Avermectin在不同溶劑中溶解度的測定與關(guān)聯(lián)

Avermectin在不同溶劑中溶解度的測定與關(guān)聯(lián)

作者：謝智季清榮常志東，孫興華韓佳賓胡欣王明梅李文軍

【關(guān)鍵詞】,Avermectin；,溶解度,動態(tài)法

摘要：本文用動態(tài)法測定avermectin在甲醇、乙醇、正丙醇、正丁醇和正戊醇中的溶解度曲線，并分別用理想溶液模型、Apelblat溶解度模型和多項式經(jīng)驗方程對實驗測定溶解度數(shù)據(jù)進行關(guān)聯(lián)。結(jié)果顯示理想溶液模型的誤差較大，多項式經(jīng)驗方程的誤差最小。實驗得到的溶解度曲線及關(guān)聯(lián)結(jié)果對avermectin結(jié)晶工藝的研究具有較大的指導意義。

關(guān)鍵詞：Avermectin；溶解度動態(tài)法

Determinationandcorrelationofsolubilitiesofavermectinsindifferentsolvents

ABSTRACTSolubilitiesofavermectinsinmethanol,enthanol,npropylalcohol,nbutanolandnamylalcoholweredeterminedwithdynamicmethod.Theexperimentaldatawerecorrelatedwithmathematicsmodelssuchastheidealsolution,Apelblatandpolynomialempiricalequationrespectively.Correlationresultsshowedthatthepolynomialempiricalequationisthebesttofitintheexperimentalresults.Resultsofexperimentsandcorrelationscanbeusedintheindustrialcrystallizationofavermectins.

KEYWORDSAvermectin;Solubility;Dynamicmethod

Avermectins是一族結(jié)構(gòu)相似的大環(huán)內(nèi)酯類抗生素，具有極強的殺蟲活性，其獨特的作用機理使得它對人和其它哺乳動物安全性高；它在光照、植物和微生物的作用下可以完全分解，無任何殘留［1～3］，上述特性使avermectin成為具有巨大應用前景的環(huán)境友好藥品。Avermectin的生產(chǎn)工藝包括發(fā)酵、萃取和結(jié)晶三個主要部分，結(jié)晶是avermectin提純的主要工藝［4］，也是控制產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵步驟。過飽和度是結(jié)晶的推動力，控制過飽和度是控制結(jié)晶的主要手段［5］?？刂七^飽和度需要準確的溶解度數(shù)據(jù)，此外，溶解度曲線對收率計算、溶劑的選擇和結(jié)晶器的設(shè)計都有重要的意義。Avermectin在不同溶劑中的溶解度曲線目前未見公開報道。溶解度的測定方法主要有平衡法［6］和動態(tài)法［7］兩種。近年來，激光監(jiān)視動態(tài)法得到了廣泛研究和應用。該方法具有響應快，在晶體消失時信號突變明顯，測量準確，可實現(xiàn)自動化測定等優(yōu)點［8，9］。本文采用該方法測定avermectin在甲醇、乙醇、正丙醇、正丁醇和正戊醇中的溶解度曲線。通過溶解度數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)我們可以由少數(shù)的實驗點得到完整的溶解度曲線，關(guān)聯(lián)得到的數(shù)學模型可以方便地用于結(jié)晶工藝的模擬計算。研究溶解度模型有助于我們了解溶液的微觀性質(zhì)［8～12］。本文分別用理想溶液模型、Apelblat溶解度模型和多項式經(jīng)驗方程對實驗測得的溶解度數(shù)據(jù)進行了關(guān)聯(lián)，并對三個模型的關(guān)聯(lián)結(jié)果作了對比。

1材料和方法

藥品Avermectin為工業(yè)級，石家莊華北制藥集團艾諾有限公司提供，實驗室結(jié)晶三次精制；甲醇、乙醇、正丙醇、正丁醇和正戊醇均為分析純，由北京北化精細化學品有限責任公司生產(chǎn)。

實驗方法實驗裝置如圖1所示。精密稱定06gavermectin放入玻璃溶解釜中，放入磁子，用移液管準確移取60ml溶劑，塞上裝有溫度計的橡皮塞。打開恒溫水浴向溶解釜的夾套內(nèi)通入循環(huán)水，同時開始攪拌，打開激光監(jiān)視裝置，緩慢升高恒溫水浴的溫度，接近平衡點時控制升溫速度為01℃/2min，當溶液由渾濁變透明時，透射光信號突變到最大，記下溶液溫度，該溫度即為平衡溫度。改變avermectin的質(zhì)量和溶劑，重復上述步驟可以測得所有數(shù)據(jù)點。

