喻紅梅，張寶喜，邢逞，胡堃，龔寧波，呂揚(yáng)

(北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院藥物研究所晶型藥物研究北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100050)

藥物的固體形態(tài)種類主要有多晶型、鹽、水合物或溶劑合物以及共晶。藥物的固體形態(tài)直接影響其安全性和有效性，成鹽是改變?nèi)跛?、弱堿藥物溶解度最常用的方法，可有效改善藥物的理化性質(zhì)，如熔點(diǎn)、溶解度、溶出速率、穩(wěn)定性、吸濕性以及生物利用度等[1-3]。美國(guó)專利商標(biāo)署的一份簡(jiǎn)要研究表明，超過24 000項(xiàng)獲批專利的聲明中都含有“用于藥用的鹽”[4]。

文拉法辛(C17H27NO2，圖1)具有獨(dú)特的神經(jīng)藥理作用，如抗抑郁、改善睡眠、鎮(zhèn)痛等，可用于治療抑郁癥[5]、強(qiáng)迫癥[6]、焦慮癥[7]、精神分裂癥[8]等。但文拉法辛水溶性較差，直接藥用受到限制，其分子結(jié)構(gòu)中叔胺基是堿性基團(tuán)，可與酸性較強(qiáng)的酸發(fā)生質(zhì)子轉(zhuǎn)移形成分子鹽。臨床上常用鹽酸文拉法辛，但有臨床報(bào)道鹽酸文拉法辛有導(dǎo)致低血糖的風(fēng)險(xiǎn)[9-11]，因此尋找新的文拉法辛鹽勢(shì)在必行。文獻(xiàn)已報(bào)道文拉法辛可與香豆素、阿魏酸、草酸、水楊酸、富馬酸及檸檬酸形成相應(yīng)的1：1分子鹽[12]。另一方面，針對(duì)鹽表征的關(guān)鍵是證實(shí)形成鹽的2種組分分子間相互作用(質(zhì)子轉(zhuǎn)移)的形成，最為準(zhǔn)確的是單晶X射線衍射法，只要有一顆適用的單晶體，就可以得到化合物分子的準(zhǔn)確三維立體結(jié)構(gòu)[13]。傅里葉變換紅外光譜[14]是一種用于晶型固體物質(zhì)識(shí)別與鑒定的分析方法，被各國(guó)藥典收載用于化學(xué)藥物的檢測(cè)分析。該法具有操作簡(jiǎn)單、使用樣品量少等優(yōu)點(diǎn)，常用于藥物的定性鑒別和半定量分析。Hirshfeld表面分析[15-17]依據(jù)電子云密度，可清晰地闡明分子內(nèi)、分子間的鍵能聯(lián)系，直觀揭示晶體結(jié)構(gòu)中分子間的相互作用，并能夠區(qū)分晶胞中的不同作用力大小及所占比例，是用于表征和結(jié)構(gòu)分析的有力工具?；谝陨戏治?，筆者在本文利用懸浮液法制備文拉法辛對(duì)羥基苯甲酸和文拉法辛對(duì)氨基苯磺酸2種新鹽型，采用溶液揮發(fā)法獲得適用的單晶體，用單晶X射線衍射分析方法獲得文拉法辛鹽的三維立體結(jié)構(gòu)，使用紅外光譜法對(duì)新制備的鹽型進(jìn)行了鑒定分析，并用Crystal Explorer軟件對(duì)2種鹽型進(jìn)行Hirshfeld表面分析。

圖1 文拉法辛、對(duì)羥基苯甲酸和對(duì)氨基苯磺酸的分子結(jié)構(gòu)

1 儀器與試藥

1.1儀器及條件 Rigaku MicroMax 002+型單晶X射線衍射儀(日本理學(xué)公司)，測(cè)試條件：CuKα 輻射(λ=1.541 78 ?)，共聚焦單色器準(zhǔn)直光管直徑0.30 mm，晶體與CCD探測(cè)器距離45 mm，管壓45 kV，管流0.90 mA，ω與 κ掃描方式；采用CrystalClear進(jìn)行數(shù)據(jù)還原，SHELX-2018[18]進(jìn)行結(jié)構(gòu)解析和數(shù)據(jù)精修。Spectrum 400型紅外光譜儀(美國(guó)PerkinElmer 公司)，測(cè)試條件：掃描范圍4 000～650 cm-1，分辨率4.0 cm-1，掃描次數(shù)16次，使用衰減全反射附件測(cè)定。

