妇科病治疗药硝呋太尔的结构分析

2020-08-14马雨璇

化工时刊 2020年6期

马雨璇王娜王冰李钢,

(1. 南京师范大学食品与制药工程学院, 江苏南京 210023; 2. 南京师范大学分析测试中心, 江苏南京 210023)

细菌性阴道炎是一种阴道感染性疾病，临床上常见于育龄女性人群。它由于多种病原体混合感染引发阴道内正常菌群失调，改变了患者阴道的内部环境，产生炎症等多种妇科病，同时改变患者的月经周期性激素，严重影响患者的正常生活[1-4]。细菌性阴道炎在外阴阴道感染中所占比例在40%～50%，其发病率远高于念珠菌性阴道炎、滴虫性阴道炎[5]。有研究认为，它对于育龄女性危害非常大，广大妇女应高度重视，并保持良好的卫生习惯[6]。硝呋太尔(Nifuratel)，化学名为5-[(甲硫基)甲基]-3-[(5-硝基亚糠基)氨基]-2-噁唑烷酮，结构如图1所示，是由意大利普利(PoLi)化学工业公司独家开发生产的一个主要用于妇科混合性感染的药物[7]。硝呋太尔是硝基呋喃衍生物，属广谱类抗生素，对妇科感染的常见病原体如革兰氏阳性和阴性细菌、滴虫、霉菌、衣原体和支原体都有很强的杀灭作用[8]。大量临床资料显示，使用硝呋太尔制霉素阴道软膏治疗细菌性阴道炎，疗效颇为理想，远胜于甲硝唑，且具有较高的安全性、可靠性，停药后复发率低[9-13]。除此以外，它还能对阴道组织中的乳酸杆菌进行保护，从而维持阴道环境处于生态平衡状态，防止发生霉菌二重感染[14]。

图1 硝呋太尔的化学结构(分子量为285)Fig. 1 Structure of Nifuratel (Mr 285)

本文先用紫外可见吸收光谱(UV-Vis)确定硝呋太尔样品最大吸收波长，高效液相色谱(HPLC)测定其纯度，使用元素分析(EA)、质谱分析(MS)、傅里叶变换红外光谱(IR)[15]、核磁共振波谱分析(NMR)确证样品化学结构，检测结果与硝呋太尔化学结构一致，再利用热分析(DSC和TGA)[16]、X-射线粉末衍射(PXRD)以及扫描电子显微镜(SEM)等仪器测定硝呋太尔的熔点、分解温度、晶型结构以及微观形貌。此外，将硝呋太尔样品置于高湿环境下对晶型的稳定性进行考察，结果显示硝呋太尔样品晶型在高湿环境下没有发生变化，十分稳定。

1 硝呋太尔样品的结构确证

1.1 仪器与试剂

仪器：日本理学公司的D/max 2500VL/PC型阳极转靶X射线衍射仪；日本电子公司的JSM-5610型扫描电子显微镜；美国 Perkin Elmer公司的Analysis Diamond 差示扫描量热仪和Analysis Pyrisl热重分析仪；德国元素分析系统公司的Vario EL III元素分析仪；美国瓦里安公司的Varian2200质谱仪；德国布鲁克公司的VERTEX70型傅里叶变换红外光谱仪；瑞士布鲁克公司的 AV-400核磁共振波谱仪；美国Varian公司的Cary 5000型紫外可见近红外分光光谱仪；美国AGILENT公司的AGILENT 1100高效液相色谱仪。

试剂：硝呋太尔样品由重庆某公司提供。

1.2 光谱分析

紫外可见吸收光谱分析：以乙腈为溶剂溶解样品，检测范围为200～800 nm，确定最大吸收波长。

傅里叶变换红外光谱法分析：采用KBr压片法检测样品，扫描范围4 000～400 cm-1，分辨率4 cm-1，扫描次数32次，用聚苯乙烯膜校正。

X-射线粉末衍射法分析：测定条件为管压：45 kV, 管流：150 mA，Cu-Kα辐射，石墨弯晶单色器，发射狭缝(DS)=防散射狭缝(SS)=1°，接受狭缝(RS)=0.15 mm。扫描速度:10°·min-1，步宽：0.02°。

1.3 高效液相色谱分析

用C18柱，以0.02%的碳酸铵溶液(磷酸调节pH=3.0左右)-乙腈(65∶35，V/V)为流动相，检测波长为最大吸收波长，流速1.0 mL/min，柱温为30 ℃。样品用乙腈溶解，浓度为1 mg/mL，取样10 μL。

