药物溶液的形成理论(精)

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第九章 药物溶液的形成理论
Contents
1 药用溶剂的性质 2 药物的溶解度
目录 3 药物的溶出速度 4 药物溶液的pH与pKa值测定
5 药物溶液的表面张力
药用溶剂的性质
药用溶剂与药物的性质均影响到药物在溶剂中的溶解 性能,溶剂的极性直接影响药物的溶解度。溶剂极性 的大小常用介电常数和溶解度参数来表示.
特性溶解度的测定是根据相溶原理图来确定的.在 测定数份不同程度过饱和溶液的情况下,将配制好 的溶液恒温持续振荡达到溶解平衡,离心或过滤后, 取上清夜并做适当稀释,测定药物在饱和溶液中的 浓度.
以测得药物溶液浓度为纵坐标,药物质量-容积体积 比率为横坐标作图,直线外推到比率为零处即得药 物的特性溶解度,
对同样大小的固体药物,孔隙率越高,表面积越大;对于颗粒状或 粉末状的固体药物,如在溶出介质中结块,可加入润湿剂以改善固 体粒子的分散度,增加溶出界面,这些都有利于提高溶出速度。

2. 温度 温度升高,药物溶解度Cs增大、扩散增强、 粘度降低,溶出速度加快。
3.溶出介质的体积 溶出介质的体积小,溶液中药物 浓度(C)高,溶出速度慢;反之则溶出速度快。
在很多情况下,如果口服药物的特性溶解度小于1mg/ml就可能出现吸
收问题,这一指标与溶出速率具有一定相关性并具有等同的意义。
75%的是弱酸性药物,20%的是弱碱性药物.要准确 测定特性溶解度,对于弱酸性药物和弱碱性药物,应 分别在酸性和碱性溶液中测定.即便如此,在测定中 要完全排除药物解离和溶剂的影响是不易做到的, 一般情况下测定的溶解度是平衡溶解度.或称为表 观溶解度.
RT
1/ 2
δi与Vi为T温度下物质的溶解度参数与在液态时的摩尔体积。
生物膜的脂层的δ平均值为17.80±2.11,此值与 正己烷的δ=14.93和十六烷的δ=16.36较接近, 整个膜的δ平均值为21.07±0.82,很接近正辛醇 的δ=21.07。因此,正辛醇常用于求分配系数时 模拟生物膜相的一种溶剂。
4.扩散系数 药物在溶出介质中的扩散系数越 大,溶出速度越快。在温度一定的条件下,扩散 系数大小受溶出介质的粘度和药物分子大小的影 响。
5 .扩散层的厚度 扩散层的厚度愈大,溶出速 度愈慢。扩散层的厚度与搅拌程度有关,搅拌速 度快,扩散层薄,溶出速度快。
第三节 药物溶液的性质与测定方法
一、药物溶液的渗透压 (一)渗透压(osmotic pressure)
计算值时弱碱即游离析出,即为弱碱溶解时的最高pH值。
( pH m )

pK a
lg
S
S0 S0

(
pH m
)

pK w

pKb

lg
S
S0 S0
例如普鲁卡因在25℃ pKa=9.0,S0=0.5g/100ml,配 制20mg/ml的盐酸普鲁卡因注射液,其pH不应高于多
少?
(
pH
m
)

9.0
直线1表明药物解离或缔合,杂质增溶;直线2表明药物 纯度高,无解离与缔合,无相互作用;直线3表明存在 盐析或离子效应。
S
0 0 2 4 6 8 10 12 药物/溶液/mg/ml
特性溶解度的测定是根据相溶原理图来确定:
假设某药物在0.1mol/L NaOH水溶液中的溶解度约为1mg/ml。 实测时配制四种浓度的溶液,即分别将3、6、12、24mg药物溶于3ml 溶剂中,装入安瓿,计算药物质量(mg)与溶剂用量(ml)之比,即 药物质量-溶剂体积的比率分别为1、2、4、8,溶液量不能少于3ml, 保证能够供测试用。
将配制好的溶液恒温持续振荡达到溶解平衡,离心或过滤后, 取出上清液并作适当稀释,测定药物在饱和溶液中的浓度。以测得药 物溶液浓度为纵坐标,药物质量-溶剂体积的比率为横坐标作图,直 线外推到比率为零处即得药物的特性溶解度。
2.药物的平衡溶解度(equilibrium solubility) 或表观溶解度(apparent solubility)测定法
2.药物溶液pH 药物溶液pH值偏离有关体液正常pH 值太远时,容易对组织产生刺激,所以配制输液、注 射液、滴眼液和用于伤口的溶液时,必须注意药液的 pH值。
同时要考虑药物溶液pH对药物稳定性的影响,应选 择药物变化速度小的pH值。
3.药物溶液pH的测定 药物溶液pH测定多采用pH计, 以玻璃电极为指示电极,以甘汞电极为参比电极组成 电池测定。
性大小的一种量度。溶解度参数越大,极性越大。溶剂
或溶质的溶解度参数δi可用下式表示。
i


