头孢唑林钠结晶热力学

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1、头孢唑林钠结晶热力学作者：武洁花王静康尹秋响张美景【摘要】采用差热分析法测定头孢唑林钠的分解温度和分解热；采用激光法测定头孢唑林钠在不同配比的水乙醇、水丙酮、水异丙醇混合溶剂中的溶解度数据，采用指数模型对溶解度数据进行关联；最后测定头孢唑林钠在水及水与异丙醇混合溶剂中的冷却结晶介稳区数据，为头孢唑林钠的工业生产提供热力学依据。【关键词】头孢唑林钠；结晶；热力学；介稳区　　Crystallizationthermodynamicsofcefazolinsodiumpentahydrate　　ABST

2、RACTThedepositiontemperatureandheatofcefazolinsodiumpentahydrateeasuredbythedifferentialscanningcalorimetrytechnique.Itssolubilitydatainvariousmixedsolventsofethodandfittedbytheexponentialmodel.Finally,thecrystallizationmetastablezoneofcefazolinsodiumpen

3、tahydrateinixtureofperaturesinedbythelasermethod.Valuablethermodynamicsdatafortheindustrialmanufactureofcefazolinsodiumpentahydratepentahydrate;Crystallization;Thermodynamics;Metastablezone　　在溶液结晶过程中结晶物系的物理化学性质(如溶解度、熔解热、介稳区等)对结晶操作、结晶收率、产品纯度和产品的粒度分布均有较大影响

4、，结晶物系的热力学性质是结晶动力学和结晶工艺研究的基础。头孢唑林钠(cefazolinsodiumpentahydrate，CSP；结构如Fig.1所示)是第一代抗菌活性较强、临床上较常应用的半合成广谱头孢菌素抗生素。本文测定了5～35℃范围内头孢唑林钠在不同配比的水乙醇、水丙酮、水异丙醇混合溶剂中的溶解度数据，采用热分析仪测定了头孢唑林钠的差热分析(DSC)数据，推导了头孢唑林钠溶解度模型，为头孢唑林钠的结晶分离提供了热力学数据。　　1理论部分　　1.1溶解度　　根据固液相平衡理论［1］，假设溶

5、剂不进入固相时，得到基本的热力学方程：lni=-ΔHiRT2dT+ΔViRTdP(1)Van′tHoff［2］在假设溶解热与温度无关的条件下得到如下关系：lnγisatxisat=ΔHsolniRT(2)Hildebrand［3］认为(3)式能更好地表示溶解度与温度的关系：lnγisatxisat=blnT(3)Yalko.　　仪器ZSCH热分析仪(DSC204)，电子天平(±0.0001g)，夹套结晶器，恒温水浴(±0.01℃)，磁力搅拌器，移液管，HeNe激光器。实验装置示意图见Fig.2。　　

6、2.2溶解度测定［7，8］　　物质的溶解度大小不仅受溶剂性质影响，也与物质的晶体性质如晶习、粒度大小等因素有关，还与杂质含量有关。准确称量溶质放入夹套饱和器，恒温，开启激光装置和记录仪，缓慢滴加溶剂并随时记录加入的溶剂质量，根据记录仪显示光强最大值时的溶剂质量计算溶解度。　　2.3溶液介稳区测定　　测定溶解度后，激光器、记录仪和磁力搅拌器继续工作，升高溶液温度，使之高于饱和温度，恒温30min后，在恒定的搅拌速率下，以一定的降温速率冷却，取光强发生突然变化时的温度为出晶温度，即得冷却结晶的介稳区。　　2

7、.4熔化热的测定　　应用ZSCHDSC204差式扫描量热仪测定头孢唑林钠熔化性质，样品重量6.8mg，温度范围75～230℃，升温速率5K/min，排空气氮气流量80ml/min，保护气氮气流量68ml/min。测定结果为：脱水温度93.2和96.5℃，脱水热分别为1和19.45kJ/mol，头孢唑林钠无熔化吸热峰就直接分解(Fig.3)，分解温度193.2℃，分解热-56.15kJ/mol。　　3实验结果与讨论　　3.1温度和溶剂配比对溶解度的影响　　由Fig.4～Fig.6可以看出，头孢唑林钠溶解度

8、随温度的升高而增加，随混合溶剂中水摩尔分数的增加而增加，这与头孢唑林钠在溶液中的溶解为吸热过程是一致的。溶解度与温度的函数关系采用指数形式关联，其回归关系式和相关指数分别为：　　在水丙酮体系中在不同的混合溶剂中，溶解度的变化趋势是一致的，原因可能与混合溶剂的介电常数随水含量的增加而变大有关。介电常数的提高增强了混合溶剂的溶剂化能力，提高了头孢唑林钠的溶解度。　　3.2介稳区的影响　　头孢唑林钠的冷却结晶介稳区如Fig.7和Fig.8所示，其