En az beş ardışık örnekten alınan doygunluk platolarının ortalama değeri her bir tekrar için hesaplanmalıdır. Aynı şekilde standard sapmalar da bulunmalıdır. Sonuçlar, çözelti hacmi başına düşen kütle ile ifade edilmelidir. Farklı akışlar kullanılarak yapılan iki testin ortalaması hesaplanır ve karşılaştırılır. Tekrarlanabilirlik %30’dan az olmalıdır.
Üç şişe için de ayrı ayrı sonuçlar verilmeli ve sabit olarak addedilen sonuçların ortalamaları alınmalı(%15’den en az tekrarlanabilirlikle) ve birim olarak çözelti hacmi başına düşen kütle ile ifade edilmelidir. Bu durumda, çözünürlük çok yüksekse, (> 100 gram/litre) yoğunluk kullanılarak kütle biriminin hacim birimine çevrilmesi gerekebilir.
Şekil 1: Devir-daim pompası ile kolon elüsyonu yöntemi
Şekil 2: Tipik bir mikrokolon (tüm boyutlar milimetre olarak)
Şekil 3: Tipik bir mikrokolon (tüm boyutlar milimetre olarak)
1= Seviye Düzenleyici kap ( örneğin,2.5 litre cam kap )
2= Kolon ( şekil 2’e bak)
3= Kısım Toplayıcı
4= Termostat
5= Teflon Boru
6= Cam Bağlantı Yeri
7= Su Hattı ( kolon ve termostat arasında, iç çapı yaklaşık 8m )
Şekil 4: Seviyeleme kaplı kolon elüsyon yöntemi
A.8 DAĞILMA KATSAYISI
-
YÖNTEM
Tarif edilen ‘çalkalama cam balon’ yöntemi OECD Test Dokümanına dayanır(1).
-
Giriş
Bu testi uygulamak için maddenin yapısal formülü, dağılma sabiti, suda çözünürlük ve hidroliz, n-oktanol çözünürlüğü ve yüzey gerilimi gibi ön bilgilere olmak yararlıdır.
Ölçümler, iyonize olabilen maddeler üzerinde, sadece iyonize olmayan durumlarında (serbest asit veya serbest baz), pH’ı pK değerinin en az 1 pH birimi altında (serbest asit) veya üzerinde (serbest baz) olan uygun tampon kullanılarak yapılmalıdır.
Bu yöntem iki ayrı işlemden meydana gelir: Çalkalama cam balon yöntemi ve yüksek performanslı sıvı kromatografisi (HPLC). İlki, log Pow değerinin (tanımlar için aşağıya bakınız) –2-4, ikincisi ise 0-6 arasına düştüğü durumlarda uygulanır. Her iki deneysel işlemin uygulanması durumunda da ilk olarak dağılma katsayısı ön tahmin olarak elde edilmelidir.
Cam balon çalkalama yöntemi aslında sadece n-oktanol ve suda çözünen saf maddelere uygulanır. Yüzey aktif maddelere uygulanabilir değildir (hesaplanmış bir değer veya tahmini n-oktanol ve suyun çözünürlüğünün biliniyor olması gerekir).
HPLC yöntemi, kuvvetli asit ve bazlara, metal komplekslere, yüzey-aktif maddelere veya eluent’le reaksiyona giren maddelere uygulanmaz. Bu maddeler için, hesaplanmış bir değer veya tahmini n-oktanol ve suyun çözünürlüğünün biliniyor olması gerekir.
HPLC yöntemi, test maddesindeki safsızlıklara çalkalama cam balon yönteminden daha az duyarlıdır. Yine de, bazı durumlarda safsızlıklar sonuçların yorumlanmasını zorlaştırır çünkü pik tayinini belirsizleşir. Ayrılmamış bir bant veren karışım için log P’nin üst ve alt sınırları belirtilmelidir.
-
Tanım ve birimler
Dağılma katsayısı (P), biribirleri ile büyük oranda karışmayan iki çözücü içeren ikili faz sisteminde çözülen bir maddenin denge derişimlerinin oranı (ci) olarak tanımlanır. n-oktanol ve su durumunda:
Dağılma katsayısı (P), bundan dolayı iki derişim değerinin oranıdır ve genellikle 10 tabanlı logaritma (log P) şeklinde verilir.
