1、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 PH4.04.5 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（-甲基-羟基-吡喃酮） ，反应如下： （C21H39N7O12）2.3H2SO4+H2O- 麦芽酚 + 硫酸链霉素其他
2、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 Xt 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 C0E;在任意时刻 t，硫酸链霉菌素水解掉的浓度 X 应于该时
3、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(EEt)=（-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(EEt)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/kln(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
4、 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 1.121.18mol/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
5、20ml0.5 mol/L 0.5 %铁试剂，再加入 5 滴 1.121.18mol/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
6、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） 10 20 30 40 50Et0.0270.0270.0270.0300.0300.0300.0410.0410.0410.0460.0460.0460.0600.0600.060Et 平均值 0.027 0.030 0.041 0.046 0.060EEt 0.3322 0.3292 0.3182 0.3132 0.2992lg(EEt) -0.4786 -0.48254 -0.4973 -0.50418 -0.524042. 温度 50
7、 t（min） 5 10 15 20 25Et0.0290.0290.0280.0560.0560.0560.0810.0810.0810.1030.1030.1030.1250.1250.125Et 平均值 0.0287 0.056 0.081 0.103 0.125EEt 0.3305 0.3032 0.2782 0.2562 0.2342lg(EEt) -0.48078 -0.51827 -0.55564 -0.59142 -0.63041六、 数据处理 1. 以 lg(EEt)对 t 作图，求出不同温度时反应的速度及活化能。 （1）40C 的有效期计算：图 1由 lg(EEt)=（-k
8、/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：t 0.9=ln(100/90)/k=1/kln(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）50C 的有效期计算：图 2由 lg(EEt)=（-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：t 0.9=ln(100/90
9、)/k=1/kln(100/90)=0.105/k解得：t 0.9=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=158.585 KJ.mol -12. 求出 25 时的反应速度常数和该温度下药物有效期25 C 时，将 InA=54.
10、98576,T=298k, -Ea/R=-19073.3557 代入 lnk=lnA-Ea/RT解得： k=1.211x10 -4代入：t 0.9=ln(100/90)/k=1/kln(100/90)=0.105/k解得：t 0.9=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
11、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，
12、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
13、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
