2018 10 12 bai 3 ly thuyet dong hoc phan ung 95%

PowerPoint Presentation 1 Bài 3 CƠ SỞ TÍNH TOÁN TUỔI THỌ CỦA THUỐC Biên soạn PGS TS Đặng văn Hòa PGS TS Võ thị Bạch Huệ tháng 10 2018 ĐỘNG HỌC VÀ NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC PHẢN ỨNG 2 MỤC. PowerPoint Presentation 1 Bài 3 CƠ SỞ TÍNH TOÁN TUỔI THỌ CỦA THUỐC Biên soạn PGS TS Đặng văn Hòa PGS TS Võ thị Bạch Huệ tháng 10 2018 ĐỘNG HỌC VÀ NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC PHẢN ỨNG 2 MỤC.

Bài CƠ SỞ TÍNH TOÁN TUỔI THỌ CỦA THUỐC ĐỘNG HỌC VÀ NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC PHẢN ỨNG Biên soạn: PGS TS Đặng văn Hòa PGS TS Võ thị Bạch Huệ tháng 10 / 2018 MỤC TIÊU HỌC TẬP - Trình bày cơng thức tính tốc độ phản ứng hóa học - Nêu ý nghĩa số tốc độ, trạng thái dịch chuyển, phức hoạt, lượng hoạt hóa phản ứng hóa học - Xác định bậc phản ứng / nghiên cứu phân hủy thuốc -Tính t50 t90 cho phản ứng http://ww w.chemis tryexplai ned.com/ images/c hfa_01_i mg0184.j pg Tốc độ phản ứng hóa học (Rate of a chemical reaction) - Khảo sát phản ứng đơn giản : tổng quát : t=0 Theo thời gian H2O2 + 2HI  2H2O + I2 aA + bB  pP + qQ [A], [B] : nồng độ ban đầu A và B [A], [B] sẽ giảm dần (để tạo [P] và [Q]) http://w ww.um d.umich edu/cas l/natsci/ slc/slco nline/T RANSF /index.h tml Tốc độ phản ứng hóa học (v) Khảo sát hợp chất tham gia phản ứng A có nờng độ Cn - Ở thời điểm t1: chất A có nờng độ = C1 - Ở thời điểm t2: chất A có nờng độ = C2 C2 < C1 Gọi v : tốc độ của phản ứng v= C2 - C1 < 0, t2 > t1 nên v số âm dấu (-) trước tỷ số để cho v là số dương (vì vận tốc) Đặt: C2 - C1 = dC ; t2 - t1 = dt Như vậy (1) theo luật tốc độ: v = ƒ([chất tham gia phản ứng]) http://www.beaconhurst.stirlin g.sch.uk/departments/science/ chem7.jpg ĐỘNG HỌC VÀ NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC PHẢN ỨNG Hằng số tốc độ Theo (1) v   dC dt tốc độ phản ứng là hàm số theo nồng độ của tất các thành phần tham gia phản ứng nên ban đầu có chất A và B phản ứng có thể viết: v = k [A] a[B] b (2) k: số tốc độ phụ thuộc không phụ thuộc chất phản ứng nồng độ nhiệt độ phản ứng Nếu B quá dư [B] = const và (2) có thể viết : v = k[A]a.[B]b = k’[A]a (3) (với k’ = k [B]b) (a, b = tổng chỉ số của các số hạng nồng độ / phương trình tốc độ) ĐỢNG HỌC VÀ NHIỆT ĐỢNG LỰC HỌC PHẢN ỨNG Năng lượng hoạt hoá Muốn phản ứng xảy thì các phân tử phải va chạm với Nhưng không phải mọi va chạm đều dẫn đến phản ứng CH2= CH2 bị công HCl theo nhiều hướng có hướng xảy phản ứng http://www.chemguide.co.uk/physical/basicrates/introduction.html#top ĐỘNG HỌC VÀ NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC PHẢN ỨNG Năng lượng hoạt hoá Ví dụ: mol HI, V= lít dưới áp suất khí quyển, 5560C xảy 5,5 x 1035 lần va chạm / giây 3,0 x 1017 va chạm có hiệu quả để dẫn đến phản ứng : 2HI  H2 + I2 phân hủy của HI theo thời gian ĐỘNG HỌC VÀ NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC PHẢN ỨNG Năng lượng hoạt hoá Khi xảy phản ứng, bất kỳ nguyên tử nào đó chất có thể có nhiều nối hay có ít nối để tuân theo quy tắc bát bộ (8 electron) Chất này có thể nhận hay mất tạm thời hay nhiều electron Trạng thái tạm thời này thường khơng bền Octet rule ĐỢNG HỌC VÀ NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC PHẢN ỨNG Năng lượng hoạt hoá Trạng thái không bền gọi là trạng