-
Referans maddeler
Çalkalama cam balon yöntemi
Yeni bir maddenin incelendiği her durumda referans maddelerin kullanılmasına gerek yoktur. Yöntemin kullanılabilirliliğini zaman zaman kontrol etmek amacıyla kullanılırlar ve diğer yöntemlerin sonuçlarıyla karşılaştırma yapılmasına olanak sağlarlar.
HPLC yöntemi
Bir bileşiğin ölçülen HPLC verilerinin P değeriyle ilişkilendirilmesi için, log P’ye karşı kromatografik veriler olacak şekilde 6 referans noktalı bir kalibrasyon grafiği oluşturulmalıdır. Bu grafik kullanıcının uygun referans maddelerinin seçmesi içindir. Mümkün olduğunca, en az bir referans maddesinin Pow değeri, test maddesinin Pow değerinin üzerinde; bir diğerininki ise test maddesinin Pow değerinin altında olmalıdır. 4’ten küçük olan log P değerleri için kalibrasyon, cam balon çalkalama yönteminden elde edilen verilere dayanarak yapılabilir. 4’ten büyük olan log P değerleri için kalibrasyon, sonuçlar hesaplanan değerlerle örtüşüyorsa geçerliliği tespit edilmiş literatür değerlerinden elde edilen verilere dayanarak yapılabilir. Daha iyi doğruluk için, tercihen test maddesine yapısal olarak benzeyen maddeler, referans bileşikler olarak tercih edilir.
Pek çok kimyasal grupları için kapsamlı log Pow listeleri mevcuttur(2)(3). Eğer yapısal olarak ilgili bileşiklere ait dağılma katsayısı verileri yoksa, diğer referans maddelerle oluşturulan daha genel bir kalibrasyon kullanılabilir.
Tavsiye edilen referans maddeler ve Pow değerleri Ek-II’de verilmiştir.
-
Test yönteminin ilkesi
-
Çalkalama cam balon yöntemi
Dağılma katsayısını belirlemek için, sistemde birbiriyle etkileşen bütün bileşenlerin dengeye ulaşması gerekir ve iki fazda da çözünen maddelerin derişimleri belirlenmelidir. Bu konuda yapılan literatür çalışmalarından birinin bu sorunu çözmek için, iki fazın tam karışımını fazların birbirlerinden ayrılmasının takip ettiği ve incelenen maddenin denge derişimi belirlendiği, bazı farklı tekniklerin kullanılabileceğine dikkat çekilmiştir.
-
HPLC yöntemi
HPLC, silikaya kimyasal olarak bağlı uzun karbon zincirleri (ör. C8, C18) içeren ticari olarak mevcut olan katı fazla doldurulmuş analitik kolonlarda gerçekleştirilir. Böyle kolonlara enjekte edilen kimyasallar kolon boyunca hareketli faz ve hidrokarbon durgun faz arasındaki farklı dağılma derecelerine bağlı olarak farklı hızlarda hareket ederler. Kimyasal karışımları hidrofobikliklerine-suda çözünenler önce, yağda çözünenler de en son-, hidrokarbon-su dağılım katsayılarının oranlarına göre çözücüyle sürüklenir. Böylece ters fazlı bir kolondaki alıkonma zamanı ve n-oktanol/su dağılım katsayısı arasındaki ilişki saptanmış olur. Dağılım katsayısı ifadede yer alan kapasite faktörü k, ile bulunur.
Burada;
tr = test maddesinin alıkonma zamanı
to = bir çözücü molekülünün kolondan geçmesi için gereken ortalama zaman (ölü-zaman). Nicel analitik yöntemlerine gerek yoktur, sadece sürüklenme zamanlarının belirlenmesi gereklidir.
-
Kalite kriterleri
-
Tekrarlanabilirlik
Cam balon çalkalama yöntemi
Dağılma katsayısının doğruluğunu garantilemek için üç farklı test koşulu altında eş tayin yapılmalıdır. Bu şekilde belirlenen madde miktarı ve çözücü hacimlerinin oranları değişebilir. Genellikle logaritmik olarak ifade edilen dağılım katsayısının belirlenen değerleri ±0,3 log birimi aralığına düşmelidir.
