药物有效期的测定
一、目的:
1. 了解药物水解反应的特征：
2. 掌握硫酸链霉素水解反应速度常数测定方法,并求出硫酸链霉素水溶液的有效期.
二、原理 :
链霉素是由放线菌属的灰色链丝菌产生的抗菌素,硫酸链霉素分子中的三个碱性中心与硫酸成的盐,分子式为：〔C21H39N7O12〕2.3H2SO4,它在临床上用于治疗各种结核病,本实验是通过比色分析方法测定硫酸链霉素水溶液的有效期.
硫酸链霉素水溶液在PH4.0——4.5时最为稳定,在过碱性条件下易水解
效,在碱性条件下水解生成麦芽酚〔α-甲基-β-羟基-γ-吡喃酮〕,反应如下：
〔C21H39N7O12〕2.3H2SO4+H2O------麦芽酚 +硫酸链霉素其他降解物
该反应为假一级反应,其反应速度服从以与反应的动力学方程：
lg 式中： C0——硫酸链霉素水溶液的初浓度 X——t时刻链霉素水解掉的浓度 t——时间,以分为单位 k ——水解反应速度常数 若以lg lg 可见通过测定不同时刻t的消光值Et,可以研究硫酸链霉素水溶液的水解反应规律,以lg 药物的有效期一般是指当药物分解掉原含量的10%时所需要的时间t0.9. 1 / 7 . t0.9=ln<100/90>/k=1/k·ln<100/90>=0.105/k 三、 仪器药品 722型分光光度计 1台 超级恒温槽 1台 磨口锥形瓶 100ml 2个 移液管 20ml 1支 磨口锥形瓶 50ml 11个 吸量管 5ml 3支 量筒 50ml 1个吸量管 1ml 1支 水浴锅 1个 秒表 1只 0.4 %硫酸链霉素溶液 1.12~1.18mol/L硫酸溶液 2.0mol/L氢氧化钠溶液 0.5 % 铁试剂 四 、 实验步骤 1. 调整超级恒温槽的温度为 40+0.2℃. 2. 用量筒去50ml约0.4%的硫酸链霉素溶液置于100ml的磨口瓶中,并将锥 形瓶放于40℃的恒温槽中,用刻度吸量管吸取2.0mol/L的氢氧化钠溶液0.5ml,迅速加入硫酸链霉素溶液中,当碱量加入至一半时,打开秒表,开始记录时间. 3. 取5个干燥的50ml磨口锥形瓶,编好号,分别用移液管准确加入20ml0.5 mol/L 0.5 %铁试剂,再加入5滴1.12～1.18mol/L硫酸溶液,每隔10分钟,准确取反应液5ml于上述锥形瓶中,摇匀呈紫红色,放置5分钟,而后再波长为520nm下用722型分光光度计测定消光值Et,记录实验数据. 4. 最后将剩余反应液放入沸水浴中10分钟,然后放至室温再吸收2.5ml反应液于干燥的50ml磨口锥形瓶中,另外加入2.5ml蒸馏水,再加入20ml0.5 %铁试剂和5滴硫酸溶液,摇匀至紫红色,测其消光值乘2后即为全部水解时的消光值 E∞. 5. 调节恒温槽,升温至500C,按上述操作每隔5分钟取样分析一次,共测5次为止,记录实验数据. 五. 实验记录 1.温度 40℃E∞= 〔0.179+0.180+0.180〕/3= 0.3592 t〔min〕 10 20 30 40 50 2 / 7 . Et 0.027 0.027 0.027 0.030 0.030 0.030 0.041 0.041 0.041 0.046 0.046 0.046 0.060 0.060 0.060 Et平均值 E∞—Et 0.027 0.3322 0.030 0.3292 0.041 0.3182 0.046 0.3132 -0.50418 0.060 0.2992 -0.52404 lg 1. 以lg 3 / 7 . 〔1〕40°C的有效期计算： 图1 由lg -k/2.303=-0.0013 解得：K=0.002602 代入：t0.9=ln<100/90>/k=1/k·ln<100/90>=0.105/k 解得：t0.9=40.35min 既40℃ ,2mol/LNaOH条件下,硫酸链霉素的反应速率k=0.002602,药物有效期为40.35min. 〔2〕50°C的有效期计算： 图2 由lg -k/2.303=-0.00745 解得：k=0.017157 4 / 7 . 