氨芐西林晶體形貌模擬

尹秋響，趙?迅，崔平平，張美景，謝?闖，鮑?穎，侯寶紅，王靜康，周?玲

氨芐西林晶體形貌模擬

尹秋響1, 2，趙?迅1，崔平平1，張美景1, 2，謝?闖1, 2，鮑?穎1, 2，侯寶紅1, 2，王靜康1, 2，周?玲1

(1. 天津大學(xué)化工學(xué)院，天津 300072；2. 天津化學(xué)化工協(xié)同創(chuàng)新中心，天津 300072)

氨芐西林；螺旋生長模型；晶習(xí)；晶體生長

晶習(xí)指晶體的宏觀形態(tài)，在晶體生長過程中，由于晶體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、與溶劑相互作用、添加劑等因素的不同，導(dǎo)致各晶面生長速度的差異，從而形成了不同的晶習(xí)．晶體的晶習(xí)不僅會(huì)影響產(chǎn)品本身的許多物理化學(xué)性質(zhì)，如催化劑的反應(yīng)活性，藥物的生物利用度、流動(dòng)性、黏附性等，在生產(chǎn)中還會(huì)對(duì)下游操作如過濾、干燥、儲(chǔ)存等產(chǎn)生影響．

隨著晶體產(chǎn)品的晶習(xí)越來越受到關(guān)注，為了節(jié)省晶習(xí)篩選實(shí)驗(yàn)耗費(fèi)的大量時(shí)間和費(fèi)用，借助理論模型模擬晶習(xí)發(fā)展迅速．目前用于晶習(xí)模擬的模型有基于晶胞幾何結(jié)構(gòu)的BFDH模型，基于周期鍵鏈理論的附著能(AE)模型，考慮溶劑作用的修正的AE模型，但這些方法都是靜態(tài)方法，沒有考慮晶體生長過程的具體動(dòng)力學(xué)因素．Boerrigter等[1]開發(fā)了基于蒙特卡羅算法的模擬方法，該方法以晶體內(nèi)分子間相互作用和溶劑的熱力學(xué)參數(shù)為輸入，被成功應(yīng)用于撲熱息痛、文拉法辛、阿斯巴甜等晶體的晶習(xí)模擬[2-4]，但該方法只是用大量的隨機(jī)取樣模擬結(jié)晶的確定過程，大多時(shí)候只能用于驗(yàn)證結(jié)果的正確性．Doherty開發(fā)了螺旋生長模型，該模型在固體物理和表面化學(xué)的基礎(chǔ)上，考慮了晶面螺旋的具體生長機(jī)理，被成功用于模擬洛伐他汀、奧氮平、α-甘氨酸等晶體的晶習(xí)[5-7].由于對(duì)共晶、溶劑化物的生長機(jī)理還缺乏深入了解，該模型的應(yīng)用存在一定的局限性，但螺旋生長模型從動(dòng)力學(xué)的角度模擬晶習(xí)，為理解晶體生長提供了新的認(rèn)識(shí)．

氨芐西林是一種半合成青霉素，由改變天然青霉素母核6-APA的側(cè)鏈得到，較第1代青霉素有更廣泛的抗菌譜，常被用于治療革蘭氏陽性和革蘭氏陰性菌引起的疾?。m然已有較多對(duì)氨芐西林的晶體結(jié)構(gòu)[8-10]、結(jié)晶過程[11-13]等方面的研究，但還鮮見有關(guān)其晶習(xí)的報(bào)道．為研究氨芐西林晶習(xí)形成的主要因素，本文利用CrystalExplorer[14]計(jì)算了氨芐西林晶體分子間作用力，在此基礎(chǔ)上利用Material Studio分子模擬軟件采用螺旋生長模型模擬了氨芐西林在水溶液中生長的晶習(xí)，并與BFDH模型、AE模型和蒙特卡羅方法模擬結(jié)果進(jìn)行比較．更進(jìn)一步從晶體生長單元間的相互作用出發(fā)，以螺旋生長機(jī)理為基礎(chǔ)，從理論上解釋了晶習(xí)的產(chǎn)生，為理解晶體生長提供了新思路，并與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比．