1.2藥品與試劑 鹽酸文拉法辛(武漢遠(yuǎn)城科技發(fā)展有限公司，含量98%，批號(hào)：20110614)，對(duì)羥基苯甲酸(國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司，含量>99.5%，批號(hào)：20161015)，對(duì)氨基苯磺酸(國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司，含量>99.5%，批號(hào)：20150614)，實(shí)驗(yàn)中所用其他試劑均為分析純。

2 方法與結(jié)果

2.1樣品的制備

2.1.1文拉法辛的制備 分別稱取鹽酸文拉法辛31.3 g及氫氧化鈉4 g，用水溶解；定量量取氫氧化鈉溶液加入到鹽酸文拉法辛溶液中，振搖40 min，使兩者反應(yīng)充分；加入適量乙酸乙酯萃取，轉(zhuǎn)移至分液漏斗中，充分振搖，靜置30 min，轉(zhuǎn)移上層溶液于旋蒸瓶中，在轉(zhuǎn)速70 r · min-1，溫度55 ℃，壓強(qiáng)-0.1 MPa條件下，旋蒸至無溶劑；向樣品中加入66 ℃ 的正己烷，使樣品溶解，將溶液轉(zhuǎn)移至錐形瓶中，封口靜置1周即得文拉法辛晶體。

2.1.2文拉法辛鹽的制備 將文拉法辛原料藥分別和對(duì)羥基苯甲酸、對(duì)氨基苯磺酸2種有機(jī)酸按照1：1的劑量比，各自稱量1 mmol，置于潔凈的三角瓶?jī)?nèi)，加入乙酸乙酯40 mL，于室溫下400 r · min-1攪拌24 h，濾過，取濾餅，40 ℃條件下減壓干燥12 h，得到相應(yīng)的2種文拉法辛有機(jī)酸鹽。

2.1.3文拉法辛鹽的晶體生長(zhǎng) 分別取文拉法辛對(duì)羥基苯甲酸鹽和文拉法辛對(duì)氨基苯磺酸鹽20 mg，加入乙酸乙酯4 mL溶解，濾過后靜置，約15 d后獲得適用單晶體。

2.2單晶結(jié)構(gòu)分析 采用單晶X射線衍射儀收集衍射數(shù)據(jù)，文拉法辛兩種鹽的鹽鍵和氫鍵聯(lián)系見圖2。文拉法辛對(duì)羥基苯甲酸鹽中文拉法辛與對(duì)羥基苯甲酸1：1成鹽，而文拉法辛對(duì)氨基苯磺酸鹽得到的是水合物，晶體中文拉法辛：對(duì)氨基苯磺酸：水的比例為1：1：1，分子中存在鹽鍵和氫鍵聯(lián)系。

2.2.1文拉法辛 文拉法辛單晶體為無色透明塊狀，尺寸：0.20 mm×0.26 mm×0.29 mm，晶體屬于單斜晶系，空間群為 P 21/n，晶胞參數(shù) a=8.4135(12)，b=8.866 9(12)，c=21.790(3)?，β=92.31(1)°，晶胞體積V=1 624.2(4)?3，晶胞內(nèi)分子數(shù)Z=4。

2.2.2文拉法辛對(duì)羥基苯甲酸鹽 文拉法辛對(duì)羥基苯甲酸鹽衍射用晶體為無色透明片狀，尺寸：0.03 mm×0.16 mm×0.19 mm，晶體屬于單斜晶系，空間群為 P 21/a，晶胞參數(shù) a=18.390(50)，b=12.030(30)，c=20.660(40)?，β=92.16(3)°，晶胞體積V=4567(19)?3，晶胞內(nèi)分子數(shù) Z=4。文拉法辛分子中的叔胺基作為鹽鍵受體，與對(duì)羥基苯甲酸中的一個(gè)羥基形成鹽鍵N1-H…O4：2.787 ? ，文拉法辛中的羥基與對(duì)羥基苯甲酸羧基上的羥基形成分子間氫鍵O2-H…O4：2.765 ?，對(duì)羥基苯甲酸分子中的酚羥基與羧基上的羰基形成分子間氫鍵O3-H…O4：2.732 ?。

