OECD TG 112

OECD TG 112 ist der Standard „Dissociation Constants in Water“, d. h. Dissoziationskonstanten in Wasser, der im Rahmen von Abschnitt 1 (Physikalisch-chemische Eigenschaften) der OECD-Prüfrichtlinien für die Prüfung von Chemikalien enthalten ist. Er wurde erstmals 1981 verabschiedet und 1995 aktualisiert. Es handelt sich nicht um einen Test zu gesundheitlichen Auswirkungen oder zur Ökotoxizität, sondern um einen Test zur Bestimmung physikalisch-chemischer Eigenschaften.

Die Dissoziationskonstante (Ka) und deren negativer Logarithmus, der pKa-Wert, sind Maß für die Neigung einer Substanz zur Ionisierung in Wasser. Der pKa-Wert bestimmt, in welchem Verhältnis sich die Substanz bei einem bestimmten pH-Wert in ionisierter (anionischer oder kationischer) und neutraler Form vorfindet. Daher ist der pKa-Wert insbesondere für ionisierbare Stoffe ein grundlegender physikalisch-chemischer Parameter.

OECD TG 112 umfasst Methoden zur Bestimmung des pKa-Werts ionisierbarer Stoffe. Das Grundprinzip des Tests besteht darin, das Ionisationsgleichgewicht des Stoffes unter kontrollierten Bedingungen zu messen und den pKa-Wert zu berechnen. Zu den gängigen Methoden gehören:

Potentiometrische Titration:

• Die Probe wird mit einer Standardsäure oder -base titriert und die pH-Änderung verfolgt
• Der pKa-Wert wird aus der Titrationskurve berechnet
• Anwendbar über einen breiten pKa-Bereich; liefert insbesondere im Bereich pKa 2–12 zuverlässige Ergebnisse
• Bei Stoffen mit mehreren Ionisationsstufen können mehrere pKa-Werte bestimmt werden

Spektrophotometrische Methode (UV-Vis):

• Es werden die unterschiedlichen Absorptionsspektren der ionisierten und neutralen Formen des Stoffes genutzt
• Der pKa-Wert wird durch Messung der Extinktion bei verschiedenen pH-Werten berechnet
• Eignet sich insbesondere für schwer lösliche oder für die potentiometrische Titration ungeeignete Stoffe
• Wird bevorzugt bei Stoffen mit Chromophorgruppen eingesetzt

Konduktometrisches Verfahren:

• Die Veränderung der elektrischen Leitfähigkeit der Lösung während der Titration wird gemessen
• Der pKa-Wert wird aus der durch die Ionisierung verursachten Veränderung der Leitfähigkeit berechnet
• Insbesondere bei schwachen Säuren und Basen anwendbar

Weitere Methoden:

• Andere validierte Techniken, die mit geeigneten Referenzsubstanzen kalibriert wurden (z. B. NMR-Titration, Kapillarelektrophorese)
• Die Methodenauswahl erfolgt anhand der Löslichkeit der Substanz, ihrer Absorptionseigenschaften und der Anzahl der Ionisierungsstufen

Die in der Studie berichteten grundlegenden Parameter sind:

• pKa-Wert(e) (für jede Ionisationsstufe)
• Ka-Wert(e)
• Messtemperatur (°C)
• Ionenstärke und verwendeter Elektrolyt
• Angaben zur verwendeten Methode und zum Gerät
• Zuweisung der entsprechenden pKa-Werte im Falle einer Mehrfachionisation
• Daten zur Messunsicherheit und Wiederholbarkeit

Warum wird sie durchgeführt?

Die OECD TG 112 wird zu folgenden wissenschaftlichen und regulatorischen Zwecken durchgeführt:

• Ionisationscharakterisierung: Bestimmung, in welchem pH-Bereich der Stoff in welchem Anteil in ionisierter Form vorliegt
• Vorhersage des Verhaltens in der Umwelt: Der pKa-Wert beeinflusst den Ionisierungszustand der Substanz unter pH-Bedingungen in der Umwelt (Boden, Sediment, Wasser) und damit ihre Mobilität, Adsorption und Bioverfügbarkeit
• Interpretation des Verteilungskoeffizienten (log Kow): Bei ionisierbaren Stoffen ist der log-Kow-Wert pH-abhängig; ohne Kenntnis des pKa-Werts lassen sich log-Kow-Daten nicht korrekt interpretieren
• Interpretation der Wasserlöslichkeit: Der pKa-Wert trägt zum Verständnis der pH-abhängigen Veränderung der Löslichkeit ionisierbarer Stoffe bei
• Gestaltung von Ökotoxizitäts- und Toxizitätstests: Liefert Anhaltspunkte für die Auswahl der Testkonzentrationen und pH-Bedingungen
• Toxikokinetische Bewertung: Der Durchgang der Substanz durch Zellmembranen und ihr Verhalten in biologischen Systemen hängen vom Ionisationsgrad ab
• Unterstützung bei behördlichen Unterlagen: Der pKa-Wert wird bei Umweltverträglichkeitsprüfungen im Rahmen von REACH, für Pflanzenschutzmittel, Biozide und Arzneimittel verwendet
• Einstufung und Kennzeichnung: Der pKa-Wert wird in einigen regulatorischen Rahmenwerken zur Bewertung des physikalisch-chemischen und ökologischen Verhaltens einer Substanz herangezogen
• Eingabe für Modellrechnungen: Der pKa-Wert wird als Parameter in Modellen zum Verbleib und Transport in der Umwelt verwendet

Die OECD-Leitlinie TG 112 stellt für sich genommen keine Toxizitäts- oder Gefahrenbewertung dar. Sie dient der physikalisch-chemischen Charakterisierung; die Ergebnisse müssen im Zusammenhang mit anderen physikalisch-chemischen Eigenschaften (log Kow, Wasserlöslichkeit, Adsorption), toxikologischen Daten und einer Expositionsbewertung interpretiert werden.

Als Nano-Test führen wir die pKa-Bestimmungen im Rahmen der OECD TG 112 mit wissenschaftlicher Sorgfalt auf der Grundlage unserer akkreditierten Laborinfrastruktur und unseres Qualitätsmanagementsystems durch. Unser Leistungsumfang umfasst Folgendes:

Methodenauswahl und Validierung

Auswahl der geeigneten Methode (potentiometrische Titration, Spektralphotometrie, Konduktometrie) entsprechend den Eigenschaften der Prüfsubstanz (Löslichkeit, Absorption, Ionisationsgrad, pKa-Bereich) und den regulatorischen Anforderungen

Validierung der ausgewählten Methode und Verifizierung mit geeigneten Referenzsubstanzen (z. B. Standards mit bekanntem pKa-Wert)Bewertung und Berichterstattung der MessunsicherheitDokumentation der methodenspezifischen Einschränkungen und Anwendungsbedingungen

Für Informationen zur Methodenauswahl, zu den Probenannahmebedingungen, zum Testzeitplan und zu den Berichtsprozessen für Ihre pKa-Bestimmungen im Rahmen der OECD TG 112 können Sie sich gerne an Nano-Test wenden.