抗氧剂的氧化反应速率常数研究

抗氧剂的氧化反应速率常数研究

一些药物和食品的某些成分容易氧化，并且通常依赖添加抗氧剂以提高稳定性。然而，目前，主要的研究是可接受的[1.6]，抗氧剂的选择和剂量的确定是唯一的，但抗氧剂本身是一个允许的。根据原则上，标准还原或氧化电极电势取决于系统中gibb的自由裁量权g。用力学方法预测特定条件下反应的可能性，而不包括反应的实际速度。我们不能解决反应的实际问题。为了解决反应的实际问题，需要使用化学法来测量实际反应速度。在药物制剂中，抗氧剂和受试药物的实际保护能力主要取决于氧化反应的速度，但这一速度在国内外没有报道，也没有具体说明抗氧剂是否能够通过动力学方法测定反应。抗氧剂和受试药物的实际保护能力主要取决于他们的氧化反应率，但没有关于抗氧剂和或抗氧剂之间反应的规律。目前，没有关于测量这一率的文献，也没有研究打算用氧化反应率来评估抗氧剂保护药物的能力。如果我们能够用动态方法测定抗氧剂、抗氧剂和氧化反应的稳定性，就可以确定抗氧剂、抗氧剂和氧氧化反应的优先顺序。定量计算抗氧剂和药物消耗的氧的比例。这对于提高药物的稳定性、简化抗氧剂的选择和减少不必要的抗氧剂的副作用具有重要意义。亚硫酸钠、亚硫酸氢钠和焦亚硫酸钠是三种常用的抗氧剂.作者采用动力学方法,分别测定了它们在水溶液中与氧反应的速率常数.1亚硫酸氢根离子和亚硫酸氢根离子的氧化反应亚硫酸是一个二元酸,在25℃温度下的pKa,1=1.81,pKa,2=6.91.在水溶液中亚硫酸根离子和亚硫酸氢根离子呈如下平衡:焦亚硫酸钠是由两分子亚硫酸氢钠脱水而成,在水溶液中,焦亚硫酸根离子可水解成亚硫酸氢根离子:根据以上平衡,当溶液的pH相同时这三种抗氧剂存在的方式相同.当溶液的pH>6.91时主要以亚硫酸根离子的形式存在,当1.81<pH<6.91时主要以亚硫酸氢根离子的形式存在.亚硫酸氢根离子和亚硫酸根离子均可被氧化,其反应式及标准氧化电极电势如下:在水溶液中,抗氧剂氧化反应的反应速率可能与抗氧剂的浓度和溶解氧浓度相关,其速率方程可表达为:式中capp为抗氧剂的表观浓度(HSO3-和SO32-的总浓度),cO2为溶解氧浓度,t为反应时间,k为反应速率常数,n为抗氧剂的反应级数,m为氧的反应级数.为使测定简便,作者使用空气泵向溶液中持续通入足量的空气,使反应体系中的溶解氧的浓度保持恒定则式(1)可表达为:式中kapp为表观反应速率常数.为减少实验过程中溶液蒸发,所通入的空气预先通过25℃的水使其饱和.实验中采用氧电极法(LM-1型测氧仪),以被空气饱和的纯水为参比,测定溶液中溶解氧的浓度.其装置见图1.2实验和结果2.1仪器、试剂与仪器LM-1型测氧仪(氧电极法,中国科学院上海冶金研究所);HP-201型电磁振动式空气泵(浙江森森实业有限责任公司);Delta320pH计(上海梅特勒-托利多仪器有限公司);高精度电热恒温箱(自制,在室温～100℃范围内其温度控制准确度和重现性≤±0.5℃).