1?計(jì)算模型

1.1?螺旋生長模型

1951年，Burton等[15]提出螺旋生長模型，解釋了低過飽和度下的晶體生長與2D成核所需的高能壘之間的矛盾．圖1(a)為晶體螺旋生長示意，晶面上的螺旋提供了晶體生長所需的臺(tái)階．圖1(b)為晶體表面結(jié)構(gòu)示意，平臺(tái)是晶面上的完整部分，臺(tái)階是晶面上不完整層的邊緣，溶液中的生長單元附著在臺(tái)階上的扭結(jié)點(diǎn)，使臺(tái)階向外生長．

圖1?螺旋生長模型示意

晶面上邊形的螺旋是由條螺旋邊緣構(gòu)成的．當(dāng)臺(tái)階開始向外生長，下一條邊緣隨之出現(xiàn)，出現(xiàn)的邊緣圍繞螺旋的中心點(diǎn)生長，該過程不斷重復(fù)并形成周期性的螺旋．晶面上每完成一個(gè)完整的螺旋，如圖1(a)中1-2-3-4，晶面便出現(xiàn)新的一層，對(duì)應(yīng)于一個(gè)晶面間距的高度，所以晶面的生長速率可以表示[16]為

式中：表示臺(tái)階高度，通常可以用晶面間距代替；表示晶面上形成周期性的一個(gè)完整螺旋所花費(fèi)的?時(shí)間．

當(dāng)臺(tái)階開始生長時(shí)往往需要先達(dá)到臨界長度c，Chernov等[17]在溶菌酶的結(jié)晶實(shí)驗(yàn)中用在線原子力顯微鏡驗(yàn)證了這一現(xiàn)象并測量了臺(tái)階的臨界長度. Voronkov[18]提出，臺(tái)階的生長速度可以表示為

該方程表示當(dāng)臺(tái)階的長度小于其臨界長度時(shí)，其生長速度為0，只要其長度達(dá)到臨界長度，臺(tái)階就會(huì)以一個(gè)恒定速度生長．

在達(dá)到臨界長度前，當(dāng)前螺旋邊緣的延長是上一個(gè)臺(tái)階的生長導(dǎo)致的，所以螺旋生長總時(shí)間就是條螺旋邊緣逐一生長至臨界長度所花費(fèi)的時(shí)間之和，可以表示[16]為

式中：v表示臺(tái)階的生長速度；,i＋1表示前后兩條螺旋邊緣與＋1的夾角；c,i＋1表示臺(tái)階＋1的臨界長度．

對(duì)于臺(tái)階的臨界長度，可以通過生長單元附著在臺(tái)階上的系統(tǒng)自由能變化計(jì)算．盡管這一過程對(duì)體積自由能的降低是有利的，但每個(gè)臺(tái)階的末端都存在新暴露的扭結(jié)面，增加了系統(tǒng)的表面自由能．Lovette等[19]提出，該過程的系統(tǒng)自由能變化可以表示為

式中：k,i表示形成臺(tái)階末端扭結(jié)面所需的能量；e,i表示臺(tái)階上生長單元之間的平均距離．該過程前后系統(tǒng)自由能不變時(shí)對(duì)應(yīng)的臺(tái)階長度即臨界長度，可以表示為

最后，為計(jì)算晶面相對(duì)生長速度，還需要確定臺(tái)階生長速度v．螺型生長模型中，臺(tái)階生長速度v是臺(tái)階上的扭結(jié)點(diǎn)密度ρ、扭結(jié)點(diǎn)處生長單元的凈附著率u和生長單元附著在扭結(jié)點(diǎn)時(shí)臺(tái)階生長的距離p,i的函數(shù)，可以表示為

