溶剂对甘露醇溶解度和磺胺嘧啶溶剂化物相转化的影响
作者单位:天津大学
学位级别:硕士
导师姓名:龚俊波
授予年度:2017年
学科分类:081704[工学-应用化学] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 081701[工学-化学工程]
主 题:D-甘露醇 溶解度 磺胺嘧啶 NMP溶剂化物 NMP溶剂 水
摘 要:结晶是一种将高纯度或者目标晶型的化合物从相对不洁净的溶液中分离和纯化的单元操作。被广泛应用于许多领域,如化工、医药、石油化工和生物技术,以及电子行业等。结晶过程可在气态或熔融态下发生,然而最常见的工业方法是溶液结晶。溶剂的种类、溶剂的含量、温度、搅拌条件和其他结晶参数对结晶过程有着很大的影响。本文系统研究了溶剂种类对D-甘露醇溶解度的影响,以及对氮甲基吡咯烷酮(NMP)溶剂化物晶型转变的影响。1.采用实验和分子模拟的手段研究了D-甘露醇在四种混合溶剂中的溶解行为。选取了动态法进行了溶解度数据的测定,而分子动力学模拟(MD)和密度泛函(DFT)计算揭示了溶剂种类对溶解度的影响机制。径向分布函数(RDF)的结果说明了有机溶剂分子对水分子在溶液中的自聚集起到了增强作用,而动力学模拟结果揭示了溶质-有机分子的氢键作用力强弱与溶解度的排序是一一对应的。以上两者共同说明了溶解行为不仅与溶质-溶剂作用有关,溶剂-溶剂之间的相互作用同样起到了重要的作用。为了验证溶解度数据的准确性,采用三种数学模型进行了拟合。最后,混合过程的热力学参数变化(吉布斯自由能、混合熵、混合焓)也进行了计算,结果说明D-甘露醇在所选取溶剂中的溶解过程是熵和焓共同驱动的。2.报道了一种制备具有优异形状与粒度的聚集晶体的溶剂渗透介导相转化方法,其中我们观察到了异常快速的磺胺嘧啶相转变过程。以磺胺嘧啶NMP溶剂化物为初相,通过一个渗水介导的相转变过程,我们得到了磺胺嘧啶的聚合晶体,而且它的形状与粒度与初相保持一致。3.研究了在不同配比下的NMP-水体系中的磺胺嘧啶NMP溶剂化物的溶液介导转晶过程。发现当转晶过程发生于30%NMP的溶剂配比下时,由针状/棒状的溶剂化物转化为了片状的磺胺嘧啶聚结晶体。而当转晶过程发生于60%/70%NMP的溶剂配比下时,最终获得的磺胺嘧啶为棒状的单晶。为了研究溶剂配比对转晶过程的影响机理,我们采用了分子模拟探究了NMP中的溶剂-溶剂相互作用,同时成核速率与转晶过程也借助在线监测手段(FBRM与Raman)分别进行了研究。