吲哚美辛溶剂合物多晶型现象与表征方法*

李永亮，杨世颖，胡堃，吕扬

(北京协和医学院·中国医学科学院药物研究所药物晶型研究中心、晶型药物研究北京市重点实验室，100050)

·药物制剂与药品质量控制·

吲哚美辛溶剂合物多晶型现象与表征方法*

李永亮，杨世颖，胡堃，吕扬

(北京协和医学院·中国医学科学院药物研究所药物晶型研究中心、晶型药物研究北京市重点实验室，100050)

目的 系统研究吲哚美辛溶剂合物的多晶型现象，为该药可能存在的溶剂合物晶型杂质成分的质量控制提供科学依据。方法 通过改变重结晶溶剂种类、数量、温度、时间、压力等参数，发现并制备获得9种吲哚美辛溶剂合物晶型和4种非溶剂合物晶型，利用差示扫描量热法(DSC)、热重法(TG)、粉末X射线衍射法(PXRD)、红外光谱法(IR)对溶剂合物晶型进行表征分析，通过影响因素实验探索溶剂合物晶型的稳定性及晶型转变规律。结果 制备获得9种溶剂合物晶型中的2种为首次发现新晶型物质状态；检测分析结果表明研究吲哚美辛9种溶剂合物晶型均含有不同种类或数量的结晶溶剂，DSC、TG、PXRD、IR图谱间存在显著差异，9种溶剂合物中均属亚稳定晶型，溶剂合物晶型均向非药用晶型转变。结论 阐明吲哚美辛9种溶剂合物晶型的物质组成、热力学稳定性质、晶型转变规律等，建立晶型物质的有效定性或定量分析方法，利用相关技术提供了表征吲哚美辛溶剂合物晶型物质的标准图谱和数据，为吲哚美辛药品中有效控制其各种溶剂合物晶型成分鉴别提供基础数据与科学依据。

吲哚美辛；溶剂合物；多晶型；检测方法；质量控制，药品

吲哚美辛是一种人工合成的非甾体类解热镇痛抗炎药[1]，收载于《中华人民共和国药典》2010年版二部，分子式为C19H16ClNO4。药典规定的熔点值为158～162 ℃[2-3]，故药用晶型应为晶γ型。吲哚美辛存在多晶型现象，且其易于形成溶剂合物，目前文献已经报道12种晶型[4-10]，其中包括4种非溶剂合物(晶α型、晶γ型、晶δ型、晶θ型—非晶态)，8种溶剂合物(晶β型—苯、晶ε型—甲醇、晶ζ型及晶μ型—叔丁醇、晶ι型—二氧六环、晶λ型—四氢呋喃、晶ν型—三氯甲烷、晶ο型—丙酮)等，溶剂合物引起的晶型占晶型总量的2/3，说明溶剂合物是影响吲哚美辛药品晶型质量的主要影响因素，对其溶剂合物的系统科学研究，揭示晶型物质本质，研究溶剂合物晶型物质有效检测技术和鉴别方法，对保证吲哚美辛药品安全性、有效性具有重要的意义。笔者选取吲哚美辛溶剂合物作为研究对象，采用现代晶型制备和分析技术，对吲哚美辛的溶剂合物进行系统研究，制备获得9种溶剂合物晶型和4种非溶剂晶型，并采用差示扫描量热法(differential scanning calorimetry，DSC)、热重法(thermogravimetric，TG)、粉末X射线衍射法(X-ray powder diffraction，PXRD)、红外光谱法(infrared spectrometry，IR)4种现代分析技术[11-13]进行晶型物质状态表征、晶型物质稳定性及晶型转变规律研究，获得4种分析技术的标准晶型图谱和数据；阐明9种溶剂合物晶型转变规律。报道如下。