1.1.1?凈附著率

生長單元的凈附著率u是扭結(jié)點(diǎn)處吸附速率＋和脫附速率k-的函數(shù)，如果臺(tái)階上存在多種生長單元，則凈附著率應(yīng)是所有類型扭結(jié)點(diǎn)的平衡速率．圖2表示對(duì)于有多種扭結(jié)點(diǎn)的臺(tái)階，其生長是生長單元有序進(jìn)入臺(tái)階上不同扭結(jié)點(diǎn)的過程，該過程的吸附速率是恒定的，與發(fā)生吸附的扭結(jié)點(diǎn)位置無關(guān)，只取決于過飽和度；而脫附速率取決于生長單元在扭結(jié)點(diǎn)處與晶體的相互作用．根據(jù)臺(tái)階上生長單元與晶體的不同相互作用，本文研究的氨芐西林無水物在各晶面的每條臺(tái)階邊緣上都有兩種生長單元，故平衡狀態(tài)下臺(tái)階生長的動(dòng)力學(xué)過程可以表示為

式中：P表示扭結(jié)點(diǎn)處為生長單元的概率；表示臺(tái)階邊緣上存在的扭結(jié)點(diǎn)種類．式(9)表示A類型扭結(jié)點(diǎn)生成速率與A類型扭結(jié)點(diǎn)消失速率的平衡．可求得扭結(jié)點(diǎn)的凈附著率為

對(duì)于溶液結(jié)晶，生長單元在臺(tái)階邊緣的吸附、脫附通量可以表示[20]為

式中：∑Φ表示生長單元所有分子間作用力之和；∑Φ表示生長單元從扭結(jié)點(diǎn)脫附需要斷裂的所有分子間作用力之和；0表示溶液中生長單元與晶面碰撞發(fā)生的頻率．

圖2?生長單元在臺(tái)階上的吸附脫附

1.1.2?扭結(jié)點(diǎn)密度

螺旋生長模型認(rèn)為，扭結(jié)點(diǎn)是由于熱力學(xué)波動(dòng)導(dǎo)致的，所以扭結(jié)點(diǎn)密度與生成扭結(jié)點(diǎn)所需能量有關(guān). Tilbury等[21]提出應(yīng)依據(jù)各晶面扭結(jié)點(diǎn)的具體分布，考慮臺(tái)階上可能出現(xiàn)的所有類型扭結(jié)點(diǎn)，基于玻耳茲曼分布計(jì)算每種扭結(jié)點(diǎn)對(duì)扭結(jié)點(diǎn)密度的貢獻(xiàn)．該模型取相鄰生長單元的連接處為參考位點(diǎn)，考慮生成某種扭結(jié)點(diǎn)所需的能量貢獻(xiàn)有：

(1)形成參考位點(diǎn)處左右兩側(cè)生長單元的平臺(tái)面所需能量的1/2；

(2)形成參考位點(diǎn)處左右兩側(cè)生長單元的邊緣面所需能量的1/2；

(3)形成參考位點(diǎn)處所有暴露在溶液中的扭結(jié)面所需的能量．

本文中氨芐西林的晶面上有兩種可能的臺(tái)階結(jié)構(gòu)，每種臺(tái)階結(jié)構(gòu)都有兩種扭結(jié)點(diǎn)：一種為單行的、兩種扭結(jié)點(diǎn)交錯(cuò)排列構(gòu)成的臺(tái)階，如圖3(a)所示；另一種為單行A類型和單行B類型扭結(jié)點(diǎn)共同構(gòu)成的臺(tái)階，如圖3(b)所示．

對(duì)圖3(a)表示的臺(tái)階，形成無缺陷臺(tái)階所需的能量可表示為

(15)

該臺(tái)階上有兩種可能存在的單層扭結(jié)點(diǎn)(A，B)和兩種可能存在的雙層扭結(jié)點(diǎn)(AB，BA)，形成每種扭結(jié)點(diǎn)所需的能量可分別表示為

