胆固醇和24-去氢胆固醇的溶解度

论文摘要

从羊毛脂中提取胆固醇后的副产物中含有相对丰富的24-去氢胆固醇,它具有更高的经济价值。由于24-去氢胆固醇的分子结构和胆固醇非常相似,两者分离难度大。研究胆固醇和24-去氢胆固醇在不同溶剂中的溶解度对两者的分离具有重要的指导意义。本文通过溶解度数据的测定,建立起有效的溶解度预测模型,有望找到萃取、结晶的适宜溶剂。本文测定了胆固醇和24-去氢胆固醇的熔化性质数据,采用静态法测定了温度范围为293.2 K-323.2 K内,胆固醇和24-去氢胆固醇在多种单一溶剂和正己烷-乙醇混合溶剂中的溶解度,以及298.2 K下胆固醇和24-去氢胆固醇在正己烷-正丁醇、正己烷-正己醇、正己烷-正辛醇、正己烷-丙酮、正己烷-乙酸乙酯、乙醇-乙酸乙酯、乙醇-水、DMSO-甲醇、DMSO-乙醇、乙酸乙酯-乙腈、1,4-二氧六环-甲醇等混合溶剂中的溶解度。胆固醇和24-去氢胆固醇在单一溶剂中的溶解度均随温度的升高而升高,其中两种甾醇在强亲水性、强极性溶剂DMSO、乙腈等溶剂中的溶解度非常小,在疏水溶剂正己烷、1-己烯、1-辛烯、正己醇、乙酸乙酯、丁酮和1,4-二氧六环等溶剂中溶解度较大。在不同类型的混合溶剂中,两种甾醇的溶解度随溶剂组成的变化也不同。在由非极性疏水溶剂和能提供氢键作用的极性溶剂组合而成的混合溶剂中,两种甾醇的溶解度曲线会随溶剂组成变化出现最大值;若混合溶剂中含有强极性溶剂,比如DMSO、乙腈和水等,将会导致甾醇溶解度的下降,在此类型的混合溶剂中,两种甾醇的溶解度曲线无最大值的存在。结合本文测定的溶解度和文献报道的数据,本文考察了Apelblat、Hansen、Wilson、NRTL和UNIOUAC模型对溶解度的关联以及NRTL-SAC、UNIFAC模型对溶解度的预测效果。Apelblat模型关联胆固醇和24-去氢胆固醇在单一溶剂中的溶解度的AADP均在10%以内。在Aspen Properties和MATLAB软件中,建立Hansen模型,通过关联298.2 K下胆固醇和24-去氢胆固醇在单一溶剂中的溶解度,可以得到两种甾醇的溶解度参数,关联的AADP分别为157%和155%;建立Wilson、NRTL和UNIQUAC模型对胆固醇和24-去氢胆固醇在正己烷-乙醇中的溶解度数据进行了关联和预测,效果较为理想,上述三个模型关联胆固醇在正己烷-乙醇混合溶剂中的溶解度的AADP分别为1.03%、0.89%和1.84%,关联24-去氢胆固醇在正己烷-乙醇混合溶剂中的溶解度的AADP分别为1.52%、1.72%和1.35%;首次将NRTL-SAC模型应用于对分子量较大的天然甾类化合物的溶解度预测,根据胆固醇和24-去氢胆固醇在少量单一溶剂中的溶解度关联出其在NRTL-SAC方程中的分子参数,然后对两种甾醇在其他单一和混合溶剂中的溶解度进行预测,NRTL-SAC模型对胆固醇和24-去氢胆固醇在单一溶剂中溶解度的预测结果AADP分别为11.5%和9.6%;基于天然甾类化合物的分子结构,拟定新的疏水甾核UNIFAC基团,建立UNIFAC模型,根据胆固醇在醇类、烷烃类、芳烃类、酮类、烯烃类等溶剂中的溶解度,关联出疏水甾核基团和其他基团的交互作用参数,采用已关联出的基团交互作用参数可以预测其他甾类化合物的溶解度,UNIFAC模型对五种甾醇（胆固醇、24-去氢胆固醇、β-谷甾醇、豆甾醇和胆固醇乙酸酯）在单一溶剂中的溶解度预测结果AADP为209%。而对胆固醇和24-去氢胆固醇在混合溶剂中的溶解度预测,NRTL-SAC模型要明显好于UNIFAC模型。NRTL-SAC、UNIFAC模型可用于甾类化合物溶解度的预测,为工业分离过程中的溶剂筛选提供了重要的理论依据。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 绪论
