辛醇—水分配系數在藥物研究中的應用

王福棟 郭士博 唐毅帆 張 慶 王 凡 唐一梅

（西安醫學院藥學院 陜西·西安 710021）

藥物的水溶性會影響其在體內的吸收，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。實際上，藥物在機體內代謝與藥物活性成分在細胞膜中的轉運分布、細胞膜的親和力的大小有關，其是影響藥物生物利用度的關鍵性因素，但藥物在人體中的分配系數難以測定，研究者找到一種在結構上與生物體內的脂肪較為類似的長鏈烷烴醇—正辛醇，通過研究藥物在正辛醇/水分配的分配系數來表達藥物在人體中的分配系數。

本文通過辛醇—水分配系數的研究綜述，闡明了辛醇—水分配系數的測定方法、不同測定方法的實施過程及特點，旨在為藥物研究者以后進行辛醇—水分配系數研究時，快速確定研究方法提供研究思路。

1 辛醇-水分配系數計算

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

數據處理，見公式（2）

式中：

Vo—正辛醇相的體積；

Vw—水相的體積。

Kow與藥物分子結構的變化有關，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）越容易被生物體內的細胞吸收。

2 辛醇—水分配系數測定方法

辛醇/水分配系數的測定方法，可分為直接測定法和間接測定法兩大類。

2.1 直接測定法

直接測定法是指在實驗溫度恒定的條件下，正辛醇飽和溶液與水的飽和溶液中溶解被測物質，兩相達到平衡，分別測定其在醇相以及水相的濃度，從而得出該物質的辛醇—水分配系數。在測定過程中，應保證醇相和水相處于平衡狀態且實驗溫度恒定，同時要求樣品純度較高。

2.1.1 直接測定法的分類

直接測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，使醇相和水相達到平衡。經分離后測定水相中的濃度，由此計算分配系數。搖瓶法所需實驗設備比較普通，操作比較簡單，應用較為廣泛，但搖瓶法會出現乳化現象，濃度測定結果波動，不易找到藥物（化合物）在兩相中分配平衡的平衡點。

慢攪拌法是為克服搖瓶法出現的乳化現象的一種測定方法。兩相滴定法中正辛醇/水相中的被測物質采用滴定分析測定，指示終點采用電位或吸光度的變化來表示，此方法多適用于測定酸堿性物質。萃取法是利用溶質在互不相溶的溶劑中溶解度不同，并用一種溶劑把溶質從另一溶劑中提取出來的方法。當達到平衡時，測出一相的含量，進而計算分配系數。

2.1.2 直接法測定的過程

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，且體積僅僅會發生微小變化，但仍會對實驗結果造成誤差，所以，在進行辛醇水分配系數的直接法研究時需要進行溶劑的預飽和，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，分別得有機相與水相的互飽和溶液。

張清海等在溶劑的預飽和中提供較為具體的實驗步驟并采用不同比例的正辛醇/水來對lgKow進行計算，結果顯示比例不同對結果影響不大。滕希峰等提到醇水比例根據被測藥物的溶解度確定，多數采用1:1，實驗發現醇水比例不同，對結果產生較大影響。為使實驗數據更準確，有必要進行研究醇水兩相比例的預實驗。

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

2.2 間接測定法

間接測定法要計算正辛醇/水分配系數是通過測定與正辛醇/水分配系數有關的數值來進行的。在間接測定過程實驗操作速度快，但產生的誤差較大。

2.2.1 間接測定法的分類

間接測定法主要包括色譜法和產生柱法等。產生柱法的工作原理是在柱中放入有機溶液，將被正辛醇飽和的水溶液用泵打入柱內，此時溶質在兩相中的濃度會發生轉變，測定離開產生柱的水溶液中被測物質的濃度，計算分配系數值。目前，測定正辛醇/水分配系數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 間接法測定的過程

由于色譜法研究應用較多，因此本文以色譜法為代表對間接法測定進行介紹。

張清海等將搖瓶法與HPLC法結合，測定三聚氰胺的正辛醇/水分配系數。黃杰等采用二氯甲烷萃取水中的烯肟菌酯，采用HPLC法測定。譚頭云等利用GC法直接測定醇相中被測物質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，從而測得目標物的辛醇—水分配系數。黃杰等和劉沐生在計算公式（2）的體積與實際計算時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)。而在實際計算中V0取值為文獻中1 mL被水飽和的正辛醇的樣品標準溶液，Vw取值為文中9mL被正辛醇飽和的水，都進行近似處理。滕希峰等在測定水楊酸表觀油水分配系數時利用反相HPLC法。

色譜法研究的一般步驟如下：（1）制備稀釋度適當的對照品藥物溶液，將不同濃度的藥物溶液注入色譜儀測峰面積，擬合標準曲線；（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，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）用液相色譜儀測定水相濃度；（6）依據公式（2）計算Kow。

3 辛醇—水分配系數研究分析

辛醇/水分配系數的測定方法主要有搖瓶法和反向HPLC法等。反相HPLC過程繁瑣，成本較高；而產生柱法實驗測定平衡時間較長，所以最為常用的研究方法是搖瓶法，設備操作簡單，數據準確可靠。但取水樣測定濃度時，應防止水相被正辛醇相污染，避免測定結果不準確。

4 結論

辛醇/水分配系數主要以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行裂解，對溫度要求較高；HPLC與氣相色譜相比，具有高效能和高靈敏度的特點；UV-Vis法和HPLC的精密度、準確度、靈敏度，重現性更好，但成本較高。通過對研究中的測定方法總結分析，藥物研究者能夠依據研究條件，快速確定測定辛醇—水分配系數的檢測方法及過程。