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水-ベンゼン系におけるベンゾイル酸の溶解性と分配係数に対する酸性、中性、塩基性pHの影響

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EFFECT of ACIDIC, 水-ベンゼン系でのベンゾイル酸の溶解性と分配係数に対する中性および塩基性pHの影響

Gita Chaurasia

薬剤学科、Siddhant College of Pharmacy, Sudumbare, Pune – 412109 Maharashtra India。

概要：可溶化は溶質と溶媒の相互作用、溶媒中の溶質のイオン形態への解離、温度、圧力、水素結合、誘電率、物質の極性および非極性、pHなどに依存します。 水層と有機層の2つの非混和溶媒で分配係数を測定した。 安息香酸は，異なるpHの緩衝液（酸性，中性，塩基性）に可溶であることと，室温での分配係数の検討のために本研究で選択された。 安息香酸のpHの異なる緩衝液への溶解度は滴定法で分析した。 親水性溶媒である水と疎水性溶媒であるベンゼンなど、最も一般的な2つの非混和性溶媒を選択して、分配係数を検討しました。 安息香酸をこれらの溶媒間に分配し、酸塩基滴定法により両溶媒中の薬物濃度を分析した。 pH 4.0, 7.0, 9.0の緩衝液と蒸留水に対する安息香酸の溶解度と分配率を測定した結果、pH 4.0, 7.0, 9.0の緩衝液と蒸留水に対する安息香酸の溶解度は0.5%であった。 その結果、安息香酸は水溶液層では解離しない単量体分子として、有機物層では二量体として会合していることが確認された。 安息香酸の蒸留水への溶解度は0.142+0.033g/100gであり、pH 4.0, pH 7.0, pH 9.0ではそれぞれ0.153+0.01, 0.148+0.708, 0.186+0.145 であることが判明した。 グラフから、酸性媒体のpH緩衝液への溶解度は、塩基性pHよりもわずかに高いことが観察された。 安息香酸のベンゼン-水系での分配係数は0.636、pH4.0, pH7.0, pH9.0の緩衝液での分配係数はそれぞれ0.841, 0.624, 0.589であった。 このことから、安息香酸の分配係数は、中性および塩基性媒体よりも酸性媒体で高いことが確認されました。

キーワード：

溶解度、分配係数、pHの影響、溶解度に影響を与える要因、ネルンスト分配係数

はじめに：溶解度は定量的にはある温度での飽和溶液中の溶質の濃度として定義され、定性的には均一な分子分散体を形成する2以上の物質の自発的相互作用として定義できるかもしれない。 1グラムの溶質が何ミリリットルの溶媒に溶けるかで表される。 化学および薬学の分野では、

分配係数は、体内での薬物の分布を推定するのに有用である。 オクタノール/水分配係数が高い疎水性の薬物は、主に細胞や血液の脂質二重膜などの疎水性領域に分配される。 逆に親水性の薬物（オクタノール/水分配係数が低い）は、主に血清などの水系領域に分布する。 1 不混和な2液の混合物に過剰な液体または固体を加えると、2相の間に分散してそれぞれが飽和状態になる。 混じり合わない溶媒に飽和するのに足りない量の物質を加えても、一定の濃度比で2層間に分布するようになる。 溶媒1と溶媒2の物質の平衡濃度をC1、C2とすると、平衡式はC1/C2=Kとなり、このKは「分配係数、分配係数、分配比、ネルンスト分配法則式」と呼ばれる。 2 溶媒の一方が気体、他方が液体の場合、気液分離係数を求めることができる。 例えば、全身麻酔薬の血液／気体分配係数は、麻酔薬が気体から血液に移行しやすいかどうかを測定するものである。 3 相の一方が固体である場合、例えば、一方の相が溶融金属で、もう一方の相が固体金属である場合、4 または両方の相が固体である場合にも、分配係数を定義することが可能である。 5

