辛醇—水分配系数在药物研究中的应用

王福栋 郭士博 唐毅帆 张 庆 王 凡 唐一梅

（西安医学院药学院 陕西·西安 710021）

药物的水溶性会影响其在体内的吸收，水溶性好的药物易溶于体液，增加药物与基体吸收部位的接触面积，为提高药物生物利用度提供可能性。实际上，药物在机体内代谢与药物活性成分在细胞膜中的转运分布、细胞膜的亲和力的大小有关，其是影响药物生物利用度的关键性因素，但药物在人体中的分配系数难以测定，研究者找到一种在结构上与生物体内的脂肪较为类似的长链烷烃醇—正辛醇，通过研究药物在正辛醇/水分配的分配系数来表达药物在人体中的分配系数。

本文通过辛醇—水分配系数的研究综述，阐明了辛醇—水分配系数的测定方法、不同测定方法的实施过程及特点，旨在为药物研究者以后进行辛醇—水分配系数研究时，快速确定研究方法提供研究思路。

1 辛醇-水分配系数计算

辛醇—水分配系数（Kow）是在平衡状态下，化合物（药物）在辛醇相中的浓度与水相浓度的比值，见公式（1）。

式中：

co—化合物在醇相中的平衡浓度；

cw—化合物在水相中的平衡浓度。

数据处理，见公式（2）

式中：

Vo—正辛醇相的体积；

Vw—水相的体积。

Kow与药物分子结构的变化有关，若Kow值较低，则比较亲水，药物具有较高的水溶性；若Kow值较高，则比较憎/疏水，药物具有较高的脂溶性。因此，Kow值越大，表明化合物（药物）越容易被生物体内的细胞吸收。

2 辛醇—水分配系数测定方法

辛醇/水分配系数的测定方法，可分为直接测定法和间接测定法两大类。

2.1 直接测定法

直接测定法是指在实验温度恒定的条件下，正辛醇饱和溶液与水的饱和溶液中溶解被测物质，两相达到平衡，分别测定其在醇相以及水相的浓度，从而得出该物质的辛醇—水分配系数。在测定过程中，应保证醇相和水相处于平衡状态且实验温度恒定，同时要求样品纯度较高。

2.1.1 直接测定法的分类

直接测定法主要包括有摇瓶法、慢搅拌法、两相滴定法等。摇瓶法是在一密闭容器中放置一定体积且已知浓度的所测药物水饱和的正辛醇溶液，在加入一定体积的正辛醇饱和的水溶液，置于恒温振荡器中振荡，使醇相和水相达到平衡。经分离后测定水相中的浓度，由此计算分配系数。摇瓶法所需实验设备比较普通，操作比较简单，应用较为广泛，但摇瓶法会出现乳化现象，浓度测定结果波动，不易找到药物（化合物）在两相中分配平衡的平衡点。

慢搅拌法是为克服摇瓶法出现的乳化现象的一种测定方法。两相滴定法中正辛醇/水相中的被测物质采用滴定分析测定，指示终点采用电位或吸光度的变化来表示，此方法多适用于测定酸碱性物质。萃取法是利用溶质在互不相溶的溶剂中溶解度不同，并用一种溶剂把溶质从另一溶剂中提取出来的方法。当达到平衡时，测出一相的含量，进而计算分配系数。

2.1.2 直接法测定的过程

将一定量的正辛醇与水混合后，由于正辛醇和水有一定的互溶性即使相互溶解度非常低，且体积仅仅会发生微小变化，但仍会对实验结果造成误差，所以，在进行辛醇水分配系数的直接法研究时需要进行溶剂的预饱和，即一定温度下，一定体积的正辛醇与一定体积的水充分振摇，互相饱和，分层后，分别得有机相与水相的互饱和溶液。

