十三种单溶剂中双酚酸固液相平衡研究：测定、关联、分子模拟与热力学分析

本研究针对双酚酸(DPA)在化工制药领域分离纯化的需求，首次系统测定了其在13种单溶剂(288.15-318.15 K)的溶解度数据，发现丙酮溶解性最佳而乙腈最差。通过Van't Hoff、Modified Apelblat等五种模型拟合证实Wilson模型精度最优，结合RDF和MEPS分析揭示了溶质-溶剂氢键相互作用机制，为DPA结晶工艺开发提供了关键热力学参数和分子层面理论依据。

　　

在化工与制药领域，双酚酸(DPA)作为重要的功能中间体，因其低毒性和高稳定性正逐步替代双酚A，广泛应用于环氧树脂、聚碳酸酯合成及蛋白相互作用抑制剂制备。然而尽管其合成与应用研究众多，关于DPA结晶纯化的基础数据——特别是系统性的固液相平衡参数始终空白，这严重制约了工业化生产中结晶工艺的优化设计。

河南省关键科学技术项目支持下的研究团队在《Journal of Molecular Liquids》发表重要成果，首次采用重量法测定DPA在13种氢键溶剂(含醇类、酯类等)的溶解度温变曲线，结合分子动力学模拟与热力学计算，不仅填补了该领域数据空白，更从分子层面阐释了溶解机制。研究运用TG-DSC测定熔点(450.05 K)和熔融焓(40.69 kJ·mol^-1)，通过Materials Studio 2020计算径向分布函数(RDF)分析氢键强度，并采用Multiwfn软件进行分子静电势表面(MEPS)模拟预测活性位点。

【材料与方法】
实验选用纯度>98%的DPA样品，在288.15-318.15 K区间采用重量法测定溶解度。通过PXRD验证晶体稳定性，运用Van't Hoff、λh等五种模型进行数据拟合，其中Wilson模型的ARD(平均相对偏差)最低达0.48%。分子模拟采用AMBER力场计算溶化自由能，Gaussian 09优化分子几何构型。

【结果与讨论】
• 溶解度趋势：丙酮体系中DPA溶解度最高(318.15 K时达0.526 mol·mol^-1)，乙腈体系最低，同温度下醇类溶剂溶解性普遍优于酯类。
• 模型拟合：Wilson模型RMSD(均方根偏差)为0.0037，显著优于传统Van't Hoff方程，证实局部组成理论更适用于该体系。
• 热力学分析：ΔG_sol为负值(-12.34至-8.67 kJ·mol^-1)，证实溶解为自发过程；ΔH_sol(15.28-21.04 kJ·mol^-1)与ΔS_sol(72.35-89.41 J·mol^-1·K^-1)表明该过程为熵驱动吸热反应。
• 分子机制：RDF显示DPA羧基与丙酮羰基的O-H···O键距最短(1.75 ?)，MEPS确认酚羟基区域(-48.3 kcal·mol^-1)为最强负电位区，主导溶剂相互作用。

该研究不仅建立了DPA溶解度数据库，更通过多尺度研究方法揭示了溶解过程的能量学本质。特别是指出溶剂选择应优先考虑形成O-H···O氢键的能力，这对设计绿色高效的结晶工艺具有重要指导价值。团队提出的Wilson模型修正方法，为复杂氢键体系的相平衡预测提供了新思路，相关分子模拟策略也可拓展至其他药物结晶过程研究。