ある物質が固体に分配されると、溶液になる。 分配係数は様々な方法（シェイクフラスコ、HPLCなど）で実験的に測定したり、様々な方法（フラグメントベース、アトムベースなど）に基づく計算によって推定することができる。 安息香酸は、アセトン、ベンゼン、CCl4、CHCl3、アルコール、エチルエーテル、ヘキサン、フェニル類、液体アンモニア、酢酸塩などに溶解するため、かすかに良い香りを持つ無色の結晶性固体が選ばれています。 治療上、安息香酸は細菌による感染を防ぐのに役立ちます。 安息香酸およびサリチル酸外用剤（皮膚用）は、火傷、虫刺され、真菌感染症、または湿疹による皮膚の刺激および炎症の治療に使用される組み合わせの薬です。 食品中の保存料としての安息香酸の一般的な使用量は、0.05～0.1％です。 安息香酸を使用できる食品およびその最大使用量は、国際食品法によって管理されています。 6, 7 20世紀初頭には去痰剤、鎮痛剤、防腐剤として使用されていた。 8 教室では、爆弾熱量計を校正するための一般的な基準となっている。 9 安息香酸は、異なるpHの緩衝液（酸性、中性、塩基性）への可溶化と、室温での分配係数研究のために本研究で選択されたものである。 安息香酸の異なるpHの緩衝液への溶解度は滴定法で分析した。 親水性溶媒である水と疎水性溶媒であるベンゼンなど、最も一般的な2つの非混和性溶媒を選択して、分配係数を測定しました。 安息香酸をこれらの溶媒に分配し、酸塩基滴定法で両溶媒の薬物濃度を分析した。 材料：安息香酸はResearch lab fine chem. Industries, Mumbaiから提供され、異なるpH（4.0、7.0、9.0）の緩衝液はMerck specialties Private Ltd., Mumbaiから提供されました。 すべての化学物質と溶媒は分析試薬グレードを使用し、作業中は新鮮な蒸留水を使用した。 安息香酸の溶解度は、室温(25℃)で酸塩基滴定法により、異なるpHの緩衝液に対する溶解度を評価しました。 pHの異なる緩衝液(4.0, 7.0, 9.0)100mlを別々のビーカーに取り、安息香酸約200mgを加え、ガラス棒でよく撹拌して飽和溶液を作りました(一部未溶解の固体が残っている必要があります。). これらの溶液は、必要に応じて加熱した。 調製した溶液を室温で冷却し、これらの溶液の5mlをあらかじめ重量を測定した乾燥コニカルフラスコ（W1）に取り出した。 5mlのコニカルフラスコは再び重量を加え(W2)、これらの溶液は、フェノールフタレインを指示薬として0.05N NaOH溶液（新しく調製したもの）に対して滴定された。 終点はピンク色で、これらの測定値を記録した(V)。 安息香酸の溶解度（g/100gの溶媒）は、以下に記載する式によって決定し、ブランクとして蒸留水に対する溶解度を比較した。 pHの異なる緩衝液との溶解度(g/100g)をプロットした。 安息香酸の溶解度に対するpHの影響をグラフで調べた。

If W1=空のコニカルフラスコの重量

W2= 5ml溶液の入ったコニカルフラスコの重量

W3 =溶液の重量 = (W2 – W1) gram

W4= 溶質（安息香酸）の重量 = 0.122×0.05×ビュレットの読み（V）

W5 = 溶媒の重量 = (W3 – W4)

S = 安息香酸の溶解度（g/100g of solvent）

= 溶質の重量（W4）×100

溶媒の重量（W5）

分割係数の決定。 pHが異なる場合の分配係数は、シェイクフラスコ酸塩基滴定法で推定しました。 ビーカーに安息香酸のベンゼン中10%溶液(bb溶液)を調製した。 3699>

1. pH4.0の緩衝液40ml+bb溶液40ml
2. pH4.0の緩衝液40ml+bb溶液30ml+ベンゼン10mlの4種類の分液ロートで分取した。
3. 緩衝液pH4.0 40 ml + bb溶液 25 ml + ベンゼン 15 ml
4. 緩衝液pH4.0 40 ml + bb溶液 20 ml + ベンゼン 20 ml

室温（25 0 C）で24時間ウォーターバスインキュベーターシェーカーでこれらのフラスコをシェーカーで振盪した。 すべての溶液は平衡になるように台の上で30分間静置した。 下層水層と上層ベンゼン層を含んでいた。 ベンゼン層をセパレートフラスコに保持し、各フラスコの下層水層をドライビーカーに取り出した。 水層10mlを乾いたメスシリンダーに採取し、フェノールフタレインを指示薬として0.01N NaOHで滴定を行った。 終点はピンク色で、この測定値を記録した。 別の乾燥したコニカルフラスコでベンゼン層5mlをピペットで取り出し、蒸留水10mlを加えた。 この溶液を、フェノールフタレインを指示薬として0.1N NaOH溶液に対して滴定した。 終点はピンク色で、この測定値を記録した。 pH7.0とpH9.0の緩衝液、およびブランク試料として蒸留水を用いて同様の手順を実施した。 このような系において、分配係数(K)の推定は次の式によって計算された。

a) 水層のモル数/リットルの安息香酸濃度は、式1、2および3のように正規性の決定によって計算される。

N1V1 = N2V2 …… (1)

ここにN1=水層正規性の= Naq

Naq = 0.01 V2 / 10 ……(2)

N2=滴定用NaOHの正規性 = N org = 0.01 N

Naq = Caq ……(3)

