阿戈美拉汀的晶型制备表征及性质研究——药物多晶型综合设计性实验

郑赛利, 许先芳, 李莲云, 朱可佳

(中山大学 化学与化学工程学院, 广东 广州 510275)



阿戈美拉汀的晶型制备表征及性质研究
——药物多晶型综合设计性实验

郑赛利, 许先芳, 李莲云, 朱可佳

(中山大学 化学与化学工程学院, 广东 广州 510275)

应用溶剂挥发、加入反溶剂、熔融等方法对固体药物阿戈美拉汀进行重结晶,能够得到3种晶型,分别使用红外光谱测定、差示扫描量热分析(DSC)、质谱(MS)等仪器分析方法进行表征,比较了所得晶型的稳定性以及溶解度等性质。该实验结合了化学与生物学热点问题,综合性较强,可作为大学本科综合实验的教学内容。

综合化学实验；晶型制备；仪器表征；性质比较

多晶型现象是指某个化合物的固体状态至少存在两种或两种以上的不同分子排列方式,从而形成了多种不同状态的晶体[1-3]。药物多晶型按其稳定性的不同可分为稳定型、亚稳定型和不稳定型3种。一般来讲，稳定型熔点比较高、化学稳定性好,但溶出速率和溶解度往往比较小,生物利用度可能不高;不稳定型的理化性质与稳定型刚好相反;亚稳型则往往介于二者之间[4-5]。通常条件下不稳定型和亚稳型趋向于向稳定型转变。各类固体药物的多晶型问题是普遍存在的,然而,固体药物的多晶型现象的研究报道较少。

本实验选定一个上市固体药物并使用各种结晶方法制备出该药物的不同晶型,应用相应仪器对制备的晶型进行表征以及性质研究,形成一个小型的科研课题,可将其用作本科生的综合实验教学。

1 实验目的和内容

本实验利用各种不同结晶方法分别制备出稳定性强的阿戈美拉汀晶型II以及性质变化较大的阿戈美拉汀2种溶剂化物，即阿戈美拉汀乙二醇溶剂化物以及醋酸溶剂化物;分别用红外光谱、差示扫描量热分析(DSC)和电喷雾质谱对所制备的阿戈美拉汀各晶型进行表征[6-8];同时对各晶型的溶解度和热稳定性等性质进行比较。

通过该实验,可以让学生系统学习药物结晶的多种制备方法、药物不同晶型的分析技术以及对所制备的不同晶型进行初步性质研究的方法。

2 实验原理

固体物质重结晶是指将可溶性的粉末物质溶于溶剂或熔融以后,又重新从溶液或熔体中分离出晶体状态的物质的过程。从固体物质的不饱和溶液里析出晶体,一般要经过不饱和溶液、饱和溶液、过饱和溶液、晶核的发生、晶体生长等过程。其中,使过饱和溶液中产生晶核是溶质结晶的关键。常用的结晶方法有降温、溶剂挥发、加入反溶剂、气液扩散、熔融等。

阿戈美拉汀化学名为N[2-(7-甲氧基-1-萘基)乙基]乙酰胺,化学结构式如图1所示。由法国施维雅(Servier)公司研制,商品名为Valdoxan©或Thymanax©,是世界上第一个褪黑激素受体激动剂抗抑郁药,于2009年2月在欧盟获得上市批准。阿戈美拉汀的上市,是抑郁症治疗领域的一个新突破。目前已知阿戈美拉汀有6种晶型(晶型I—晶型VI)，以及2种溶剂化物，即阿戈美拉汀乙二醇溶剂化物和阿戈美拉汀醋酸溶剂化物。晶型I从三氯甲烷和水的两相混合溶剂中重结晶制得;晶型II从乙醇和水的混合溶剂中重结晶制得;晶型III通过在110 ℃加热熔融后缓慢降温制得;晶型IV通过在110 ℃加热熔融后迅速降温至70 ℃,并在70 ℃停留5 h结晶制得;晶型V和晶型VI分别通过研磨法和喷雾干燥法制得[9-13]。在6种晶型中,只有阿戈美拉汀的晶型II稳定性最好。一般情况下,固体药物形成溶剂化物后溶解性增加,阿戈美拉汀也是如此。

图1 阿戈美拉汀结构式

3 试剂和仪器

试剂：阿戈美拉汀(纯度:99.7%),南通凯美瑞化工有限公司;乙腈(AR),乙二醇(AR),醋酸(AR),石油醚(AR),正戊烷(AR),正己烷(AR),环己烷(AR),正庚烷(AR),广州试剂公司。以上试剂未经处理直接使用。

仪器与方法：电喷雾质谱(ESI-MS)用LCQ系统(Finnigan MAT,USA)记录;红外光谱用KBr压片,在EQUINOX 55型(4000-400 cm-1)红外光谱仪上测定;差示扫描热分析(DSC)图谱在Netzsch DSC-204型差示扫描量热仪上测定；溶解度在瓦里安Cary 50型紫外可见分光光度计上测定。

