一级反应定义
积分后得浓度与时间关系:
(12-5)
式中,k-一级速率常数,S-1,min-1或h-1,d-1等。以lgC与t作图呈直线,直线的斜率为-k/2.303,截距为lgC0。
通常将反应物消耗一半所需的时间为半衰期(half life),记作t1/2,恒温时,一级反应的t1/2与反应物浓度无关。
(12-6)
对于药物降解,常用降解10%所需的时间,称十分之一衰期,记作t0.9,恒温时,t0.9也与反应物浓度无关。
(12-7)
反应速率与两种反应物浓度的乘积成正比的反应,称为二级反应。
若其中一种反应物的浓度大大超过另一种反应物,或保持其中一种反应物浓度恒定不变的情况下,则此反应表现出一级反应的特征,故称为伪一级反应。例如酯的水解,在酸或碱的催化下,可按伪一级反应处理。
3温度对反应速率的影响与药物稳定性预测编辑
阿仑尼乌斯(Arrhenius)方程
大多数反应温度对反应速率的影响比浓度更为显著,温度升高时,绝大多数化学反应速率增大。Arrhenius根据大量的实验数据,提出了著名的Arrhenius经验公式,即速率常数与温度之间的关系式
(12-8)。
k=Ae-E/RT (12-8)
式中,A-频率因子;E-为活化能;R-为气体常数。上式取对数形式为:
(12-9)
或(12-10)
一般说来,温度升高,导致反应的活化分子分数明显增加,从而反应的速率加快。对不同的反应,温度升高,活化能越大的反应,其反应速率增加得越多。
药物稳定性的预测
在药剂学中阿仑尼乌斯方程可用于制剂有效期的预测。根据Arrhenius方程以1gk对1/T作图得一直线,此图称Arrhenius图,直线斜率为-E/(2.303R),由此可计算出活化能E,若将直线外推至
室温,就可求出室温时的速度常数(k25)。由k25可求出分解10%所需的时间(即t0.9)或室温贮藏若干时间以后残余的药物的浓度。
实验时,首先设计实验温度与取样时间,然后将样品放入各种不同温度的恒温水浴中,定时取样测定其浓度(或含量),求出各温度下不同时间药物的浓度变化。以药物浓度或浓度的其他函数对时间作图,以判断反应级数。若以1gC对t作图得一直线,则为一级反应。再
由直线斜率求出各温度下的速度常数,然后按前述方法求出活化能和t0.9。要想得到预期的结果,除了精心设计实验外,很重要的问题是对实验数据进行正确的处理。化学动力学参数(如反应级数、k、E、
t1/2)的计算,有图解法和统计学方法,后一种方法比较准确、合理,故近年来在稳定性的研究中广泛应用