摘要: 近年来，企业对精细化工产品，尤其是药物产品的质量要求越来越高。然而，药物合成过程中引入的杂质和副产物不仅会对其药理作用和临床应用产生很大的负面影响，同时也会使下游生产工艺所产生的副产物对生态环境造成一定的污染。传统的化工分离单元操... 展开 近年来，企业对精细化工产品，尤其是药物产品的质量要求越来越高。然而，药物合成过程中引入的杂质和副产物不仅会对其药理作用和临床应用产生很大的负面影响，同时也会使下游生产工艺所产生的副产物对生态环境造成一定的污染。传统的化工分离单元操作——结晶始终是提高目标产品的纯度和收率的重要手段，通过结晶分离可以有效地实现上游产品质量的提高。在结晶过程中，多组分固-液相平衡数据，即溶解度作为热力学基础数据显得尤为重要。庞大、准确的溶解度数据库不仅可以用来有效地指导结晶溶剂的筛选、结晶方式的选择以及结晶过程的调控和优化，对其所反映出的溶解行为的研究也有助于理解固-液相平衡中溶质与溶剂分子间相互作用的机理。L-脯氨酸及其衍生物均可作为药物合成的重要中间体，然而，纵观国内、外的小分子固-液相平衡研究领域，尚未发现有关于它们在溶剂体系中溶解行为的系统报道和研究。为此，本文展开了以下五个方面的研究： （1）验证了溶解度测定方法的可靠性和适用性，并测定了溶解平衡时间。验证实验的结果表明，实验值与文献值之间的相对偏差（RD）以及平均相对偏差（ARD）均在合理范围内，说明本文所采用的溶解度测定方法可以用来准确地测定L-脯氨酸及其五种衍生物在溶剂体系中的溶解度。溶解平衡时间的测定结果表明，各个体系达到固-液相平衡状态的时长均为1小时。 （2）采用粉末X射线衍射和TG-DSC联用法表征了固-液相平衡体系中的固相状态。X射线衍射谱图表明，除N-乙酰-L-脯氨酸+乙腈体系外，平衡态固体的X射线衍射特征峰出现的位置均与原料相同，这说明除N-乙酰-L-脯氨酸在纯乙腈中的溶解过程中发生了固相转变外，其它溶解平衡体系中的固相均未发生同质多晶转变、溶剂化物的形成和晶态-非晶态转变等状态的改变。此外，TG-DSC曲线表明，溶质固体在溶解度测定的过程中未发生热分解、熔融以及熔融再结晶等固相转变。 （3）采用改进的静态称重法系统地测定了L-脯氨酸及其五种衍生物在不同溶剂体系中的溶解度。实验结果表明，在纯溶剂体系中，L-脯氨酸及其五种衍生物的溶解度虽然都随着体系的绝对温度的升高而呈现出单调递增的趋势，但同一种溶质在不同溶剂中的溶解度对温度表现出不同的依赖性。对于二元溶剂体系，当温度一定时，大多数体系中溶质的溶解度随着二元溶剂中正溶剂含量的增加而单调递增，而L-脯氨酸+乙醇+丙酮、L-脯氨酸+乙醇+乙腈和L-硫代脯氨酸乙酯盐酸盐+乙醇+乙酸甲酯三个体系的溶解度曲线出现了协同溶剂化效应；当溶剂组成一定时，所有体系中的溶解度都与温度呈正相关关系。 （4）讨论了L-脯氨酸及其五种衍生物的溶剂化效应。对于不同溶剂体系中同一溶质的溶解行为，从溶解度与溶剂极性之间的关系上可以看出，除L-羟基脯氨酸和L-硫代脯氨酸外，L-脯氨酸及其衍生物的溶解行为由溶剂的极性主导。通过分析溶解度与溶剂的其它性质的关系可知，溶质-溶剂分子间较强的氢键相互作用和相似的基团都能够在一定程度上促进溶质的溶剂化过程，而较大的内聚能密度、空间位阻和粘度可抑制溶质的溶剂化过程。此外，在部分体系中还出现了特殊的溶解行为，包括溶解度曲线的交叉和协同溶剂化效应，产生的原因都可以归结为溶剂-溶质与溶剂-溶剂相互作用之间的竞争关系。对于同种溶剂中不同溶质的溶解行为，通过分析由溶质的构-效关系决定的溶剂化效应可知，溶质分子的大小、与溶剂分子相似的结构（基团）以及疏水基团的数量和大小的差异都会导致不同的溶解行为。 （5）采用半经验的热力学模型对溶解度数据进行了拟合，并对拟合效果进行了评价。拟合和计算结果表明，所有模型拟合溶解度数据所得到的计算值均与实验值吻合良好。对于纯溶剂体系而言，修正的Apelblat模型与Yaws模型的拟合结果相似，且多数情况下拟合效果略优于Yaws模型；对于温度一定的二元溶剂体系溶解度模型拟合效果来说，Jouyban-Acree模型优于Machatha模型；而对于二元溶剂体系中溶解度的三维模型拟合来说，Apelblat-Jouyban-Acree模型相比于Apelblat-Machatha模型能够表现出较好的拟合效果。 收起