化学工程与工艺毕业设计论文

1、宝鸡文理学院化学化工系宝鸡文理学院化学化工系毕业论文毕业论文题目:金雀花碱在生理盐水中的溶解行为学生姓名学生姓名陈洋（200792054023）指导教师指导教师李宗孝（教授）班班 级级2007 级化学 1 班专专 业业化学工程与工艺学学 院院宝鸡文理学院2011 年 5 月 18 日目 录摘 要.11.前言.11.1 金雀花碱的性质和作用.11.2 生理盐水的性质及用途.21.3 金雀花碱的研究进展.21.4 金雀花碱的发展前景.22. 实验.32.1 实验试剂.32.2 实验设备及仪器.32.3 实验方法.33. 结果及讨论.33.1 金雀花碱在生理盐水中的热力学溶解行为.33.2 金雀花碱

2、在生理盐水中溶解的动力学过程.53.3 金雀花碱在生理盐水中溶解的热力学数据处理。.123.4 结论.12参考文献.131金雀花碱在生理盐水中的溶解行为陈洋（宝鸡文理学院 化学化工系 陕西 宝鸡 721007）摘 要：在常压及 298.15K 的条件下，用微热量热法测定了金雀花碱在生理盐水中的溶解焓，得到了金雀花碱在生理盐水中的微分溶解热和积分溶解热。建立了热量与溶质的浓度之间的关系式，得到了金雀花碱在生理盐水中溶解过程的动力学方程。通过对金雀花碱在生理盐水中溶解行为的研究，可以为金雀花碱日后在临床上的应用提供相关的数据参考。关键词：动力学； 溶解； 金雀花碱；生理盐水。. 前言. 金雀花碱的

3、性质和作用金雀花碱： 【英文名称】: Cytisine 【别名】：司巴丁，野靛碱，金雀花酮碱 ，乌乐碱；分子式C11H14N2O；分子质量 190.24 ；【CAS】485-35-8；性状斜方棱柱黄白色粉末,含量 99%。 临床用金雀花碱 0. 15%水溶液供肌肉或静脉注射，抢救因手术和各种创伤引起的反射性呼吸暂停、休克和新生儿窒息等。近期研究表明，该类生物碱还具有抗心率失常、抗微生物感染、抗溃疡、升高白细胞等多方面的药理作用，特别是该类化合物较强的抗癌活性。可用于生产戒烟药、急救药、止咳药。 交稿日期：2011-5-18. 指导教师：李宗孝作者简介：陈洋（1988-06-01） ，男，陕西省

4、韩城人，化学化工系 11 届毕业生。2.生理盐水的性质及用途生理盐水，是指生理学实验或临床上常用的渗透压与动物或人体血浆的渗透压相等的氯化钠溶液。浓度:用于两栖类动物时是 0.670.70，用于哺乳类动物和人体时是 0.850.9人们平常点滴用的氯化钠注射液浓度是 0.9%,可以当成生理盐水来使用。因为它的渗透压值和正常人的血浆、 组织液都是大致一样的，所以可以用作 补液（不会降低和增加正常人体内钠离子浓度）以及其他医疗用途，也常用作体外培养活组织、 细胞。能够避免细胞破裂，它的渗透压和细胞外的一样，所以不会让细胞脱水或者过度吸水，所以各种医疗操作中需要用液体的地方很多都用它，人体细胞生活中所

5、处液体环境的浓度。为纠正脱水、酸中毒，临床常将不同液体按比例配成混合液应用。.金雀花碱类的研究进展金雀花碱类是指分子中有 吡啶酮环的三环或者四环结构的喹喏里西啶类生物碱化合物，主要包括三环结构的金雀花碱、N甲基金雀花碱、和四环结构的臭豆碱等，大多分布于豆科植物中。野生植物披针叶黄华的种子及全草中含有大量此类生物碱，其极强的生物活性从上世纪 70 年代就引起了人们关注。临床用金雀花碱 0.15%水溶液供肌肉或静脉注射,抢救因手术和各种创伤引起的反射性呼吸暂停、休克和新生儿窒息等。近期研究表明,该类生物碱还具有抗心率失常、抗微生物感染、抗溃疡、升高白细胞等多方面的药理作用,特别是该类化合物较强的抗

