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Avermectin在不同溶剂中溶解度的测定与关联

　　作者：谢智 季清荣 常志东， 孙兴华 韩佳宾 胡欣 王明梅 李文军
【关键词】 ,Avermectin；,溶解度,动态法
摘要： 本文用动态法测定avermectin在甲醇、乙醇、正丙醇、正丁醇和正戊醇中的溶解度曲线，并分别用理想溶液模型、Apelblat溶解度模型和多项式经验方程对实验测定溶解度数据进行关联。结果显示理想溶液模型的误差较大，多项式经验方程的误差最小。实验得到的溶解度曲线及关联结果对avermectin结晶工艺的研究具有较大的指导意义。
　关键词： Avermectin； 溶解度 动态法
Determination and correlation of solubilities of avermectins in different solvents
ABSTRACT Solubilities of avermectins in methanol, enthanol, npropyl alcohol, nbutanol and namyl alcohol were determined with dynamic method. The experimental data were correlated with mathematics models such as the ideal solution, Apelblat and polynomial empirical equation respectively. Correlation results showed that the polynomial empirical equation is the best to fit in the experimental results. Results of experiments and correlations can be used in the industrial crystallization of avermectins.
　KEY WORDS Avermectin; Solubility; Dynamic method
　Avermectins是一族结构相似的大环内酯类抗生素，具有极强的杀虫活性，其独特的作用机理使得它对人和其它哺乳动物安全性高；它在光照、植物和微生物的作用下可以完全分解，无任何残留［1～3］，上述特性使avermectin成为具有巨大应用前景的环境友好药品。Avermectin的生产工艺包括发酵、萃取和结晶三个主要部分，结晶是avermectin提纯的主要工艺［4］，也是控制产品质量的关键步骤。过饱和度是结晶的推动力，控制过饱和度是控制结晶的主要手段［5］。控制过饱和度需要准确的溶解度数据，此外，溶解度曲线对收率计算、溶剂的选择和结晶器的设计都有重要的意义。Avermectin在不同溶剂中的溶解度曲线目前未见公开报道。溶解度的测定方法主要有平衡法［6］和动态法［7］两种。近年来，激光监视动态法得到了广泛研究和应用。该方法具有响应快，在晶体消失时信号突变明显，测量准确，可实现自动化测定等优点［8，9］。本文采用该方法测定avermectin在甲醇、乙醇、正丙醇、正丁醇和正戊醇中的溶解度曲线。通过溶解度数据的关联我们可以由少数的实验点得到完整的溶解度曲线，关联得到的数学模型可以方便地用于结晶工艺的模拟计算。研究溶解度模型有助于我们了解溶液的微观性质［8～12］。本文分别用理想溶液模型、Apelblat溶解度模型和多项式经验方程对实验测得的溶解度数据进行了关联，并对三个模型的关联结果作了对比。
1 材料和方法
　药品Avermectin为工业级，石家庄华北制药集团艾诺有限公司提供，实验室结晶三次精制；甲醇、乙醇、正丙醇、正丁醇和正戊醇均为分析纯，由北京北化精细化学品有限责任公司生产。
　实验方法实验装置如图1所示。精密称定06g avermectin放入玻璃溶解釜中，放入磁子，用移液管准确移取60ml溶剂，塞上装有温度计的橡皮塞。打开恒温水浴向溶解釜的夹套内通入循环水，同时开始搅拌，打开激光监视装置，缓慢升高恒温水浴的温度，接近平衡点时控制升温速度为01℃/2min，当溶液由浑浊变透明时，透射光信号突变到最大，记下溶液温度，该温度即为平衡温度。改变avermectin的质量和溶剂，重复上述步骤可以测得所有数据点。
2 结果与分析
　溶解度测定结果实验测定的avermectin在甲醇、乙醇、正丙醇、正丁醇和正戊醇中的溶解度曲线结果见图2和图3。由图2和图3可以看出，avermectin在这五种醇类溶剂中的溶解度均随温度的升高而增大。根据溶解度曲线计算各溶剂的饱和溶液由60T/K降温至30T/K时的理论产率得到以下结果：甲醇6609%，乙醇7352%，正丙醇7374%，正丁醇7944%，正戊醇7772%。甲醇的理论产率最低， 仅为6609%， 且实际产率图1 动态法测定溶解度实验装置还要低于理论值；甲醇易挥发，毒性大，所以甲醇不适用于avermectin的冷却结晶。其余四种溶剂都有较高的理论产率，其中正丁醇的理论产率最高，但正丙醇溶解度较大，单位溶剂的处理量较大。哪种溶剂更加适合avermectin的冷却结晶还需要进一步的综合研究。
　模型计算
　理想溶液模型 对于固液平衡体系，依据热力学原理有以下普适的溶解度方程［12］：lnx1γ1=ΔHtp R1 Ttp-1 T-ΔCp RlnTtp T-Ttp T+1
-ΔV RT(P-Ptp)(1)忽略影响较小的压力项和热容差项，并用熔点温度代替三相点温度，可得到如下简化方程：lnx1γ1=ΔHml R1 Tml1 T(2)假设溶液为理想溶液， 即γ1=1， 则由式(2)可得图3 Avermectin在正丙醇和正戊醇中的溶解度理想溶液模型：lnx1=A/T+B(3)本文研究的五个体系，理想溶液模型的回归结果见表1。

　Apelblat模型 Apelblat溶解度模型是在假设溶质分子和溶剂分子形成络合物的前提下由ClausiusClapeyron方程推出的［13］，形式lnx1=A/T+B+ClnT(4)本文研究的五个体系，Apelblat模型的回归结果见表2。 表1 理想溶液模型的回归结果
　多项式经验方程 多项式经验方程［14］用于溶解度数据的关联是基于以下认识：在溶剂、溶质和压力等因素确定时，溶解度由温度决定，假设溶解度是随温度连续变化的，则溶解度可以用温度的多项式方程来表示：x1=at3+bt2+ct+d(5)本文研究的五个体系，多项式经验方程的回归结果见表3。
　内插结果与讨论表4分别列出了三种溶解度模型内插值与实验值之间的平均相对误差(ARD)。 表3 多项式经验方程的回归结果表4 内插值与实验值的平均相对误差本文研究的五个体系，理想溶液模型内插结果与实验值的相对平均误差较大，提示本文研究的五个体系与理想溶液之间存在较大的差距。Apelblat模型的相对平均误差较小，提示Apelblat所作的溶质分子和溶剂分子形成络合物的假设对于实验研究的五个体系是合理的。多项式经验方程的关联结果是最好的，而且平均相对误差都很小，这说明在溶剂、溶质和压力一定时，温度是影响溶解度的主要因素。
3 结论
　本文测定了avermectin在甲醇、乙醇、正丙醇、正丁醇和正戊醇中的溶解度曲线并建立了相应的模型，在这五种醇类溶剂中avermectin的溶解度均随温度的升高而增大，理论产率计算结果表明甲醇的理论产率较低，不适用于avermectin的冷却结晶；另外四种醇均有较高的理论产率，其中正丁醇理论产率最高。溶解度模型计算结果表明用于内插时多项式经验方程误差最小，理想溶液模型误差最大。实验测定的溶解度数据及其关联结果具有较高的准确度，可以指导avermectin结晶工艺的研究。
参考文献
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