鄭賽利, 許先芳, 李蓮云, 朱可佳

(中山大學(xué) 化學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院, 廣東 廣州 510275)

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阿戈美拉汀的晶型制備表征及性質(zhì)研究
——藥物多晶型綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)

鄭賽利, 許先芳, 李蓮云, 朱可佳

(中山大學(xué) 化學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院, 廣東 廣州 510275)

應(yīng)用溶劑揮發(fā)、加入反溶劑、熔融等方法對(duì)固體藥物阿戈美拉汀進(jìn)行重結(jié)晶,能夠得到3種晶型,分別使用紅外光譜測定、差示掃描量熱分析(DSC)、質(zhì)譜(MS)等儀器分析方法進(jìn)行表征,比較了所得晶型的穩(wěn)定性以及溶解度等性質(zhì)。該實(shí)驗(yàn)結(jié)合了化學(xué)與生物學(xué)熱點(diǎn)問題,綜合性較強(qiáng),可作為大學(xué)本科綜合實(shí)驗(yàn)的教學(xué)內(nèi)容。

綜合化學(xué)實(shí)驗(yàn)；晶型制備；儀器表征；性質(zhì)比較

多晶型現(xiàn)象是指某個(gè)化合物的固體狀態(tài)至少存在兩種或兩種以上的不同分子排列方式,從而形成了多種不同狀態(tài)的晶體[1-3]。藥物多晶型按其穩(wěn)定性的不同可分為穩(wěn)定型、亞穩(wěn)定型和不穩(wěn)定型3種。一般來講，穩(wěn)定型熔點(diǎn)比較高、化學(xué)穩(wěn)定性好,但溶出速率和溶解度往往比較小,生物利用度可能不高;不穩(wěn)定型的理化性質(zhì)與穩(wěn)定型剛好相反;亞穩(wěn)型則往往介于二者之間[4-5]。通常條件下不穩(wěn)定型和亞穩(wěn)型趨向于向穩(wěn)定型轉(zhuǎn)變。各類固體藥物的多晶型問題是普遍存在的,然而,固體藥物的多晶型現(xiàn)象的研究報(bào)道較少。

本實(shí)驗(yàn)選定一個(gè)上市固體藥物并使用各種結(jié)晶方法制備出該藥物的不同晶型,應(yīng)用相應(yīng)儀器對(duì)制備的晶型進(jìn)行表征以及性質(zhì)研究,形成一個(gè)小型的科研課題,可將其用作本科生的綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)。

1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮蛢?nèi)容

本實(shí)驗(yàn)利用各種不同結(jié)晶方法分別制備出穩(wěn)定性強(qiáng)的阿戈美拉汀晶型II以及性質(zhì)變化較大的阿戈美拉汀2種溶劑化物，即阿戈美拉汀乙二醇溶劑化物以及醋酸溶劑化物;分別用紅外光譜、差示掃描量熱分析(DSC)和電噴霧質(zhì)譜對(duì)所制備的阿戈美拉汀各晶型進(jìn)行表征[6-8];同時(shí)對(duì)各晶型的溶解度和熱穩(wěn)定性等性質(zhì)進(jìn)行比較。

通過該實(shí)驗(yàn),可以讓學(xué)生系統(tǒng)學(xué)習(xí)藥物結(jié)晶的多種制備方法、藥物不同晶型的分析技術(shù)以及對(duì)所制備的不同晶型進(jìn)行初步性質(zhì)研究的方法。

2 實(shí)驗(yàn)原理

固體物質(zhì)重結(jié)晶是指將可溶性的粉末物質(zhì)溶于溶劑或熔融以后,又重新從溶液或熔體中分離出晶體狀態(tài)的物質(zhì)的過程。從固體物質(zhì)的不飽和溶液里析出晶體,一般要經(jīng)過不飽和溶液、飽和溶液、過飽和溶液、晶核的發(fā)生、晶體生長等過程。其中,使過飽和溶液中產(chǎn)生晶核是溶質(zhì)結(jié)晶的關(guān)鍵。常用的結(jié)晶方法有降溫、溶劑揮發(fā)、加入反溶劑、氣液擴(kuò)散、熔融等。