thái dịch chuyển Chất không bền trạng thái dịch chuyển của phản ứng gọi là phức hoạt Thế gia tăng để tạo phức hoạt gọi là lượng hoạt hóa Ea Thế của phản ứng là thế của phức hoạt tạo thành = thế để chất phản ứng (R) chuyển đổi thành sản phẩm (P) lượng cao lượng thấp phản ứng tỏa nhiệt phản ứng thu nhiệt Phản ứng muốn từ trạng thái ban đầu tới trạng thái kết thúc phải vượt qua một hàng rào thế được gọi là NĂNG LƯỢNG HOẠT HOÁ (phụ thuộc vào bản chất) của hệ chất phản ứng (A+B) sản phẩm (C+D) 10 ĐỘNG HỌC VÀ NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC PHẢN ỨNG (1) v = k[A]a[B]b (2) v = k[A]a.[B]b = k’[A]a (3) Bậc của phản ứng Khi nghiên cứu sự phân hủy của thuốc (Drug): (coi chất A chất B D = Drug) - hoạt chất bị phân hủy theo thời gian - các thành phần khác giữ nguyên không thay đổi, ̣̣ phân huỷ D được minh họa: Sư Theo (1) (3) D  sản phẩm d[D] v  k[D] dt Bậc phản ứng phân hủy thuốc là 0, 1, 2, phụ thuộc vào giá trị ( = 0, 1, ) 11 ĐỘNG HỌC VÀ NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC PHẢN ỨNG Khi  = : PHẢN ỨNG BẬC là phản ứng mà tốc độ v - không phụ thuộc [D] - phụ thuộc số yếu tố lý hay hoá như: + Độ hấp thụ ánh sáng / phản ứng quang hóa + Sự tiếp xúc bề mặt / hệ dị thể  =  [D] [D]0 = d[D] = k0[D] dt v =  d[D] = kO dt v=- [D] = [DO] – kOt  v= k0 [D] = k0 v = k0 (hằng số) http:// www chem purdu e.edu/ gchel p/how tosolv eit/Ki netics /Halfli fe.htm l [D] = f(t) là một đường thẳng 12 Khi  = : PHẢN ỨNG BẬC  = [D] [D] = [D]  v = k1[D]1 = k1[D] Tốc độ phản ứng : chỉ tùy thuộc [D] v d[D]  k1[D] dt hay  d[D]  k1dt [D] Ở thời điểm t = : [D0] [D]  [D ]e  k1t (4): phương trình vi phân cấp bậc I ; t bất kỳ: [D] ln[D] = ln[DO] – k1t lg[D] = lg[DO] - [D] = f(t) đường cong của hàm mũ k1 t 2,303 ln[D] = f(t) hay lg[D] = f(t) là đường thẳng t 13 Thí dụ: PHẢN ỨNG BẬC Phân hủy dinitrogen pentoxid / tetrachlorometan dinitrogen pentoxid nitrogen dioxid (không màu) http://www.avogadro.co.uk/ brief_topics/n2o5.gif Ở 318 độ K (45 0C), hằng số tốc độ tương đương 9.62·10-6 s-1 thời gian bán hủy: t1/2 = 0.693/9.62·10-6 = 72'037 giây, 1201 phút (khoảng 20 giờ) Các biến đổi của nồng độ của sản phẩm theo thời gian: [NO2] = (4/2)·([N2O5]0 - [N2O5]) [O2] = (1/2)·([N2O5]0 - [N2O5]) 14 Khi  = : PHẢN ỨNG BẬC d[D] v  k [D]2 hay dt lấy tích phân và giải phương trình : k2[D]2 (5) 1   k2t [D ] [ D ]  =  [D] v= d[D]  k dt [D] hay1 = k2t + [D] [D ] [D] = f(t) là đường cong và đường biểu diễn của Từ phương trình (5) suy ra:  f (t) [D] là đường thẳng 15 ví dụ PHẢN ỨNG BẬC   =  [D] = [D]2  v = k2[D]2 Không nên lẫn lộn với tổng của phản ứng Khi A và B là hoạt chất: A+B  C+D Product B: hằng số phản ứng chỉ tùy vào A thông thường tính toán hay tìm cách để chuyển về bậc thấp nhất 16 Ví dụ: Khảo sát phân hủy hỗn dịch Ampicilin ở pH = Amp + H2O  các sản phẩm phân hủy v = k2[Amp].[H2O] Đây là PHẢN ỨNG BẬC có số tốc độ là k2 Chất phân tích Nước Tiếp tục khảo sát Ampicillin / dung dịch Nờng độ Phản ứng Rất lớn Có thể coi [H2O] = const phân hủy Amp/ hỗn dịch coi BậC I biểu kiến (k1) Rất lớn Có thể coi [Ampi] = const k1 = k2.[H2O]; v = k1.[Amp] k0 = k1.