青霉素在葡萄糖中的溶解行为.docx

1、青霉素在葡萄糖中的溶解行为宝鸡文理学院化学化工系毕业论文题目 青霉素在葡萄糖中的溶解行为学生姓名刘宏美 (200892014037)指导教师赵维维（教授） 李宗孝（教授）班 级2008级化学1班专 业化学教育学 院宝鸡文理学院 2012年4月28日青霉素在葡萄糖中的溶解行为刘宏美*(宝鸡文理学院 化学化工系 陕西 宝鸡 721013）摘 要 用微热量热仪测量青霉素在葡萄糖中的溶解焓，得到了微分溶解热() 和积分溶解热()，建立了热量与溶质的量之间的关系式。并得到了青霉素在葡萄糖中溶解过程的动力学方程:， 半衰期，以及。结果表明，利用微热量热法可以为药物半衰期的测定提供一种简便的方法，并可为青霉

2、素的临床应用提供理论参考。关键词 热力学，动力学，溶解热，青霉素，葡萄糖青霉素（Benzylpenicillin / Penicillin）又被称为青霉素G、peillin G、盘尼西林、配尼西林、青霉素钠、苄青霉素钠、青霉素钾、苄青霉素钾。青霉素是抗菌素的一种，是指从青霉菌培养液中提制的分子中含有青霉烷、能破坏细菌的细胞壁并在细菌细胞的繁殖期起杀菌作用的一类抗生素，是第一种能够治疗人类疾病的抗生素。青霉素类抗生素是-内酰胺类中一大类抗生素的总称。青霉素已为越来越多的化学家们所青睐。近年来关于青霉素的研究集中在合成方法，抗癌机理和毒副作用等方面，而对青霉素溶解的动力学和热力学的研究较少。药物半

3、衰期是一个衡量药物效果的重要参数。 目前多采用药代动力学原理进行动物实验，利用高效液相色谱( HPLC) 法检测血液中这种药物的浓度变化，从而得到其半衰期。由文献可知，热力学在中药四性、中药复方配伍、中药药效筛选和品质评价等方面均有重要应用。因此，热力学函数和动力学参数就成为评价药物质量以及药效的重要标准。而传统的测定方法虽然有效，但测定程序复杂，加之实验对象的个体差异，也会对测定结果带来偏差。因此，采用一种简单而又可行的方法进行实验并得出可靠的数据就显得尤为重要。本实验采用微热量热法12- 13，模拟人体温度，选择葡萄糖作溶剂，得到了青霉素在溶解过程的一系列相关热力学函数和动力学参数，这种方

4、法不仅可靠，而且操作简便，还可以从溶解过程的 S了解多种体系的分布状态及溶液的热力学稳定性。从而为药物的临床应用提供有力的参考。1 实验部分11 试剂和仪器注射用青霉素钠（80万单位），5%葡萄糖注射液。AB135- S 型电子天平; RD 496- 2000 型微热量热仪( 绵阳中物热分析仪器有限公司) ， 微热量热仪用焦耳池进行校正， 在 303. 15 K 下其灵敏度为( 64. 150. 04) mV/W， 在 298. 15 K 下 KCl ( 色谱纯) 在蒸馏水中的溶解焓为 17. 535 kJ /mol， 与文献14值17. 536 kJ /mol相符， 表明本实验中所用热量计的

5、可靠性。12 实验方法在常压及303. 15 K 的条件下，分别取质量为16.39mg、32.99mg、40.24mg、46.52mg和 55.63mg的青霉素粉末，溶解在相同体积( 1. 50 mL) 的葡萄糖中。用微热量热仪测定它们的溶解热。2 结果与讨论21青霉素在葡萄糖中的热力学溶解行为采用12节中的实验方法， 可得出青霉素在葡萄糖中溶解过程的放热曲线如图1 所示。将葡萄糖在1. 50 mL葡萄糖中的溶解焓列于表1。表1 青霉素在葡萄糖中的溶解焓Table1 Enthalpies of dissolution of penicillin in glucosem(mg)n(10-3mol

6、)Q(mJ)H/J.mol-116.390.046180.633927.5736.620.103441.174293.4040.240.113471.404174.8946.520.131531.434071.1755.630.156619.453968.36AVERAGE4087.08n:the amount of penicillin;Q:the heat effect of the dissolution process;:the molar enthalpy.由表1 中的数据可以看出，在常压及 303. 15 K 的温度下，溶液的浓度对于分子的摩尔溶解焓值的影响很小， 故而可以用的平均