HPLC yöntemi
Ölçümlerdeki güvenilirliği artırmak için, iki tekrar tayin yapılmalıdır. Ayrı ayrı ölçümlerden türetilen log P değerleri ±0,1 log birimi aralığına düşmelidir.
-
Duyarlılık
Cam balon çalkalama yöntemi
Yöntemin ölçüm aralığı, analitik işlemin tayin sınırıyla belirlenir. Bu şekilde, çözünen maddenin derişiminin her iki fazda da 0,01 mol/litreden daha fazla olmadığı durumlarda, (-2)-4 aralığındaki (bazen bu aralık 5’e kadar çıkabilir) log Pow değerleri hesaplanabilir.
HPLC yöntemi
HPLC yöntemi, dağılım katsayılarının 0-6 log Pow aralığında tahmin edilmesine izin verir. Normalde, bir bileşiğin dağılma katsayısı cam balon çalkalama değerinin ±1 log birimi içinde tahmin edilebilir. Tipik karşılaştırmalar literatürlerden bulunabilir (4)(5)(6)(7)(8). Daha yüksek doğruluğa korelasyon çizimlerinin yapısal olarak ilişkili referans bileşiklere dayandırıldığında ulaşılabilir (9).
-
Özgünlük
Cam balon çalkalama yöntemi
Nernst Dağılım Kanunu seyreltik çözeltiler için sadece sabit sıcaklık, basınç ve pH’da uygulanır. Tam olarak iki saf çözücü arasında dağılan bir saf maddeye uygulanır. Eğer aynı anda bir veya iki fazda da farklı çözünen maddeler meydana gelirse bu durum sonuçları etkileyebilir.
Çözünen moleküllerin dağılması veya bir araya gelmesi, Nernst Dağılım Kanunundan sapmalara neden olur. Böyle sapmalar, dağılma katsayısının çözeltinin derişimine bağlı olması etkisiyle tanımlanır.
Birden çok denge söz konusu olduğu için, bu test yöntemi herhangi bir düzeltme olmadan, iyonlaşan bileşiklere uygulanmamalıdır. Bu tür bileşikler için su yerine tampon çözelti kullanılması göz önünde bulundurulmalıdır. Tampon çözeltinin pH’sı pKa’dan en az 1 pH birimi kadar farklı olmalıdır ve bu pH’nın ortam için olması akılda tutulmalıdır.
-
Test yönteminin tanımlanması
-
Dağılma katsayısının ön-tahmini
Dağılma katsayısı tercihen bir hesaplama yöntemi kullanılarak (bakınız Ek-I) veya uygunsa test maddelerinin saf çözücülerdeki çözünürlük oranlarından hesaplanır (10).
-
Cam balon çalkalama yöntemi
-
Hazırlık
n-Oktanol: Dağılma katsayısının belirlenmesi oldukça yüksek saflıktaki analitik derecede saf belirteçlerle yapılmalıdır.
Su: su, cam veya kuartz aletlerde bir veya iki defa damıtıldıktan sonra kullanılmalıdır. Doğrulanmışsa iyonlaşan bileşikler için, su yerine tampon çözeltiler kullanılmalıdır.
Not:
Doğrudan iyon değiştiricisinden alınan su kullanılmamalıdır.
-
Çözücülerin ön-doygunlaştırma işlemi
Dağılma katsayısı bulunmadan önce, çözücü sisteminin fazları deney sıcaklığında çalkalanarak karşılıklı olarak doyurulur. Bunu yapmak için her birinde diğer çözücüden yeterli miktarda bulunan oldukça saf analitik derecede iki büyük n-oktanol veya su stok şişesini 24 saat boyunca mekanik bir karıştırıcıda çalkalamak pratik olacaktır. Daha sonra, fazlar ayrılıncaya ve doygunluğa erişinceye kadar bekletilirler.
-
Test için hazırlık
İki fazlı sistemin tam hacmi test kabını hemen hemen doldurmalıdır. Böylece buharlaşmaya bağlı madde kaybı önlenmiş olur. Hacim oranı ve kullanılacak madde miktarları aşağıda belirtilenlerle sabitlenir:
- dağılım katsayısının ön değerlendirmesi (yukarıya bakınız),
-analitik işlem için gereken test maddesinin en düşük miktarı,
-her iki fazda litre başına 0,01 mol maksimum konsantrasyon sınırlamaları.
