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SPE固相萃取技术十(固相萃取仪器装置)
12.固相萃取中的pKa和lgKow
12.1固相萃取中的pKa
pKa的基本定义
在固相萃取中,环境的pH值常常会对萃取结果起到十分重大的影响,特别是对弱酸性或弱碱性化合物。如果环境的pH选择不恰当,将会导致目标化合物回收率低,在离子交换固相萃取中,pH的影响就更加显著。应此,在固相萃取中必须注意pH的影响。
根据酸碱质子理论,认为给出质子的为酸,其产物为对应的共轭碱,相应接受质子为碱,其产物为对应共轭酸。
HA→H++A-(1)
HA给出H+为酸,产物A-为HA对应的共轭碱;
B+H+→BH+(2)
B接受H为碱,产物BH为B对应的共轭酸。
对于HA和A-组成的共轭酸碱对缓冲溶液,由(1)式可以推导出:
pH=pKa+log[A+]/[HA](3)
对于弱碱B和共轭碱BH+组成的溶液,由(2)可推导出:
pH=pKa+log[B]/[BH+](4)
由公式(3)和(4)可以看出,对于一个弱酸性(或弱碱性)化合物,当该化合物在溶液中50%呈中性,50%呈离子状态时,溶液的pH就是该化合物的pKa。
根据化合物pKa调节pH
既然在固相萃取中萃取环境的pH十分重要。那么,在什么情况下应该注意pH值?应该如何调节pH,在什么pH条件下进行固相萃取才是Z佳的?
当目标化合物是弱酸性或弱碱性化合物时,就应该注意环境的pH。
当用非极性机理进行固相萃取时(如使用C18SPE柱),要调节环境的pH,以保证目标化合物呈中性状态而被SPE柱的非极性官能团(例如:C18)吸附。要保证目标化合物99%以上呈中性状态,就要根据目标化合物的pKa来调节pH。根据pKa的基本定义中的公式(3)和(4)可知,环境的pH应该至少比目标化合物pKa低两个pH单位。
当用离子交换机理进行固相萃取时(如使用阳离子交换柱或阴离子交换柱),在吸附时(样品过柱)要调节pH,以保证99%以上的目标化合物呈离子状态,根据pKa的基本定义中的公式(3)和(4)可知,对于弱酸性化合物,吸附时的pH值应该调节到至少高于该酸性化合物pKa两个pH单位,在洗脱时,要保证99%以上的弱酸性化合物呈中性状态,就要调节pH至少低于酸性化合物两个pH单位;对于弱碱性,则与弱酸性化合物相反,在吸附时,环境的pH应该比弱碱性化合物pKa低两个pH单位,而洗脱时,pH至少要比弱碱性化合物高两个pH单位。
例如,氯霉素的pKa=9.61。在用阳离子交换固相萃取对氯霉素(弱碱性化合物)进行萃取时,环境的酸碱度应该调节到pH7.61以下。在此pH条件下,99%的氯霉素呈阳离子状态,被阳离子交换树脂吸附;洗脱时,应该调节到pH11.61以上。此时99%的氯霉素转化为中性状态,很容易被洗脱溶剂从阳离子交换柱上洗脱下来。
12.2固相萃取中的lgKow(辛醇-水分配系数Kow)
有机化合物的正辛醇-水分配系数(Kow)是指平衡状态下化合物在正辛醇和水相中浓度的比值。它反映了化合物在水相和有机相之间的转移能力,是描述有机化合物在环境中行为的重要物理化学参数。通常用其对数值LogKow来表示,也称为LogP(疏水常数)。分配系数的数值越大,有机物在有机相中溶解度也越大,即在水中的溶解度越小。
LogKow可以通过实验测定,也可以按一定的公式进行估算。在许多化合物理化手册或文献中和可以查到。
SPE固相萃取技术十(固相萃取仪器装置)
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