式中e、t、k分別表示形成扭結(jié)點(diǎn)邊緣面、平臺(tái)面、扭結(jié)面所需的能量，其值可表示為

式中：e、t、k分別表示扭結(jié)點(diǎn)邊緣面、平臺(tái)面、扭結(jié)面的表面能；e、p、分別如圖1(b)所示．

每種狀態(tài)的概率可表示為

則扭結(jié)點(diǎn)密度可表示為

1.1.3?溶劑校正

Chernov[22]認(rèn)為，晶面的表面能可以用與該晶面相交的生長單元間相互作用計(jì)算，固體-真空界面的表面能等于所有必須打破的生長單元間相互作用之和的1/2．但對(duì)于溶液結(jié)晶，溶液中的生長單元都處于溶劑化狀態(tài)，而晶面上的生長單元是部分溶劑化的，兩者的表面能都不能簡單地用真空中模擬得到的分子間作用力計(jì)算，應(yīng)考慮溶劑對(duì)分子間作用力的修正．依據(jù)組成的不同，本文將分子間作用力分為反映倫敦力的色散部分和反映極性力、氫鍵和靜電作用的酸堿作用部分，分別進(jìn)行校正．

純?nèi)軇┑谋砻婺芸梢酝ㄟ^Hansen溶解度參數(shù)計(jì)算．Beerbower[23]依據(jù)分子間作用力各成分對(duì)表面能的不同貢獻(xiàn)，分別擬合了不同溶劑表面能與溶解度參數(shù)的關(guān)系式．

對(duì)酸、酚、胺和水，有

式中：下標(biāo)d表示色散部分；下標(biāo)a表示酸堿作用部分；m表示溶劑分子體積；d、p、h分別表示Hansen溶解度參數(shù)的色散、極性和氫鍵貢獻(xiàn)．

晶體-溶液相界面的附著功可以用Girifalco-Good關(guān)系式對(duì)兩相內(nèi)聚能取幾何平均計(jì)算，

則界面能可以表示為

本文所用25℃下水的溶解度參數(shù)[24]為d＝15.5MPa1/2，p＝16.0MPa1/2，h＝42.3MPa1/2，分子體積m＝18.0cm3/mol，還需用65℃下水的表面能對(duì)溶解度參數(shù)進(jìn)行校正．

1.2?蒙特卡羅模擬

筆者應(yīng)用螺旋生長機(jī)理，對(duì)各晶面的生長過程進(jìn)行了蒙特卡羅模擬．模擬過程采用solid-on-solid(SOS)模型，該模型假設(shè)晶面上不存在懸空的生長單元，對(duì)于大多數(shù)的晶體生長過程，該近似是合理的．模型依據(jù)相互作用的坐標(biāo)參數(shù)，確定晶面上生長單元與晶體的相互作用，而對(duì)邊界處的生長單元，應(yīng)用周期邊界條件處理．不同于Kossel模型，氨芐西林的每個(gè)晶面上都有兩種生長單元，故需要對(duì)每種生長單元分別建模．為更方便地描述各位點(diǎn)的相對(duì)位置，模型選取了晶面上較穩(wěn)定的相交周期鍵鏈(PBC)作、、軸構(gòu)建坐標(biāo)系．

不同于平整晶面的生長，模型在初始晶面上引入了晶面間距高度的臺(tái)階以解釋螺旋生長機(jī)理．如圖4所示，圖中表示位錯(cuò)面，、表示方向垂直于晶面向外、長度為晶面間距的Burgers矢量，模型假設(shè)穿過位錯(cuò)面的相互作用不變，則對(duì)于某特定的相互作用，面右側(cè)生長單元與左側(cè)原對(duì)應(yīng)位置，高度差大于1的生長單元存在該相互作用．同時(shí)，為避免初始臺(tái)階消失，模型選取該晶面最穩(wěn)定的PBC作為臺(tái)階延伸方向．