阿戈美拉汀化學(xué)名為N[2-(7-甲氧基-1-萘基)乙基]乙酰胺,化學(xué)結(jié)構(gòu)式如圖1所示。由法國施維雅(Servier)公司研制,商品名為Valdoxan?或Thymanax?,是世界上第一個(gè)褪黑激素受體激動(dòng)劑抗抑郁藥,于2009年2月在歐盟獲得上市批準(zhǔn)。阿戈美拉汀的上市,是抑郁癥治療領(lǐng)域的一個(gè)新突破。目前已知阿戈美拉汀有6種晶型(晶型I—晶型VI)，以及2種溶劑化物，即阿戈美拉汀乙二醇溶劑化物和阿戈美拉汀醋酸溶劑化物。晶型I從三氯甲烷和水的兩相混合溶劑中重結(jié)晶制得;晶型II從乙醇和水的混合溶劑中重結(jié)晶制得;晶型III通過在110 ℃加熱熔融后緩慢降溫制得;晶型IV通過在110 ℃加熱熔融后迅速降溫至70 ℃,并在70 ℃停留5 h結(jié)晶制得;晶型V和晶型VI分別通過研磨法和噴霧干燥法制得[9-13]。在6種晶型中,只有阿戈美拉汀的晶型II穩(wěn)定性最好。一般情況下,固體藥物形成溶劑化物后溶解性增加,阿戈美拉汀也是如此。

圖1 阿戈美拉汀結(jié)構(gòu)式

3 試劑和儀器

試劑：阿戈美拉汀(純度:99.7%),南通凱美瑞化工有限公司;乙腈(AR),乙二醇(AR),醋酸(AR),石油醚(AR),正戊烷(AR),正己烷(AR),環(huán)己烷(AR),正庚烷(AR),廣州試劑公司。以上試劑未經(jīng)處理直接使用。

儀器與方法：電噴霧質(zhì)譜(ESI-MS)用LCQ系統(tǒng)(Finnigan MAT,USA)記錄;紅外光譜用KBr壓片,在EQUINOX 55型(4000-400 cm-1)紅外光譜儀上測定;差示掃描熱分析(DSC)圖譜在Netzsch DSC-204型差示掃描量熱儀上測定；溶解度在瓦里安Cary 50型紫外可見分光光度計(jì)上測定。

4 多晶型的制備

4.1 阿戈美拉汀晶型II的制備

室溫下,將0.5 g阿戈美拉汀置于50 mL燒杯中,邊攪拌邊加入約5 mL乙腈制成接近飽和溶液,室溫緩慢揮發(fā)結(jié)晶,3 d左右得到淡黃色棒狀單晶。

4.2 阿戈美拉汀乙二醇溶劑化物

將0.5 g阿戈美拉汀置于10 mL試管中,加入0.64 g的乙二醇(摩爾比1∶5),密封,在130 ℃下加熱使其熔化,自然冷卻后得到白色固體。

4.3 阿戈美拉汀醋酸溶劑化物

室溫下,將0.5 g阿戈美拉汀置于25 mL燒杯中,加入2 mL冰醋酸攪拌溶解,將該溶液緩慢倒入到50 mL環(huán)己烷中,靜置揮發(fā)結(jié)晶,得到無色菱形晶體，持續(xù)攪拌得到白色粉末。

5 多晶型的表征結(jié)果與分析

5.1 紅外光譜

以KBr壓片,測定阿戈美拉汀各晶型的紅外光譜，參考文獻(xiàn)指出配合物的主要特征吸收峰的經(jīng)驗(yàn)歸屬。通過對(duì)紅外光譜特征峰進(jìn)行歸屬可以判斷,在3 250 cm-1與1 630 cm-1、2 800 cm-1與1 600 cm-1、3 000 cm-1與1 100 cm-1附近的吸收峰分別為阿戈美拉汀分子中酰胺鍵、萘環(huán)以及碳氧單鍵的特征吸收峰。

5.2 電噴霧質(zhì)譜

取少量阿戈美拉汀各晶型粉末狀固體,溶于適量乙醇溶液,用電噴霧質(zhì)譜測定其分子離子峰。由電噴霧質(zhì)譜得到在質(zhì)荷比m/z= 243處為阿戈美拉汀分子離子峰。

5.3 差示掃描量熱分析(DSC)

