Bioanalyse
Dag 1. Fysicochemische parameters
De fysicochemische parameters
1. Polariteit
Hydrofoob: niet wateroplosbaar. Hydrofobe oppervlaktes; een druppel op een lotus blad.
Oppervlakte tensie
Hydrofiele: wateroplosbaar. Hee> watersto?ruggen en intermoleculaire interacAe met
water.
Watersto?rugdonors (kunnen ook acceptoren zijn): NH of OH groep
Waterstofacceptoren: O en N groepen.
De watersto?ruggen zorgen voor dipoolinteracAes (zwakke variant van ionische binding.
- ElektronegaAeve groepen zuigen elektronen naar zich toe en zorgt voor een ongelijke
verdeling van elektronen in de molecuul. Daardoor is een dipoolmoment in een
watermolecuul.
- PosiAef trekt negaAef aan.
Apolair: geen watersto?ruggen en geen dipool. Bv koolstoMetens en -ringen. Hoe minder de
elektronen de kans hebben om door het molecuul te bewegen hoe apolairder de stof is.
Par$$e coëfficiënt (K)
ParAAe is een 2 fasen systeem van neutrale stoffen. Als een stof wordt opgelost in een 2 fase
systeem, water is een polair solvent en de organische middel is apolair.
Uit K wordt afgeleid
K>1 hogere affiniteit naar organisch oplossing (apolair)
K<1 hogere affiniteit naar aqueous oplossing (polair)
De K is systeem aWankelijk, wordt iets na of voor de reacAe veranderd, veranderd het mee.
Betere manier is Log P, een standaard van K dat gemeten is met 1-octanol.
Log P>0 is het een hydrofoob molecuul
Log P< 0 is het een hydrofiele molecuul
CalculaAe: P=93 Log P= Log93à1.97
Log P= -1.85à P=10!".$% =0.014
Polariteit van oplosmiddelen
De sterke solventen zijn apolaire
als, acetonnitril, THF, hexaan. De
zwakke solventen zijn polair zoals
water en alcoholen.
Zwakke en sterke solvente hebben
dat wel of niet mixen met water.
misicbility: meng in elke raAo
denkbaar van 0.1 % tot 99.9%.
Niet misicibile: mengt niet in alle
raAo’s
,2.Lading
Voornamelijk zuur/base.
De zuur kan een proton doneren (deprotoneren).
De base kan een proton opnemen (protoneren).
Bronsted/Lowry acid-base reacAon: AH+BßàBH+ + A
De pKa gee> aan hoe graag een molecuul onder invloed van pH
geprotoneerd kan worden
pKa: dissociaAe constante. pKa is de pH waar 50 % geladen is en 50%
neutraal is.
Zure gaan deprotoneren (AHàA-) in een
basische omgeving
Dus gaan base protoneren (BàBH+) in een
zure omgeving.
Henderson-Hasselbalch
pH=pKa ±1 à 90% conversie
pH= pKa ±2 à 99% conversie
Naarmate de geladen toeneemt neemt de ongeladen af.
• Een base protoneerd bij een lage pH (hoge concentraAe H3O+)
pH=pKa+2à neutraal
pH=pKa-2à geprotoneerd, posiAef geladen
Propylamine pKa=10.7. pH=pKaà 50 % geladen/conversie
• Zuur deprotoneerd bij een hoge pH (hoge concentraAe OH-)
pH= pKa-2à neutraal
pH= pKa+2àdeprotonerend, negaAef geladen
Azijnzuur pKa=4.8
pka
Beïnvloeding van pKa
• Zuur/base groepen; typische pKa waarde
• Dichtbij gelegen funcAonele groepen; elektron pushing of
pulling bv. Dubbel gebonden O2 die zuigt de elektronen en zo
beïnvloedt het de pKa
• ResonanAe structuren; stabiliseren een lading. Hoe meer
resonanAe structuren een molecuul hee>, hoe lager de pka. Bij
dubbele bindingen en planaar ringstructuren kan dus een
negaAeve lading rondspringen.
, Quinine is een base met een pKa 8.55
OH groepen komen vaak voor bij zuren, terwijl NH bij base zijn. Dit wordt beïnvloed door
elektronen negaAviteit(EN).