Üç tane test yürütülür. Birincisinde n-oktanolün hacminin suyun hacmine oranı hesaplanır; ikincisinde bu oran ikiye bölünür ve sonuncusunda da bu oran ikiyle çarpılır. (örneğin 1:1, 1:2,2:1).
-
Test maddesi
Suyla doyurulmuş n-oktanol içinde bir stok çözelti hazırlanır. Bu stok çözeltinin konsantrasyonu, dağılma katsayısının belirlenmesinde kullanılmadan önce hassas olarak hesaplanmalıdır. Bu çözelti kararlılığını koruduğu koşullarda saklanmalıdır.
-
Test koşulları
Test sıcaklığı 20 ile 25 oC aralığında ve ±1 °C ’de sabit tutulmalıdır.
-
Ölçüm işlemi
-
Dağılım dengesinin kurulması
İçinde iki çözücüden de gereken, doğru olarak ölçülen miktarlarda bulunan stok çözelti içeren çiftli test kapları, test koşullarının her biri için hazırlanmalıdır.
n-oktanol fazları hacimce ölçülmelidir. Test kapları uygun bir çalkalayıcıya konmalı ya da elle çalkalanmalıdır. Santrifüj tüpü kullanılıyorsa, tüplerin çapraz eksenleri boyunca 180° döndürülmesi tavsiye edilen yöntemdir; böylece de sıkışan hava iki fazın içinden yukarı çıkar. Deneyimler göstermiştir ki, dağılım dengesinin oluşması için, bunun gibi 50 dönüş yeterlidir. Emin olmak için, beş dakikada 100 dönüş yapılması tavsiye edilir.
-
Faz ayrılması
Gerekli olduğunda, fazları ayırmak için, karışımlar santrifüjlenmelidir. Bu işlem oda sıcaklığındaki bir laboratuvar santrifüjünde yapılmalıdır veya eğer sıcaklık kontrolü olmayan bir santrifüj kullanılıyorsa da santrifüj tüpleri, denge için analizden önce en az bir saat oda sıcaklığında bırakılmalıdır.
-
Analizler
Dağılma katsayısının belirlenmesi için, test maddesinin her iki fazdaki konsantrasyonların da belirlenmesi gerekir. Her bir test koşulu için bütün tüplerdeki her bir fazdan sıvı kısımlar alınır ve seçilen işlemle analizleri yapılır. Her iki fazdaki toplam madde miktarı hesaplanmalı ve başlangıçtaki madde miktarıyla karşılaştırılmalıdır.
Sulu faz, n-oktanol kalıntılarının bulunma riskini en aza indiren bir işlemle alınmalıdır. Su fazından örnek almak için, çıkarılabilir bir iğnesi olan cam şırınga kullanılabilir. Şırınga başlangıçta kısmen havayla doldurulmalıdır. İğne n-oktanol tabakasına daldırılırken hava da yavaşça dışarı atılır. Yeterli hacimdeki sulu faz şırıngaya alınır, şırınga çözeltiden çabucak uzaklaştırılır ve iğne çıkartılır. Şırınganın içeriği daha sonra sulu örnek olarak kullanılabilir. İki ayrı fazın derişimi tercihen maddeye özgü bir yöntemle belirlenmelidir. Örnek alınacak analitik yöntemler;
-fotometrik yöntemler,
-gaz kromatografisi,
-yüksek performanslı sıvı kromatografisidir.
-
HPLC yöntemi
-
Hazırlık
Düzenek
Titreşimsiz çalışan pompalı bir sıvı kromatograf ve uygun bir tespit cihazı gereklidir. Enjeksiyon döngülü bir enjeksiyon vanası kullanılması tavsiye edilir. Durgun fazdaki polar grupların varlığı HPLC kolon verimini ciddi bir şekilde azaltabilir. Bundan dolayı durgun fazlar minimum yüzde polar gruplara sahip olmalıdır (11). Ticari olarak mikropartiküllü tersfaz dolgulu veya hazır-dolgulu kolonlar kullanılabilir. Enjeksiyon sistemi ve analitik kolon arasına bir koruyucu kolon yerleştirilebilir.
