论文部分内容阅读
成核过程作为结晶的起始步骤对晶体产品的晶体纯度、形貌以及尺寸等起着决定性的作用,晶体产品的性状会进一步影响后续处理过程中过滤、干燥等单元操作,药物晶体产品的性状还会影响药物的溶解度、溶出速率以及生物利用率等。新一代酰胺类除草剂戊炔草胺因其高效低毒性的特性在全球范围内得到广泛应用,但国内的戊炔草胺产品因其质量差无法进入高端市场,亟需提高戊炔草胺晶体产品质量。本文在经典成核理论框架下,通过诱导期实验方法与分子模拟相结合对戊炔草胺的成核参数进行测定与估算,加深对成核过程的认知,以期精准控制成核过程提高产品质量,具体内容如下。实验测定了不同条件下的戊炔草胺结晶诱导期数据,通过同一实验条件下的百组诱导期数据的分布探究出戊炔草胺成核过程的随机性特征,引入泊松概率分布模型对诱导期数据进行分析处理,计算获得相应条件下的成核速率,通过成核速率与过饱和度的关系拟合计算出指前因子和界面张力,进一步在经典成核理论下计算出临界成核半径、临界成核自由能和核内分子数等成核参数,确定成核机理为非均相成核。通过平行正交实验确定增大过饱和度、提高温度、减小溶液体积的方式均能促进成核过程。实验确定了相同条件下戊炔草胺三种溶剂中成核难易顺序为:乙醇>甲苯>丙酮,借助光谱分析的手段分析得出溶剂与溶质分子间的相互作用力越大导致成核过程越难发生。同时,依据诱导期与介稳区之间的关系,对戊炔草胺的结晶介稳区宽度进行了估算。通过计算获得戊炔草胺的EPM图,判定其与溶剂分子的结合位点并进一步计算出溶质与溶剂1:1结合能以及溶质与溶剂层的结合能,不同溶剂中的结合能的顺序为:乙醇>甲苯>丙酮,该结果解释了溶剂对成核的影响主要在于与溶质分子的结合能力,溶质与溶剂的结合能越大,成核越困难。通过两种方式对溶质与溶剂间界面张力的进行估算:以溶解度数据为基础的经验公式计算法与以晶面附着能为基础的定义公式计算法,分别计算出戊炔草胺在不同溶剂中的界面张力具体数值,进一步确定相应的成核参数。结果发现由估算的界面张力出发获得的成核参数与诱导期实验获得的成核参数基本一致,证明了理论计算获得成核参数的准确性,并可以大幅度减少工作量。