1 仪器与材料

1.1 仪器与实验条件 ①差示扫描量热分析仪：瑞士Mettler Toledo公司产(DSC-1型)。实验条件：升温范围30～200 ℃，升温速率设置为10 ℃·min-1，使用标准铝坩埚。精密称取样品2～4 mg，检测。②热重分析仪：瑞士Mettler Toledo公司产(TGA/DSC-1型)。实验条件：使用氮气作为保护气，设置升温范围30～500 ℃，升温速率设置为10 ℃·min-1，称取样品4～10 mg进行检测。③粉末X射线衍射仪：日本Rigaku公司(D/max-2550)。实验条件：CuKα辐射，石墨单色器，管压40 kV，管流150 mA，2θ扫描范围3°～80°，扫描速度8°·min-1，步长0.02°。狭缝条件：发散狭缝为1 °，限高狭缝为10 mm，防散射狭缝为1°，接收狭缝为0.15 mm。样品均经轻轻研磨后过内径(150±6.6)μm(100目)筛，精密称取50 mg进行检测。④红外光谱仪：美国PerkinElmer公司产(Spectrum 400型)。实验条件：扫描范围4 000～650 cm-1，采用衰减全反射法进行检测。

1.2 材料 吲哚美辛原料药购于湖北建源化工有限公司，批号：20100810，化学含量：99.80%，其他试剂和溶剂均为分析纯。

2 方法与结果

2.1 晶型筛查与制备 根据吲哚美辛溶解性选择20种常用有机溶剂，通过改变溶剂种类、数量、配比设计89种不同重结晶溶剂系统，采用慢速晶体生长、快速旋转蒸发、反溶剂沉淀等重结晶方式，设置不同的温度、速度、时间、压力等参数，共计完成119个晶型筛选实验，获得9种吲哚美辛溶剂合物和4种非溶剂合物晶型，其中2种溶剂合物为首次发现的新晶型状态。

2.2 吲哚美辛晶型样品制备 吲哚美辛溶剂合物的晶型制备方法是采用重结晶技术。

2.2.1 溶剂合物晶型样品 ①晶β型制备方法：取吲哚美辛原料药1.0 g，在30 mL苯中于20 ℃条件下重结晶，10 d后获得晶β型样品。②晶ε型制备方法：称取吲哚美辛原料药1 g，加入甲醇40 mL，50 ℃条件下搅拌，待溶液澄清后，滤过，取滤液在20 ℃条件下缓慢挥发溶剂，90 d后得到吲哚美辛晶ε型样品。③晶ι型制备方法：取吲哚美辛原料药0.5 g，在15 mL二氧六环中于20 ℃条件下重结晶，12 d后获得晶ι型样品。④晶κ型制备方法：吲哚美辛原料药0.5 g，在二氯甲烷15 mL中于30 ℃条件下重结晶，12 h后获得晶κ型样品。⑤晶λ型制备方法：取吲哚美辛原料药0.5 g，在四氢呋喃15 mL中于30 ℃条件下重结晶，3 d后获得晶λ型样品。⑥晶μ型制备方法：取吲哚美辛原料药0.5 g，在30 mL叔丁醇中于30 ℃条件下重结晶，20 d后获得晶μ型样品。⑦晶ν型制备方法：取吲哚美辛原料药0.5 g，在15 mL三氯甲烷中于20 ℃条件下重结晶，6 d后获得晶ν型样品。⑧晶ξ型制备方法：取吲哚美辛原料药0.5 g，在70 mL甲苯中于20 ℃条件下重结晶，40 d后获得晶ξ型样品。⑨晶ο型制备方法：取吲哚美辛原料药0.5 g，在丙酮15 mL中于30 ℃条件下重结晶，12 h后获得晶ο型样品。

2.2.2 非溶剂合物晶型样品 ①晶α型制备方法：取吲哚美辛原料药1 g，溶解于30 mL乙醇中，然后加入10 mL纯化水中，滤过，取滤液在50 ℃条件下旋蒸20 min，设置转速为60 r·min-1，真空压力为-0.09 MPa，40 ℃条件下减压干燥过夜，得到晶α型样品。②晶γ型制备方法：取吲哚美辛原料药60 mg，溶于乙醇3 mL中，在室温条件下缓慢挥发溶剂，30 d后得到晶γ型样品。③晶δ型制备方法：取吲哚美辛晶ε型0.5 g，在60 ℃条件下加热3 d，去除溶剂，得到晶δ型样品。④晶θ型制备方法：取吲哚美辛原料药0.7 g，在165 ℃条件下熔融，快速冷却后，得到晶θ型样品。