2結(jié)果與分析

溶解度測定結(jié)果實驗測定的avermectin在甲醇、乙醇、正丙醇、正丁醇和正戊醇中的溶解度曲線結(jié)果見圖2和圖3。由圖2和圖3可以看出，avermectin在這五種醇類溶劑中的溶解度均隨溫度的升高而增大。根據(jù)溶解度曲線計算各溶劑的飽和溶液由60T/K降溫至30T/K時的理論產(chǎn)率得到以下結(jié)果：甲醇6609%，乙醇7352%，正丙醇7374%，正丁醇7944%，正戊醇7772%。甲醇的理論產(chǎn)率最低，僅為6609%，且實際產(chǎn)率圖1動態(tài)法測定溶解度實驗裝置還要低于理論值；甲醇易揮發(fā)，毒性大，所以甲醇不適用于avermectin的冷卻結(jié)晶。其余四種溶劑都有較高的理論產(chǎn)率，其中正丁醇的理論產(chǎn)率最高，但正丙醇溶解度較大，單位溶劑的處理量較大。哪種溶劑更加適合avermectin的冷卻結(jié)晶還需要進一步的綜合研究。

模型計算

理想溶液模型對于固液平衡體系，依據(jù)熱力學原理有以下普適的溶解度方程［12］：lnx1γ1=ΔHtpR1Ttp-1T-ΔCpRlnTtpT-TtpT+1

-ΔVRT(P-Ptp)(1)忽略影響較小的壓力項和熱容差項，并用熔點溫度代替三相點溫度，可得到如下簡化方程：lnx1γ1=ΔHmlR1Tml-1T(2)假設(shè)溶液為理想溶液，即γ1=1，則由式(2)可得圖3Avermectin在正丙醇和正戊醇中的溶解度理想溶液模型：lnx1=A/T+B(3)本文研究的五個體系，理想溶液模型的回歸結(jié)果見表1。

Apelblat模型Apelblat溶解度模型是在假設(shè)溶質(zhì)分子和溶劑分子形成絡(luò)合物的前提下由ClausiusClapeyron方程推出的［13］，形式lnx1=A/T+B+ClnT(4)本文研究的五個體系，Apelblat模型的回歸結(jié)果見表2。表1理想溶液模型的回歸結(jié)果

多項式經(jīng)驗方程多項式經(jīng)驗方程［14］用于溶解度數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)是基于以下認識：在溶劑、溶質(zhì)和壓力等因素確定時，溶解度由溫度決定，假設(shè)溶解度是隨溫度連續(xù)變化的，則溶解度可以用溫度的多項式方程來表示：x1=at3+bt2+ct+d(5)本文研究的五個體系，多項式經(jīng)驗方程的回歸結(jié)果見表3。

內(nèi)插結(jié)果與討論表4分別列出了三種溶解度模型內(nèi)插值與實驗值之間的平均相對誤差(ARD)。表3多項式經(jīng)驗方程的回歸結(jié)果表4內(nèi)插值與實驗值的平均相對誤差本文研究的五個體系，理想溶液模型內(nèi)插結(jié)果與實驗值的相對平均誤差較大，提示本文研究的五個體系與理想溶液之間存在較大的差距。Apelblat模型的相對平均誤差較小，提示Apelblat所作的溶質(zhì)分子和溶劑分子形成絡(luò)合物的假設(shè)對于實驗研究的五個體系是合理的。多項式經(jīng)驗方程的關(guān)聯(lián)結(jié)果是最好的，而且平均相對誤差都很小，這說明在溶劑、溶質(zhì)和壓力一定時，溫度是影響溶解度的主要因素。

3結(jié)論

本文測定了avermectin在甲醇、乙醇、正丙醇、正丁醇和正戊醇中的溶解度曲線并建立了相應的模型，在這五種醇類溶劑中avermectin的溶解度均隨溫度的升高而增大，理論產(chǎn)率計算結(jié)果表明甲醇的理論產(chǎn)率較低，不適用于avermectin的冷卻結(jié)晶；另外四種醇均有較高的理論產(chǎn)率，其中正丁醇理論產(chǎn)率最高。溶解度模型計算結(jié)果表明用于內(nèi)插時多項式經(jīng)驗方程誤差最小，理想溶液模型誤差最大。實驗測定的溶解度數(shù)據(jù)及其關(guān)聯(lián)結(jié)果具有較高的準確度，可以指導avermectin結(jié)晶工藝的研究。

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