Ei Vi
1/ 2
∆Ei:分子间的内聚能;Vi:物质在液态时的摩尔体积。
Ei H v RT
∆Hv:物质的摩尔汽化热;R:摩尔气体常数;T:热力学温度。
i


H
v Vi
(1) pH影响 多数药物为有机弱酸、弱碱及其盐类, 这些药物在水中溶解度受pH影响很大。
对于弱酸性药物,若已知pKa和S0,由下式可计算在任 何pH下的表观溶解度,亦可以求得弱酸沉淀析出的pH, 以pHm表示。
(pH m
)

pK a

lg
S
S0 S0
例如磺胺嘧啶药物的pKa=6.48,特性溶解度 S0=3.0710-4mol/L,临床使用的磺胺嘧啶注射液浓度 为0.2g/ml,通常将注射液稀释成4.010-2mol/L
(1.0%药液)后静脉滴注,因此所用输液的pH应能保
证澄明不能有药物析出,pH应控制在多少?
( pHm)

6.48

lg
4.0102 3.07 104 3.07 104

8.59
计算结果表明,输液的pH值不得低于8.59,若低于 此pH值则磺胺嘧啶将从输液中析出。
对于弱碱性药物,若已知pKa和S0,由下式即可计算 弱碱在任何pH值的溶解度。此时也表明溶液的pH值高于
介电常数大的溶剂的极性大,介电常数小的极性小。
溶质的溶解能力主要与溶质与溶剂间的相互作用力有关。 溶质与溶剂间的相互作用力主要表现在溶质与溶剂的极性、 介电常数、溶剂化作用、缔合、形成氢键等,其中溶剂的 介电常数大小顺序可预测某些物质的溶解性能。
ε(近似值) 极 80 性 50 递 30 减 20

lg
0.5 2.0 0.5

8.52
计算表明注射液pH值不应高于8.52,同时要考虑药 物的稳定性,因此盐酸普鲁卡因注射液pH应为4.5。
(2) 同离子效应 若药物的解离型或盐型是限制 溶解的组分,则其在溶液中的相对离子的浓度是 影响该药物溶解度大小的决定因素。
现以某药物的盐酸盐溶液为例。其固态和解离型 的平衡关系可表示为:
S
C
药物的溶解度数值多是平衡溶解度,测量的具体方法是: 取数份药物,配制从不饱和溶液到饱和溶液的系列溶液, 置恒温条件下振荡至平衡,经滤膜过滤,取滤液分析, 测定药物在溶液中的实际浓度S并对配制溶液浓度C作图, 图中曲线的转折点即为该药物的平衡溶解度。
影响药物溶解度的因素及增加药物溶解度的 方法
各国药典中常以近似溶解度的术语(如,1g药物 所需溶剂量ml)表示:极易溶解(1:1);易溶(1:10); 溶解(1: 30);略溶(1: 100);微溶(1: 1000);极微 溶(1: 10000);不溶(1:>10000)。

药物的溶解度数据可查阅各国药典、默克索引
(The Merk Index)、专门性的溶解度手册等。对一些
对注射剂、滴眼剂、输液等剂型具有重要意义。
(二)渗透压测定方法
渗透压测定可由冰点降低法间接求得
二、药物溶液的pH与pKa测定
一)药物溶液的pH
1.生物体系pH 药物溶液pH要求与生物体系的pH 有关,因此首先了解生物体系pH。人体的各组织 液均有一定pH值,如血液中血浆pH值为7.4,纯 胃液pH约为0.9等。pH降低或升高都会引起酸碱 中毒,造成疾病,甚至死亡。
[
BH
Cl

](
s
)
KSP
[
BH

]