2.3 晶型检测分析方法与晶型表征研究

2.3.1 差示扫描量热分析 13种吲哚美辛晶型的DSC图谱见图1，图2。DSC数据见表1。13种吲哚美辛晶型的DSC曲线存在明显差异，表现为非溶剂合物在熔融吸热峰前无失去溶剂的吸热峰，而9种溶剂合物晶型均在熔融吸热峰前出现失去溶剂的吸热峰，该吸热峰的位置均处于80～120 ℃，且各不相同，这不仅与溶剂本身沸点有关，也反映溶剂与吲哚美辛之间结合力的大小。晶β型、晶ε型、晶ι型、晶κ型、晶μ型、晶ο型6种晶型在不同温度处均存在转晶的放热峰；此外，9种溶剂合物晶型在熔融吸热峰均表现为双峰，分别位于约155和160 ℃温度处，鉴于晶α型、晶γ型和晶δ型熔点分别为153，160和131 ℃[9]，推测双峰为吲哚美辛溶剂合物受热转变成的晶α型和晶γ型的混晶。

2.3.2 热重分析 TG法可提供样品随温度升高的重量变化情况，结合DSC法，可定性和定量判断结晶溶剂的种类与数量。图3为9种吲哚美辛溶剂合物的实验图谱。实验结果表明9种溶剂合物均在100～130 ℃温度范围内失去溶剂，但失重峰的位置与失重量存在差异，以此计算出主体分子与溶剂的摩尔比例，实验结果见表2。

表1 13种吲哚美辛晶型吸热、放热峰数据

Tab.1 Endothermic and exothermic peaks of 13 indomethacin samples

2.3.3 PXRD分析 吲哚美辛9种溶剂合物PXRD图谱见图4(由于2θ>40°未见明显衍射峰，所以选取2θ范围3°～40°)，4种非溶剂合物的PXRD图谱见图5(2θ范围3°～40°)。

PXRD分析结果表明：吲哚美辛9种溶剂合物及4种非溶剂合物，衍射峰的数量、位置、强度、峰形几何拓扑均有较明显的差异，其粉末衍射图谱具有指纹性，可实现13种晶型物质的有效鉴别。

2.3.4 红外光谱分析 吲哚美辛9种溶剂合物和4种非溶剂合物的IR图谱见图6，7。由于不同溶剂的介入，影响分子间作用力，红外图谱也表现出一些差异。例如，指纹区中，晶β型在波数677 cm-1，晶ξ型在波数694 cm-1和晶ι型在波数1 119 cm-1处吸收峰与其他晶型存在差异；官能团区中，晶ε型的C=O伸缩振动峰吸收强度减弱。对于部分吲哚美辛溶剂合物晶型，可用IR法区分。

2.4 晶型稳定性与转晶规律研究

2.4.1 影响因素实验 实验条件：将样品置于高温(60±2) ℃、高湿[相对湿度(90±5)%]、光照(4 500±500)lx条件下放置10 d，于第0天、第5天、第10天分别取样进行粉末X射线衍射分析。

图4 9种吲哚美辛溶剂合物粉末X射线表征图谱(2θ范围3°～40°)

Fig.4 PXRD patterns of nine solvates of indomethacin(2θ range 3°-40°)

图5 4种吲哚美辛非溶剂合物晶型粉末X射线表征图谱(2θ范围3°～40°)

Fig.5 PXRD patterns of four non-solvates of indome-thacin(2θ range 3°-40°)

Fig.6 IR spectrums of nine solvates of indomethacin

Fig.7 IR spectrums of four non-solvates of indomethacin

2.4.2 晶型稳定性与转晶规律 通过影响因素实验，考察9种吲哚美辛溶剂合物在高温、高湿和光照条件下的稳定性质和晶型转变规律，发现9种晶型均为亚稳定或不稳定晶型；4种非溶剂合物中晶α和晶γ型为稳定晶型，这一结果佐证DSC分析中150 ℃以上的双吸热峰为晶α型和晶γ型的推测。实验结果数据见表3。