7、值表示青霉素分子的摩尔溶解焓。因此， 青霉素体系的摩尔溶解焓() 为40.87 kJ /mol。图1.注射用青霉素钠的物质的量n与热量Q的线性关系Fig.2 Relationship between the amount of penicillin (n) dissolved in glucose and the heat Q若表1中的热量Q为纵坐标，物质的量为横坐标作图，可得图2 ；其线性方程为：Q= 4004.9x + 9.6464,相关系数r=0.9917 （1）由方程（1）可以得到青霉素在葡萄糖中的微分溶解焓（）是40.04kJ/mol。2.2青霉素在葡萄糖中溶解的动力学过程青霉素在葡

8、萄糖中溶解过程的动力学方程可以用式(2)和式(3) 来表示: ( 2) ( 3)将式(3)代入式(2) 并以， 经整理得到:（4)=1,2L。在式（4)中，为转换系数，是动力学函数，为时刻的热量，为整个溶解过程中所释放的热量，为在溶解过程中的任意时间，为紫杉醇溶解的速率常数，为反应级数。将实验过程中不同质量的青霉素溶解所得到数据和带入式 (4) 中，分别 以对作图得图3，其斜率即为反应级数， 截距为。 图3中4 组实验结果线性相关性均在 r2= 0.9997 以上，相关性良好。由以上线性关系得到的不同质量的青霉素所对应的反应级数速率常数 k 和相关系数 r 如表2所示。相关系数r显示线性关系良

9、好，结果可信度高。表2 常压及303.15k下青霉素溶解过程的动力学数据Table2 Kinetic data of the dissolved process of penicillin at 303.15K under atmospheric pressurem(mg)nlnk(s-1)r16.39 0.98 -8.62 0.9948 32.99 0.85 -8.39 0.9956 40.24 0.75 -8.32 0.9968 46.52 1.03 -8.54 0.9963 55.63 1.47 -8.45 0.9976 Average1.02 -8.46 将 k 、n 的平均值带入式(

10、 2) 和式( 3) 并进行合并， 得到青霉素在葡萄糖中溶解的动力学方程: ( 5)由式( 5)可以得出，青霉素在葡萄糖中的溶解反应为准一级反应， 其速率常数 k = 2. 92 10 4s 1，一级反应的半衰期为=ln 2/k，因此可得出该溶解反应的= 54.76 min。23 青霉素在葡萄糖中溶解过程的热力学处理由实验数据和计算结果， 根据文献15给出的方程( 6) ，可以得到溶解过程的solSm:( 6)式( 6) 可转换为下式:( 7)将k =2. 92 10 4s1， T =303. 15 K， R =8. 314 J / ( mol .K) ， h = 6. 63 1034J .s

11、， kB = 1. 38 1023J /K， = 32. 67 kJ /mol 代入式( 7) ， 计算出= 204. 93 J / ( mol K) 。3 结 论在常压及303. 15 K 的条件下，用 RD 496- 2000 微热量热仪来测量青霉素在葡萄糖中的摩尔溶解焓，由实验结果可得出， 紫杉醇浓度的变化对于所测焓值影响不大， 故而可以用 solHm的平均值来表示紫杉醇分子的摩尔溶解焓， 其值为 32. 67 kJ /mol 紫杉醇在二甲亚砜中溶解的动力学方程式为: ， 它的溶解反应为准一级反应，其速率常数 k = 292 104s1， 半衰期为= 5043 min青霉素在葡萄糖中的溶

12、解为一个放热反应，其热力学函数值分别为= 204. 93 J / ( mol K) 和= 32. 67 kJ /mol 显然，青霉素在葡萄糖中完全溶解后的有序性更强， 溶液稳定 实验结果显示， 利用微热量热法可以为获取药物的半衰期提供一种简便的方法 而且通过试验测得的青霉素在葡萄糖中的溶解热力学函数以及动力学参数， 将对紫杉醇的临床应用和工业生产起到推动作用。Dissolution Properties of Penicillin in DiMethylsulfoxideZHAO Weiwei a，b ，DONG Yeye b ，LI Zongxiao b*( a College of Sci

13、ence，Northwest AF University，Yangling;b Department of Chemistry and Chemical Engineering， Baoji University of Liberal Arts and Science，Baoji 721013) Abstract The enthalpies of dissolution of paclitaxel in dimethylsulfoxide ( DMSO ) was reported The differential enthalpy( dif H m ) and the molar enth

14、alpy ( sol H m ) were determined，and the relationship betweenthe amount of heat released and the amount of solute was also established The corresponding kinetic equation that describes the dissolution process is dadt = 2. 92 10 4 ( 1 a ) 1 00 ，and the kinetic parameters are obtained as follows: t1 /

15、2 = 50. 43 min， sol H m = 32. 67 kJ / mol，and sol S m = 204. 93 J / ( molK ) Theresult not only provides a simple method for the determination of the half-life for drugs，but it can also offer atheoretical reference for the clinical application of paclitaxel using microcalorimeter Keywords thermodynamics，kinetics，dissolution heat，paclitaxel，dimethylsulfoxide注射用青霉素钠稳定性考察