2.2.3文拉法辛對(duì)氨基苯磺酸鹽 文拉法辛對(duì)氨基苯磺酸鹽衍射用晶體為無色透明針狀，尺寸為：0.04 mm×0.06 mm×0.30 mm，晶體屬于單斜晶系，空間群為 P 21/c，晶胞參數(shù) a=19.511(6)，b=8.453(4)，c=29.300(9)?，β=92.22(3)°，晶胞體積V=4832(3)?3，晶胞內(nèi)分子數(shù)Z=4。文拉法辛分子中的叔胺基作為鹽鍵受體，與對(duì)氨基苯磺酸中的磺酸基形成鹽鍵N1-H…O5：2.696 ?，對(duì)氨基苯磺酸分子中氨基與另一個(gè)對(duì)氨基苯磺酸分子中磺酸基中H原子形成分子間鹽鍵N2-H…O4：3.014 ?，對(duì)氨基苯磺酸中的氨基與水分子中的氧原子形成分子間氫鍵N2-H…O1w：3.056 ?。文拉法辛對(duì)氨基苯磺酸鹽晶體結(jié)構(gòu)中含有1分子結(jié)晶水，提示水合物可能是文拉法辛對(duì)氨基苯磺酸鹽的穩(wěn)定存在方式，進(jìn)一步研究注意水合物的轉(zhuǎn)化過程，控制環(huán)境溫度和濕度，以保證其晶型穩(wěn)定存在(圖2)。

a.文拉法辛對(duì)羥基苯甲酸鹽；b.文拉法辛對(duì)氨基苯磺酸鹽。

2.3晶胞堆積圖

2.3.1文拉法辛對(duì)羥基苯甲酸鹽 文拉法辛-對(duì)羥基苯甲酸(1：1)鹽的晶胞中文拉法辛分子與對(duì)羥基苯甲酸分子沿著 c 軸方向形成夾心式的層狀排列，對(duì)羥基苯甲酸分子沿著 b 軸方向形成肩并肩式排列。見圖3A。

2.3.2文拉法辛對(duì)氨基苯磺酸鹽 文拉法辛-對(duì)氨基苯磺酸-水(1：1：1)鹽的晶胞中文拉法辛分子與對(duì)氨基苯磺酸分子沿著 c 軸方向呈層狀排列，文拉法辛分子和對(duì)氨基苯磺酸分子分別沿著b軸方向呈S型鏈狀排列。見圖3B。

2.4Hirshfeld 表面分析 目前Hirshfeld表面分析已廣泛應(yīng)用于藥物多晶型、溶劑合物以及共晶的晶體結(jié)構(gòu)研究中，為進(jìn)一步了解晶體結(jié)構(gòu)中分子間相互作用的類型和大小，筆者采用Hirshfeld表面分析計(jì)算，將分子間的相互作用用圖像和數(shù)值的方式可視化的呈現(xiàn)出來。在圖像中，白色代表等價(jià)于范德華力原子間距離的作用力，紅色代表比范德華力距離短的作用力，藍(lán)色代表比范德華力距離長(zhǎng)的作用力。文拉法辛、文拉法辛鹽的 Hirshfeld表面分析圖譜見圖4，文拉法辛與文拉法辛鹽的分子間作用力分析見圖5。

A.文拉法辛；B.文拉法辛對(duì)羥基苯甲酸鹽；C.文拉法辛對(duì)氨基苯磺酸鹽。

圖5 文拉法辛與文拉法辛鹽的分子間作用力分析

由數(shù)據(jù)中可以看出，2種鹽具有近似的分子相互作用，H…H，H…O，H…C這3種作用占據(jù)99%以上的貢獻(xiàn)，且3種作用大小相近。與文拉法辛比較，2種鹽O…H作用從9.2% 提高到20%，表明氫鍵在2種鹽中占據(jù)重要作用。