6、癌活性。披针叶黄华中,金雀花碱的提取方法大都采用温浸法和热回流法,用超声提取法未见文献报道。为此,通过正交实验法考察影响乙醇超声提取此类生物碱的主要因素,优化提取工艺条件,并在此基础上对披针叶黄华种子、茎叶、根、花等不同部位的金雀花碱类生物碱的含量进行测定。14 金雀花碱的发展前景药用植物在医药中占有重要地位，其资源的保护和开发利用将进一步受到重视。植物化学分类方法的进一步应用有利于寻找和扩大药用植物的新资源。在现有人工选种和杂交育种的基础上，单倍体、多倍体、细胞杂交、辐射等育种方法将在培育新品种方面起更大作用。组织培养为药用植物的工业化生产提供了新的途径，并可作为新的生物活性物质的来源。 此

7、外，药理筛选与植物化学相结合的方法的应用，将为研究不同药用植物类群在成分和疗效方面的差异，以及扩大范围寻找有效药物、探求药用植3物内在质量和进行药用植物综合研究等开辟新的领域。综上所述,目前对金雀花碱药理活性和医用活性等多方面都开展了大量的研究工作,尤其是近年来对其医用抗癌作用的研究已表现出一定的发展优势。这些都为其进一步开发利用奠定了良好的基础。2. 实验2.1 实验试剂金雀花碱（99%） 生理盐水（化学纯）2.2 实验设备及仪器微热量热仪（RD 496-2000） 电子天平（AB 135-s）2.3 实验方法在常压及 303.15K 的条件下，分别取质量为11.90mg、20.54mg、2

8、6.19mg、30.02mg、36.32mg、43.35mg 的金雀花碱溶解在相同体积（1.5ml）的生理盐水中。用 RD 496-2000 微热量热器测出它们的溶解热。3. 结果及讨论3.1 金雀花碱在生理盐水中的热力学溶解行为由 2.3 中的实验方法可得出金雀花碱在生理盐水中的整个溶解过程的曲线图（图 1），它的溶解是一个吸热的过程。400.020.040.060.080.10.120.1404509001350Time/sdH/dt(mJ.s-1)系列1图 1 金雀花碱在生理盐水中整个溶解过程的热量变化速率金雀花碱在 1.5ml 生理盐水中溶解的热力学数据如下表表 1 金雀花碱在 1.5

9、0 mL 生理盐水溶液中的溶解焓m(mg)n(103mol)Q(J)H/J.mol-111.90 0.063 562.268988.60 20.54 0.108 897.138309.15 26.19 0.138 11628440.58 30.02 0.158 1315.68337.10 36.32 0.191 1507.27894.54 43.35 0.228 1805.67923.81 Average8315.63 从表 1 中的数据可以得，在常压及 298.15K 的温度下，溶液的浓度对于分子的摩尔溶解焓值的影响很小，故而可以用的平均值表示金雀花HsolHsol碱分子的摩尔溶解焓为 8.

10、32KJ/mol。以表 1 中的热量 Q 为纵坐标，物质的量103n 为横坐标作出图 2，它的线性方程为 Q = 7487.2n+ 104.21，相关系数 R2 = 0.9972 （1）5Q = 7487.2n + 104.21R2 = 0.997202004006008001000120014001600180020000.0000.0500.1000.1500.2000.250103n/molQ/J图 2.金雀花碱在生理盐水中溶解的浓度 103n 与热量 Q 之间的关系图3.2 金雀花碱在生理盐水中溶解的动力学过程金雀花碱在生理盐水中溶解过程的动力学方程可以用函数（2）（3）来表示 )(a

11、kfdtda（2） naaf)1 ()(（3）表 2 金雀花在 1.50 mL 生理盐水溶液中的实验数据m/mgt(s)dH/dt(mJs-1)Ht(mJ)Ht/HoH/KJ.mol-111.900.0981124.650.221694598.99200.0952155.150.275939957400.0911184.530.328193363600.0863212.520.377974602800.0812238.930.4249457551000.076263.720.4690356771200.0709286.910.5102799421400.066308.510.548696333

12、1600.0612328.570.5843737771800.0567347.180.6174723442000.0525364.410.648116532200.0485380.360.6764841892400.0449395.10.7026998192600.0414408.720.7269234872800.0382421.290.74927969363000.0353432.890.7699107173200.0327443.620.7889944153400.0301453.530.8066197133600.0279462.680.8228933233800.0257471.12

