药物有效期的测定
一、实验目的
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、实验原理
1、速率常数和有效期的测定
(1)比色法测浓度
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失效，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
麦芽酚 + 硫酸链霉素其他降解物
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。
（2）一级反应速率方程
该药物水解反应为假一级反应，其反应速度服从以及反应的动力学方程
lg(C0-x)=k/-2.303t+ lgC0
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min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。
（3）将测浓度转化为测吸光度
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E t 成正比，即X ∝ E t ，将上述关系代入 到速度方程中得：
lg(E ∞—E t )=（-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 ∞—E t )对t 作图得一直线，由直线斜率求出反应的速度常数k 。
（4）药物有效期
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 2、 活化能测定
测定两个不同温度下的速度常数k ，则可利用以下公式计算出反应的活化能Ea 。
)1
1(k k ln
2
1a 12T T R E -=
三、实验所需药品仪器
1、药品
硫酸链霉素药物 1.12~1.18mol/L 硫酸溶液 2.0mol/L 氢氧化钠溶液 0.5 % 铁试剂 2、仪器
722或752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 5ml 3支 量筒 50ml 1个 吸量管 1ml 1支 水浴锅 1个 秒表 1只
四、实验步骤
1、 调整超级恒温槽的温度为 40+0.2℃。
2、 称量0.4g 硫酸链霉素于大烧杯中，用量筒量取100ml 蒸馏水溶解后，取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20ml0.5
mol/L 0.5 %铁试剂，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，而后在波长为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50℃，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、实验数据记录及处理
1、温度：39.9℃（由于恒温槽一直稳定在39.9℃，故不取40℃进行计算。
）
实验原始数据记录
由于实验仪器不够稳定，有些时间点测量了多次，为了保证所取的数据点时间相对稳定，都取Et(2) 和Et(3)进行计算，见上表中黑体部分。
对于E∞，则取后两个相对稳定的数值取平均值进行计算。
整理后数据见下表。
温度：39.9℃称取质量：0.3963g E∞= 0.393
2、温度50℃称取质量：0.2205g(0.2%) E∞= 0.202
由于实验失误，称取质量为0.2g，但速率常数与浓度无关，故接着实验。
3、以lg(E∞—Et)对t作图，求出不同温度时反应的速度及活化能。
40℃时：
即-0.00208=-k/2.303
K1=4.79×10-3
同理可求50℃：
即-0.0094=-k/2.303 K2=0.02165
由公式：
)
1
1
(
k
k
ln
2
1
a
1
2
T
T
R
E
-
=
，把K1=4.79×10-3，K2=0.02165，
R=8.314 J/(K*mol)以及T1=313.14K，T2=323.15K 代入公式，可以求得Ea=126kJ/mol
4、求出25 ℃时的反应速度常数和该温度下药物有效期。
由公式
)
1
1
(
k
k
ln
2
1
a
1
2
T
T
R
E
-
=
，且把K2=0.02165,T2=323.15K，T=273.15K，
Ea=126kJ/mol，R=8.314J/(K*mol)，代入得k125℃=2.96×10-4
t0.9=0.105/k=0.105÷（2.96××10-4）=354.71min=5.9h
六、思考题
1、使用的50ml的磨口瓶为什么要事先干燥？
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，测定的麦芽酚浓度减小，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？
因为硫酸链霉素在碱性条件下水解，而酸性环境可以终止这个反应，我们实验所测的时间是硫酸链霉素水溶液水解的时间，要先加入硫酸创造酸性条件，终止反应。
加入铁试剂是因为铁试剂能与水解产生的麦芽酚迅速发生络合作用，生成紫红色络合物，才能进行比色分析。
七、实验讨论
1、本实验所测得得知在25℃时碱性条件下，药物有效期为354.71min。
而
由药品的说明书可知在常态下保质期一般为3年，故非常态下的药品有
效期仅能作为参考，并不能求得常态下保质期。
故本实验没有实验误差
的比较。
2、在水解后取样时时间要掌握好，要求小组成员默契合作。
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，而硫酸链霉素的酸
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。
本实验50℃时20min的取样点由于取样时吸空了，导致重复操作
两次，时间也消耗了1分钟，故时间点为221min。
3、完全水解应在沸水浴中进行，注意加热过程不可以完全密封，溶液变
成浅黄色透明溶液则说明完全水解为麦芽酚，且有麦芽香味。
硫酸链
霉素完全水解的吸光度结果是一致的，实际上40℃、50℃条件下只需
进行一次完全水解即可，但由于实验间隔一周时间，实验条件已经发
生变化，还是重新测定了完全水解的值。
并且本小组由于称量事物，期
中一个溶液浓度仅为2%，故要重新测定完全水解的值。
八、参考文献
[1].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
[2].潘莉,岳晓燕,卢登华.硫酸链霉素滴鼻液的含量测定及有效期确定.中国药业，
2008，17（17）:22-23.
[3].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。