• 第二章 文献综述
• 2.1 胆固醇和24-去氢胆固醇简介
• 2.1.1 物理化学性质
• 2.1.2 生理作用及分布
• 2.1.3 分离方法
• 2.2 溶解度研究方法
• 2.2.1 溶解度测定方法
• 2.2.1.1 静态法
• 2.2.1.2 动态法
• 2.2.2 溶解度的影响因素
• 2.2.2.1 溶剂
• 2.2.2.2 温度
• 2.2.2.3 熔化性质
• 2.2.2.4 原料纯度
• 2.2.3 三元体系中的固液相平衡
• 2.2.4 溶解度模型化研究
• 2.2.4.1 简化模型法
• 2.2.4.2 活度系数法
• 2.2.4.2.1 Wilson方程
• 2.2.4.2.2 UNIQUAC模型
• 2.2.4.2.3 UNIFAC模型
• 2.2.4.2.5 NRTL模型
• 2.2.4.2.6 NRTL-SAC模型
• 2.2.4.2.7 Hansen模型
• 第三章 胆固醇和24-去氢胆固醇溶解度的测定
• 3.1 实验方案
• 3.1.1 实验原料和溶剂
• 3.1.2 实验装置
• 3.1.3 实验方法
• 3.1.4 分析方法
• 3.1.5 可靠性检验
• 3.2 溶解度测定结果
• 3.2.1 单一溶剂中的溶解度
• 3.2.1.1 胆固醇在单一溶剂中的溶解度
• 3.2.1.2 24-去氢胆固醇在单一溶剂中的溶解度
• 3.2.1.3 溶解度数据的验证
• 3.2.2 二元混合溶剂中的溶解度
• 3.2.2.1 胆固醇在二元混合溶剂中的溶解度
• 3.2.2.2 24-去氢胆固醇在二元混合溶剂中的溶解度
• 3.2.3 小结
• 第四章 溶解度模型
• 4.1 Apelblat三参数半经验模型
• 4.2 活度的计算及五种凿醇的熔化性质
• 4.3 活度系数模型
• 4.3.1 Hansen模型
• 4.3.1.1 溶解度参数及溶解度参数球
• 4.3.1.2 关联结果
• 4.3.1.3 胆固醇溶解度参数和混合溶剂中溶解度的关系
• 4.3.2 Wilson、NRTL UNIQUAC模型
• 4.3.3 NRTL-SAC模型
• 4.3.3.1 模型参数的关联
• 4.3.3.2 单一溶剂中的溶解度预测
• 4.3.3.3 二元混合溶剂中的溶解度预测
• 4.3.4 UNIFAC模型
• 4.3.4.1 新基团的定义
• 4.3.4.2 UNIEAC基团参数的确定
• 4.3.4.3 UNIFAC模型预测溶解度
• 4.3.4.3.1 单一溶剂中的溶解度预测
• 4.3.4.3.2 二元混合溶剂中的溶解度预测
• 4.3.4.4 误差分析
• 4.3.4.4.1 活度的计算
• 4.3.4.4.2 活度系数的计算
• 4.3.4.5 NRTL-SAC和UNIFAC模型预测结果比较
• 4.4 小结
• 第五章 结论
• 参考文献
• 附录
• 攻读硕士学位期间论文发表情况