13、0.8379041724000.0237478.920.8517767584200.022486.130.8646000074400.0203492.790.8764450614600.0188498.970.8874364174800.0174504.690.8976096475000.0161509.980.9070181065200.0148514.850.9156795795400.0137519.340.9236652085600.0126523.470.9310105655800.0115527.270.9377690046000.0106530.760.9439760966200

14、.0097533.980.9497029846400.0089536.920.9549318826600.0082539.620.9597339316800.0076542.10.9641447027000.007544.40.9682353367200.0064546.510.9719880487400.0059548.450.9754384097600.0053550.210.9785686347800.0048551.790.9813787228000.0043553.220.98392202920.5400.1266246.280.2745198588.31300.1207304.84

15、0.339794679600.1131360.210.401513716900.1049411.810.4590304641200.0964459.440.5121219891500.0881503.10.5607882921800.0802542.920.6051742782100.0727579.080.6454805882400.0659611.870.6820304752700.0595641.530.7150914583000.0536668.290.7449199113300.0483692.40.77179453600.0433714.060.7959381583900.0397

16、33.530.8176406994200.0349751.030.8371473484500.0313766.680.8545918654800.028780.70.8702194785100.025793.240.88419738575400.0224804.450.8966927875700.02814.460.907850596000.0178823.40.9178157016300.0159831.360.926688446600.0142838.460.9346025666900.0127844.820.941691847200.0113850.50.948023147500.010

17、1855.570.9536744957800.0091860.110.9587350778100.0082864.20.963294068400.0073867.870.9673848838700.0066871.160.9710521339000.006874.140.9743738379300.0053876.820.9773611419600.0047879.20.9800140459900.0042881.30.98235484310200.0037883.170.98443926710500.0032884.80.98625617210800.0028886.240.98786129

18、111100.0024887.490.98925462311400.002888.540.99042502226.1900.1441281.780.2424956978.44200.1409326.750.281196213400.1366370.50.318846816600.132412.840.355283993800.1263453.590.390352841000.1205492.510.4238468161200.1149529.630.4557917381400.109564.90.4861445781600.1032598.350.5149311531800.0976630.0

19、20.5421858862000.0923659.980.5679690192200.0871688.240.5922891572400.0824714.950.6152753872600.0784740.340.6371256452800.0741764.410.6578399313000.0699787.110.6773752153200.066808.520.6958003443400.0629828.880.7133218593600.0592848.120.7298795183800.0555866.240.7454733224000.052883.220.7600860594200

20、.0487899.10.7737521514400.0454913.930.7865146384600.0422927.740.7983993124800.0398940.660.8095180725000.0373952.80.8199655775200.035964.190.8297676425400.0331974.910.8389931155600.0315985.090.8477538735800.0295994.680.8560068856000.02781003.710.8637779696200.02691012.340.8712048196400.02561020.640.8

21、783476766600.02451028.550.8851549056800.02311036.070.8916265067000.02131043.080.8976592087200.02011049.610.903278837400.01841055.680.9085025827600.01731061.320.9133562827800.01721066.760.9180378668000.01651072.050.9225903618200.01621077.190.92701376930.0200.1966280.750.213400738.34300.1919327.840.24

22、9194284600.1826461.530.350813317900.1708545.20.4144116751200.1579623.010.4735557921500.1448694.630.5279948311800.1317760.050.5777211922100.1194819.490.6229020982400.1078873.250.6637655822700.097921.720.7006080883000.0871965.290.7337260573300.07811004.360.7634235333600.06991039.350.7900197633900.0624

23、1070.650.8138111894200.05581098.610.8350638494500.04971123.550.8540209794800.04431145.790.8709258135100.03951165.610.8859911835400.03511183.260.8994071155700.03131198.960.9113408336000.02781212.950.9219747646300.02481225.390.9314305266600.0221236.440.9398297356900.01951246.250.9472864097200.01731254

24、.950.95389936297500.01541262.690.9597826097800.01361269.550.964996968100.01211275.630.9696184258400.01071281.030.9737230168700.00951285.810.9773563399000.00841290.030.9805640019300.00741293.750.9833916089600.00651297.030.9858847679900.00571299.910.98807388310200.0051302.430.98998935810500.00431304.6

25、20.99165399810800.00381306.530.99310580711100.00321308.190.99436758911400.00281309.610.99544694411700.00241310.830.99637427812000.0021311.870.99716479212300.00171312.740.99782608712600.00141313.470.99838096736.3200.2395376.770.2499800967.89300.2295487.930.323732749600.2144593.050.393477972900.197690