Hoe meer elektronegaAef, elektronpulling (F, O, Cl), groep op de zuur op base groep zit, hoe
lager de pKa o>ewel hoe gemakkelijker je kan
deprotoneren, stabieler. Een zuur is het gemakkelijks te
deprotoneren en een base minder makkelijk, dat maakt
de pKa lager.
Hoe meer elektronposiAef, elektronpushing
groepen(alkyls), hoe hoger de pka. Een zuur is het
moeilijks te deprotoneren en een base makkelijk, dat
verhoogd de pKa.
Pka uitzondering
Amides zijn extreme zwakke basen met
een pKa<0 en prakAsch moeilijk te
protoneren. Doordat die ene EN zuurstof
daar zit gaat hij niets doen.
In tegenstelling tot sulfonamide, een sterk
zuur. Doordat de sulfon groep net naast de
NH-groep, zuigt het alle elektronen van de N weg. En zou de N heel graag z’n proton willen
afstaan. Beredeneer welke groep als de sterkste base werkt/ hoge pKa.
3.Distribu:e coëfficiënt (D)
Is het dynamische equilibrium tussen twee fasen en neemt deel aan de geladen en neutrale
vormen van het molecuul. Een geladen molecuul lost beter op in water dan een neutrale
stof.
Log D >0 affiniteit voor apolaire stoffen
Log D <0 affiniteit voor polaire stoffen
Vb. Diazepam LogP =2.82, base pKa=3.
Het is ongeladen boven zijn pKa, maar in een zure omgeving zal het geladen worden, de Log
D wordt lager en de affiniteit wordt hoger voor water.
Aspirine LogP=1.19, zuur pKa=3.5.
Het is ongeladen onder zijn pKa, dus in een basischere omgeving zal het geladen zijn, Log D
wordt meer dan 0 en hee> een affiniteit voor vepge, apolaire stoffen o>ewel de organische
laag.
4. Vola:liteit: hoe makkelijk een compound zijn transiAe hee> naar de gasfase onder het
kookpunt.
Bv. water, onder zijn kookpunt bv kamertemperatuur zal het afdampen. Chloroform. Of
esters, komen vaak in parfums voor. Of ethanol
Dag 1. Fysicochemische parameters
De fysicochemische parameters
1. Polariteit
Hydrofoob: niet wateroplosbaar. Hydrofobe oppervlaktes; een druppel op een lotus blad.
Oppervlakte tensie
Hydrofiele: wateroplosbaar. Hee> watersto?ruggen en intermoleculaire interacAe met
water.
Watersto?rugdonors (kunnen ook acceptoren zijn): NH of OH groep
Waterstofacceptoren: O en N groepen.
De watersto?ruggen zorgen voor dipoolinteracAes (zwakke variant van ionische binding.
- ElektronegaAeve groepen zuigen elektronen naar zich toe en zorgt voor een ongelijke
verdeling van elektronen in de molecuul. Daardoor is een dipoolmoment in een
watermolecuul.
- PosiAef trekt negaAef aan.
Apolair: geen watersto?ruggen en geen dipool. Bv koolstoMetens en -ringen. Hoe minder de
elektronen de kans hebben om door het molecuul te bewegen hoe apolairder de stof is.
Par$$e coëfficiënt (K)
ParAAe is een 2 fasen systeem van neutrale stoffen. Als een stof wordt opgelost in een 2 fase
systeem, water is een polair solvent en de organische middel is apolair.
Uit K wordt afgeleid
K>1 hogere affiniteit naar organisch oplossing (apolair)
K<1 hogere affiniteit naar aqueous oplossing (polair)
De K is systeem aWankelijk, wordt iets na of voor de reacAe veranderd, veranderd het mee.
Betere manier is Log P, een standaard van K dat gemeten is met 1-octanol.
Log P>0 is het een hydrofoob molecuul
Log P< 0 is het een hydrofiele molecuul
CalculaAe: P=93 Log P= Log93à1.97
Log P= -1.85à P=10!".$% =0.014
Polariteit van oplosmiddelen
De sterke solventen zijn apolaire
als, acetonnitril, THF, hexaan. De
zwakke solventen zijn polair zoals
water en alcoholen.
Zwakke en sterke solvente hebben
dat wel of niet mixen met water.
misicbility: meng in elke raAo
denkbaar van 0.1 % tot 99.9%.