[Amp]; v = k0 phân hủy Amp/ hỗn dịch coi BậC biểu kiến (ko) Các phản ứng phân hủy thuốc thường là bậc hay bậc Bậc thấy, bậc cao hầu khơng có 17 Ví dụ: ester được thuỷ phân theo phản ứng RCOOR’ + OH-  RCOO- + R’OH Phản ứng này được biết là bậc , thực tế được định lượng dung dịch đệm pH = 13 cho kết của hàm lượng ester Vì [OH-] được hằng định nên coi phương trình này là bậc biểu kiến tính k’ ln[Dt] = - k’t + ln[D0]  k’ = ln[D ]  ln[D t ] t =  2.304x lg[Dt ] /[D0 ] t 18 Ví dụ: xác định bậc phân hủy Phản ứng phân hủy của Decarboxymoxalactam Thời gian (phút) % lại Ln [% lại] % phâ Thời gian (phút) % lại Ln [% lại]http://boo % phân hủy ks.google 100 4.61 com/imag0 100 4.61 10 78 4.36 22 es/cleardo 10 78 4.36 22 t.gif 20 50 3.91 50 20 50 3.91 50 30 38 3.64 62 30 38 3.64 62 40 27 3.30 73 40 27 3.30 73 50 17 2.83 83 50 17 2.83 83 Hashimoto et al (1984) drug stability volume 43 -1990 Hashimoto et al (1984) drug stability volume 43 -1990 Hãy xác định bậc phân hủy của Decarboxymoxalactam? Bước đường biểu diễn %còn lại theo thời gian nồng độ % đường biểu diễn LnD% theo thời gian 100 % theo thời gian 2.5 y = -1.6571x + 93.095 R2 = 0.9555 80 60 Nhận xét: Kết cho 3.5 40 y = -0.0353x + 4.6571 20 R = 0.9929 thấy [D%] theo thời 4.5 0 20 40 60 thời gian đường biểu diễn của nồng độ Ln(D%) 120 1: Vẽ gian không 20 đường thẳng 40 60 thời gian (phút) 19 Thời gian (phút) % lại Ln [% lại] 100 4.61 10 78 4.36 20 50 3.91 30 38 3.64 40 27 3.30 50 17 2.83 Hashimoto et al (1984) drug stability volume 43 -1990 % phân hủy 22 50 62 73 83 đường biểu diễn LnD% theo thời gian Ln(D%) Bước 2: Vẽ đường biểu diễn 2.5 của nồng độ % theo thời gian Ln [D%] theo thời 3.5 y = -0.0353x + 4.6571 R = 0.9929 4.5 gian 20 40 60 thời gian (phút) Kết luận: phản ứng phân hủy bậc Nhận xét: Kết quả cho thấy ln [D%] theo thời gian là một đường thẳng Chú ý: hầu hết các phản ứng phân hủy theo bậc 20  > 2: PHẢN ỨNG BẬC CAO Với phản ứng bậc cao ; v = kn[D]n Thực tế: phản ứng phân hủy thuốc bậc xảy bậc cao hầu khơng có phản ứng phân hủy thuốc chủ yếu hướng vào bậc hay Để nghiên cứu tuổi thọ̣ của thuốc cần biết cách tính thời gian để thuốc phân hủy đến nồng độ mong muốn t90: thời gian thuốc phân hủy còn 90% hàm lựơng ban đầu (= tuổi thọ̣ của thuốc ) (= Shelf-life) t95: thời gian thuốc phân hủy còn 95% hàm lựơng ban đầu (= tuổi thọ̣ của thuốc ) (= Shelf-life) 21 TÍNH t90 VÀ t95 CHO CÁC PHẢN ỨNG PHƯƠNG TRÌNH PHẢN ỨNG CƠNG THỨC -BậC ln[D] = ln[D0] – k1.t lg[D] = lg[D0] – k1.t/ 2,304 -BậC HAY CAO Hơn gặp t90 → T95 → t90 = 0.1053 / K1 [D] = (90/100).[D0] t95 = 0.0513 / K1 [D] = (95/100).[D0] - có thể chuyển từ bậc về bậc biểu kiến Đa số chất đều phân hủy theo phản ứng bậc v d[D]  k1[D]1 dt hay d[D]  k1dt [D] 22 Bản tóm tắt động học bậc phản ứng First Order kinetics http://www.ch.man.ac.uk/lectures/cm121/cm121gam/CM121_lecture_3.html 23 The End 24 ... ks.google 100 4.61 com/imag0 100 4.61 10 78 4 .36 22 es/cleardo 10 78 4 .36 22 t.gif 20 50 3. 91 50 20 50 3. 91 50 30 38 3. 64 62 30 38 3. 64 62 40 27 3. 30 73 40 27 3. 30 73 50 17 2. 83 83 50 17 2. 83 83 Hashimoto... nồng độ Ln(D%) 120 1: Vẽ gian không 20 đường thẳng 40 60 thời gian (phút) 19 Thời gian (phút) % lại Ln [% lại] 100 4.61 10 78 4 .36 20 50 3. 91 30 38 3. 64 40 27 3. 30 50 17 2. 83 Hashimoto et al... http://www.avogadro.co.uk/ brief_topics/n2o5.gif Ở 31 8 độ K (45 0C), hằng số tốc độ tương đương 9.62? ?10- 6 s-1 thời gian bán hủy: t1/2 = 0.6 93/ 9.62? ?10- 6 = 72'' 037 giây, 120 1 phút (khoảng 20 giờ) Các biến