26、.430.4580878451200.1794779.50.5171841831500.1622860.320.5708067941800.1464933.320.6192409772100.1316999.070.6628649152400.11811058.130.7020501592700.10591111.140.7372213383000.09461158.580.7686969213300.08431200.910.7967821133600.0751238.60.8217887473900.06641272.060.8439888544200.05851301.60.863588

27、114500.05151327.640.880865184800.04541350.560.8960721875100.03981370.710.9094413485400.03491388.40.9211783445700.03041403.850.931429146000.02661417.340.9403795126300.02331429.170.9482285036600.02041439.480.9550690026900.01781448.510.9610602447200.01561456.410.9663017527500.01381463.360.9709129511078

28、00.0121469.460.9749601918100.01041474.750.9784700118400.0091479.330.9815087588700.00761483.270.9841228779000.00631486.570.9863123679300.0051489.240.9880838649600.00411491.380.98950371543.6500.215401.30.2222529917.92300.2111502.210.27814023600.2038600.470.332559814900.1942694.630.3847086841200.183478

29、3.990.4341991581500.172868.080.4807709351800.1606946.730.5243298632100.14951020.110.5649700932400.13841088.180.6026694732700.12761151.090.6375110773000.11731209.030.6696001333300.10751262.190.699041873600.09841310.90.7260190523900.08981355.430.7506812144200.08211396.080.7731945064500.07471433.190.79

30、37472314800.06791466.950.8124446175100.06191497.630.8294361985400.05631525.540.8448936645700.051215510.858994246000.04651574.080.8717766956300.04231595.070.8834016396600.03851614.170.893979846900.03511631.570.9036165267200.03171647.380.9123726197500.02891661.720.9203145777800.02621674.740.9275254768

31、100.02381686.590.9340883928400.02151697.280.9400088618700.01951706.960.945369969000.01771715.730.9502270719300.01591723.660.9546189639600.01431730.830.9585899429900.0131737.250.96214554710200.01161743.080.96537439110500.01031748.290.96825985810800.00921752.880.9708019491111100.00821757.010.973089278

32、11400.00751760.70.9751329211700.00681764.050.97698825912000.00621767.120.97868852512300.00561769.930.98024479412600.00521772.450.98164045212900.00481774.830.98295857313200.00441776.980.98414931313500.004117790.98526805513800.00381780.860.98629818314100.00351782.620.98727292914400.00321784.20.9881479

33、8414700.0031785.660.9889565815000.00271787.010.98970425315300.00251788.270.99040208215600.00241789.390.99102237515900.00231790.490.99163159116200.00221791.550.99221865316500.0021792.570.99278356216800.00181793.450.99327093517100.00171794.30.99374169317400.00141795.050.99415706717700.00131795.70.9945

34、1705818000.00131796.320.99486043418300.00121796.930.99519827218600.00111797.470.995497342由（2） （3）两式可得n （4）akdtda1把 a=H/H0带入（4）式中得001lnln1lnHHnkdtdHHii=1,2,L （5）在这个方程中，a 是转换系数，f（a）是动力学函数，H 表示在 t 时刻的热量，i 是在溶解过程中的任意一个时间，K 是金雀花碱溶解反应的速率，n 是反应级数。将表（2）中的数据（dH/dt）i、 （H/H0）i带入（5）式中，分别以12与为横、纵坐标，做出图 3，其斜率即为反应

35、级数dtdHH01ln01lnHHn，截距为 lnk。y = 1.1933x + 10.054 R2 = 0.9979y = 1.0463x + 8.8367 R2 = 0.9991y = 1.0031x + 8.6495 R2 = 0.9980y = 1.1854x + 10.145 R2 = 0.9975y = 1.0673x + 8.893 R2 = 0.9974y = 0.9376x + 7.9348 R2 = 0.9968由以上的线性关系式可得到如表（3）所示的不同物质的量所对应的 k，n，r。表 3 298.15K 下金雀花碱在 1.50mL 生理盐水溶液中溶解的 n 和 lnkm(mg)n(103mol)lnk(s-1)r11.90 1.193 -10.05 0.9979 20.54 1.046 -8.84 0.9991 26.19 1.003 -8.65 0.9980 30.02 1.185 -10.15 0.9975 36.32 1.067 -8.98 0.9974 43.35 0.941 -7.97 0.9968 Avera