溶解度測定與結晶

在化學反應中，使用溶劑可促進兩種固體相互反應，但溶劑本身不參與。使用反溶劑，則會降低化合物溶解度。因此溶劑/反溶劑混合物通常用于獲取晶體，特別是有機化合物的提純。可以說溶劑是化學反應的重要組成部分，在幾乎所有化學實驗室都*。

溶解度測定和濃度測定是實驗室日常工作的重要組成部分。任何處理這類問題的人都不可避免地會碰到濃度和溫度之間存在的變量關系。這種關系在溶解度曲線、濃度曲線和飽和曲線中以圖形方式表現，能夠顯示整個化學過程的重要信息，例如：

●受控結晶的基本信息

●提高晶體產量的關鍵指示

●了解多態結構及其穩定性

●材料分離和純化的可能性

溶解度測定的重點在于試驗初期就找到合適的溶劑和反溶劑。借助這些信息，可以設計反應和工藝參數，通過最佳溶劑和適當的溫度控制實現經濟的實驗結果。

當然，尋找最佳溶劑有時需要付出很大的努力。記錄不同的溶解度曲線很重要，通常要在特定溫度下進行。如果以傳統方式“手工”完成，則意味著需要進行大量的測試，每個樣品都必須經過過濾、單獨制備和分析等工序。但在測試開發的早期，往往只有少量待分析的物質，因此需要小規模（幾毫升）并行實驗。

API（活性藥物成分）在溶劑混合物中隨溫度變化的溶解度曲線

Xelsius是可以并行處理多個樣品的溶解度測試系統，可自動記錄最多10條溶解度曲線的溫度變化函數。結合Piccolo制冷循環器，每個樣品都可以單獨控溫、過濾并進一步分析，通過HPLC/UV-VIS還可以進行自動分析。

圖為溫度控制器和夾套反應釜搭配的典型結構，多用于常規化學實驗室。可以通過計量泵或直接將反應物與溶劑一起加入夾套反應釜中。

結晶過程旨在通過例如溶劑來控制晶體形成，培養具有所需特性(如特定物理和化學特性以及大小和外觀等)的晶體。初始條件是過飽和溶液。結晶過程中通過溫控設備進行冷卻和溫度設定，可以維持溶液過飽和狀態。目的是讓晶體在亞穩區 (MSZW) 內活動，即溶液溶解度和濁度之間的范圍。如圖所示，可以通過改變溫度（冷卻）來保持所需的工藝參數。

亞穩區內的晶體形成

和溶解度測定一樣，結晶在較小規模和不同濃度的溶液中提前找到確保經濟工作的實驗條件也是有意義的，可用于隨后的生產活動等。使用Xelsius-ST等平行系統也可同時分析多個樣品。該研究結果也可以應用到規模放大的操作中。由于可以在不同溫度下分析多個樣品，因此能夠快速找到提高成功率和產量的條件。

無論是溶解度測定還是流程優化，采用小工藝方法的平行系統搭配Huber智能化的制冷循環器，能為結晶工藝的后續過程控制提供快速和良好的結果。通過自動采樣和過濾以及集成評估軟件，則可以高效可靠地測定必要的數據。

作者：Haron Sekkai

Haron Sekkai專為化學、制藥以及汽車行業的客戶提供溫度控制技術方面的支持，并幫助規劃和執行溫度控制任務。他在開發和設計終端客戶的溫控設備領域擁有多年經驗。