头孢呋辛酸结晶热力学研究

头孢呋辛酸结晶热力学研究目录实验内容及方法实验数据处理实验结果拟合参考文献12345课题研究背景及意义一研究背景及意义

1.1头孢呋辛酸分子式：C16H16N4O8S分子量：424.39中文别名：头孢呋肟结构式：

物理特性白色至微黄色粉末，密度：1.76g/cm3，熔点：171.5-173℃。

药物特性

头孢呋辛酸为第二代头孢菌素，是临床上广泛应用的一种抗生素，现已成为畅销世界的抗感染类药物。1.2头孢呋辛酸特性

1.3结晶背景及意义

溶液结晶是一个复杂的质量与能量传递，固体以晶体形态从溶液中析出的过程。而结晶热力学性质的研究是了解一个结晶过程的重要方面。

结晶热力学数据1

固液相平衡数据

34诱导期数据基本物性数据介稳区数据2

结晶热力学性质，如溶解度、超溶解度等基础数据在结晶过程开发中具有重要的作用。对于确定提高产率的方向，以及寻找更好的结晶条件都具有现实的意义。

②

作为临床上广泛应用的一种抗生素，有关头孢呋辛酸溶解度等基础数据的报道几乎没有，因此本课题重点测定其在不同体系中的溶解度值，考察溶剂种类、温度等因素对溶解度的影响。

①

二实验内容及方法研究内容选择溶解度的测量方法测量纯溶剂中的溶解度测量混合溶剂中的溶解度用溶解度模型拟合实验数据2.1实验内容2.2溶解度的测定方法

溶解度的测定方法主要有平衡法和动态法两种，如下所示：

又称分析法、静态法，就是在一定的测量温度下当固液两相达到充分平衡以后通过测量液相中被测组分的含量来确定其溶解度。

核心思想是通过温度变化或改变溶剂组成使溶液中悬浮的固体粒子析出或消失来判断溶解是否达到平衡。平衡法动态法2.3测定方法的对比测定效率较高且不需确定溶液组成，利用高精度的仪器判定溶解终点便可得到准确可靠的溶解度数据平衡法动态法对固液平衡速率有严格的要求，否则将影响所测溶解度数据的准确性设备简单，在确保固液两相充分分离的前提下，对液相组成进行分析可得到准确可靠的溶解度数据测定过程耗时太长，且必须对所测体系建立特定的分析方法优点缺点2.4激光监视动态法1.原料和试剂原料：头孢呋辛酸粉末试剂：无水甲醇，无水乙醇，异丙醇，丙酮，乙酸乙酯，去离子水2.实验设备100mL结晶器、78-1磁力搅拌器、501A型超级恒温器、DW-40低温浴槽、JDW-3型激光电源、JG2型激光接收器、SWP-NSR300系列单色无纸记录仪、分析天平、普通玻璃仪器2.5激光监视动态法实验装置图1.激光发射器2.磁力搅拌器3.结晶器4.信号接收器5.记录仪6.恒温水浴槽三实验数据及处理

3.1头孢呋辛酸在纯溶剂中的溶解度数据头孢呋辛酸在五种纯溶剂中的溶解度图头孢呋辛酸在纯溶剂中的溶解度（●，甲醇；

▼，丙酮；►

，乙醇；

★，异丙醇；

♦，乙酸乙酯）

头孢呋辛酸在这些有机纯溶剂中的溶解度随温度的升高而增大，在甲醇溶剂中的溶解度最大，其次是丙酮但其溶解度随温度变化不明显，在异丙醇及乙酸乙酯溶剂中的溶解度很小。3.2头孢呋辛酸在甲醇-水不同配比混合溶剂中的溶解度头孢呋辛酸在甲醇-水不同配比混合溶剂中的溶解度图头孢呋辛酸在甲醇-水溶液中的溶解度（■，xc=0.3042；●，xc=0.638；▲，xc=0.7806；▼，xc=0.8183；★，xc=1）头孢呋辛酸在不同甲醇含量的溶剂中溶解度随着温度的升高增幅很明显，并且随着甲醇含量的增加溶解度增大。当二元混合溶剂中甲醇的摩尔分数大于0.65后，头孢呋辛酸的溶解度明显增大。3.3头孢呋辛酸在乙醇-水不同配比混合溶剂中的溶解度数据头孢呋辛酸在乙醇-水不同配比混合溶剂中的溶解度图头孢呋辛酸在乙醇-水溶液中的溶解度（■，xc=0.2362；●，xc0.5548；▲，xc=0.7132；▼，xc=0.7623；★，xc=1）头孢呋辛酸在不同乙醇含量溶剂中的溶解度随着随温度的升高增幅明显，且随着混合溶剂中乙醇含量的增加，溶解度增大。与甲醇-水的混合溶剂有着类似的趋势。四实验数据拟合纯溶剂的拟合我们重点采用了经验方程对头孢呋辛酸在纯溶剂中的溶解度进行了关联，Apelblat的三参数模型，如下所示:

在工业上为了对溶剂组成范围内任意点的溶解度数据进行预测，本课题将对测得的溶解度数据用溶解度模型进行拟合。混合溶剂的拟合

为了计算溶质在二元混合溶剂中的溶解度，Acree等人提出了(CNIBS)/Redlich-Kister方程即R-K方程，其表达式为：

表一甲醇-水混合溶剂拟合参数及方差表二乙醇-水混合溶剂拟合参数及方差表三纯溶剂拟合参数及方差

从拟合结果可以看出，在各溶剂中溶解度曲线的拟合度R2较高，σx较小，所以Apelblat的三参数模型和R-K方程能较好的表示头孢呋辛酸的溶解度。研究结果分析

1.测定了头孢呋辛酸在五种纯溶剂以及不同组成的二元混合溶剂中的溶解度。

2.应用Apelblat三参数方程及R-K方程拟合了头孢呋辛酸在不同溶剂体系和溶剂组成中的溶解度随温度的变化关系。头孢呋辛酸在这些溶剂中的溶解度均随温度的升高而增大由于头孢呋辛酸是强极性分子，它不溶于弱极性或非极性分子易溶于强极性溶剂,这一理论可用于指导工业结晶方式的选择。若采用溶析结晶可用甲醇作溶剂水作溶析剂，将其析出。相关指数较高，拟合效果好，实验数据可作为指导工业生产的基础数据。五参考文献

1王静康．化学工程手册(结晶)．北京：化学工业出版社，19962米彦，刘景圣．溶液结晶方法的研究进展．农产品加工，2011（5）：4~63王静康，张远谋.工业结晶（Ⅰ