对吲哚美辛9种溶剂合物转晶规律的研究结果发现，9种溶剂合物中，除晶ε型转向晶δ型和晶α型混晶外，另外8种溶剂合物晶型在高温条件下均易向晶θ型(无定型)和晶α型转变，部分溶剂合物晶型在高湿条件下也向晶θ型(无定型)和晶α型转晶。

3 讨论

本研究制备13种吲哚美辛晶型物质，其中9种为溶剂合物晶型，晶κ型和晶ξ型为首次发现的新溶剂合物晶型；4种非溶剂合物晶型。

采用DSC、TG、PXRD、 IR等不同分析技术对吲哚美辛13种晶型进行表征研究，结果表明DSC、TG、PXRD的3种技术方法可实现13种晶型物质状态有效鉴别，IR技术方法可鉴别部分晶型；研究获得的晶型标准图谱可作为晶型识别与质量控制的对照图谱使用，为吲哚美辛药物药品中溶剂合物晶型“杂质成分”的质量控制提供标准与科学数据。

对9种溶剂合物进行影响因素实验和晶型转变规律研究，发现9种溶剂合物均为亚稳定，其在高温、高湿、光照条件下均可发生晶型转变，但易向非药用的晶α型、晶θ型或二者混晶转变。

吲哚美辛极易结合多种有机溶剂而形成溶剂合物，分析原因可能是由于其分子结构中含有易与溶剂形成氢键的羟基和羰基等基团，且分子骨架含柔性侧链，在分子堆积时容易形成空腔，为结晶溶剂分子介入提供条件。

本研究结果提示在吲哚美辛的生产过程中较易产生溶剂合物杂质成分，这些可形成溶剂合物的有机溶剂应谨慎使用，并应对其进行严格的晶型质量控制。研究建立的吲哚美辛溶剂合物晶型定性、定量有效鉴别方法、晶型标准图谱数据及晶型转变规律等将为该药品中溶剂合物晶型成分的控制提供基础数据和科学依据。

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DOI 10.3870/yydb.2015.06.023

Heteromorphism of Indomethacin Solvate and Characterization Method

LI Yongliang, YANG Shiying, HU Kun, LYU Yang

(BeijingCityKeyLaboratoryofPolymorphicDrugs,InstituteofMateriaMedica,ChineseAcademyofMedicalSciencesandPekingUnionMedicalCollege,Peking100050,China)

Objective To systematically study solvatomorphism of indomethacin and provide a scientific basis for the quality control of the solvated polymorphic impurities in this drug. Methods By changing the recrystallization solvent, solvent volume, recrystallization temperature, time and pressure, nine solvates and four non-solvated forms were discovered and prepared.The differential scanning calorimetry (DSC), thermogravimetric analysis (TGA), X-ray powder diffraction (PXRD) and infrared spectrometry (IR) were introduced for characterization analysis.Furthermore, the test of influencing factors was used to explore the stability of solvated crystal form and the crystal transformation rules among them. Results Nine solvates were prepared, which including two solvates reported for the first time. Results showed that crystal forms of the nine solvates have different types or proportions of crystal solvents according to the various results of DSC, TGA, PXRD and IR.Moreover, the nine solvates prepared in this work were metastable crystal forms which could be transformed to non-medicinal forms. Conclusion The composition, thermodynamic property and transformation rule of all the solvates are elucidated in this work.In addition, an effective method for qualitative or quantitative analysis of these solvates was established.The standard graphs and data were used as basic data and scientific basis for the solvate control in the manufacturing of indomethacin.

Indomethacin； Solvates； Solvatomorphism； Identification methods； Quality control, drug

2014-10-15

2014-12-20

*重大新药创制十二五规划项目(2012ZX0930 1002-001-013)；“重大新药创制”科技重大专项(2013ZX09102110)

李永亮(1989-)，男，河北张家口人，在读硕士，从事药物分析研究。电话：(0)13681201198，E-mail：yaowufenxiliang@hotmail.com。

吕扬(1959-)，女，北京人，研究员，博士生导师，从事药物分析研究。电话：010-63165212，E-mail：luy@imm.ac.cn。

R971.1；R927

B

1004-0781(2015)06-0785-06