2.5紅外光譜分析 由有機(jī)酸文拉法辛鹽、有機(jī)酸、文拉法辛的紅外圖譜對(duì)照可發(fā)現(xiàn)(圖6)，鹽的紅外光譜并非有機(jī)酸和文拉法辛的加和，在羥基-OH吸收峰(3600～2500 cm-1)處，與羰基 C=O吸收峰 (1900～1600 cm-1)處，出現(xiàn)峰位偏移、峰寬和峰面積改變等現(xiàn)象，分析原因可能是由于鹽中有機(jī)酸和文拉法辛結(jié)構(gòu)之間存在弱相互作用，這種較弱氫鍵和鹽鍵的作用會(huì)對(duì)分子的化學(xué)環(huán)境和電子云分布等產(chǎn)生影響，使得原有化學(xué)鍵在紅外譜圖中的吸收峰產(chǎn)生不同程度的改變。對(duì)羥基苯甲酸的羰基νC=O=1670 cm-1，羥基ν-OH=3381 cm-1，與文拉法辛成鹽后羰基νC=O吸收峰消失，羥基ν-OH大大減弱，因?yàn)轸驶?C=O和羥基-OH 參與形成分子間氫鍵和鹽鍵，伸縮振動(dòng)受到限制。文拉法辛與對(duì)氨基苯磺酸成鹽后，與文拉法辛相比，出現(xiàn)氨基νN-H=3460 cm-1吸收峰，佐證N1-H…O5鹽鍵的形成。以上特征吸收峰的位移變化，可用于2種文拉法辛鹽的鑒定分析。

圖6 文拉法辛及文拉法辛鹽的紅外光譜圖

3 討論

近年來，藥物成鹽技術(shù)引起廣泛關(guān)注。文拉法辛作為一線抗抑郁藥，水溶性較差，嚴(yán)重影響其治療效果，臨床研究報(bào)道市售鹽酸文拉法辛服用過量易引起低血糖。為提高文拉法辛的水溶性，本研究選擇合適的配體，制備得到新的文拉法辛鹽型，在提高活性藥物成分水溶性的同時(shí)，亦為成鹽技術(shù)用于改善藥物理化性質(zhì)提供新的思路。

文拉法辛的分子含有叔胺基可作為鹽鍵受體，羥基可作為氫鍵供體，本研究選取一系列羧酸化合物與文拉法辛進(jìn)行成鹽設(shè)計(jì)，獲得與對(duì)羥基苯甲酸、對(duì)氨基苯磺酸的鹽型化合物，采用懸浮液法制備得到樣品粉末，通過溶劑揮發(fā)法獲得了合適的單晶體用于結(jié)構(gòu)分析。單晶衍射分析表明，兩種鹽的晶體都屬于單斜晶系，鹽中文拉法辛與有機(jī)酸的比例均為1：1，由于所使用的有機(jī)酸結(jié)構(gòu)類似，其晶體結(jié)構(gòu)在空間上都形成沿C方向的層狀結(jié)構(gòu)。分子以鹽鍵、氫鍵和范德華力維系其在空間的穩(wěn)定排列。Hirshfeld表面分析進(jìn)一步指出，與文拉法辛相比，氫鍵在2種鹽中所占的比例提高了1倍，在維系分子的穩(wěn)定中占有更重要的地位。2種鹽的藥理學(xué)活性需要展開進(jìn)一步研究。

對(duì)氨基苯磺酸分子含有苯環(huán)、磺酸基、氨基等基團(tuán)；對(duì)羥基苯甲酸分子含有苯環(huán)、羧基、羥基等基團(tuán)，每種官能團(tuán)和化學(xué)鍵都有其特征振動(dòng)頻率，這些官能團(tuán)和化學(xué)鍵的振動(dòng)頻率在成鹽過程中由于分子間的鹽鍵和氫鍵等作用力的影響，常常會(huì)發(fā)生不同程度的偏移[18-21]。本文通過分析文拉法辛及文拉法辛鹽的紅外光譜，對(duì)其官能團(tuán)的特征吸收峰進(jìn)行比較，為文拉法辛2種鹽的光譜法鑒別提供了基礎(chǔ)研究數(shù)據(jù)，對(duì)于紅外光譜法用于共晶或成鹽鑒別具有參考意義。