辛醇—水分配系數(shù)在藥物研究中的應(yīng)用

王福棟 郭士博 唐毅帆 張 慶 王 凡 唐一梅

（西安醫(yī)學(xué)院藥學(xué)院 陜西·西安 710021）

藥物的水溶性會(huì)影響其在體內(nèi)的吸收，水溶性好的藥物易溶于體液，增加藥物與基體吸收部位的接觸面積，為提高藥物生物利用度提供可能性。實(shí)際上，藥物在機(jī)體內(nèi)代謝與藥物活性成分在細(xì)胞膜中的轉(zhuǎn)運(yùn)分布、細(xì)胞膜的親和力的大小有關(guān)，其是影響藥物生物利用度的關(guān)鍵性因素，但藥物在人體中的分配系數(shù)難以測(cè)定，研究者找到一種在結(jié)構(gòu)上與生物體內(nèi)的脂肪較為類(lèi)似的長(zhǎng)鏈烷烴醇—正辛醇，通過(guò)研究藥物在正辛醇/水分配的分配系數(shù)來(lái)表達(dá)藥物在人體中的分配系數(shù)。

本文通過(guò)辛醇—水分配系數(shù)的研究綜述，闡明了辛醇—水分配系數(shù)的測(cè)定方法、不同測(cè)定方法的實(shí)施過(guò)程及特點(diǎn)，旨在為藥物研究者以后進(jìn)行辛醇—水分配系數(shù)研究時(shí)，快速確定研究方法提供研究思路。

1 辛醇-水分配系數(shù)計(jì)算

辛醇—水分配系數(shù)（Kow）是在平衡狀態(tài)下，化合物（藥物）在辛醇相中的濃度與水相濃度的比值，見(jiàn)公式（1）。

式中：

co—化合物在醇相中的平衡濃度；

cw—化合物在水相中的平衡濃度。

數(shù)據(jù)處理，見(jiàn)公式（2）

式中：

Vo—正辛醇相的體積；

Vw—水相的體積。

Kow與藥物分子結(jié)構(gòu)的變化有關(guān)，若Kow值較低，則比較親水，藥物具有較高的水溶性；若Kow值較高，則比較憎/疏水，藥物具有較高的脂溶性。因此，Kow值越大，表明化合物（藥物）越容易被生物體內(nèi)的細(xì)胞吸收。

2 辛醇—水分配系數(shù)測(cè)定方法

辛醇/水分配系數(shù)的測(cè)定方法，可分為直接測(cè)定法和間接測(cè)定法兩大類(lèi)。

2.1 直接測(cè)定法

直接測(cè)定法是指在實(shí)驗(yàn)溫度恒定的條件下，正辛醇飽和溶液與水的飽和溶液中溶解被測(cè)物質(zhì)，兩相達(dá)到平衡，分別測(cè)定其在醇相以及水相的濃度，從而得出該物質(zhì)的辛醇—水分配系數(shù)。在測(cè)定過(guò)程中，應(yīng)保證醇相和水相處于平衡狀態(tài)且實(shí)驗(yàn)溫度恒定，同時(shí)要求樣品純度較高。

2.1.1 直接測(cè)定法的分類(lèi)

直接測(cè)定法主要包括有搖瓶法、慢攪拌法、兩相滴定法等。搖瓶法是在一密閉容器中放置一定體積且已知濃度的所測(cè)藥物水飽和的正辛醇溶液，在加入一定體積的正辛醇飽和的水溶液，置于恒溫振蕩器中振蕩，使醇相和水相達(dá)到平衡。經(jīng)分離后測(cè)定水相中的濃度，由此計(jì)算分配系數(shù)。搖瓶法所需實(shí)驗(yàn)設(shè)備比較普通，操作比較簡(jiǎn)單，應(yīng)用較為廣泛，但搖瓶法會(huì)出現(xiàn)乳化現(xiàn)象，濃度測(cè)定結(jié)果波動(dòng)，不易找到藥物（化合物）在兩相中分配平衡的平衡點(diǎn)。

慢攪拌法是為克服搖瓶法出現(xiàn)的乳化現(xiàn)象的一種測(cè)定方法。兩相滴定法中正辛醇/水相中的被測(cè)物質(zhì)采用滴定分析測(cè)定，指示終點(diǎn)采用電位或吸光度的變化來(lái)表示，此方法多適用于測(cè)定酸堿性物質(zhì)。萃取法是利用溶質(zhì)在互不相溶的溶劑中溶解度不同，并用一種溶劑把溶質(zhì)從另一溶劑中提取出來(lái)的方法。當(dāng)達(dá)到平衡時(shí)，測(cè)出一相的含量，進(jìn)而計(jì)算分配系數(shù)。

2.1.2 直接法測(cè)定的過(guò)程

將一定量的正辛醇與水混合后，由于正辛醇和水有一定的互溶性即使相互溶解度非常低，且體積僅僅會(huì)發(fā)生微小變化，但仍會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果造成誤差，所以，在進(jìn)行辛醇水分配系數(shù)的直接法研究時(shí)需要進(jìn)行溶劑的預(yù)飽和，即一定溫度下，一定體積的正辛醇與一定體積的水充分振搖，互相飽和，分層后，分別得有機(jī)相與水相的互飽和溶液。