Niet misicibile: mengt niet in alle
raAo’s
,2.Lading
Voornamelijk zuur/base.
De zuur kan een proton doneren (deprotoneren).
De base kan een proton opnemen (protoneren).
Bronsted/Lowry acid-base reacAon: AH+BßàBH+ + A
De pKa gee> aan hoe graag een molecuul onder invloed van pH
geprotoneerd kan worden
pKa: dissociaAe constante. pKa is de pH waar 50 % geladen is en 50%
neutraal is.
Zure gaan deprotoneren (AHàA-) in een
basische omgeving
Dus gaan base protoneren (BàBH+) in een
zure omgeving.
Henderson-Hasselbalch
pH=pKa ±1 à 90% conversie
pH= pKa ±2 à 99% conversie
Naarmate de geladen toeneemt neemt de ongeladen af.
• Een base protoneerd bij een lage pH (hoge concentraAe H3O+)
pH=pKa+2à neutraal
pH=pKa-2à geprotoneerd, posiAef geladen
Propylamine pKa=10.7. pH=pKaà 50 % geladen/conversie
• Zuur deprotoneerd bij een hoge pH (hoge concentraAe OH-)
pH= pKa-2à neutraal
pH= pKa+2àdeprotonerend, negaAef geladen
Azijnzuur pKa=4.8
pka
Beïnvloeding van pKa
• Zuur/base groepen; typische pKa waarde
• Dichtbij gelegen funcAonele groepen; elektron pushing of
pulling bv. Dubbel gebonden O2 die zuigt de elektronen en zo
beïnvloedt het de pKa
• ResonanAe structuren; stabiliseren een lading. Hoe meer
resonanAe structuren een molecuul hee>, hoe lager de pka. Bij
dubbele bindingen en planaar ringstructuren kan dus een
negaAeve lading rondspringen.
, Quinine is een base met een pKa 8.55
OH groepen komen vaak voor bij zuren, terwijl NH bij base zijn. Dit wordt beïnvloed door
elektronen negaAviteit(EN).
Hoe meer elektronegaAef, elektronpulling (F, O, Cl), groep op de zuur op base groep zit, hoe
lager de pKa o>ewel hoe gemakkelijker je kan
deprotoneren, stabieler. Een zuur is het gemakkelijks te
deprotoneren en een base minder makkelijk, dat maakt
de pKa lager.
Hoe meer elektronposiAef, elektronpushing
groepen(alkyls), hoe hoger de pka. Een zuur is het
moeilijks te deprotoneren en een base makkelijk, dat
verhoogd de pKa.
Pka uitzondering
Amides zijn extreme zwakke basen met
een pKa<0 en prakAsch moeilijk te
protoneren. Doordat die ene EN zuurstof
daar zit gaat hij niets doen.
In tegenstelling tot sulfonamide, een sterk
zuur. Doordat de sulfon groep net naast de
NH-groep, zuigt het alle elektronen van de N weg. En zou de N heel graag z’n proton willen
afstaan. Beredeneer welke groep als de sterkste base werkt/ hoge pKa.
3.Distribu:e coëfficiënt (D)
Is het dynamische equilibrium tussen twee fasen en neemt deel aan de geladen en neutrale
vormen van het molecuul. Een geladen molecuul lost beter op in water dan een neutrale
stof.
Log D >0 affiniteit voor apolaire stoffen
Log D <0 affiniteit voor polaire stoffen
Vb. Diazepam LogP =2.82, base pKa=3.
Het is ongeladen boven zijn pKa, maar in een zure omgeving zal het geladen worden, de Log
D wordt lager en de affiniteit wordt hoger voor water.
Aspirine LogP=1.19, zuur pKa=3.5.
Het is ongeladen onder zijn pKa, dus in een basischere omgeving zal het geladen zijn, Log D
wordt meer dan 0 en hee> een affiniteit voor vepge, apolaire stoffen o>ewel de organische
laag.
4. Vola:liteit: hoe makkelijk een compound zijn transiAe hee> naar de gasfase onder het
kookpunt.
Bv. water, onder zijn kookpunt bv kamertemperatuur zal het afdampen. Chloroform. Of
esters, komen vaak in parfums voor. Of ethanol
