Happo-emäs-uutto

Happo-emäs-uutto on menetelmä aineiden erottamiseksi toisistaan niiden happamuus/emäksisyyserojen perusteella. Nämä menetelmät ovat happo-emäsreaktioon perustuvia uuttomenetelmiä. Ne kuuluvat aktiivisen uuton menetelmiin, joissa uutettavat aineet reagoivat uuttoaineiden kanssa.

Menetelmä käytännössä laboratoriossa

Jos tutkittavan näytteen koostumus on tuntematon, kannattaa alla esiteltyjä uuton vaiheiden eri vaihtoehtoja kokeilla pienillä määrillä näytettä, jotta näyte ei kulu loppuun mikäli ongelmia tulee vastaan. Esim. eri liuottimia ja lisättyjä happoja/emäksiä kannattaa kokeilla.
Jos aine tai aineseos on kiinteä, liuotetaan  nesteeksi rasvaliukoisilla liuottimilla, jotka ovat erotetun aineen puhdistusta varten yleensä helposti haihtuvia; puhdistus nimittäin tapahtuu tavallisesti tislaamalla. Liuottimena kannattaa useimmiten käyttää dietyylieetteriä (eetteriä). Myös petrolieetteriä, dikloorimetaania (DCM) tms. voidaan käyttää jos eetteri ei sovi tai sitä ei ole saatavilla. Kiinteää liuotetaan tavallisesti 5 g edestä 30 ml:aan liuotinta.
Hapolla uutettaessa käytetään tavallisesti 1 molaarista (M) suolahappoa tai 1 M rikkihappoa. Emäksellä uutettaessa saatetaan käyttää 1 M NaOH tai 1 M Na₂CO₃. 30 ml liuosta uutetaan yleensä kolme kertaa 10 ml määrällä happoa/emästä (30 ml yhteensä). Rasvaliukoista kerrosta uutetaan useasti, jotta kaikki siinä oleva suolanmuodostaja tai heikko happo/emäs saadaan talteen ja saanto olisi suuri.

Jos uutetaan heikkoa ja vahvaa happoa tai heikkoa ja vahvaa emästä toisistaan, säädetään uutossa yleensä liuoksen pH uutettavien aineiden pKₐ (tai pKb) arvojen väliin. Heikkoja happoja kuten sitruunahappoa, fosforihappoa tai laimeaa rikkihappoa käytetään lievästi happaman pH:n saavuttamiseen. Väkevää suolahappoa tai rikkihappoa voidaan käyttää hyvin happaman pH:n saavuttamiseen. Heikosti emäksisen liuoksen tekemiseen voidaan käyttää ammoniakkia tai natriumvetykarbonaattia (NaHCO₃). K₂CO₃ tai NaOH voidaan käyttää voimakkaan emäksisen pH:n saavuttamiseen.
Uutto suoritetaan erotussuppilossa, johon tarvittavat aineet on lisätty. Suppiloon muodostuu vesi- ja rasvaliukoiset kerrokset. Suppiloa ravistetaan hieman kerrosten sekoittumiseksi. Suppilosta päästetään ulos pystyasennossa sinne mahdollisesti muodostunutta painetta lyhyen ravistelun jälkeen. Ravistelu ja paineen poisto toistetaan, kunnes suppiloon ei muodostu enää merkittävästi painetta. Paine johtuu höyrynpaineen muutoksesta suppilossa ja se tasataan mm. siksi, jottei suppilo halkea paineesta tai sieltä ryöppyä uutettavia aineita avattaessa suppilon hana. Lopuksi suppiloa sekoitetaan hieman pitemmän aikaa voimakkaasti tai varoen, jos kerrokset muodostavat helposti vaahtomaisen emulsion. Suppilo jätetään pystyasentoon telineeseen kuten kuvassa 2. Kerrosten annetaan erottua suppilon korkki suljettuna.
Emulsiota voi muodostua erityisesti silloin kun seoksesta on tehty emäksinen ja liuottimena on käytetty dikloorimetaania. Mikäli emulsiota muodostuu, eikä se näytä poistuvan odottamalla ja erottumista avustavan suppilon varovaisella kääntelyllä, voidaan suppilon kerrosten rajapintaa sekoittaa lasisauvalla suppilon kaulan kautta. Jos tämä ei auta, voidaan emulsio uuttaa erilleen ja erottaa se ultraäänipuhdistimessa. Seoksen vesikerroksen ionien lukumäärän lisääminen voi myös auttaa: esim. NaCl, NaSO₄ tai K₂CO₃ saatetaan lisätä. Ionit ovat hyvin vesiliukoisia ja vähentävät rasvaliukoisen kerroksen aineiden liukoisuutta vesikerrokseen. Ionit vievät rasvaliukoisilta aineilta "tilaa" sitomalla läheisyyteensä vettä, jolloin aineille jää vähemmän vesimolekyylejä joiden kanssa ne voisivat vuorovaikuttaa: tätä kutsutaan ulossuolaukseksi. Jos seos on emäksinen (eli uuttoa tehdään emäksellä), voi pieni määrä laimeaa H₂SO₄:ää poistaa emulsion. H₂SO₄:ää ei tule lisätä liikaa, jotta seos ei neutralisoidu tai happamoidu. Etanolin tai muun liuottimen lisäys pipetillä suoraan emulsiota sisältävään rajapintaan voi myös ratkaista ongelman. Kerrokset voivat kuitenkin erottua pelkästään odottamalla, vaikka tässä kestäisi pitkään.
Kerrokset uutetaan erilleen. Usein rasvaliukoista kerrosta uutetaan hapolla/emäksellä vähintään kolmasti (10 ml määrällä happoa/emästä per kerta (yhteensä 10+10+10 = 30 ml) jos uutettavaa liuosta on 30 ml). Uutoista saatavat vesiliukoiset kerrokset yhdistetään. Rasvaliukoista kerrosta ei hävitetä, jos siinä on haluttuja aineita. Jos uutossa on käytetty happoa, tehdään juuri uutettu ja yhdistetty vesiliukoinen liuos emäksiseksi esim. 5 M NaOH:lla, jotta emäksiset tuotteet vapautuvat suoloistaan. Ne muuntuvat kiinteäksi sakaksi ja/tai rasvaliukoiseksi omaksi kerroksekseen seoksessa. Seokseen lisätään eetteriä tai muuta rasvaliukoista haihtuvaa liuotinta. Jos on saatu kiinteää sakkaa, liukenee se tähän lisättyyn liuottimeen. Lisätty liuotinkerros uutetaan erilleen. Liuottimen lisäys ja vesiliukoisen kerroksen uutto toistetaan muutaman kerran ja tästä saadut rasvaliukoiset liuotinta sisältävät kerrokset yhdistetään. Yhdistetty liuotinliuos haihdutetaan esim. tislaamalla ja saadaan kiinteä tai nestemäinen emäksinen tuote tai tuoteseos/liuos, joka voidaan jatkopuhdistaa.
Edellisestä vaiheesta jääneestä rasvaliukoisesta liuoksesta on nyt poistettu emäkset. Liuokseen on jäänyt vain neutraaleita ja happamia aineita. Liuoksesta voidaan erottaa seuraavaksi hapot hieman samaan tapaan kuin edellä, mutta käyttämällä happoa aluksi.
Uutettujen liuosten jatkopuhdistus ja/tai erottelu voidaan tehdä esim. tislaamalla, uudelleenkiteyttämällä ja/tai kromatografisin menetelmin.