圖4?位錯(cuò)示意

本文采用80×40的二維數(shù)組表示晶面，認(rèn)為生長單元在晶面上可能發(fā)生吸附、脫附和表面擴(kuò)散3種事件，每次模擬只能同時(shí)發(fā)生一種事件．吸附、脫附事件發(fā)生的概率可用式(11)和式(12)分別計(jì)算．對(duì)每個(gè)位點(diǎn)的表面擴(kuò)散過程，模型認(rèn)為生長單元只可能向相鄰的、同平面上的8個(gè)位點(diǎn)擴(kuò)散，但對(duì)于臺(tái)階附近的生長單元，可以發(fā)生跨越臺(tái)階的擴(kuò)散．對(duì)于從脫附功為E的位點(diǎn)向脫附功為E的位點(diǎn)的擴(kuò)散過程，其概率可表示[25]為

其中活化能DE可表示為

這種計(jì)算擴(kuò)散概率的方式，既保證了基元反應(yīng)的微觀可逆性原則[26]，又允許生長單元以較大的概率從脫附概率較高的位點(diǎn)向脫附概率較低的位點(diǎn)遷移，可以使模擬過程較快達(dá)到平衡，節(jié)省了模擬機(jī)時(shí)．

圖5為模擬過程流程．對(duì)于作為輸入的相互作用，還需要用氨芐西林在水中的溶解焓數(shù)據(jù)Ddiss＝21.39kJ/mol進(jìn)行標(biāo)度[2-3,26-27]．

首先根據(jù)輸入?yún)?shù)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行初始化，可以分別計(jì)算吸附事件的概率＋、每個(gè)位點(diǎn)發(fā)生脫附事件的概率k-和每個(gè)位點(diǎn)各個(gè)方向上的擴(kuò)散概率k，而每個(gè)位點(diǎn)發(fā)生擴(kuò)散事件的概率k則為該位點(diǎn)各方向擴(kuò)散概率中的最大值．然后通過生成隨機(jī)數(shù)，判斷本次模擬可能發(fā)生的事件，更新晶面上相關(guān)位點(diǎn)的高度，并使事件計(jì)數(shù)器加1．根據(jù)本次模擬發(fā)生的事件，分別更新相關(guān)位點(diǎn)的概率參數(shù)．晶面的相對(duì)生長速度可以根據(jù)模擬過程發(fā)生的總吸附次數(shù)att和總脫附次數(shù)det計(jì)算．

為保證模擬結(jié)果的準(zhǔn)確性，模擬過程中每隔一定次數(shù)輸出實(shí)時(shí)的att和det，并計(jì)算晶面的相對(duì)生長速度，取前后兩次結(jié)果誤差不大于5%作為系統(tǒng)穩(wěn)定的標(biāo)準(zhǔn)．當(dāng)過飽和度較低時(shí)，取決于不同晶面，系統(tǒng)總模擬次數(shù)有時(shí)需要1×106次才能達(dá)到平衡，但對(duì)于相對(duì)較高過飽和度，系統(tǒng)總模擬次數(shù)可以減少至3×105.

圖5?蒙特卡羅模擬流程

2?實(shí)?驗(yàn)

2.1?實(shí)驗(yàn)試劑與儀器

試劑：實(shí)驗(yàn)所用氨芐西林(ampicillin，C16H19N3O4S)購自上海麥克林生化試劑有限公司；所用去離子水為實(shí)驗(yàn)室自制．

儀器：Julabo CF41恒溫水浴槽，Julabo WB200-C攪拌器，Mettler Toledo ML204 分析天平，Hitachi TM3000掃描電鏡，Rigaku D/MAX-2500粉末X射線衍射儀，奧特BK300光學(xué)顯微鏡．

2.2?氨芐西林的制備

氨芐西林主要以無水物和三水合物的形式存在．飽和水溶液中，在低于50℃結(jié)晶可得到三水合物，在60℃以上結(jié)晶得到無水物，不同溫度下兩種形式的溶解度差異導(dǎo)致其不同的溶解行為．

取50mL去離子水加入到結(jié)晶器中，升溫至65℃，用2mol/L鹽酸調(diào)至pH＝2，在120r/min攪拌下加入1.8g氨芐西林，懸濁液在5min內(nèi)溶清，用12mol/L氨水調(diào)至pH＝5，10min內(nèi)出現(xiàn)晶體，抽濾并在60℃下干燥