Hareketli faz
Elute çözücüsünü hazırlamak için HPLC de kullanılan saflıkta metanol ve HPLC de kullanılan saflıkta su kullanılır, kullanmadan önce çözeltinin gazı giderilir. İzokratik elüsyon uygulanmalıdır. Minimum su içeriği %25 olan metanol/su oranları kullanılmalıdır. 3:1 (v/v) metanol-su karışımı, log P 6 olan bileşikleri 1 saat içinde, 1 ml/min. akış hızında çözücüyle sürükleme durumunda başarılıdır. Yüksek log P değeri olan bileşikler ve referans maddeleri için, hareketli fazın polaritesi veya kolon uzunluğunun azaltılması elüsyon süresinin kısaltılması için gereklidir.
n-oktanoldeki çözünürlüğü çok az olan maddeler HPLC yönteminde anormal bir şekilde düşük log Pow values değerleri gösterme eğilimindedirler; böyle bileşiklerin pikleri çözücü piklerin önünde görülür. Bu da muhtemelen; ayrılma işleminin gerçekleşmesinin dengeye ulaşmak için HPLC’deki normal ayrılma süresinden daha fazla olmasına bağlıdır. Akış hızını azaltmak ve/veya metanol/su oranını düşürmek güvenilir bir değer elde etmek açısından etkili olabilir.
Test ve referans bileşiklerinin belirlenebilmeleri için hareketli fazın içinde yeterli konsantrasyonda çözünür olmaları gerekmektedir. Sadece istisnai durumlarda, metanol-su karışımıyla katkı maddeleri kullanılabilir, çünkü katkı maddeleri kolonun özelliklerini değiştirir. Katkı maddeli kromatogramlar için, aynı tip fakat farklı bir kolon kullanmak zorunludur. Eğer metanol-su uygun değilse, etanol-su veya asetonitril-su gibi diğer organik çözücü-su karışımları kullanılabilir.
Eluent pH’ı iyonlaşabilen maddeler için kritiktir. Kolonun çalışma pH aralığı içinde olmalıdır o da genellikle 2-8 arasındadır. Tamponlama tavsiye edilir. Tuz çökmesinden kaçınmaya ve bazı organik faz/tampon karışımlarının neden olduğu kolon bozulmasına karşı dikkat edilmelidir. pH’ı 8’in üzerinde olan silika bazlı durgun fazlarla yapılan HPLC ölçümleri tavsiye edilmez, baz kullanımından dolayı hareketli faz kolonun performansında hızlı bozulmaya neden olabilir.
Çözünen maddeler
Referans maddeler olabildiğince saf olmalıdır. Test için veya kalibrasyon amaçlı kullanılan maddeler mümkünse hareketli fazda çözünmelidir.
Test koşulları
Ölçümler sırasında sıcaklık ±2 K’dan daha fazla değişmemelidir.
-
Ölçüm
t0 Ölü-zamanının hesaplanması
Ölü-zaman gerek alkilmetil ketonlar gibi homolog seriler gerekse tiyoüre veya formamid gibi alıkonmamış organik bileşikler kullanılarak tayin edilebilir. Homolog seriler kullanarak ölü-zamanın hesaplanması için en az yedi parçalı bir set homolog serinin enjekte edilmesi ve ayrı ayrı alıkonma zamanlarının hesaplanması gerekir. Kabataslak alıkonma zamanları, tr (n c + 1) regresyon denklemindeki tr(n c)’nin, kesişim, a, ve eğim, b, nin bir fonksiyonu olarak çizilir. Aşağıdaki denklemle tayin edilir (nc = karbon atomu sayısı).
tr (nc+1) = a+b tr (nc)
t0 ölü zamanı t0 = a/(1-b) ile verilir.
Kalibrasyon grafiği
Bir sonraki basamak, uygun referans bileşikler için log k değerleri log p’ye karşılık çizilerek korelasyon grafiğini oluşturmaktır. Pratikte, 5-10 set arasında, log p değerleri beklenen aralıkta olan standart referans bileşikler eş zamanlı olarak enjekte edilirler ve tercihen, tespit sistemindeki kayıt yapan integratörle alıkonma zamanları belirlenir. Kapasite faktörlerine ilişkin logaritmik değerler, log k, hesaplanır ve bu değerlerin çalkalama cam balon yöntemiyle belirlenen log p’nin bir fonksiyonu olarak grafik çizilir. Kalibrasyon düzenli aralıklarla, günde en az bir kere, yapılır, bu yüzden kolonun performansındaki olası değişiklikler izin verilebilir hale gelebilir.
