有機溶媒と水の相互溶解度・有機物と水の分配平衡

ここでは学生実験で出会う、 水と酢酸エチルなど、互いに混じりあわない（非相溶）液体の相挙動と、 水相、有機相への分配に関わって、 種々の物質の水-オクタノールへの分配係数（疎水性パラメータ log P）について、 まとめておきます。

１．有機溶媒と水の相互溶解度

水とエーテルは互いに溶けあわないといっても、 水にエーテルが、エーテルに水が少しは溶けます。 また水相とエーテル相が共存する時、 それぞれの相の組成は一定です。 たとえば水と n-ブタノールを、氷冷して質量比で 1:1 で混ぜると、 ブタノールを 10 mass% 含む水相と、水を 20 mass% 含む有機相に、 質量比 3:4 で分離します（「てこの法則」）。 なお塩類があると、通常、相互溶解度は減少します（塩析）。

ここでは学生実験で出会う有機溶媒と水の組み合わせについて、 常圧、0 °C から 40 °C での、 平衡に共存する水相、有機相中の有機溶媒の質量百分率 mass% をまとめておきます （表 1 はマズレンコ「溶媒抽出便覧」（日ソ通信社1974）、 他はIUPAC-NIST の溶解度データベース によります）。

２．水と 1-オクタノール間の分配係数

有機物の水相と有機相への分配係数は、 生理活性の予測などに有用であることがよく知られています。 特に水と 1-オクタノールの間での分配係数 P （= [オクタノール相中の濃度]/[水相中の濃度]）はよく利用され、 たいていその常用対数 log P の形で登場します （しばしば単に logP とも表記され、「疎水性パラメータ」とされます）。 学生実験では、直接的には HPLC の保持時間の推定に利用することが多いでしょうが、 むしろ逆に保持時間から log P を評価することも行われます。 物質の化学構造から log P を推算する手法も種々開発されており、 今日のたいていの化学式描画ソフト等に実装されています。

ここでは種々の典型的な物質の log P をまとめておきます （CRC Handbook of Physics and Chemistry 2012 によります）。