4 多晶型的制备

4.1 阿戈美拉汀晶型II的制备

室温下,将0.5 g阿戈美拉汀置于50 mL烧杯中,边搅拌边加入约5 mL乙腈制成接近饱和溶液,室温缓慢挥发结晶,3 d左右得到淡黄色棒状单晶。

4.2 阿戈美拉汀乙二醇溶剂化物

将0.5 g阿戈美拉汀置于10 mL试管中,加入0.64 g的乙二醇(摩尔比1∶5),密封,在130 ℃下加热使其熔化,自然冷却后得到白色固体。

4.3 阿戈美拉汀醋酸溶剂化物

室温下,将0.5 g阿戈美拉汀置于25 mL烧杯中,加入2 mL冰醋酸搅拌溶解,将该溶液缓慢倒入到50 mL环己烷中,静置挥发结晶,得到无色菱形晶体，持续搅拌得到白色粉末。

5 多晶型的表征结果与分析

5.1 红外光谱

以KBr压片,测定阿戈美拉汀各晶型的红外光谱，参考文献指出配合物的主要特征吸收峰的经验归属。通过对红外光谱特征峰进行归属可以判断,在3 250 cm-1与1 630 cm-1、2 800 cm-1与1 600 cm-1、3 000 cm-1与1 100 cm-1附近的吸收峰分别为阿戈美拉汀分子中酰胺键、萘环以及碳氧单键的特征吸收峰。

5.2 电喷雾质谱

取少量阿戈美拉汀各晶型粉末状固体,溶于适量乙醇溶液,用电喷雾质谱测定其分子离子峰。由电喷雾质谱得到在质荷比m/z= 243处为阿戈美拉汀分子离子峰。

5.3 差示扫描量热分析(DSC)

分别称取约10 mg左右阿戈美拉汀各晶型粉末状固体,差示扫描量热仪设定温度范围为25～200 ℃,升温速率为15 ℃/min,测定热量变化。阿戈美拉汀晶型II、阿戈美拉汀乙二醇溶剂化物、阿戈美拉汀醋酸溶剂化物的DSC图谱分别在109、67.6、76.0 ℃有吸热峰,分别为其DSC特征峰。

5.4 热稳定性比较

测定所制备的阿戈美拉汀的DSC图谱如图2所示,显示阿戈美拉汀晶型II、阿戈美拉汀乙二醇溶剂化物、阿戈美拉汀醋酸溶剂化物的吸收峰分别为109、67.6、76.0 ℃。形成溶剂化物后,阿戈美拉汀分子之间的氢键链被溶剂分子打断,与溶剂分子通过分子间的氢键形成了螺旋链,使药物的熔点显著降低。

图2 阿戈美拉汀晶型II和两种溶剂化物的DSC图谱

5.5 溶解度比较

将阿戈美拉汀的各种晶型研磨均匀并过筛(68～150 μm)后取100 mg置于50 mL容量瓶定容,并在25 ℃下以250 r/min速度搅拌,每隔5 min取适量溶液并用0.2 μm滤膜过滤,取滤液0.10 mL稀释至10 mL再测定其在230 nm处的吸光度A值,并换算成(校准值ε= 4.81×104/mol)浓度。绘制溶解度曲线。阿戈美拉汀晶型II、乙二醇溶剂化物和醋酸溶剂化物在水中的溶出曲线如图3所示。从图中可以看出,两种溶剂化物的溶解度都比阿戈美拉汀晶型II提高了将近一倍。这是由于乙二醇和醋酸的亲水性导致其溶于水中所致。药物溶解度的提高通常对其生物利用度

图3 阿戈美拉汀晶型II和两种溶剂化物的溶出曲线

有积极的影响,因此我们预测,这两种阿戈美拉汀溶剂化物的生物利用度要比原料药晶型II好。

6 结束语

本实验综合了化学学科与生命科学学科实际问题,有目的地加强学生基础化学实验和仪器分析实验技能,同时使学生参与到文献查阅、实验方案的制定与选择以及实验报告的书写等系统的科学研究过程中,培养学生分析问题、解决问题的能力。

References)

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[13] Coquerel G,Linol J,Souvie J C.Crystalline form V of agomelatine,a process for its preparation and pharmaceutical composition containing it:US,7358395[P].2008-04-15.

本标准列出了国际单位制(SI)的构成体系，规定了可以与国际单位制并用的单位以及计量单位的使用规则。

本标准适用于国民经济、科学技术、文化教育等一切领域中使用计量单位的场合。

摘自《国际单位制及其应用》(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

中山大学实验教学研究(改革)基金项目(YJ201317)

郑赛利(1986—)，女，湖北宜昌，硕士，实验员，从事基础化学教学工作.

E-mail：zhengsl_2005@163.com

R914.1

B

1002-4956(2015)2- 0058- 03