代入：t0.9=ln<100/90>/k=1/k•ln<100/90>=0.105/k 解得：t0.9=6.12min 既50℃ ,2mol/LNaOH条件下,硫酸链霉素的反应速率k=0.017157,药物有效期为6.12min. <3>求反应的活化能： -Ea/RT 由由速率常数与温度的关系,符合Arrhenius经验式,k=Ae ,取对数则得到 lnk=lnA-Ea/RT,以lnk对1/T作图,得到一条直线,如下图所示： 图3 -Ea/R等于斜率,即-Ea/R=-19073.3557 所以: Ea=158.585 KJ.mol -1 2. 求出25 ℃时的反应速度常数和该温度下药物有效期 25 ºC 时,将 InA=54.98576,T=298k, -Ea/R=-19073.3557 代入 lnk=lnA-Ea/RT 解得： k=1.211x10-4 代入：t0.9=ln<100/90>/k=1/k•ln<100/90>=0.105/k 解得：t0.9=867.05min 既25℃ ,2mol/LNaOH条件下,硫酸链霉素的反应速率k=1.211x10-4,药物有效期为867.05min 七、实验结果讨论： 1.硫酸链霉素在酸性或中性条件下很稳定,基本不水解,在碱性条件下则可以水解,本实验通过加入2mol/LNaOH和恒温加热的形式提供非常态条件,测定药物的有效期,得知在实验时的碱性条件下25℃时,药物有效期为867.05min.而药 5 / 7 . 品在常态下保质期一般为三年,故非常态下的药品有效期仅能作为参考,并不能求得常态下的保质期. 2.在碱性条件下水解硫酸链霉素,每隔10分钟取一次样,这时时间要掌握好,取出水解的药品后,迅速加入铁试剂,这时溶液由碱性变成酸性,硫酸链霉素在酸性条件下不水解,故水解已经停止,所以加入铁试剂后放置的时间长短对吸光度基本无影响,但加铁试剂之前所放置的时间则对吸光度有影响.图1中部分点稍微偏离直线,导致线性不够好,这是由于操作时间长短把握不好所致,所以每隔10min取样加入铁试剂应该要严格控制,并且动作要迅速.还有另一个原因可能是硫酸链霉素与NaOH溶液混合后没被摇匀,导致反应不够完全,部分点落在线性关系以下. 3. 在50℃条件下水解,组员严格控制每10min记录一次数据,硫酸链霉素与NaOH溶液混合后摇匀.因而50℃条件下得到的线性关系比较好. 4.实验要求提出使用的50ml的磨口瓶为什么要事先干燥,但实际实验证明,即使磨口瓶内存在少量的水珠,对实验结果影响不大,所以磨口瓶不必吹干亦可. 5.链霉素完全水解的吸光度结果是一致的,所以40℃、50℃条件下只需进行一次完全水解即可,完全水解在沸水浴中进行,加热过程不能完全密封,溶液变成浅黄色透明溶液则说明完全水解为麦芽酚,仔细闻会有麦芽酚的甜味. 6.在进行0.2mol/L与2mol/LNaOH的对比实验时,碱浓度越高,水解程度越大,吸光度也越大.所以在常态下的有效期远大于在碱性条件下的有效期. 八、 思考题 1. 使用的50ml的磨口瓶为什么要事先干燥？ 6 / 7 . 答：因为该实验测定的分光光度值与麦芽酚的浓度成正比,如果磨口瓶事先没有干燥好,则测定的分光光度值会偏小,影响实验结果. 2. 取样分析时,为什么要先加入铁试剂和硫酸溶液,然后对反应液进行比色分析？ 答：实验中铁试剂与硫酸溶液是混合配制使用的,因为硫酸可以防止铁离子的水解.而本实验硫酸的酸性对硫酸链霉素水溶液有稳定性作用,我们实验所测的时间是硫酸链霉素水溶液水解的时间,如果不先加入铁试剂与硫酸的混合溶液,体系还是呈碱性,移取反应液后还是会反应的,所以记录的时间并不是硫酸链霉素水溶液停止水解的时间.另外,铁试剂与水解产生的麦芽酚迅速发生络合作用. [参考文献] [1].何广平,南俊民,孙艳辉等编著.物理化学实验.化工工业,2007.12 [2].傅献彩,沈文霞,姚天扬,侯文华编.物理化学〔第五版〕下册.高等教育 ,2006.1 7 / 7 因篇幅问题不能全部显示，请点此查看更多更全内容