[Cl

]
K SP [BH ][Cl ]
式中,Ksp——盐的溶度积。
如果与解离型浓度相比,非解离型的浓度小到 可以忽略不计,则该药物的溶解度St随着[Cl-]的增 加而减少,此时表观溶度积为:
K SP S t [Cl ]
除以上因素外,尚与离子强度、温度及水性介质的 组成有关。
1.药物溶解度与分子结构
药物分子间的作用力大于药物分子与溶剂分子间作用力则 药物溶解度小;反之,溶解度大。“结构相似相溶”。
极性溶剂中,药物分子与溶剂分子之间形成氢键,则溶解 度增大;药物分子形成分子内氢键,则在极性溶剂中的溶 解度减小,而在非极性溶剂中的溶解度增大。
成盐:增加溶解度和稳定性 基团改造:增加溶解度
(2)无定型(amorphous forms)为无结晶结构的药物,无晶格束缚, 自由能大。所以溶解度及溶解速度较结晶型大.
(3)假多晶型(pseudopolymorphism):药物在结晶过程中,溶剂分 子进入晶格使结晶型改变,形成药物的溶剂化物。 溶解度和溶解速度:水合物<无水物<溶剂化物
6.pH与同离子效应
溶剂介电常数 溶解度参数
(一)介电常数(dielectric constant)
溶剂的介电常数:表示在溶液中将相反电荷分开的能力。 它反映溶剂分子的极性大小。介电常数借助电容测定仪, 通过测定溶剂的电容值C求得,是个无因次的数值。

ε =c/c0
式中,C0——在电容器中以空气为介质时的电容值,通常 测得空气的介电常数接近于1。
查不到的药物溶解度数据,就需要通过实验测定。
(二)溶解度的测定方法
1.药物的特性溶解度测定法 药物的特性溶解度是指药物不含任何杂质,在溶剂中
不发生解离或缔合,也不发生相互作用时所形成饱和溶液 的浓度,是药物的重要物理参数之一。
特性溶解度对制剂学的意义:药物的特性溶解度的信息对制剂剂型的 选择以及处方、工艺、药物晶型和粒子大小等做出适当考虑。 所以一个新药的特性溶解度是首先应该测定的参数。
2.溶剂化作用与水合作用 3.药物的多晶型与粒子的大小 4.粒子大小的影响 5.温度的影响 6.PH值与同离子效应 7.混合溶剂的影响 8.添加物的影响
加入助溶剂,加入增溶剂
3.药物的多晶型与粒子的大小
(1) 同一化学结构的药物,源自文库于结晶条件(如溶剂、温度、冷却速度 等)不同,形成结晶时分子排列与晶格结构不同,形成不同的晶型, 产生多晶型(polymorphism)。
5
↓0
溶剂 水 二醇类 甲醇,乙醇 醛,酮,氧化物 己烷,苯,四氯化碳,乙 醚,石油醚 矿物油,植物油
溶质 水
无机盐,有机盐 溶
糖,鞣质肥 性
蓖麻油,蜡 递
树脂,挥发油
脂肪,石蜡,烃类, 减 汽油

(二)溶解度参数(solubility parameter)
溶解度参数表示同种分子间的内聚能,也是表示分子极
由于溶解度参数表示同种分子间的内聚力,所以 两组分的δ值越接近,它们越易互溶。若两组分 间不形成氢键,也无其它复杂的相互作用,则二 者的溶解度参数相等时,可形成理想溶液。
药物的溶解度
(一)药物溶解度的表示方法 溶解度(solubility):是指在一定温度下药物
溶解在溶剂中达饱和时的浓度,是反映药物溶解 性的重要指标。 溶解度常用一定温度下100g溶剂中(或100g溶液, 或100ml溶液)溶解溶质的最大克数来表示,或用 质量摩尔浓度mol/kg或物质的量浓度mol/L来表示。
漏槽(sink)条件,可理解为药物溶出后立即被移出,或 溶出介质的量很大,溶液主体中药物浓度很低。体内的吸 收也被认为是在漏槽条件下进行。
影响溶出的因素和增加溶出速度的方法:
固体的表面积、温度、溶出介质的体积、扩散系数、扩散
层的厚度
(二)影响溶出速度的因素 影响溶出速度因素可根据Noyes-Whitney方程分析 1.固体的表面积 同一重量的固体药物,其粒径越小,表面积越大;
一般向难溶性盐类饱和溶液中,加入含有相同离子 化合物时,其溶解度降低,这是由于同离子效应的影响 。如许多盐酸盐类药物在0.9%氯化钠溶液中的溶解度比 在水中低。
药物的溶出速率
Noyes-Whitney方程
dC/dt= kS(Cs-C)
k=D/Vδ
漏槽条件下,C→0(Cs>>C,即C不超过10%Cs): dC/dt= kSCs
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