SPE固相萃取技術(shù)十（固相萃取儀器裝置）

12. 固相萃取中的pKa和lg Kow

12.1固相萃取中的pKa

pKa的基本定義

在固相萃取中，環(huán)境的pH值常常會(huì)對(duì)萃取結(jié)果起到十分重大的影響，特別是對(duì)弱酸性或弱堿性化合物。如果環(huán)境的pH選擇不恰當(dāng)，將會(huì)導(dǎo)致目標(biāo)化合物回收率低，在離子交換固相萃取中，pH的影響就更加顯著。應(yīng)此，在固相萃取中必須注意pH的影響。

     根據(jù)酸堿質(zhì)子理論，認(rèn)為給出質(zhì)子的為酸，其產(chǎn)物為對(duì)應(yīng)的共軛堿，相應(yīng)接受質(zhì)子為堿，其產(chǎn)物為對(duì)應(yīng)共軛酸。

                      HA→H+ + A-                        (1)

       HA給出H+為酸，產(chǎn)物A-為HA對(duì)應(yīng)的共軛堿；

                      B + H+ → BH+                      (2)

       B接受H 為堿，產(chǎn)物BH 為B對(duì)應(yīng)的共軛酸。

       對(duì)于HA和A-組成的共軛酸堿對(duì)緩沖溶液，由(1)式可以推導(dǎo)出：

                   pH = pKa + log [A+]/[HA]           (3)

       對(duì)于弱堿B和共軛堿BH+ 組成的溶液，由(2)可推導(dǎo)出：

                   pH = pKa  + log [B]/[BH+]          (4)

由公式（3）和（4）可以看出，對(duì)于一個(gè)弱酸性（或弱堿性）化合物，當(dāng)該化合物在溶液中50%呈中性，50%呈離子狀態(tài)時(shí)，溶液的pH就是該化合物的pKa。

根據(jù)化合物pKa調(diào)節(jié)pH

既然在固相萃取中萃取環(huán)境的pH十分重要。那么，在什么情況下應(yīng)該注意pH值？應(yīng)該如何調(diào)節(jié)pH，在什么pH條件下進(jìn)行固相萃取才是*的？

     當(dāng)目標(biāo)化合物是弱酸性或弱堿性化合物時(shí)，就應(yīng)該注意環(huán)境的pH。

     當(dāng)用非極性機(jī)理進(jìn)行固相萃取時(shí)（如使用C18 SPE柱），要調(diào)節(jié)環(huán)境的pH，以保證目標(biāo)化合物呈中性狀態(tài)而被SPE柱的非極性官能團(tuán)（例如：C18）吸附。要保證目標(biāo)化合物99%以上呈中性狀態(tài)，就要根據(jù)目標(biāo)化合物的pKa來(lái)調(diào)節(jié)pH。根據(jù)pKa的基本定義中的公式（3）和（4）可知，環(huán)境的pH應(yīng)該至少比目標(biāo)化合物pKa低兩個(gè)pH單位。

      當(dāng)用離子交換機(jī)理進(jìn)行固相萃取時(shí)（如使用陽(yáng)離子交換柱或陰離子交換柱），在吸附時(shí)（樣品過柱）要調(diào)節(jié)pH，以保證99%以上的目標(biāo)化合物呈離子狀態(tài)，根據(jù)pKa的基本定義中的公式（3）和（4）可知，對(duì)于弱酸性化合物，吸附時(shí)的pH值應(yīng)該調(diào)節(jié)到至少高于該酸性化合物pKa兩個(gè)pH單位，在洗脫時(shí)，要保證99%以上的弱酸性化合物呈中性狀態(tài)，就要調(diào)節(jié)pH至少低于酸性化合物兩個(gè)pH單位；對(duì)于弱堿性，則與弱酸性化合物相反，在吸附時(shí)，環(huán)境的pH應(yīng)該比弱堿性化合物pKa低兩個(gè)pH單位，而洗脫時(shí)，pH至少要比弱堿性化合物高兩個(gè)pH單位。

     例如，氯霉素的pKa=9.61。在用陽(yáng)離子交換固相萃取對(duì)氯霉素（弱堿性化合物）進(jìn)行萃取時(shí)，環(huán)境的酸堿度應(yīng)該調(diào)節(jié)到pH 7.61以下。在此pH條件下，99%的氯霉素呈陽(yáng)離子狀態(tài)，被陽(yáng)離子交換樹脂吸附；洗脫時(shí)，應(yīng)該調(diào)節(jié)到pH 11.61以上。此時(shí)99%的氯霉素轉(zhuǎn)化為中性狀態(tài)，很容易被洗脫溶劑從陽(yáng)離子交換柱上洗脫下來(lái)。

12.2固相萃取中的lg Kow(辛醇-水分配系數(shù)Kow)

有機(jī)化合物的正辛醇-水分配系數(shù)（Kow）是指平衡狀態(tài)下化合物在正辛醇和水相中濃度的比值。它反映了化合物在水相和有機(jī)相之間的轉(zhuǎn)移能力，是描述有機(jī)化合物在環(huán)境中行為的重要物理化學(xué)參數(shù)。通常用其對(duì)數(shù)值Log Kow來(lái)表示, 也稱為Log P (疏水常數(shù))。分配系數(shù)的數(shù)值越大，有機(jī)物在有機(jī)相中溶解度也越大，即在水中的溶解度越小。

    Log Kow可以通過實(shí)驗(yàn)測(cè)定，也可以按一定的公式進(jìn)行估算。在許多化合物理化手冊(cè)或文獻(xiàn)中和可以查到。

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