过氧化二异丙苯在乙醇和水中溶解度的测定与关联

冷却结晶法生产过氧化二异丙苯时,经常存在细粉多、晶体聚结和大颗粒晶体产率低等产品质量问题,其根本原因是缺乏准确的溶解度数据,无法对冷却结晶过程进行有效地控制。采用平衡法测定了274.65～303.65 K(1.5～30.5℃)过氧化二异丙苯在不同比例乙醇-水混合溶剂中的溶解度,并用Van’t Hoff方程、Apelblat方程和λh方程对实验数据进行关联。结果表明:过氧化二异丙苯在不同比例乙醇-水混合溶剂中的溶解度随着温度的升高而增加;乙醇是良溶剂,在纯乙醇中溶解度最大;水是不良溶剂,溶解度随着水的比例增加而减小。上述3种模型都可用于关联过氧化二异丙苯的溶解度与温度的关系,相关系数(R~2)均在0.98以上,当水的比例较小时(0%～5%,质量百分比),λh方程的关联效果最好,当水的比例较大时(10%～20%),Apelblat方程的关联效果最好。实验得到的溶解度数据和关联结果对过氧化二异丙苯结晶工艺的优化具有非常重要的意义。     

对二甲苯悬浮熔融结晶动力学

结晶法是工业上生产对二甲苯的主要方法之一。现有对二甲苯结晶动力学参数均单纯由结晶母液的温度和浓度变化通过非线性优化法而获得,未检测对二甲苯的晶体粒度数据,因而其准确性难以得到保证。本文利用超声在线粒度仪(OPUS)检测对二甲苯晶体的粒度分布,通过添加晶种的间歇悬浮熔融结晶实验,应用矩量变换法测定82%（质量）对二甲苯-间二甲苯体系中的对二甲苯结晶动力学。利用最小二乘法对动力学实验数据进行多元线性回归后得到了对二甲苯结晶动力学方程,研究结果表明,在对二甲苯悬浮熔融结晶过程中,溶液相对过饱和度对对二甲苯晶体成核速率的影响大于对晶体生长速率的影响,搅拌速率对成核过程影响明显,而晶浆悬浮密度对成核速率的影响不大。     

普瑞巴林晶型Ⅰ在纯溶剂及丙酮-水混合溶剂中的溶解度测定与关联

通过平衡法测定了283.15~328.15 K温度下普瑞巴林晶型I在水、甲醇、乙醇、丙酮、四氢呋喃、N,N-二甲基甲酰胺、乙酸乙酯及丙酮-水混合溶剂中的溶解度,实验结果表明:普瑞巴林晶型I在所测定的所有纯溶剂及丙酮-水混合溶剂中的溶解度均随温度的升高而增大;在丙酮-水混合溶剂中,溶解度随着丙酮的摩尔分数的增加而降低,在丙酮的摩尔分数达到0.83附近时溶解度最小,接近0。采用修订的Apelblat经验方程和(CNIBS)/Redlich-Kister方程对溶解度数据进行关联,结果令人满意。所得实验数据和拟合模型为普瑞巴林在工业结晶及药物多晶型等方面的研究提供了重要的依据。     

过氧化二异丙苯在不同溶剂中溶解度的测定与关联

冷却结晶法生产过氧化二异丙苯时,溶解度数据至关重要。采用平衡法测定了272.93—307.28 K范围内过氧化二异丙苯在不同比例甲醇-水混合溶剂和不同比例甲醇-异丙苯混合溶剂中的溶解度,并用Apelblat方程对溶解度数据进行关联。结果表明:过氧化二异丙苯在混合溶剂中的溶解度随着温度的升高而显著增加;甲醇是良溶剂,水是不良溶剂,溶解度随着水的比例增加而减小;异丙苯是最优良的溶剂,溶解度随着异丙苯比例的增加而增加。Apelblat方程的关联效果较好,相关系数在0.97以上。实验得到的溶解度数据和关联结果对过氧化二异丙苯结晶分离新工艺的开发具有非常重要的意义。     