Test maddesinin kapasite faktörünün hesaplanması
Test maddesi mümkün olduğunca az bir miktarda hareketli faza enjekte edilir. Alıkonma zamanı belirlenir (iki kere), kapasite faktörü, k, hesaplanır. Referans bileşiklerin korelasyon grafiğinden, test maddesinin dağılım katsayısı interpole edilerek bulunur. Çok düşük ve çok yüksek dağılım katsayıları için ekstrapolasyon gereklidir. Bu durumlarda, regresyon doğrusunun güven sınırına özel önem gösterilmelidir.
-
VERİLER
Çalkalama cam balon yöntemi
Tayin edilen P değerlerinin güncelliği eş zamanlı yapılan iki tayinin ortalamalarının tüm verilerin ortalamasıyla karşılaştırılarak test edilebilir.
-
RAPORLAMA
Test raporları, mümkünse, aşağıdaki bilgileri içermelidir:
-
maddenin tam tanımlanması (tanım ve safsızlıklar),
-
yöntemler uygulanabilir olmadığında, (örneğin yüzey aktif maddeler) başlangıçtaki n-oktanol ve suyun çözünürlüklerine dayanarak hesaplanmış bir değer veya tahmin sağlanmalıdır,
-
sonuçların yorumlanması, özellikle de safsızlıklar ve maddenin fiziksel haline dair tüm bilgiler ve açıklamalar.
Çalkalama cam balon yöntemi için:
-
varsa, yapılan ilk tahmin sonuçları,
-
tayin sıcaklığı,
-
konsantrasyon belirlemede kullanılan analitik işlemlerin verileri,
-
eğer yapılmışsa, santrifüj hızı ve süresi,
-
her bir belirleme için, her iki fazda da ölçülen konsantrasyonlar (bu da toplam 12 konsantrasyonun rapor edileceği anlamına gelmektedir),
-
test maddesinin ağırlığı, her bir test kabındaki her bir fazın hacmi ve dengeye ulaşıldıktan sonra her iki fazda da yer alan test maddesinin hesaplanan toplam miktarı,
-
dağılma katsayısının (P) hesaplanan değerleri ve ortalaması test koşullarının her bir seti için, tüm tayinlerin ortalaması olarak, rapor edilmelidir. Eğer dağılım katsayısının derişime bağlılığıyla ilgili bir öneri varsa not edilmelidir,
-
ortalama ile ilgili her bir P değerinin standard sapması rapor edilmelidir,
-
bütün belirlemelerden bulunan ortalama P ayrıca logaritmik olarak da ifade edilmelidir. (10 tabanına göre),
-
teorik olarak hesaplanan Pow, bu değer hesaplandığında veya ölçülen değer > 104 olduğunda,
-
deney sırasında kullanılan suyun ve sulu fazın pH’ı,
-
eğer tampon çözelti kullanılmışsa, su yerine tampon çözelti kullanımının doğrulanması, tamponların bileşenleri, derişim ve pH’ları, sulu fazın deney öncesi ve sonrasındaki pH’ı.
HPLC yöntemi için:
-
varsa, yapılan ilk tahmin sonuçları,
-
test ve referans maddeleri ve bu maddelerin saflıkları,
-
tayinlerin sıcaklık aralığı,
-
tayinlerin yapıldığı pH,
-
analitik ve koruyucu kolon, hareketli faz ve belirlemelerin ortalamalarıyla ilgili detaylar,
-
alıkonma verileri ve kalibrasyonda kullanılan referans maddelerin literatürdeki log P değerleri,
-
regresyon doğrusu ile ilgili detaylar (log P ye karşılık log k),
-
test bileşiği için ortalama alıkonma verileri ve interpole edilen log P değeri,
-
ekipmanların ve işlem koşullarının tanımları,
-
elüsyon şartları,
-
kolona verilen test ve referans maddelerinin miktarları,
-
ölü-zaman ve nasıl ölçüldüğü.
-