泰乐菌素溶析结晶过程研究

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泰乐菌素是一种抗菌谱广的大环内酯类抗生素,主要用于畜禽支原体疾病的预防和治疗。目前泰乐菌素应用中缺乏必要的基础物性数据和控制产品质量的理论研究及方法。本文对泰乐菌素结晶过程、晶体性质及溶液热力学进行系统研究,研究结果具有一定的学术理论意义和现实价值。采用静态法测定了泰乐菌素在14种纯溶剂中的溶解度数据,根据溶解度大小和溶剂性质确定了泰乐菌素丙酮-水体系的溶析结晶工艺;测定了泰乐菌素在丙酮+水混合溶剂中的溶解度数据,利用热力学模型关联了溶解度数据,确定模型参数。根据实验溶解度数据计算了泰乐菌素在溶剂中溶解过程的标准溶解焓ΔsolHo、溶解熵ΔsolSo和溶解吉布斯自由能变ΔsolGo,并对溶解过程热力学行为进行了分析。本研究主要内容包括:  ⑴以产品的收率和粒度分布(CSD)为目标采用溶析结晶工艺考察了各种操作因素对结晶过程的影响,得到了经验结晶工艺优化条件:水和丙酮质量比4∶1、晶种加入量0.5%、结晶温度40℃、初始浓度1.08 g·g-1、搅拌转速250 rpm、陈化时间12 h和流加速率先0.3 mL?min-1后0.89 mL?min-1,该条件下产品的收率、平均粒度M.S及粒度分布C.V值分别80%、8.645μm和1.842。  ⑵测定了泰乐菌素结晶介稳区和诱导期,通过估算表面张力和表面熵因子推断结晶生长机理为连续生长模式;采用间歇动态法测定了泰乐菌素溶析结晶动力学数据,利用矩量变换法建立并求解了泰乐菌素结晶成核和粒度相关生长动力学方程:采用热重(TG)、差式扫描量热仪(DSC)、红外光谱仪(FT-IR)和扫描电镜(SEM)等分析手段对泰乐菌素晶体进行表征;采集高质量泰乐菌素(XRD)粉末衍射数据,运用Materials Studio8.0分子模拟软件对衍射数据进行指标化确定泰乐菌素晶体的所属晶系、晶胞参数和空间群;根据能量最小化原理模拟泰乐菌素空间结构,并采用BFDH模型模拟了晶体的晶习。  ⑶采用热分析动力学方法对泰乐菌素热分解行为进行研究,确定了热分解机理为相边界反应,机理函数的积分和微分形式分别为:G(α)=1-(1?α)1/2,f(α)=2(1-α)1/2,热分解表观活化能E为84.35 kJ·mol-1,说明泰乐菌素的热稳定性较差,同时计算了分解过程的热力学参数。  ⑷在所研究的283.15 K-323.15 K温度范围内,采用比重瓶和毛细管黏度计对泰乐菌素在丙酮等6种溶液中的密度及黏度进行测定,并采用VTF热力学方程对溶液体系的密度、黏度随温度和浓度的关系进行关联,确定了关联参数,并利用拟合结果对实验结果进行计算,密度和黏度的总平均相对误差和总标准偏差分别为0.0645%、1.6232%和1.8564×10-3 g·cm-3、2.1889×10-2 mPa·s。在所研究的283.15 K-323.15 K温度范围内,采用铂金板法对水+丙酮、酒石酸泰乐菌素+水和酒石酸泰乐菌素+甲醇溶液表面张力进行测定,并采用表面张力-温度关联式对实验数据进行拟合,实验测定值和计算值比较得总平均相对误差(RAD)和总标准偏差(SD)分别为0.3041%和0.2243 mN?m-1。
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