卡马西平多晶型结晶工艺研究

通过生物显微镜、X射线粉末衍射(XRD)、马尔文粒度分析仪,差热分析(DSC)及在线聚焦反射测量仪(FBRM)和粒子成像测量仪(PVM)研究了在卡马西平结晶过程中各种操作参数对产品质量特别是晶型的影响,具体考察了溶剂、晶种、结晶方式、干燥、温度、搅拌速率及冷却速率对晶体产品质量的影响。结果表明,不同溶剂中缓慢结晶,高介电常数溶剂(如醇类)中得到卡马西平晶型Ⅲ,乙醇-水混合物中当乙醇摩尔分数低于40%时结晶产物为二水物,四氢呋喃中结晶得到晶型Ⅱ,其他溶剂得到产品为混合晶型;对于醇类溶剂,蒸发结晶一般得到卡马西平晶型Ⅱ,而缓慢冷却得晶型Ⅲ;以正丙醇为溶剂,加大量颗粒较小的晶种可以得到粒度较均一的产品;晶型Ⅱ产品由于特殊的结构,易于有结晶用溶剂包藏在晶体中,加热到约140℃溶剂逸出;温度是影响晶型的重要因素,在较高温度区间(90~76℃)结晶得晶型Ⅱ,而在低温度区间(52~20℃)得晶型Ⅲ;搅拌速率在较低的温度下对晶型没有影响,搅拌速率大可以避免晶体的聚集,形成较均匀的颗粒;3种降温速率结果显示,产品均为卡马西平晶型Ⅲ,但先慢后快的降温速率可以得到更均匀的颗粒晶体。     

甲醇-水溶剂中L-苯丙氨酸结晶热力学

在293.15～322.15 K温度范围内,研究L-苯丙氨酸无水物在甲醇-水混合溶剂中溶解度和超溶解度特性,得到L-苯丙氨酸无水物结晶介稳区,计算了成核级数及成核速率,考察了不同初始温度和降温速率对介稳区宽度的影响,并通过研究L-苯丙氨酸297.15 K和302.15 K的转晶水活度,依据溶解度特性绘制L-苯丙氨酸-甲醇-水在该温度下的三元相图。溶解度数据用Apelblat方程、λh方程关联、vant Hoff方程拟合。结果表明,L-苯丙氨酸无水物溶解度随温度的升高而增大,随甲醇体积分数的增加而减小;L-苯丙氨酸无水物结晶介稳区宽度在相同条件下,随初始温度的升高,降温速率的降低变窄;L-苯丙氨酸转晶水活度随温度的升高而增大。     

黑钛液中七水硫酸亚铁结晶动力学性质

采用平衡法研究了七水硫酸亚铁在黑钛液中的溶解度,通过拟合得到了其溶解度方程,并利用FBRM在线监测溶液结晶情况,测量了其结晶介稳区.通过间歇动态法研究了七水硫酸亚铁的结晶动力学,采用矩量变化法求解了粒数衡算方程,并利用最小二乘法对动力学实验数据进行多元线性回归后得到七水硫酸亚铁成核速率和生长速率方程,结果表明:搅拌速率和降温速率对七水硫酸亚铁结晶过程影响显著,因此,针对搅拌速率和降温速率对结晶工艺的影响进行了分析,并对优化前后七水硫酸亚铁产品进行了对比,发现优化后晶体呈规则的棱形,产品粒度明显增大,小颗粒晶体显著减小.     

Ⅱ晶型利福平在两种混合溶剂中溶解度的测定和关联

使用平衡法测定了288.15～323.15 K时Ⅱ晶型利福平在正丁醇-丙酮和水-丙酮混合溶剂中的溶解度。实验结果表明Ⅱ晶型利福平在两种混合溶剂中的溶解度均随着温度升高而增大;在正丁醇-丙酮混合溶剂中,溶解度随着正丁醇的摩尔分数增加先增大后减小,在摩尔比0.350附近溶解度最大;在水-丙酮体系中,溶解度随着水的摩尔分数增加而增大。使用Apelblat方程、理想状态方程和(CNIBS)/Redlich-Kister方程关联溶解度数据,Apelblat方程关联结果优于理想状态方程,平均相对偏差小于5%。使用修正的van't Hoff方程计算了两种体系的溶解焓、溶解熵和吉布斯自由能。溶解度数据及拟合方程为利福平研究和工业生产提供了基础数据。     

