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化学热力学在药剂学中的应用

胡丽霞研究生5班201381702003

摘要：通过对最近几年热力学在药剂学中的应用进展的综述，介绍了化学热

力学方法在药剂学领域中的应用。包括了药物合成开发，药物制剂等的研究。

关键词：药剂学；化学热力学

物理化学中热力学知识在药物研究中有十分广泛的应用，这种应用帮助我

们展开了一门具有广阔发展空间的新边缘学科。在药物生产中，选择合适的工

艺路线、工艺条件、探索制药反应机理、研究药物稳定性、药物保存条件和期

限等，就需要掌握物理化学的有关理论知识。其中，与热力学知识联系最为密

切的是药物合成开发、药剂学和药理学等学科。文章将就药剂学方面阐述最近

几年热力学在药物研究中的应用进展。

1热力学概说

化学热力学是研究物质的热性质及化学、物理过程的方向和限度等普遍规

律的基础学科，即在指定条件下，某一化学反应应该朝哪个方向进行？进行到

什么程度？外界条件如压力、温度、浓度等因素如何影响化学反应的方向和限

度？这一类问题都属于化学热力学的范畴。它把热力学理论和化学现象结合起

来，其主要任务是研究物质变化所引起的能量转化以及发生这样的变化是否可

能。即研究物质所处的平衡状态在条件发生改变时会产生怎样的变化。化学热

力学的研究是以许多严格的热力学基本定律和热力学状态函数为基础展开的。

在它的研究过程中，需要对一些重要的概念及公式从理论上进行严密的逻辑推

导，这其中将会用到很多高等数学的理论知识。化学热力学在生产实践和科学

研究中都具有重大的指导意义，在化工生产中的能量衡算与能量的合理利用问

题，在设计新的反应路线或研制新的化学产品时，有关反应变化的方向和限度

问题等。化学热力学在新型药物及新剂型的研制和生产中也起到十分重要的作

用。如药物合成的可能性及最高产率的确定，药物制剂的制备和性质评价以及

[1]

有效成分的提取和分离等，都需要掌握和应用化学热力学的基本理论和方法。

1.1熔融过程的熵变许多药物分子都具有柔顺性，起原其是高分子链中的σ

键的内旋转。高分子物有无数构象，中药分子也有非常大的信息量，T升高，

内旋转加快。可加入刚性物，阻止内旋转。

1.2熵驱动过程药剂学中有一种包合物，应用的是疏水相互作用。在水中加入

非极性溶质，如溶质分子聚集，将周围水分子挤走，水分子由定向变为自由水

分子，所以∆S0，为熵驱动过程。

1.3温度对表面张力的影响当温度升高时，分子间引力变小，表面张力下降。

当将一液滴滴在水面上时，有两种可能性，铺张或不铺张。S=σ油-σ水-σ油

水，当S0时，铺张，S0时，不铺张。

1.4高分子溶液的热力学性质高分子溶液是非理想溶液，它的形成或高聚物

的溶解具有以下性质（1）高分子溶液的混合过程：放热时（∆H0），吸热时

（∆H0），无热溶液（∆H=0），∆Hmix的大小主要取决于∆σ。（2）高分子的∆

Smix，m要大几十或几百倍。（3）高分子的溶解混合过程呈无序性增加，即

∆Smix0，∆Gmix0。

1.5增溶过程的热力学增溶过程是一个熵增加的过程，即∆S0，体系的混乱

度增加。

2热力学在药物制剂研究中的应用

2.1药物提取药物提取中，对浸提过程相关热力学进行研究，以Fick扩散第

二定律为基础，并由此推算出浸提的速率常数、活化能、相对萃余率、半衰期

以及平衡常数、摩尔焓变、摩尔熵变、摩尔吉布斯焓变、摩尔亥姆霍兹焓变等

动力学和热力学函数值。对提取的工艺设计及操作条件的选择可以提供有价值

[2]

的理论依据。范华均等就提取石蒜和虎杖中有效成分的热力学机理研究，得

出了许多很有价值的数据。结果表明，石蒜和虎杖的提取是一个吸热熵增的过

程，微波的作用导致石蒜和虎杖细胞结构发生显著变化，使微波辅助提取热力

学函数变化较大，其提取过程的热力学行为特征与溶剂回流提取方法明显不同，

但提取效率提高。

2.2药物合成可以通过简单的热力学计算确定反应趋势，设计合理的合成路

[3]

线，周淑晶等就合成苄基嘧啶类药物一中间体4-溴-3，5-二甲氧基苯甲酸的合

成进行了计算，提供了