2.3?粉末X射線衍射表征

放射源Cu Ka，管壓40kV，管流40mA，2衍射角5°～40°，掃描速率4.8°/min，步長0.02°．

3?結(jié)果與討論

3.1?氨芐西林晶習(xí)模擬

3.1.1?螺旋生長模型

根據(jù)劍橋晶體結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫[8]，氨芐西林的晶胞結(jié)構(gòu)如圖6(a)所示，晶格參數(shù)＝1.240nm，＝0.620nm，＝1.2nm，＝114.5°(AMCILL)，屬于單斜晶系P21空間群，晶胞中的氨芐西林以兩性離子的形式存在．雖然單晶中重原子位置可以通過單晶X射線衍射得到，但晶體中氫原子位置無法準(zhǔn)確估計(jì)，所以本文采用Material Studio中Dmol3模塊的m11-L方法計(jì)算分子的靜電勢(shì)(ESP)，并采用一致性價(jià)力場cvff[28]對(duì)晶體結(jié)構(gòu)進(jìn)行幾何優(yōu)化．

圖6?氨芐西林晶體結(jié)構(gòu)和分子間相互作用

表1為cvff力場優(yōu)化前后的晶胞參數(shù)變化，可以看到，優(yōu)化前后晶胞參數(shù)最大相對(duì)誤差僅為2.82%，表明cvff力場優(yōu)化后的氨芐西林晶胞適用于晶習(xí)模擬．

表1?晶胞參數(shù)文獻(xiàn)值與優(yōu)化結(jié)果比較

Tab.1?Cell parameters and optimization results

在模擬氨芐西林在水中的晶習(xí)過程中，最重要的是確定晶體各F面的相對(duì)生長速度．根據(jù)Hartman-Perdok理論，生長單元吸附在F面上釋放的能量遠(yuǎn)小于其他晶面，該晶面生長速度最小，因此最容易在生長中暴露出來，是決定晶習(xí)的主要因素．晶體生長中的F面是包含2條及以上相交周期鍵鏈(PBC)的晶面，可以根據(jù)晶面上的相互作用分布確定晶體生長的F面．

本文通過CrystalExplorer中的Energy Framework計(jì)算得到晶體分子間相互作用，軟件使用了校正的B3LYP-D2/6-31G(d，p)方法以得到較準(zhǔn)確的作用力數(shù)據(jù)，計(jì)算得到的晶體中相互作用如圖6(b)和表2所示．表2中相互作用的距離為兩個(gè)分子重心間的距離，作用力大小為兩個(gè)分子間所有相互作用的總和．這里特別指出的是，對(duì)于不同物質(zhì)，當(dāng)生長單元是二聚體、四聚體等時(shí)應(yīng)該考慮生長單元進(jìn)入晶格時(shí)需要克服的相互作用[29]，本文模型物質(zhì)的生長單元為氨芐西林分子，不涉及到多聚體，因此無需考慮多聚體內(nèi)部的相互作用．

溶液-晶體相界面的形成本質(zhì)上是克服晶體與晶體、溶劑與溶劑之間的分子間相互作用，再生成晶體-溶劑之間的相互作用形成相界面的過程，式(28)中的內(nèi)聚能項(xiàng)解釋了舊相互作用的斷裂，附著能項(xiàng)解釋了新作用力的生成．采用式(28)對(duì)模擬得到的晶體分子間相互作用進(jìn)行校正，結(jié)果如表2所示．

表2?氨芐西林晶體中分子間相互作用

Tab.2?Intermolecular interactions of the ampicillin

圖7?氨芐西林各晶面PBC結(jié)構(gòu)

圖8?晶面氨芐西林分子氫鍵分布

根據(jù)表3計(jì)算得到的各晶面相對(duì)生長速度，可以通過Material Studio的Morphology模塊構(gòu)建出氨芐西林的晶習(xí)，如圖9所示．

圖9?螺旋生長模型模擬的晶習(xí)