分別稱取約10 mg左右阿戈美拉汀各晶型粉末狀固體,差示掃描量熱儀設(shè)定溫度范圍為25～200 ℃,升溫速率為15 ℃/min,測定熱量變化。阿戈美拉汀晶型II、阿戈美拉汀乙二醇溶劑化物、阿戈美拉汀醋酸溶劑化物的DSC圖譜分別在109、67.6、76.0 ℃有吸熱峰,分別為其DSC特征峰。

5.4 熱穩(wěn)定性比較

測定所制備的阿戈美拉汀的DSC圖譜如圖2所示,顯示阿戈美拉汀晶型II、阿戈美拉汀乙二醇溶劑化物、阿戈美拉汀醋酸溶劑化物的吸收峰分別為109、67.6、76.0 ℃。形成溶劑化物后,阿戈美拉汀分子之間的氫鍵鏈被溶劑分子打斷,與溶劑分子通過分子間的氫鍵形成了螺旋鏈,使藥物的熔點(diǎn)顯著降低。

圖2 阿戈美拉汀晶型II和兩種溶劑化物的DSC圖譜

5.5 溶解度比較

將阿戈美拉汀的各種晶型研磨均勻并過篩(68～150 μm)后取100 mg置于50 mL容量瓶定容,并在25 ℃下以250 r/min速度攪拌,每隔5 min取適量溶液并用0.2 μm濾膜過濾,取濾液0.10 mL稀釋至10 mL再測定其在230 nm處的吸光度A值,并換算成(校準(zhǔn)值ε= 4.81×104/mol)濃度。繪制溶解度曲線。阿戈美拉汀晶型II、乙二醇溶劑化物和醋酸溶劑化物在水中的溶出曲線如圖3所示。從圖中可以看出,兩種溶劑化物的溶解度都比阿戈美拉汀晶型II提高了將近一倍。這是由于乙二醇和醋酸的親水性導(dǎo)致其溶于水中所致。藥物溶解度的提高通常對(duì)其生物利用度

圖3 阿戈美拉汀晶型II和兩種溶劑化物的溶出曲線

有積極的影響,因此我們預(yù)測,這兩種阿戈美拉汀溶劑化物的生物利用度要比原料藥晶型II好。

6 結(jié)束語

本實(shí)驗(yàn)綜合了化學(xué)學(xué)科與生命科學(xué)學(xué)科實(shí)際問題,有目的地加強(qiáng)學(xué)生基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)和儀器分析實(shí)驗(yàn)技能,同時(shí)使學(xué)生參與到文獻(xiàn)查閱、實(shí)驗(yàn)方案的制定與選擇以及實(shí)驗(yàn)報(bào)告的書寫等系統(tǒng)的科學(xué)研究過程中,培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的能力。

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本標(biāo)準(zhǔn)列出了國際單位制(SI)的構(gòu)成體系，規(guī)定了可以與國際單位制并用的單位以及計(jì)量單位的使用規(guī)則。

本標(biāo)準(zhǔn)適用于國民經(jīng)濟(jì)、科學(xué)技術(shù)、文化教育等一切領(lǐng)域中使用計(jì)量單位的場合。

摘自《國際單位制及其應(yīng)用》(GB3100—93)

Study on crystal preparation,characterization and property of Agomelatine: A comprehensive design experiment related to drug crystallization

Zheng Saili, Xu Xianfang, Li Lianyun, Zhu Kejia

(School of Chemistry and Chemical Engineering,Sun Yat-Sen University,Guangzhou 510275,China)

In this study, three crystal forms of solid drug Agomelatine were prepared by the methods of solvent evaporation,adding reverse solvent and melting.They were characterized by infrared spectrum,DSC analyses and ESI-MS.Moreover,their distinct melting points and solubilities were investigated.This experiment integrating chemical and biological hot issue is suitable to be designed as a comprehensive chemical experiment.

comprehensive chemical experiment; crystal preparation; instrument characterization; property comparison

2014- 06- 27

中山大學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究(改革)基金項(xiàng)目(YJ201317)

鄭賽利(1986—)，女，湖北宜昌，碩士，實(shí)驗(yàn)員，從事基礎(chǔ)化學(xué)教學(xué)工作.

E-mail：zhengsl_2005@163.com

R914.1

B

1002-4956(2015)2- 0058- 03