亚硫酸钠:A.R.,含Na2SO3≥97.0%,成都化学试剂厂;亚硫酸氢钠:A.R.,含NaHSO3(以SO2计)58.5%～65.0%,天津市福晨化学试剂厂;焦亚硫酸钠:A.R.,含Na2S2O5≥96.0%,天津市塘沽鹏达化工厂;其余试剂均为分析纯.2.2缓冲溶液的制备亚硫酸钠、亚硫酸氢钠和焦亚硫酸钠在药物制剂中的常用浓度为0.01%～1.0%.为便于比较,本实验中亚硫酸钠和亚硫酸氢钠的初始浓度均为1.000×10-2mol·L-1,焦亚硫酸钠的初始浓度为5.00×10-3mol·L-1.称取亚硫酸钠1.2604g,亚硫酸氢钠1.0406g及焦亚硫酸钠0.9506g,分别加入缓冲溶液定容至1000mL.2.3硫代硫酸钠滴定法移取样品50mL,置碘瓶中,加入碘滴定液(0.1mol·L-1)25mL,密塞、摇匀,在暗处放置5min,用硫代硫酸钠滴定液(0.1mol·L-1)滴定,至近终点时,加入淀粉指示液1mL,继续滴定至蓝色消失,并将滴定的结果用空白试验校正.2.4缓冲溶液浓度对样品表观反应速率常数的影响亚硫酸钠、亚硫酸氢钠及焦亚硫酸钠在不同酸碱性溶液中有不同的解离形式,其氧化反应速率与溶液的pH值密切相关.为使实验结果在药剂学中有代表性,分别在中性(磷酸二氢钾-磷酸氢二钠缓冲溶液,pH6.8),弱酸性(邻苯二甲酸氢钾缓冲溶液,pH4.0)和弱碱性(硼砂缓冲溶液,pH9.2)条件下测定其反应速率常数.为排除缓冲溶液可能对反应速率的影响,通常的作法是每种缓冲溶液(相同pH值)都配制成几种不同的浓度,分别测定反应速率常数,以速率常数对缓冲溶液浓度作图得一直线,将直线外推得缓冲溶液浓度为零时的速率常数.这一速率常数即为排除了缓冲溶液影响的速率常数.在本实验中,每种缓冲溶液都配制成三种不同浓度(混合磷酸盐和邻苯二甲酸氢钾缓冲溶液为0.15,0.2,0.25mol·L-1,硼砂缓冲溶液为0.05,0.1,0.15mol·L-1).分别测定样品的氧化反应表观速率常数.取样品溶液1000mL置棕色瓶内.将棕色瓶置于恒温在25℃的高精度电热恒温箱内,采用空气泵连续足量地向样品溶液中通入空气.定时取样,每次精密移取50mL,测定抗氧剂的含量.实验中采用测氧仪,以同温度下被空气(25℃,96664Pa)饱和的纯水为参比,用氧电极测得所有样品溶液中的溶解氧浓度均与参比液中的浓度相同(7.86mg·L-1),且在整个实验过程中保持不变.这一结果表明,在实验条件下氧的溶解速率远大于抗氧剂氧化反应的速率,溶解氧的浓度可视为常数.分别以每次实验的抗氧剂浓度对时间作图,均可得直线,表明亚硫酸钠、亚硫酸氢钠及焦亚硫酸钠的氧化均为零级反应.现以亚硫酸钠在浓度为0.15mol·L-1缓冲溶液中的氧化反应为例,说明其数据处理方法,其含量测定数据见表1,回归直线见图2.由直线的斜率可得表观反应速率常数.三种抗氧剂在不同实验条件下的表观反应速率常数见表2～4.由表2～4可见:(1)缓冲溶液浓度对亚硫酸钠、亚硫酸氢钠及焦亚硫酸钠氧化反应的表观速率常数的影响很小(RSD≤3%),故分别取在各种缓冲溶液浓度下的均值作为其在这一pH值条件下的表观反应速率常数;(2)由于在溶液的pH值相同时这三种抗氧剂实质上是一样的,实验测得的表观反应速率常数也很相近(RSD≤3%),故对三种抗氧剂的表观反应速率常数再取均值得在25℃温度和pH6.8,