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AE-活性酯固液相平衡模型及结晶过程研究

作　者: 刘吉胜
导　师: 王水
学　校: 北京化工大学
专　业: 化学工程与技术
关键词: AE-活性酯结晶热力学改进Jouyban-Acree模型结晶工艺
分类号: TQ465.91
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

AE-活性酯是合成广谱、长效第三代头孢菌素类产品的重要中间体,目前国内AE-活性酯生产过程普遍存在批间产品质量不稳定、结晶过程收率低等问题；因此,本文对AE-活性酯的结晶过程进行系统研究,主要内容包括AE-活性酯的结晶热力学、AE-活性酯在二元混合溶剂中的固-液相平衡模型、AE-活性酯结晶工艺三个方面。为了选择合适的溶剂及优化结晶工艺,本文对AE-活性酯在溶剂中的固液相平衡进行研究。采用激光检测技术测定AE-活性酯在二氯甲烷,乙腈,丙酮,1,2-二氯乙烷,四氢呋喃五种纯溶剂及四氢呋喃+二氯甲烷、四氢呋喃+1,2-二氯乙烷、二氯甲烷+乙腈三组二元混合溶剂中的固液相平衡；考察了温度及混合溶剂的初始组成对AE-活性酯的溶解度的影响规律。本文进一步测定了AE-活性酯在二氯甲烷中的介稳区。应用Modified Apelblat方程关联AE-活性酯在纯溶剂及给定初始组成的二元混合溶剂中的固液相平衡数据。针对Jouyban-Acree模型刻画溶质在二元混合溶剂中的固液相平衡时需要其在两个纯溶剂中的固液相平衡数据,本文通过引入Modified Apelblat模型描述溶质在纯溶剂中的溶解度随温度的变化关系,从而提出一个能将溶质的溶解度与温度和二元混合溶剂的初始组成同时关联起来的改进Jouyban-Acree模型,该模型既克服了Modified Apelblat模型无法将溶质的溶解度与混合溶剂的组成关联起来的问题,又克服了Jouyban-Acree模型无法将溶质在纯溶剂中的溶解度与温度关联起来的问题。应用改进模型关联从文献搜集的39组药物在二元混合溶剂中的固液相平衡数据,其总体平均相对误差为3.65(±0.15)。由于该模型是包含9个参数的可线性化模型,本文基于参数的p值通过逐步回归对该模型进行简化；并且进一步对模型参数值的位数进行研究,将该问题转化为整数规划问题,通过遗传算法对该问题进行求解。在参数值保留相同位数情况下,整数规划获得的模型明显优于直接截断获得的模型,尤其对参数保留到整数位的模型。应用整数位最简化方程关联39组固液相平衡数据,其总体平均相对误差为4.32(±0.26)；因此,整数位最简化方程能很好地描述药物在二元混合溶剂中的溶解度随温度和二元混合溶剂的初始组成的变化关系。本文应用改进Jouyban-Acree模型关联AE-活性酯在三组二元混合溶剂中的固液相平衡数据,并通过逐步回归和整数规划对模型简化及参数值的优化,从而获得整数位的最简化模型,该模型能很好地描述AE-活性酯在三组混合溶剂中的溶解度随温度和二元混合溶剂初始组成的变化规律；改进Jouyban-Acree模型的研究不仅为AE-活性酯的结晶过程研究提供了可靠溶解度预测模型,同时为可线性化的模型提供模型简化和参数优化的方案。基于AE-活性酯的结晶热力学研究,本文确定AE-活性的结晶过程为冷却结晶。考察了搅拌速度、溶剂的含水率、以及混合溶剂的配比等工艺条件对结晶产品的纯度、收率、晶习和粒度分布的影响；通过以上研究,本文得到较优的操作工艺条件。

全文目录

摘要  4-7
ABSTRACT  7-16
第一章文献综述  16-26
  1.1 AE-活性酯简介  16-19
    1.1.1 AE-活性酯的性质及其应用  16-17
    1.1.2 AE-活性酯的合成方法  17-19
  1.2 固-液相平衡的测定方法及多元混合模型综述  19-23
    1.2.1 固-液相平衡的测定方法  19-20
    1.2.2 多元混合模型综述  20-23
  1.3 本文的主要研究内容  23-26
第二章 AE-活性酯结晶热力学研究  26-46
  2.1 固-液相平衡理论  26-31
    2.1.1 固-液相平衡模型  26-29
    2.1.2 介稳区的理论  29-31
  2.2 实验过程  31-34
    2.2.1 固液相平衡的测定  31-34
    2.2.2 介稳区的测定  34
  2.3 结果与讨论  34-45
    2.3.1 AE-活性酯的固液相平衡测定结果  34-44
    2.3.2 AE-活性酯的介稳区测定结果  44-45
  2.4 小结  45-46
第三章 AE-活性酯在二元混合溶剂中的固液相模型研究  46-72
  3.1 模型推导  46-50
  3.2 计算部分  50
  3.3 结果与讨论  50-64
    3.3.1 改进Jouyban-Acree模型关联效果检验  50-54
    3.3.2 改进Jouyban-Acree模型的简化  54-59
    3.3.3 模型的参数值的优化  59-64
  3.4 改进Jouyban-Acree模型关联AE-活性酯在混合溶剂中的固液相平衡数据  64-69
  3.5 小结  69-72
第四章 AE-活性酯结晶工艺研究  72-86
  4.1 AE-活性酯及溶剂中的水分的分析方法  73-77
    4.1.1 AE-活性酯的纯度分析  74-75
    4.1.2 AE-活性酯的折光率测定  75-76
    4.1.3 溶剂脱水及其水分测定  76-77
  4.2 AE-活性酯的结晶工艺过程研究  77-78
    4.2.1 实验原料及仪器  77-78
    4.2.2 实验步骤  78
  4.3 结果与讨论  78-84
    4.3.1 搅拌速度对AE-活性酯的粒度和晶习的影响  78-80
    4.3.2 溶剂的水分含量对AE-活性酯的产品的影响  80-81
    4.3.3 不同溶剂配比对AE-活性酯的产品的影响  81-82
    4.3.4 AE-活性酯结晶提纯的最优工艺条件  82-84
  4.4 小结  84-86
第五章结论  86-88
参考文献  88-94
附录  94-98
研究成果及发表的学术论文  98-100
致谢  100-102
作者和导师简介  102

AE-活性酯固液相平衡模型及结晶过程研究

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