V1 = 水層の採取量 = 10 ml

V2 = NaOH消費量（ビュレットの読み）

1. 有機層については、式4、5および6により、安息香酸の濃度（moles/リットル）が正規性判定によって計算されます。

1. b) N3V3 = N4V4 ……(4)

ここでN3 = 有機層の正規性 = Norg

Norg = 0.1 V4 / 5 ……(5)

N4 =滴定用 NaOH の正規性 = 0.0 … …であり、N3 = 有機層の正規性 = Norg N4 = 滴定用 NaOH の正規性 = 0.0 … …である。1 N

N org = C org …… (6)

V3 = 有機層の採取量 = 5ml

V4 = NaOH消費量（ビュレットの読み）

1. c) ベンゼン-水系の分配係数は式7により次のように求めた

K = Caq / Corg 1/2 … … ….(7)

K = 水層中の濃度 (CW)

{ 有機層中の濃度 (CO)}1/2

pHの異なる緩衝液と分配係数 (k) をプロットしてグラフを作成した。 10

結果と考察：可溶化は溶質と溶媒の相互作用、溶媒中の溶質のイオン形態への解離、温度、圧力、水素結合、誘電率、物質の極性、非極性などに依存します。 Table 1は、安息香酸の25℃における溶解度の分析結果である。 安息香酸の蒸留水に対する溶解度は，室温（25 0 C）で0.142 + 0.033 g/100 gであり，中性pH緩衝液7.0で最大となることが確認された。 25℃における溶解度の分析

BENZEN-BAUPER phot.0

Sno.	溶剤	Solubility*(S) (g/100g of solvent) (Mean+SD)
1	蒸留水	0.142 + 0.033
2	ベンゼン緩衝液 pH4.0	0.153 + 0.012
3	ベンゼン緩衝液 pH7.0
1	BENZEN-BAUPER PHOTOGY pH7.0
0.186 + 0.145
4	ベンゼン緩衝液 pH 9.0	0.148 + 0.708

* 結果は25℃で（平均＋分散）（n = 3）で表した

図中のグラフは、BENZEN BUFFER溶液のpHを表している。 図1のグラフから、酸性媒体中のpH緩衝液への溶解度は、イオン解離のため塩基性pHよりもわずかに高いと結論付けられた。: EFFECT OF pH ON SOLUBILITY

安息香酸の水とベンゼン間の分布を調べると、比CW/COは一定しないが、比CW/CO1/nは一定であることがわかった。 これは、ベンゼン層では安息香酸分子同士が水素結合により2分子会合（2量化）し、水層ではモノマー分子として残っているためである。 11 表2に分配係数に対するpHの影響を示します。安息香酸のベンゼン-水系での分配係数は0.636、pH4.0、pH7.0、pH9.0の緩衝液では0.841, 0.624, 0.0と解析され、安息香酸の分配係数は、ベンゼン-水系では、pH4.0では、pH6.0となりました。3699>

TABLE 2: ANALYSES OF pH ON PARTITION COEFFICIENT

ベンゼン緩衝液 pH7.1

3

ベンゼン緩衝液 pH8.0 3

S no.	溶媒	分配係数（K）
1	ベンゼン-水系	0.0.0.0.0.0.0.1.0.0.0.0.00.636
2	ベンゼン緩衝液 pH4.0	0.841
3	ベンゼン緩衝液 pH7.0	0.624
4	ベンゼン緩衝液 pH9.1 3
ベンゼン緩衝液 pH8.1
0.589

グラフから、酸性pHにおける安息香酸の分配係数は中性および塩基性媒体よりも高いことがわかります（図2参照）。 pHが分配係数に及ぼす影響

結論：安息香酸の異なる溶媒における可溶化および分配係数の研究は、あらゆる剤形のプレフォーミュレーション設計において大きな価値があると結論付けられた。 また、溶質が特定の溶媒に溶解または会合すること、その溶液から抽出される溶質量、複合体の式決定、局所製剤の拡散係数決定、血液や他の体液に分布する薬物の量などは、これらの方法によって推定されます。 また、このような研究成果をもとに、薬物動態の解明を進めるとともに、薬物動態に関連する研究開発を進めています。 応用生物薬剤学&薬物動態学…: McGraw-Hill Medical, New York, Edition 6, Vol, II, 2012: 211.

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How to cite this article:

Chaurasia G: Effect of acid, neutral and basic pH on solubility and partition-coefficient of benzoic acid between water-benzene system.「水系安息香酸の溶解度と分配係数に対する酸性、中性、塩基性のpHの影響」. Int J Pharm Sci Res 2017; 8(6): 2637-40.doi: 10.13040/IJPSR.0975-8232.8(6).2637-40.

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