头孢氨苄一水合物是一种常见的药物形式，其性质对于药物的稳定性和药效具有重要影响。本文将探讨头孢氨苄一水合物的性质及其结晶研究。
简述：头孢氨苄，英文名为cephalexin，通常以一水合物的形式存在，又称为头孢氨苄一水合物(cephalexin monohydrate)。头孢氨苄是第四代头孢类抗生素，因此又被称为头孢菌素Ⅳ、先锋霉素Ⅳ。头孢氨苄化学名为(6R，7R)-3-甲基-7-[(R)-2- 氨基-2-苯乙酰氨基]-8-氧-5-硫杂-1-双环[4.2.0]辛-2-甲酸一水合物，其结构式如图所示。其分子式为C16H17N3O4S·H2O，分子量为365.41。
1. 性质：
头孢氨苄是一种白色至微黄色结晶固体，在水中微溶，在乙醇、氯仿、乙醚等有机溶剂中几乎不溶。
然而由于头孢氨苄是两性物质(由其分子式图可知，其分子中同时含有氨基和羧基)，可以在酸性、碱性条件下电离，25 ℃及标注大气压下等电点为pH = 4.94，因此头孢氨苄在酸性、碱性条件下溶解度较大。这符合两性物质的一般规律。
头孢类分子具有热敏性，大多数头孢类物质在达到熔点之前会发生降解，且绝大多数头孢类物质没有明确的熔点。头孢氨苄同样受到这一影响，在高于室温的条件下，其分子中的β-内酰胺环可能会发生开环反应。因此，头孢氨苄的结晶和贮藏温度不应过高。此外，在水溶液中或强酸强碱环境下，头孢氨苄分子易发生降解，尤其在pH大于9时，溶液中的头孢氨苄分子会快速变质降解。
2. 作用原理：
头孢氨苄是第一代半合成的口服头孢菌素，是一种广谱抗生素，其作用原理是通过抑制细菌细胞壁的合成，导致细菌细胞内容物膨胀、破裂并自溶，从而实现抑菌和杀菌效果。头孢氨苄对多种革兰阴性和革兰阳性菌敏感，如肺炎链球菌、金葡菌等对其也有一定敏感性。相比第一代抗生素青霉素，头孢氨苄的抗菌能力高出20倍，且具有高生物利用度、低毒性和轻微不良反应的特点，因此在皮肤软组织、呼吸道、泌尿道等感染治疗中得到广泛应用。头孢氨苄已被纳入我国基本药物目录。
3. 结晶研究：
头孢氨苄实际生产中，晶体形貌差、产品质量低；且亟需开发连续结晶工艺的现状。
李鸣晨等人报道了一种连续结晶工艺：结晶温度25 ℃，析晶点p H = 2.1，停留时间为100 min，底料晶种量为6%，回流比15%，最终产品长径比从0.079提升至0.211；回流操作相比于无回流操作，长径比从0.167提升至0.211，提升了26%。同时开发性地通过回流控制晶浆密度，通过为结晶器分区循环操作，为高过饱和度结晶区注入细晶提供生长位点，从而促进结晶器产品的晶习改善，为新型结晶器的设计提供了指导。
研究人员还开发了头孢氨苄超声结晶工艺及直接过饱和度控制结晶工艺。具体为：建立了过饱和度、成核控制手段用于头孢氨苄结晶工艺。通过直接控制过饱和度变化计算出合适的加料速率，并辅以细晶溶解手段，获得了长径比好，堆密度、流动性佳的头孢氨苄产品。建立超声结晶工艺并进行了工艺优化，最优超声条件为：加晶种后进行超声，在持续超声模式下进行结晶，最佳功率为20 W/50g溶液，最佳超声时间为90 min。在细晶溶解耦合超声条件下，稳定制备了短棒状晶体产品，其堆密度大于0.3 g/mL，较原有工艺提升60%以上，休止角提升30%以上。
参考文献：
[1]李鸣晨.头孢氨苄一水合物结晶过程中的晶习调控[D].天津大学,2019.DOI:10.27356/d.cnki.gtjdu.2019.001209.
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