2-甲基苯并咪唑在单一溶剂中的溶解行为：热力学分析、分子模拟及结构类似物比较研究

本文通过静态重量法测定了铁电分子2-甲基苯并咪唑（2-methylbenzimidazole）在15种有机单一溶剂中的溶解度（283.15–323.15?K），结合分子模拟（MEPs）揭示了溶剂极性（ET(30)）和氢键作用对溶解行为的主导影响，并通过修正Apelblat等模型优化数据拟合（ARD最低2.965%）。研究填补了该铁电材料基础溶解度数据库的空白，为药物制剂和功能材料加工提供理论支撑。

　　

Highlight

2-甲基苯并咪唑作为新型铁电材料，其溶解度行为直接影响药物制剂生物利用度和功能材料加工性能。本研究首次系统测定其在15种有机溶剂中的溶解度数据，揭示溶剂极性与氢键协同作用机制。

Materials and method

实验采用高纯度2-甲基苯并咪唑（>98.0?wt%），通过静态重量法测定溶解度，所有数据点重复三次以确保准确性（详见Supplementary Material表S2）。

Solubility calculation

采用修正Apelblat方程计算摩尔分数溶解度：

x₁ = (m₁/M₁)/(m₁/M₁ + m₂/M₂)

其中m₁为溶质质量，M₁为摩尔质量，m₂为溶剂质量。

Powder X-ray diffraction analysis

PXRD图谱证实溶解过程未发生晶型转变（图2），所有特征峰位置保持稳定。

DSC/TGA results

DSC曲线显示在分解前出现熔融吸热峰（图3），证实材料热稳定性。

Data correlation

四种模型中修正Apelblat模型拟合最优（ARD 2.965%，RMSD 1.66×10³），显著优于NRTL等模型。

Conclusions

溶解度随温度升高而增加，在298.15?K时排序为：正戊醇>正丙醇>正丁醇>异戊醇>异丁醇>乙醇>异丙醇>甲醇>乙酸乙酯>丙酮>乙酸甲酯>乙酸丁酯>乙酸丙酯>乙腈>水。分子模拟证实甲基取代显著提升疏水性，为结构类似物溶解度预测提供新视角。