在283.15–328.15 K温度范围内，对cymoxanil在12种单溶剂和1种二元混合溶剂中的固液相平衡数据进行了测定及相关性分析

《The Journal of Chemical Thermodynamics》：Determination and correlation of solid-liquid phase equilibrium data for cymoxanil in 12 mono-solvents and one binary mixture solvent at 283.15–328.15?K

　　

张子杰|张子莫|李家成|周国强|张月|张宇飞|李家琪|舒刚|傅华林|徐 Funeng|林菊春|张伟

中国四川省成都市四川农业大学兽医学院药学系，邮编611130

摘要

西莫赞（Cymoxanil，CYM）是一种兼具高效性和安全性的新型杀菌剂，但目前对其溶解度数据缺乏系统研究。本研究采用静态平衡法结合紫外光谱技术，测定了CYM在12种单一溶剂及一种二元混合溶剂（乙酸丁酯+异丙醇）中的溶解度，实验条件为0.1 MPa和283.15–328.15 K。结果表明，CYM的溶解度与温度呈正相关。在单一溶剂中，溶解度顺序为：酯类 > 醇类 > 水。在二元混合溶剂中，溶解度与乙酸丁酯的摩尔分数呈正相关。通过热重分析-差示扫描量热法（TG-DSC）和X射线衍射（XRD）对药物的晶体形态进行了表征。进一步利用Apelblat方程、van’t Hoff方程、NRTL方程、Jouyban方程和Apelblat-Jouyban-Acree方程对溶解度数据进行了关联分析，所有模型均显示出良好的相关性。此外，还进行了溶解过程的热力学分析，并基于KAT-LSER模型探讨了溶质-溶剂相互作用对CYM在纯溶剂中溶解度的影响。

引言

西莫赞（CYM，C₇H₁₀N₄O₃；CAS注册号：57966-95-7；化学结构式见图1）是一种白色至桃色（淡粉色）的结晶固体[1]。作为一种氰基乙酰胺类叶面杀菌剂[2]，CYM能够预防和治疗由Peronosporales目病原菌（如Peronospora、Plasmopara和Phytophthora）引起的疾病，常用于防治马铃薯、番茄、葡萄、烟草和葫芦科作物的晚疫病、霜霉病等[3]、[4]、[5]。然而，CYM虽然具有抗真菌活性，但其作用时间短、易降解且不稳定[3]、[6]、[7]，这些因素严重限制了其在农业中的应用。此外，CYM在水中水解速度较慢，目前其溶解度数据尚不明确[1]，这极大地阻碍了制剂开发和结晶过程的研究。因此，有必要通过系统的溶解度实验研究筛选合适的剂型并确定最佳的结晶溶剂体系。

固液相平衡是指在特定温度和压力下，固态和液态达到化学势平衡的状态。此时，固体的溶解达到饱和，溶质的溶解速率与其沉淀速率保持动态平衡[8]。这一性质直接关系到溶质的溶解特性和结晶分离的效率[9]。因此，利用溶质在溶剂中的溶解性和晶体演变可以筛选出易于高效纯化的溶剂体系[10]。结晶作为一种重要的分离和纯化技术，可广泛应用于化学工程、制药和农业等领域[11]、[12]，常用于提高材料纯度、改善粒径和粒径分布。溶解度数据作为描述固液相平衡的基本参数，对结晶过程的开发和优化至关重要[13]、[14]。由于CYM在大多数有机溶剂中的溶解度较低且相关数据缺失，本研究采用静态平衡法进行系统测试，以确保数据的可靠性。研究结果旨在填补CYM溶解度数据的空白，并为结晶过程的发展提供关键支持。

本研究采用静态平衡法测定了CYM在12种单一溶剂（乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇、正辛醇、乙二醇、1,2-丙二醇、正丙酸酯、乙酸丁酯、异丁酸酯、水）以及乙酸丁酯-异丙醇二元溶剂中的溶解度，并绘制了溶解度曲线并分析了其规律。实验数据可通过Apelblat方程、van’t Hoff方程、Jouyban方程、NRTL方程和Apelblat-JA方程进行关联分析。通过相对偏差（RD）和均方根偏差（RMSD）评估了模型的适用性。利用XRD分析了CYM溶解前后的晶体变化。KAT-LSER方程用于研究溶质-溶剂及溶剂-溶剂相互作用对溶解过程的影响。

章节摘录

实验试剂

本研究使用的CYM来自上海阿拉丁生化科技有限公司，纯度大于98%。12种单一溶剂均为分析级，无需进一步纯化。实验所用试剂及其规格、纯度水平、供应商等相关信息详见下表1。

TG-DSC

由于CYM固体粉末在加热过程中会分解，本研究采用DSC和TG方法进行

Apelblat方程

Apelblat方程是一种基于Clausius-Clapeyron方程的半经验模型[25]。CYM的溶解度与温度之间的关系（针对单一溶剂和二元溶剂体系）可表示为[26, [27]：$\ln x_1=A+\frac{B}{T}+C\ln T$' role="presentation">$\ln x_1=A+\frac{B}{T}+C\ln T$其中x₁表示CYM在溶液中的溶解度；T表示绝对温度；A、B和C为方程参数。

van’t Hoff方程

van’t Hoff方程表达了绝对温度倒数与溶解度之间的正比关系

TG-DSC

根据图3，CYM的DSC曲线中出现的尖锐吸热峰表明其熔化过程为吸热反应[41]。CYM的熔点（T_fus）为441.07 K（标准不确定度0.4 K），熔化焓（Δ_fusH）为38.34 kJ/mol（相对标准不确定度0.13）。这一结果与Yang[7]测得的CYM熔点（T_fus = 434.07 K）存在一定偏差，可能由于某些因素所致

结论

本研究采用静态结合紫外光谱的方法，在283.15–328.15 K和0.1 MPa的条件下，测定了CYM在12种单一溶剂及乙酸丁酯-异丙醇二元混合溶剂中的溶解度。结果表明，CYM的溶解度随温度升高而增加，在酯类溶剂中的溶解度最高，其次是醇类，而在水中的溶解度最低；

CRediT作者贡献声明

张子杰：撰写——初稿、研究设计、概念构思。张子莫：撰写——初稿、数据整理。李家成：验证、研究设计、概念构思。周国强：验证。张月：研究工作。李家琪：软件操作。舒刚：方法学设计。傅华林：验证。徐 Funeng：资源协调。林菊春：实验监督。张伟：概念指导。

作者声明

我们声明所有作者均已阅读并同意本手稿的内容。确认本研究为作者的原创工作，手稿未在其他地方发表，也未同时提交给其他期刊。我们同意通讯作者将在整个编辑过程中作为唯一联系人，负责与其他作者沟通手稿的进展、修改、提交及最终定稿事宜

[26], [29], [30], [36], [59], [60]

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的可能影响本文研究的财务利益或个人关系。

致谢

本研究得到了四川省科技计划（项目编号：2023NSFSC1593）的支持。