表3?氨芐西林各晶面詳細(xì)計(jì)算結(jié)果(＝0.1)

Tab.3?Detailed results of the different faces of ampicillin(S＝0.1)

3.1.2?BFDH模型和AE模型

圖10?BFDH和AE模型模擬的晶習(xí)

表4?氨芐西林的晶面間距和附著能

Tab.4 Interplanar distance and attachment energy of ampicillin

3.1.3?蒙特卡羅方法模擬結(jié)果

圖11 蒙特卡羅方法模擬各晶面相對(duì)生長速度隨Dm/kT,?變化

圖12?蒙特卡羅方法模擬的晶習(xí)

3.2?氨芐西林實(shí)驗(yàn)結(jié)果

圖13?氨芐西林XRD圖

圖14?實(shí)驗(yàn)得到的氨芐西林晶習(xí)

3.3?模擬結(jié)果討論

比較BFDH模型、AE模型、蒙特卡羅方法和螺旋生長模型的模擬結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，螺旋生長模型模擬結(jié)果與水溶液中生長的氨芐西林晶習(xí)十分吻合，而BFDH模型和AE模型模擬的晶習(xí)均與實(shí)際晶習(xí)存在較大偏差．這可能是因?yàn)锽FDH模型只考慮了晶體的物理幾何性質(zhì)，沒有考慮到晶體中不同取向的相互作用．對(duì)于氨芐西林晶體，其分子間氫鍵和靜電作用有強(qiáng)烈的方向性，同時(shí)溶液結(jié)晶過程中的溶劑化效應(yīng)對(duì)晶體生長也有不可忽視的影響．而AE模型是在真空中模擬，一方面忽視了生長過程的動(dòng)力學(xué)因素，另一方面也沒有考慮到生長環(huán)境對(duì)晶習(xí)的影響，所以模擬結(jié)果也與實(shí)際晶習(xí)有一定差異．蒙特卡羅方法模擬結(jié)果在較高過飽和度下與實(shí)際晶習(xí)較為一致，但在低過飽和度下有一定的誤差，這可能是由于輸入的相互作用參數(shù)并不能簡單地用溶解焓標(biāo)度，同時(shí)受限于對(duì)晶體生長的理解，在晶面建模方面可能還需要進(jìn)一步的改進(jìn)．不同于AE模型，螺旋生長模型考慮了晶體生長過程的動(dòng)力學(xué)因素，其速率控制步驟為生長單元進(jìn)入扭結(jié)點(diǎn)的過程，在這個(gè)過程中前后臺(tái)階、前后扭結(jié)點(diǎn)、不同生長層之間的相互作用同樣重要；且相比較于BFDH模型，還考慮了晶體-溶液相界面的溶劑化效應(yīng)，因此該模型具有更實(shí)際的應(yīng)用價(jià)值．實(shí)驗(yàn)證明，螺旋生長模型更適合于氨芐西林晶習(xí)．

4?結(jié)?語

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Simulation of the Crystal Morphology of Ampicillin

Yin Qiuxiang1, 2，Zhao Xun1， Cui Pingping1，Zhang Meijing1, 2，Xie Chuang1, 2，Bao Ying1, 2，Hou Baohong1, 2，Wang Jingkang1, 2，Zhou Ling1

(1. School of Chemical Engineering and Technology，Tianjin University，Tianjin 300072，China；2. Collaborative Center of Chemistry and Chemical Engineering(Tianjin)，Tianjin 300072，China)

ampicillin；spiral growth model；crystal habit；crystal growth

O782

A

0493-2137(2020)02-0169-11

10.11784/tdxbz201901032

2019-01-17；

2019-04-09.

尹秋響（1964—??），男，博士，教授.

尹秋響，qxyin@tju.edu.cn.

天津市應(yīng)用基礎(chǔ)及前沿技術(shù)研究計(jì)劃資助項(xiàng)目(16JCZDJC32700).

Supported by the Tianjin Research Program of Application Foundation and Advanced Technology(No.16JCZDJC32700).

(責(zé)任編輯：田?軍)