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7-氨基头孢烷酸(7-amino-cephalsporanic acid,简称7-ACA)是用于生产半合成头孢类抗生素的重要母核。随着头孢类药物市场的扩大,对7-ACA的需求量迅速增长,同时对7-ACA的质量也提出了更高的要求。结晶单元是决定产品质量的关键步骤,本文对7-ACA反应结晶过程进行了系统的研究。利用TREOR90指标化程序对7-ACA结晶产品粉末衍射数据进行指标化,确定了晶胞参数、所属晶系及空间群;用分子设计软件Cerius2计算得到7-ACA晶胞空间结构,采用BFDH模型和AE模型对7-ACA理论晶习进行预测。通过红外光谱及粉末衍射数据分析,表明在酸性和碱性结晶条件下制备晶体的微观结构和化学组成相同。通过SEM和粒度分析仪对酸性和碱性结晶条件下结晶样品聚结度进行研究,考察了在酸性结晶条件下搅拌速率对7-ACA聚结度的影响;通过对酸性结晶条件与碱性结晶条件下样品的SEM照片的灰度分布研究,发现两种结晶条件下7-ACA晶体形态符合分形结构特征;利用盒子维法求得两种结晶条件下的样品的分形维数,根据晶体结构的分形维数对聚结过程机理进行推测。实验测定了浆液中7-ACA颗粒的Zeta电位,得到7-ACA颗粒Zeta电位等电点,然后对晶体颗粒表面带电性质进行推测。利用毛细管升高法,测定了在酸性结晶条件和碱性结晶条件下样品对丙酮和水的润湿性,再结合两种样品的X射线粉末衍射和红外衍射图谱,对晶体表面的官能团做了相应的推测。结晶热力学是决定结晶收率的基本依据。本文应用光透消光法测定了7-ACA在纯水以及丙酮-水混合溶剂中的溶解度,并考察了温度,pH值及溶剂配比对溶解度的影响。对7-ACA在丙酮-水混合溶剂中溶解度通过R-K方程与λh方程进行关联,通过线性和非线性最小二乘法回归得到模型参数。实验研究了酸性条件和碱性条件下介稳区宽度,考察了加入晶种对介稳区的影响。利用浓度与pH值的关系测定了7-ACA电离常数pK1与pK2,同时计算得到不同温度下7-ACA等电点。结晶动力学是结晶操作和结晶器设计与放大的基础。本文对7-ACA结晶过程进行了理论分析,根据结晶过程的特点同时结合过程的可操作性,利用间歇动态法对7-ACA反应结晶过程的动力学进行了实验测定;确定了7-ACA反应结晶过程晶体成核、生长和聚结速率方程。在热力学和动力学研究的基础上,根据粒数衡算方程,结合质量衡算方程,建立了7-ACA反应结晶过程的数学模型,并利用数值方法对模型进行模拟求解。以模型计算与实验研究相结合的方式研究了温度、搅拌速率、7-ACA溶液流加速率及晶种加入对7-ACA晶体产品的粒度分布、晶习及产品质量的影响,提出了7-ACA反应结晶过程新工艺,并确定了经验优化操作时间表。至今未见有同样研究内容在国内外的杂志上报道。