诺氟沙星和水杨酸药物-药物盐的制备与表征

2019-12-02吴登庆苏佳雯钟央发蒋成君

浙江化工 2019年11期

黄栋，吴登庆，苏佳雯，钟央发，蒋成君

（浙江科技学院生物与化学工程学院，浙江杭州 310023）

诺氟沙星（NFX）是有效的氟喹诺酮类抗菌化合物，广泛用于治疗由革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌引起的各种细菌感染[1]。由于诺氟沙星的羧基与哌嗪环的N-H 形成两性离子物质，其水溶性强烈依赖于pH。因此，NFX 在中性pH 下溶解度低，渗透性差，限制了化合物的生物利用度，属于生物药剂学分类系统Ⅳ（BCS class IV）类药物[2]。这些缺点导致常规剂型配方存在重大挑战，特别是皮肤用药。改善药物水溶性的常用方法之一是使用合适的抗衡离子形成盐。盐的形成将NFX 分子的晶体形态从两性离子变为阳离子，有效地降低了晶格能并改善了水溶性[3]。Basavoju 等[4]发现NFX 与琥珀酸、丙二酸和马来酸成盐后能提高溶解度；Reddy 等[5]研究表明氟喹诺酮类抗生素NFX和环丙沙星（CIP）与羧酸如柠檬酸、苯甲酸等成盐后在纯水和磷酸缓冲液中能更快溶解；Paluch等[6]发现不同化学计量的琥珀酸与CIP 形成的无定形盐结晶具有不同的药学相关性质；Surov 等[7-8]研究表明CIP 与马来酸、富马酸形成的盐在pH为6.8 时的溶解度和溶解速率与纯CIP 相比均有改善，由此可知，通过有机酸成盐的方式增加溶解度是一种常用的方法。水杨酸类药物具有广泛的抗炎作用[9]，此外还有去除老化角质堆积，改善皮肤纹理，能渗透毛囊，有效地干燥面疱化脓部位的功效[10]，作为药物-药物的成分之一，逐渐受到广泛关注[11]。因此，本文制备了水杨酸与诺氟沙星在甲醇、乙醇、正丙醇和乙腈四种溶剂中形成的盐，并对其进行表征分析。

1 实验部分

1.1 试剂与仪器

试剂：诺氟沙星（原料药，浙江新东港药业股份有限公司赠送），水杨酸（分析纯，上海化学试剂采购供应五联化工厂），甲醇（分析纯，上海凌峰化学试剂有限公司），乙醇（分析纯，上海凌峰化学试剂有限公司），正丙醇（分析纯，上海凌峰化学试剂有限公司），乙腈（分析纯，上海凌峰化学试剂有限公司）。

仪器：傅里叶红外光谱仪VERTEX 70（布鲁克科技有限公司），X 射线衍射仪Ultima Ⅳ系列（日本岛津公司），扫描电子显微镜SU1510（日本日立高新技术公司）。

1.2 诺氟沙星盐的制备

准确称取287 mg（0.9 mmol）诺氟沙星和125 mg（0.9 mmol）水杨酸，摩尔比为1 ∶1，置于研钵中，滴加数滴乙腈并研磨约10 min，后转移到100 mL小烧杯中，加入50 mL 乙腈，在恒温磁力搅拌器中搅拌并缓慢加热升温，直至固体粉末基本溶解。趁热滤去不溶物，并在小烧杯上盖一滤纸片，以防杂质落入。在常温下静置2～3 d，使溶剂缓慢挥发并析出结晶，过滤后置于60 ℃烘箱内减压干燥，得到黄白色针状晶体。

1.3 X 射线衍射分析（PXRD）

采用Ultima Ⅳ系列X 射线衍射仪，射线源为Cu/Kα（λ=0.154 nm），扫描范围为5～50°（2θ），扫描步长为0.05°，扫描速度为6°/min，电源设置为40 kV、40 mA。通过该X 射线衍射可初步判断样品是否可能为盐，若产生了新的衍射峰则可能形成了盐。

1.4 傅里叶红外光谱分析（FTIR）

分别取诺氟沙星、水杨酸及诺氟沙星-水杨酸粉末与溴化钾混合在玛瑙研钵中研磨均匀，并压成片状进行测定，扫描范围为4000～400 cm-1，分辨率为4 cm-1。

1.5 扫描电子显微镜分析（SEM）

取微量样品粘附在导电胶带上，喷金后于5.0 kV 电压下获得不同放大倍数的扫描电子显微镜照片。

2 结果与讨论

2.1 诺氟沙星盐的制备

盐和共晶的差异在于质子传递的程度，API 与客体分子的ΔpKa[pKa（base）-pKa（acid）]＞3 时形成的是盐。诺氟沙星的pKa（base）=8.38[12]，水杨酸为pKa（acid）=2.97[13]，因此两者以1 ∶1 盐的形式存在。