酒石酸钠二水合物的溶解度测定及关联

用动态法测定了酒石酸钠二水合物在不同质量配比的乙醇-水混合溶剂中的溶解度,以期为酒石酸钠二水合物提供结晶热力学数据。结果表明:酒石酸钠二水合物在乙醇-水混合溶剂中的溶解度随水质量分数和温度的增加而增加,但随着水质量分数的增加,升高温度对酒石酸钠溶解度的增加量逐渐变小。采用Modified Apelblat,Van't-JA及Apel-JA方程对溶解度数据进行了关联,均方根偏差最大为6.24×10~(-4)。所选热力学方程均能很好的关联溶解度数据,其中Modified Apelblat方程的关联效果最好。此外,采用Van't Hoff方程计算了酒石酸钠二水合物在乙醇-水混合溶剂中的表观溶解热力学数据,数据表明其溶解过程为非自发的吸热过程。     

甲钴胺溶解度的测定和关联

在甲钴胺的结晶分离纯化过程中,溶解度数据至关重要。本文采用静态法测定了273～335K范围内甲钴胺在溶剂——纯水、乙醇及丙酮：水=8：1的混合溶剂中的溶解度数据,为结晶方案的确定和结晶工艺条件的优化提供了基础的热力学数据。实验结果表明,甲钴胺在纯溶剂水或乙醇中的溶解度随着温度的升高而增加;此外,甲钴胺在丙酮：水=8：1混合溶剂中几乎不溶解。采用Apelblat模型和经验多项式方程关联测定结果,其溶解度关联值和实验值比较吻合。这为采用溶析结晶法分离甲钴胺提供了理论基础。     

苊冷却结晶动力学的间歇动态法研究

通过添加晶种的间歇冷却结晶实验研究了苊在乙醇中的结晶动力学。由苊晶体的粒数密度数据,通过矩量变换法按粒度无关生长模型求解粒数衡算方程,采用多元线性最小二乘法回归动力学数据,得到苊在乙醇中晶体生长及成核速率方程。对动力学方程的理论分析表明:搅拌速率对二次成核影响显著,随搅拌速率增加,晶体的成核速率明显增加。同时适宜的过饱和度及较低的悬浮密度,有利于苊晶体生长。该研究为苊冷却结晶特性的辨识、粒度分布的控制及工业放大提供了重要的理论指导。     

高氯酸铵的球形化结晶工艺和性能表征

为获得球形化高氯酸铵(AP),利用重力法测试了AP在水中的溶解度,采用Vant′t Hoff方程和Apelblat方程对溶解度数据进行拟合,建立溶解度模型;采用冷却结晶法制备了球形化AP晶体,分析了结晶液初始质量分数、搅拌速率、降温速率及养晶时间对产品形貌及粒度分布的影响;分别对非球形AP原料和球形化AP样品进行了吸湿性能、松散堆积密度、流散性、热稳定性的表征。结果表明,AP在水中的溶解度随着温度的升高而增加,Apelblat方程和Vant′t Hoff方程的R²接近于1,且MAPD均小于3%;最佳冷却结晶工艺为:搅拌速率为230r/min,结晶液初始质量分数为35%,降温速率为0.5℃/min,养晶时间为3h;球形化AP样品的吸湿性能、松散堆积密度、流散性、热稳定性相比于非球形AP原料有明显改善。     

连续结晶器中十水草酸铈反应结晶动力学研究

采用连续稳态法,对十水草酸铈在混合悬浮、混合产品排出(MSMPR)结晶器中的连续反应结晶动力学进行了研究。实验测定了十水草酸铈晶体的粒数密度分布数据,并以此为基础,基于粒度无关生长速率模型,对不同实验条件下晶体的粒数密度分布数据进行拟合,确定了十水草酸铈的成核动力学方程和生长动力学方程,并计算得到十水草酸铈晶体的成核、生长速率相对于过饱和度的指数分别为4.211和0.752。同时,对方程的理论分析表明,低过饱和度有利于得到平均粒径更大的十水草酸铈晶体。十水草酸铈结晶动力学的研究,为其大规模工业生产提供了重要的动力学数据。     

基于COSMO-RS模型L-丙氨酸-L-谷胺酰胺结晶溶剂的筛选及其溶液热力学性质研究

利用真实溶剂似导体屏蔽模型(conductor-like screening model for real solvents,COSMO-RS)预测发现异丙醇可以作为L-丙氨酰-L-谷氨酰胺的结晶工艺中的优化溶剂,并通过实验加以验证;研究了L-丙氨酰-L-谷氨酰胺在水-异丙醇二元体系中从293.15 K至318.15 K的溶解度和相关溶液热力学性质;使用修正Apelblat方程,λh 方程, van't Hoff方程以及(NIBS) Redlich-Kister方程对溶解度数据进行拟合;通过水/异丙醇体系结合冷却-溶析耦合结晶工艺获得形态改善的L-丙氨酰-L-谷氨酰胺晶体。     

