药物有效期的测定

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，其反应速度服从以及反应的动力学方程：lg(C0-x)=k/-2.303t+lgC0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(C0-x)对t作图应为直线，由直线的斜率可求出反应速度常数k。硫酸链霉素在碱性条件下水解得麦芽酚，而麦芽酚在酸性条件下与三价铁离子作用生成稳定的紫红色鳌合物，故可用比色分析的方法进行测定。由于硫酸链霉素水溶液的初始C0正比于全部水解后产生的麦芽酚的浓度也正比于全部水解测得的消光值E∞,即C0∝E∞;在任意时刻t，硫酸链霉菌素水解掉的浓度X应于该时刻测得的消光值Et成正比，即X∝Et，将上述关系代入到速度方程中得：lg(E∞—Et)=（-k/2.303）t+lgE∞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(E∞—Et)对t作图得一直线，由直线斜率求出反应的速度常数k。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。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100ml2个移液管20ml1支磨口锥形瓶50ml11个吸量管5ml3支量筒50ml1个吸量管1ml1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20ml0.5mol/L0.5%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=0.3592t（min）1020304050Et0.0270.0270.0270.0300.0300.0300.0410.0410.0410.0460.0460.0460.0600.0600.060Et平均值0.0270.0300.0410.0460.060E∞—Et0.33220.32920.31820.31320.2992lg(E∞—Et)-0.4786-0.48254-0.4973-0.50418-0.524042.温度50℃t（min）510152025Et0.0290.0290.0280.0560.0560.0560.0810.0810.0810.1030.1030.1030.1250.1250.125Et平均值0.02870.0560.0810.1030.125E∞—Et0.33050.30320.27820.25620.2342lg(E∞—Et)-0.48078-0.51827-0.55564-0.59142-0.63041六、数据处理1.以lg(E∞—Et)对t作图，求出不同温度时反应的速度及活化能。（1）40°C的有效期计算：图1由lg(E∞—Et)=（-k/2.303）t+lgE∞可知，-k/2.303即为直线的斜率，则有：-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(E∞—Et)=（-k/2.303）t+lgE∞可知，-k/2.303即为直线的斜率，则有：-k/2.303=-0.00745解得：k=0.017157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：由由速率常数与温度的关系，符合Arrhenius经验式，k=Ae-Ea/RT，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=158.585KJ.mol-12.求出25℃时的反应速度常数和该温度下药物有效期25ºC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？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.化工工业出版社，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.高等教育出版社，2006.1