張清海等在溶劑的預(yù)飽和中提供較為具體的實(shí)驗(yàn)步驟并采用不同比例的正辛醇/水來(lái)對(duì)lgKow進(jìn)行計(jì)算，結(jié)果顯示比例不同對(duì)結(jié)果影響不大。滕希峰等提到醇水比例根據(jù)被測(cè)藥物的溶解度確定，多數(shù)采用1:1，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)醇水比例不同，對(duì)結(jié)果產(chǎn)生較大影響。為使實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)更準(zhǔn)確，有必要進(jìn)行研究醇水兩相比例的預(yù)實(shí)驗(yàn)。

劉沐生Catarina等、閆方友均采用UV-Vis法與搖瓶法結(jié)合，測(cè)定了目標(biāo)物的苯正辛醇/水分配系數(shù)。閆方友首次報(bào)道了吡啶類(lèi)離子液體辛醇/水分配系數(shù)。蔡曉強(qiáng)等建立可忽略損耗液相微萃取法測(cè)定辛醇/水分配系數(shù)，此方法可同時(shí)測(cè)定Kow和pKa并且可忽略損耗采樣，目標(biāo)物各種形態(tài)間的平衡也不會(huì)遭到破壞。李玲穎等采用兩相滴定法測(cè)定二（1-甲基庚基）磷酸在苯—水體系中的分配系數(shù)。王加賦等采用兩相滴定法研究多種配位體兩相分配系數(shù)。

2.2 間接測(cè)定法

間接測(cè)定法要計(jì)算正辛醇/水分配系數(shù)是通過(guò)測(cè)定與正辛醇/水分配系數(shù)有關(guān)的數(shù)值來(lái)進(jìn)行的。在間接測(cè)定過(guò)程實(shí)驗(yàn)操作速度快，但產(chǎn)生的誤差較大。

2.2.1 間接測(cè)定法的分類(lèi)

間接測(cè)定法主要包括色譜法和產(chǎn)生柱法等。產(chǎn)生柱法的工作原理是在柱中放入有機(jī)溶液，將被正辛醇飽和的水溶液用泵打入柱內(nèi)，此時(shí)溶質(zhì)在兩相中的濃度會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)變，測(cè)定離開(kāi)產(chǎn)生柱的水溶液中被測(cè)物質(zhì)的濃度，計(jì)算分配系數(shù)值。目前，測(cè)定正辛醇/水分配系數(shù)方法中最多的是色譜法，其中常用的色譜法主要有反相HPLC法和GC法等。

2.2.2 間接法測(cè)定的過(guò)程

由于色譜法研究應(yīng)用較多，因此本文以色譜法為代表對(duì)間接法測(cè)定進(jìn)行介紹。

張清海等將搖瓶法與HPLC法結(jié)合，測(cè)定三聚氰胺的正辛醇/水分配系數(shù)。黃杰等采用二氯甲烷萃取水中的烯肟菌酯，采用HPLC法測(cè)定。譚頭云等利用GC法直接測(cè)定醇相中被測(cè)物質(zhì)Meso-1,2,3,4-四氯丁烷含量，利用三氯甲烷萃取水相中Meso-1,2,3,4-四氯丁烷含量，從而測(cè)得目標(biāo)物的辛醇—水分配系數(shù)。黃杰等和劉沐生在計(jì)算公式（2）的體積與實(shí)際計(jì)算時(shí)所用的體積略有不同，公式中V0為正辛醇相的體積(mL)；Vw為水相的體積(mL)。而在實(shí)際計(jì)算中V0取值為文獻(xiàn)中1 mL被水飽和的正辛醇的樣品標(biāo)準(zhǔn)溶液，Vw取值為文中9mL被正辛醇飽和的水，都進(jìn)行近似處理。滕希峰等在測(cè)定水楊酸表觀油水分配系數(shù)時(shí)利用反相HPLC法。

色譜法研究的一般步驟如下：（1）制備稀釋度適當(dāng)?shù)膶?duì)照品藥物溶液，將不同濃度的藥物溶液注入色譜儀測(cè)峰面積，擬合標(biāo)準(zhǔn)曲線；（2）溶劑互飽和，得到互飽和溶液；（3）取一定量的藥物，用被水飽和的正辛醇稀釋一定倍數(shù)，再用被正辛醇所飽和的水稀釋；（4）置于恒溫振蕩器上，振蕩至兩相平衡；（5）用液相色譜儀測(cè)定水相濃度；（6）依據(jù)公式（2）計(jì)算Kow。

3 辛醇—水分配系數(shù)研究分析

辛醇/水分配系數(shù)的測(cè)定方法主要有搖瓶法和反向HPLC法等。反相HPLC過(guò)程繁瑣，成本較高；而產(chǎn)生柱法實(shí)驗(yàn)測(cè)定平衡時(shí)間較長(zhǎng)，所以最為常用的研究方法是搖瓶法，設(shè)備操作簡(jiǎn)單，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠。但取水樣測(cè)定濃度時(shí)，應(yīng)防止水相被正辛醇相污染，避免測(cè)定結(jié)果不準(zhǔn)確。

4 結(jié)論

辛醇/水分配系數(shù)主要以UV-Vis法和HPLC為主，GC次之；HPLC法只需將樣品制成溶液，但是GC則需要加熱氣化或者進(jìn)行裂解，對(duì)溫度要求較高；HPLC與氣相色譜相比，具有高效能和高靈敏度的特點(diǎn)；UV-Vis法和HPLC的精密度、準(zhǔn)確度、靈敏度，重現(xiàn)性更好，但成本較高。通過(guò)對(duì)研究中的測(cè)定方法總結(jié)分析，藥物研究者能夠依據(jù)研究條件，快速確定測(cè)定辛醇—水分配系數(shù)的檢測(cè)方法及過(guò)程。