水析结晶提纯碳酸二苯酯的研究

采用水析结晶法对碳酸二苯酯(DPC)的纯化进行了研究。结果表明:DPC在水-乙醇溶剂中的溶解度随温度的升高而增大,因此水析结晶以在较低的温度下(<15.0℃)进行为宜。随水析溶剂质量分数的增加,DPC的收率稍有降低,而所得的DPC的纯度则几乎没有变化,且符合合成聚碳酸酯原料纯度的要求。表明水析结晶法对粗DPC的提纯分离是一种简单、有效的方法,具有集萃取、结晶和洗涤为一体的特点。该方法不易导致晶体包藏母液,有利于清除杂质,可得到较完整的针状晶体。     

A study on crystallization kinetics of pentaerythritol in a batch cooling crystallizer

The crystallization kinetics of pentaerythritol (PeE) in aqueous solution in the presence of impurity or not in a batch cooling crystallizer was explored. Also, the solubility and the nucleation and crystal growth kinetics of PeE in aqueous solution were investigated. A second-order dependence of PeE growth rate on supersaturation is observed in pure PeE-water system. The crystal growth rate of PeE-water system in the presence of impurity is proportional to the supersaturation to the 3.5 power. The nucleation and crystal growth behaviors for PeE-water system in a batch cooling crystallizer were grasped according to Mersmann's criteria. The nucleation in this crystallizer was found to act with heterogeneous nucleation. In this system, it suggests that the crystal growth is controlled by a complex mechanism behavior of surface integrated and diffusion limited. Simplified relation was derived for calculation of mean crystal size of product crystals from the batch cooling crystallizer. The obtained relation was verified by a set of experiments.     

Effect of ultrasonication on the dilution crystallization of naproxen

This work investigates the use of ultrasonication for the dilution crystallization of naproxen. Naproxen solution was prepared in acetone, while water was used as the anti-solvent. The main objective of this study was to determine the effect of sonication on the thermodynamic properties (solubility, metastable zone width, and induction time) and particle size of naproxen crystals. The use of sonication was compared to conventional stirred crystallization methods. When the solvent ratio (V_acetone/V_water) is low, no significant difference exists between the naproxen solubility in either the sonicated or stirred solutions. However, at higher solvent ratios (V_a/V_w = 9) and at low temperatures (0°C), ultrasonication increases the solubility of naproxen from 0.171 to 0.193 g/mL. Compared to conventional stirred crystallization techniques (the metastable zone width is 0.024 g/mL), ultrasonic crystallization is characterized by a narrower metastable zone (the width is 0.010 g/mL), and with ultrasonic crystallization the induction time decreases by about 50 seconds. During ultrasonic crystallization, the average naproxen particle size is reduced from 22.6 to 10.5 μm by increasing the power and time of ultrasonication. Particle sizes and crystal morphologies obtained using ultrasonication were significantly improved compared to those produced with stirring.     

Effect of process parameters on phase behavior and particle size of aspirin during freeze concentration

Abstract

The present work investigated effect of process parameters on phase behavior of aspirin (ASP) solution and ASP particle size during freeze concentration. ASP solution (3% w/w in 40% w/w TBA in water) was studied using differential scanning calorimetry (DSC) and cold stage polarized light microscopy (CSPLM) at cooling rates of 0.1, 0.5, 1, 3, 5, 10, 20, and 30?°C/min. Significant reduction in D₉₀ of ASP crystals (from 45.6?µm to 3.0?µm) was observed for ASP crystals in frozen solution with increase in cooling rate. Non-isothermal crystallization kinetics (NITC) of ASP in frozen solution using CSPLM revealed linear increase and an exponential increase in Avrami exponent and crystallization rate constant, respectively. NITC results indicated generation of higher nucleation sites and localized multidimensional crystallization with increase in cooling rate. Moreover, the high degree of supercooling and higher supersaturation achieved with increasing the cooling rate further supported the generation of more nuclei and smaller ASP crystals. Finally, the implication of phase behavior was established using lab scale freeze dryer, where particle size (D₉₀) of 41.8, 14.8, and 7.1?µm was obtained with cooling rate of 1?°C/min, 15?°C/min and quench cooling, respectively. The proposed strategy can be applied for development of lyophilized product that can generate parenteral suspension upon reconstitution.