诺氟沙星与水杨酸以1 ∶1 摩尔比混合，通过加液研磨、冷却热饱和溶液相结合的方法筛选盐。其中，在甲醇、乙醇和正丙醇作溶剂的体系中，溶液冷却后可观察到立刻有不同程度的白色絮状物析出，而在乙腈作溶剂的体系中则无该现象。最终形成的产物均为黄白色针状结晶，与诺氟沙星粉末有明显的不同，如图1 所示。

图1 固体外观的变化Fig.1 Change of solid appearance

2.2 X 射线粉末衍射分析

诺氟沙星、水杨酸及不同溶剂中形成的诺氟沙星-水杨酸盐的X 射线衍射分析结果如图2 所示。

图2 诺氟沙星、水杨酸及两者在四种溶剂中形成盐的PXRD 图谱Fig.2 PXRD patterns of norfloxacin，salicylic acid and their co-crystals in four solvents

表1 诺氟沙星、水杨酸及两者形成盐的2θ 与峰值强度Table 1 2θ and peak intensities of norfloxacin，salicylic acid and their eutectic

由图2 和表1 可知：以乙醇、正丙醇、乙腈为溶剂形成的诺氟沙星-水杨酸盐在9.36°～9.38°、14.28°～14.32°及19.84°～19.92°出现了较明显的新特征峰，以甲醇为溶剂的新特征峰则在9.02°及10.10°，而原归属于诺氟沙星的7.90°、11.28°、13.24° 、20.76° 及25.02°和水杨酸的10.92° 、17.18°、25.18°、28.04°、28.68°及30.64°的特征峰均消失。从图谱中也能直观看出诺氟沙星-水杨酸的粉末特征峰并非由两种组成物的衍射峰简单叠加而成，而是具有显著的新特征峰，这也符合其形成盐的特征。

2.3 傅里叶红外光谱分析（FTIR）

如图3 所示为诺氟沙星-水杨酸盐的FTIR谱图3。

图3 诺氟沙星、水杨酸及两者在四种溶剂中形成盐的FTIR 图谱Fig.3 FTIR patterns of norfloxacin，salicylic acid and their co-crystals in four solvents

由图3 可知，归属于诺氟沙星哌啶环N-H 的伸缩振动3425 cm-1吸收峰发生了明显的红移，说明有可能哌啶环与水杨酸的羧基形成了盐，如图4 所示。

图4 诺氟沙星与水杨酸形成盐的化学结构式Fig.4 Chemical structure of norfloxacin forming saltwith salicylic acid

2.4 扫描电子显微镜分析（SEM）

将四种溶剂中形成的诺氟沙星-水杨酸盐进行SEM 分析，结果如图5 所示。

从扫描电镜中可以发现，在甲醇、乙醇和正丙醇中形成的盐均为有一定层次纹理的柱状，亦有从柱状晶体上破碎脱落下的片状晶体，而在乙腈中形成的盐，其形态特性大体为块状。由此可以推测，在两类溶剂中形成的盐尽管组成接近，但是形态上可能存在较大差异。

3 结语

通过样品的XRD 表征分析，诺氟沙星与水杨酸以等摩尔1 ∶1 制得的晶体在图谱上显示：以乙醇、正丙醇、乙腈为溶剂形成的诺氟沙星-水杨酸盐在9.36°～9.38°、14.28°～14.32°及19.84°～19.92°出现了较明显的新特征峰，以甲醇为溶剂的新特征峰则在9.02°及10.10°。原归属于诺氟沙星的7.90°、11.28°、13.24°、20.76°及25.02°和水杨酸的10.92°、17.18°、25.18°、28.04°、28.68°及30.64°特征峰均消失了。从图谱中也能直观看出诺氟沙星-水杨酸的粉末特征峰并非由两种组成物的衍射峰简单叠加而成，而是具有显著的新特征峰，这也符合其形成盐的特征。采用傅里叶红外光谱分析诺氟沙星-水杨酸盐，出现了N-H 特征峰红移；用扫描电子显微镜分析四种溶剂中形成的诺氟沙星-水杨酸盐形态，观察到以醇类为溶剂的盐表面形态接近，而以乙腈为溶剂的盐则有较大的区别，这进一步确定了诺氟沙星-水杨酸药物-药物盐的生成。Gopi 等[14]最近制备了两种抗菌药诺氟沙星和磺胺噻唑的盐，在不同pH 缓冲溶液中的溶解度、溶出度均有提高，相对于原药，其细菌、真菌抑制率均有所提高。诺氟沙星-水杨酸盐的药学性质有待于进一步研究。