药物有效期的测定华师化环

药物有效期的测定
学生：000 学号：00000000
专业：化学师年级班级：000000
课程名称：应用物理化学实验
合作者：000000
实验指导老师：00000 实验时间：0000000
【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。

【实验原理】
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PH4.0-4.5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+H2O 麦芽酚+ 硫酸链霉素其他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；X——t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Et成正比，即X∝ Et，将上述关系代入到速度方程中得：
lg(E∞—Et)=（-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∞—Et)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/k·ln(100/90)=0.105/k
【实验仪器与试剂】
1 、实验仪器
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 5ml 3支；
量筒 50ml 1个；吸量管 1ml 1支；
大烧杯；电热炉；
秒表 1只；
2、实验药品
0.4 %硫酸链霉素溶液； 2.0mol/L氢氧化钠溶液； 20g/L铁试剂（加硫酸）
【实验步骤】
1. 调整超级恒温槽的温度为40℃。

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20ml0.5 mol/L 0.5 %铁试剂，再加入5滴1.12～1.18mol/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。

【实验数据与处理】
室温：24.9℃大气压：1018.5 hPa
一、 40.00℃有效期计算
表1 40℃硫酸链霉素水解消光值
温度：40.00℃ E∞= 0.372
t（min）10 20 30 40 50 E
t
0.008 0.025 0.044 0.062 0.079
E ∞—E
t
0.364 0.347 0.328 0.310 0.293
lg(E
∞—E
t
) -0.4389 -0.4597 -0.4841 -0.5086 -0.5331
完全水解：浅黄色澄清溶液，有麦芽香味。

以lg(E∞—Et)对t作图
图1 40.09℃硫酸链霉素水解速率图
由lg(E∞—E t)=（-k/2.303）t + lgE∞可知，-k/2.303即为直线的斜率，则有：-k/2.303=-0.0024，所以k=0.005527.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。

既40.00℃，2mol/LNaOH条件下，硫酸链霉素的反应速率k=0.005527，药物有效期为19.06min。

二、 50.00℃有效期计算
表2 50℃硫酸链霉素水解消光值
温度 50.00℃
t（min） 5 10 15 20 25 E
t
0.028 0.045 0.073 0.093 0.122
E ∞—E
t
0.344 0.327 0.299 0.279 0.250
lg(E
∞—E
t
) -0.4634 -0.4855 -0.5243 -0.5544 -0.6021
以lg(E∞—E t)对t作图
图1 50.00℃硫酸链霉素水解速率图
第一个数据点偏差较大，舍去，得上图。

由lg(E∞—Et)=（-k/2.303）t+ lgE∞可知，-k/2.303即为直线的斜率，则有：-k/2.303=-0.0076，所以k=0.01750，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。

即50.00℃，2mol/LNaOH条件下，硫酸链霉素的反应速率k=0.01750，药物有效期为6.02min。

三、 25.00℃有效期计算
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，可根据斜率求得活化能。

图3 lnk-1/T曲线图
-Ea/R等于斜率，即-Ea/R=-11663，所以Ea=96.966KJ.mol-1,,则25℃时，代入上式，k=8.4947×10-4,则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=124.03min
既25℃，2mol/LNaOH条件下，硫酸链霉素的反应速率k=8.4947×10-4，药物有效期为124.03min。

【实验结果与讨论】
由于硫酸链霉素在酸性或中性条件下基本不水解，本实验通过加入2mol/LNaOH和恒温加热的形式，在碱性加热条件下测定硫酸链霉素的有效期。

由实验结果得：
①碱性条件下40℃时，硫酸链霉素的反应速率k=0.005527，药物有效期为19.06min;
②碱性条件下50℃时，硫酸链霉素的反应速率k=0.01750，药物有效期为6.02min;
③碱性条件下25℃时，硫酸链霉素的反应速率k=8.4947×10-4，药物有效期为
124.03min,活化能为Ea=96.966KJ.mol-1。

由实验结果可以看出，随着反应温度的升高，硫酸链霉素的水解反应速率加快。

而由上周测定的0.2mol/L NaOH条件下硫酸链霉素水解反应极慢，消光值基本没有发生变化的实验现象可知，硫酸链霉素的水解也受到pH值的影响，pH值越高，水解速率越快。

所以在常态下的有效期远大于在碱性条件下的有效期。

药品在常态下保质期一般为36个月，即三年。

本实验测定的非常态下的药物有效期仅能作为参考，不能代表常态下的药物有效期。

有效期常常要考虑温度、适度、运输、储藏等因素影响，因此要综合评定药物有效期。

目前国对于化学药物稳定性和有效期的法规还停留在国家食品药品监督管理局在2005年3月发布的《化学药物稳定性研究技术指导原则》等16个化学药品的技术研究指导原则。

该指导原则借鉴了人用药品注册技术要求国际协调会（ICH）指导原则的部分容，但对有效期的具体推算方法没有详细描述。

该原则规定：由于试验数据的分散性，一般应按95%可信度进行统计分析，得出合理的有效期。

国外一些常见有效期的测定方法：
①英国：方法一是将药品置35℃进行6个月的试验,该试验相当于通常室温放
置12个月。

结果稳定,便可定为该药的有效期不超过二年。

方法二是将药品
置45℃进行6个月试验，此试验相当于通常室温放置24个月，结果稳定，
便可定为有效期三年。

②法国：根据在室温保存的试验结果来制定药物的有效期，加速试验只是用做
补充数据。

实际上被承认的有效期和在室温保存的时间是一样的。

③美国：将药品置37-40℃，相对湿度在75%以上，进行三个月以上的试验。

结果良好可暂定有效期二年。

实验记录的时间应该是吸取出反应液的时间，还是放置5分钟后的时间，抑或是读取消光值时的时间呢？应该是吸取出反应液的时间，因为硫酸链霉素在碱性下水解，酸性或中性
条件下不水解。

当每十分钟取样加入到铁试剂中的时候，溶液由碱性变成酸性，硫酸链霉素水解停止。

故实验记录的时间应该是吸取出反应液的时间。

除了比色分析法以外，对药物有效期的测定方法还有：恒温法、多元线性模型法、初均速法、线性变温法、紫外光谱法、自由变温加速实验法、红外光谱法、旋光度法等。

硫酸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刻，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。

【思考题】
①使用的50ml磨口瓶为什么要事先干燥？
答：实验要求使用的50ml的磨口瓶要事先干燥，这是为了防止瓶的水珠使得反应液的浓度降低，从而使测定的消光值产生误差，进而影响到速率常数的计算及有效期的测定。

故磨口瓶要事先干燥。

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：硫酸链霉素在碱性条件下水解得麦芽酚，麦芽酚在酸性条件下与三价铁离子作用生成稳定的紫色螯合物，故可用比色分析的方法进行测定。

因为硫酸链霉素在酸性条件下不水解，要先加入铁试剂和硫酸溶液，使硫酸链霉素停止水解。

如果铁试剂和硫酸溶液后加入，则在加入之前，反应液放置的那一段时间硫酸链霉素仍会继续发生水解反应，这样不利于反应时间的控制。

【参考文献】
[1] 顺兴，建同.基于回归分析的药品有效期测算方法研究.统计科学与实践，2011.02.009
[2] 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] 王建华.测定药物有效期的药剂学讨论.世界临床药学，1982,02:24-26.
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[5]Daniel LIU，药物稳定性实验方案设计研究的国际化规.中国医科大学学报.2005,36(3):284-288。