张清海等在溶剂的预饱和中提供较为具体的实验步骤并采用不同比例的正辛醇/水来对lgKow进行计算，结果显示比例不同对结果影响不大。滕希峰等提到醇水比例根据被测药物的溶解度确定，多数采用1:1，实验发现醇水比例不同，对结果产生较大影响。为使实验数据更准确，有必要进行研究醇水两相比例的预实验。

刘沐生Catarina等、闫方友均采用UV-Vis法与摇瓶法结合，测定了目标物的苯正辛醇/水分配系数。闫方友首次报道了吡啶类离子液体辛醇/水分配系数。蔡晓强等建立可忽略损耗液相微萃取法测定辛醇/水分配系数，此方法可同时测定Kow和pKa并且可忽略损耗采样，目标物各种形态间的平衡也不会遭到破坏。李玲颖等采用两相滴定法测定二（1-甲基庚基）磷酸在苯—水体系中的分配系数。王加赋等采用两相滴定法研究多种配位体两相分配系数。

2.2 间接测定法

间接测定法要计算正辛醇/水分配系数是通过测定与正辛醇/水分配系数有关的数值来进行的。在间接测定过程实验操作速度快，但产生的误差较大。

2.2.1 间接测定法的分类

间接测定法主要包括色谱法和产生柱法等。产生柱法的工作原理是在柱中放入有机溶液，将被正辛醇饱和的水溶液用泵打入柱内，此时溶质在两相中的浓度会发生转变，测定离开产生柱的水溶液中被测物质的浓度，计算分配系数值。目前，测定正辛醇/水分配系数方法中最多的是色谱法，其中常用的色谱法主要有反相HPLC法和GC法等。

2.2.2 间接法测定的过程

由于色谱法研究应用较多，因此本文以色谱法为代表对间接法测定进行介绍。

张清海等将摇瓶法与HPLC法结合，测定三聚氰胺的正辛醇/水分配系数。黄杰等采用二氯甲烷萃取水中的烯肟菌酯，采用HPLC法测定。谭头云等利用GC法直接测定醇相中被测物质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，从而测得目标物的辛醇—水分配系数。黄杰等和刘沐生在计算公式（2）的体积与实际计算时所用的体积略有不同，公式中V0为正辛醇相的体积(mL)；Vw为水相的体积(mL)。而在实际计算中V0取值为文献中1 mL被水饱和的正辛醇的样品标准溶液，Vw取值为文中9mL被正辛醇饱和的水，都进行近似处理。滕希峰等在测定水杨酸表观油水分配系数时利用反相HPLC法。

色谱法研究的一般步骤如下：（1）制备稀释度适当的对照品药物溶液，将不同浓度的药物溶液注入色谱仪测峰面积，拟合标准曲线；（2）溶剂互饱和，得到互饱和溶液；（3）取一定量的药物，用被水饱和的正辛醇稀释一定倍数，再用被正辛醇所饱和的水稀释；（4）置于恒温振荡器上，振荡至两相平衡；（5）用液相色谱仪测定水相浓度；（6）依据公式（2）计算Kow。

3 辛醇—水分配系数研究分析

辛醇/水分配系数的测定方法主要有摇瓶法和反向HPLC法等。反相HPLC过程繁琐，成本较高；而产生柱法实验测定平衡时间较长，所以最为常用的研究方法是摇瓶法，设备操作简单，数据准确可靠。但取水样测定浓度时，应防止水相被正辛醇相污染，避免测定结果不准确。

4 结论

辛醇/水分配系数主要以UV-Vis法和HPLC为主，GC次之；HPLC法只需将样品制成溶液，但是GC则需要加热气化或者进行裂解，对温度要求较高；HPLC与气相色谱相比，具有高效能和高灵敏度的特点；UV-Vis法和HPLC的精密度、准确度、灵敏度，重现性更好，但成本较高。通过对研究中的测定方法总结分析，药物研究者能够依据研究条件，快速确定测定辛醇—水分配系数的检测方法及过程。