, щоб врахувати всі правила та поправкові члени, потрібно
витратити багато часу, оскільки це досить важко. Також розроблено
відповідне програмне забезпечення (b).
Комбінований метод
Обчислення логарифмічного показника P складних молекул owможна значно покращити, якщо молекула розкладається на більшіпідструктури, для яких існують чіткі показники P , з таблиць
ow
(b)(c) або з власних розмірів. Такі фрагменти (наприклад, гетеро
цикли, антраквінони, азобензоли) можна потім комбінувати
з пі величинами Ханша або Рекера, або з констант фрагментарними
константами Лео.
Примітки
(i) методи ведення розрахунків можна застосовувати доповністю або частково іонізованих сумішей тоді, коли можливоврахувати всі необхідні поплавкові коефіцієнти;
(ii) якщо допускаються інтрамолекулярні водневі зв'язки, тодінеобхідно додати поправкові члени (приблизно, від + 0,6 до + 1,0логарифма P ) (а). виявити наявність таких зв'язків можна зі
ow
стерео моделей або спектроскопічних даних молекули;
(iii) якщо можливо використати таутомерні форми, тоді заоснову розрахунку беруть найбільш вірогідні таутомерні форми.
(iv) уважно перевірити списки фрагментарних констант.
Повідомлення результатів
- опис субстанції (суміш, домішки і т.д.),
- вказати на можливі інтрамолекулярні водневі зв'язки,дисоціації, заряд та інші незвичні впливи (наприклад, таутомерія),
- опис методу розрахунків,
- ідентифікація або надання бази даних,
- особливості вибору фрагментів,
- повна документація розрахунків,
ЛІТЕРАТУРА
(a) W.J.Lyman, W.F.Reehl and D.H.Rosenblatt (ed.), Handbookof Chemical Property Estimation Methods, McGraw-Hill, New York,1983.
(b) Pomona College, Medicinal Chemistry Project, Claremont,California 91711, USA, Log P Database and Med. Chem. Software(Program CLOGP-3).
(c) C.Hansch, A.J.Leo, Substituent Constants for CorrelationAnalysis in Chemistry and Biology, John Wiley, New York, 1979.
(d) A.Leo, C.Hansch, D.Elkins, Chem. Rev., 1971, vol. 71,p. 525.
(e) R.F.Rekker, H.M.de Kort, Eur.J.Med. Chem. -Chill. Ther.1979, vol. 14, p. 479.
(f) T.Fujita, J.Iwasa and C.Hansch, J.Amer.Chem.Soc., 1964,vol. 86, p. 5175.
(g) R.F.Rekker, The Hydrophobic Fragmental Constant,Pharmacochemistry Library, Elsevier, New York, 1977, vol. 1.
(h) C.V.Eadsforth, P.Moser, Chemosphere, 1983, vol. 12,p. 1459.
(i) R.A.Scherrer, ACS, American Chemical Society, WashingtonD.C., 1984, Symposium Series 255, p. 225.
Додаток 2
Рекомендовані базові суміші для Методу ХРВТ
__________________________________________________________________
N Базова суміш логарифм P рКа
ow
__________________________________________________________________
1 2-бутанон 0.3
2 4-ацетилперідин 0.5
3 анілін 0.9
4 ацетанілід 1.0
5 бензоловий спирт 1.1
6 p-метоксифенол 1.3 рКа = 10.26
7 феноло-оцтова кислота 1.4 рКа = 3.12
8 фенол 1.5 рКа =9.92
9 2,4-динітрофенол 1.5 рКа =3.96
10 бензонітрил 1.6
11 фениоацетонітрил 1.6
12 4-метилобензиловий спирт 1.6
13 ацетофенон 1.7
14 2-нітрофенол 1.8 рКа = 7.17
15 3-нітробензойна кислота 1.8 рКа = 3.47
16 4-хлоранілін 1.8 рКа = 4.15
17 нітробензол 1.9
18 коричний спирт 1.9
19 бензойна кислота 1.9 рКа = 4.19
20 p-крезол 1.9 рКа = 10.17
21 корична кислота 2.1 рКа = 3.89 cis 4.44trans
22 анізол 2.1
23 метилбензоат 2.1
24 бензол 2.1
25 3-метилобензойна кислота 2.4 рКа = 4.27
26 4-хлорофенол 2.4 рКа = 9.1
27 трихлоретилен 2.4
28 атразін 2.6
29 етилбензоат 2.6
30 2,6-дихлорбензонітрил 2.6
31 3-хлоробензойна кислота 2.7 рКа = 3.82
32 толуол 2.7
33 1-нафтол 2.7 рКа = 9.34
34 2,3-дихлоранілін 2.8
35 хлорбензол 2.8
36 алил-фенилетил 2.9
37 бромобензол 3.0
38 етилбензол 3.2