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为解决 DNP 合成与纯化中溶解度数据匮乏问题，研究人员采用重量法研究其在 278.15-318.15 K 下于甲醇 - 水、乙醇 - 水二元混合溶剂中的溶解度。发现温度升高促进溶解，Apelblat-Jouyban-Acree 模型拟合最佳，DNP 优先被醇溶剂化。为工业分离提纯提供热力学依据。
在含能材料领域，1,3 - 二硝基吡唑（DNP）作为一种高密度、热稳定性优异的含氮有机化合物，在推进剂、炸药等领域展现出重要应用价值。然而，其合成与纯化过程中关键的溶解度数据及溶剂效应机制尚缺乏系统研究，制约了工业化生产中结晶工艺优化和分离效率提升。此外，混合溶剂体系中溶质 - 溶剂、溶剂 - 溶剂间相互作用对溶解行为的影响规律尚不明确，亟需从热力学和分子层面揭示其溶解机制，以降低实验成本并推动绿色分离技术发展。
为攻克上述难题，来自沙特阿拉伯北边境大学（Northern Border University）的研究团队开展了 DNP 在甲醇 - 水、乙醇 - 水二元混合溶剂体系中的溶解度及热力学行为研究。该研究成果发表于《Biophysical Chemistry》，为 DNP 的工业化应用提供了关键基础数据。
研究采用重量法（gravimetric method）测定了 DNP 在 278.15-318.15 K、常压下的溶解度，结合 KAT-LSER 模型（线性溶剂化能关系模型，用于分析溶质 - 溶剂相互作用）、Jouyban-Acree 系列模型（多元溶剂体系溶解度预测模型）及 Ma 模型进行数据拟合，并通过逆 Kirkwood-Buff 积分法（IKBI，用于计算优先溶剂化参数）解析溶剂化行为。
材料与方法
实验使用纯度 97.9% 的 DNP（购自 Thermo Fisher Scientific）和纯度≥99.5% 的有机溶剂（国药集团化学试剂有限公司），无需进一步纯化。通过重量法精确测量不同温度下 DNP 在混合溶剂中的溶解量，结合 MATLAB 非线性回归分析获取各模型参数，以相对平均偏差（RAD）和均方根偏差（RMSD）评估拟合精度。
溶解度数据与模型拟合
实验数据表明，DNP 在两种二元溶剂中的溶解度均随温度升高显著增加，且溶解度顺序为：甲醇 - 水体系＞乙醇 - 水体系。通过对比 Jouyban-Acree、van't Hoff-Jouyban-Acree、Apelblat-Jouyban-Acree 和 Ma 模型的拟合效果，发现 Apelblat-Jouyban-Acree 模型表现最佳，在甲醇 - 水和乙醇 - 水体系中的 RAD 分别为 2.05%、2.51%，RMSD 分别为 0.415×10-4、0.492×10-4，表明该模型能准确描述 DNP 在混合溶剂中的溶解热力学行为。
KAT-LSER 模型分析
KAT-LSER 模型揭示，溶剂极性（π*）、空穴项（Vx）及氢键相互作用是影响 DNP 溶解度的关键因素。极性较强的甲醇 - 水体系通过增强溶质 - 溶剂间偶极作用促进溶解，而乙醇因分子体积较大导致空穴形成能增加，溶解度略低。这一结果从分子层面解释了混合溶剂组成对溶解过程的调控机制。
优先溶剂化行为
利用逆 Kirkwood-Buff 积分法计算发现，DNP 在所有醇摩尔分数下均优先被甲醇或乙醇溶剂化，表明醇分子与 DNP 间的氢键作用及偶极 - 偶极相互作用主导了溶剂化过程。该结论为设计高效溶剂体系以优化 DNP 分离工艺提供了理论依据。
结论与意义
本研究系统测定了 DNP 在二元混合溶剂中的溶解度，建立了可靠的热力学模型，并揭示了溶剂极性、氢键及空穴效应的协同作用机制。结果表明，温度升高和甲醇含量增加均能显著提升 DNP 溶解度，Apelblat-Jouyban-Acree 模型为最佳预测工具，且 DNP 表现出显著的醇优先溶剂化特性。这些发现不仅填补了 DNP 溶解度数据的空白，更为其工业化结晶过程优化、溶剂筛选及绿色分离技术开发提供了关键热力学参数和理论指导，对推动含能材料领域的可持续发展具有重要意义。研究中提出的多模型对比分析方法及溶剂化机制解析策略，也为同类有机化合物的溶解行为研究提供了可借鉴的方法论。