1.4 元素分析

样品经干燥后燃烧分解，定量转换，检测，再经数据处理得到C、H、S、N的百分含量。

1.5 质谱分析

以乙腈为溶剂，ESI源为检测条件，用Varian2200质谱仪检测样品。

1.6 核磁共振波谱分析

以乙腈为溶剂，TMS(四甲基硅烷)作为内标，检测1H谱。

1.7 热分析

差示扫描量热法分析：称取样品约2.0 mg放入铝坩埚中密封，将坩埚放入DSC中进行测试，以氮气为保护气，升温速率为10 K·min-1，升温范围为 25～200 ℃，进行DSC分析。

热重分析：称取样品约2.0 mg放入坩埚，将坩埚放入TGA中进行测试，以氮气为保护气，升温速率为10 K·min-1，升温范围为25～400 ℃，进行TGA分析。

1.8 扫描电子显微镜法分析

取样品粘结在样品座上，镀膜处理后放置于扫描电子显微镜下观察形态结构。

2 高湿稳定性考察

为了确保该制剂的有效性和安全性,按照中国药典2015版第四部“原料药物与药物制剂稳定性试验指导原则”,我们考察了硝呋太尔在25 ℃避光，相对湿度为92.5%条件下放置的外观性状、晶型及吸湿增重等重要指标随时间变化的情况。

3 结果分析

3.1 光谱分析

紫外可见吸收光谱分析：经检测，硝呋太尔样品最大吸收波长为365 nm，第二大吸收波长为260 nm。

傅里叶变换红外光谱法分析：图2为硝呋太尔的红外图谱。图中1 607 cm-1、1 529 cm-1和1 413 cm-1是呋喃环的环骨架吸收峰；3 131 cm-1和3 166 cm-1是呋喃环上碳氢的伸缩振动；931 cm-1和744 cm-1是呋喃环上碳氢的弯曲振动；1 363 cm-1、1 349 cm-1和810 cm-1是-NO2的吸收峰，1 753 cm-1是C=O的伸缩振动；1 259 cm-1和1 236 cm-1是C-O的伸缩振动；2 984 cm-1是-CH3的伸缩振动；1 458 cm-1和1 385 cm-1是-CH3的弯曲振动，1 027 cm-1是C-N键的吸收峰，1 129 cm-1是-CH2SCH3的吸收峰。

图2 硝呋太尔的红外图谱Fig. 2 FT-IR of Nifuratel

X-射线粉末衍射法分析：用PXRD检测硝呋太尔样品，衍射图谱呈现出尖锐的衍射峰，说明该样品以结晶状态存在。其衍射图谱见图3。

图3 硝呋太尔的PXRD图谱Fig. 3 PXRD image of Nifuratel

3.2 高效液相色谱分析

根据紫外可见吸收光谱的分析结果确定最大吸收波长，由于365 nm有荧光，所以选择260 nm为检测波长，测得样品保留时间为4.791 min，纯度为99.86%，符合结构确证所需的纯度要求。

3.3 元素分析

对硝呋太尔样品进行C、H、S、N的元素分析。数据如表1，测定值与理论值的误差在允许的范围之内。元素分析结果符合硝呋太尔的结构组成C10H11N3O5S。

表1 硝呋太尔的元素分析数据

3.4 质谱分析

对硝呋太尔样品进行质谱检测。硝呋太尔的分子量为285，由图4可知，质荷比286.1是样品[M+H]+的峰；质荷比308.0是样品[M+Na]+的峰，质荷比324.0是[M+K]+的峰，质荷比593.0的峰是[2M+Na]+的峰，质荷比609.0是[2M+K]+的峰。通过质谱分析可证明样品的分子量与硝呋太尔的分子量一致。

图4 硝呋太尔的质谱图(+ESI)Fig. 4 MS of Nifuratel (+ESI)

3.5 核磁共振波谱分析

表2是硝呋太尔的核磁共振氢谱数据及归属。根据1H-NMR谱图数据分析，氢谱中共给出8组氢，各组峰的积分比例由低场到高场为1∶1∶1∶1∶1∶1∶2∶3。由于旁边基团的影响使7号位的两个氢分裂成两个峰，经初步判断，该样品氢谱大致符合硝呋太尔结构式。

表2 硝呋太尔的氢谱核磁共振数据

3.6 热分析

差示扫描量热仪分析：图5是硝呋太尔的DSC曲线。由图5可知，硝呋太尔在187.69 ℃开始熔解，在189.70 ℃时达到最大值，此时测得的热焓为123.19 J/g。通过差示扫描量热分析可知在这种测试条件下硝呋太尔的熔点为187.69 ℃。

图5 硝呋太尔的DSC曲线Fig. 5 DSC curve of Nifuratel

热重分析：图6是硝呋太尔的TGA曲线。由图6可知，样品在201.56 ℃时开始分解失重，在273.78 ℃时分解速率达到最大。通过TGA曲线可知，硝呋太尔的分解温度为273.78 ℃。

图6 硝呋太尔的TGA曲线Fig. 6 TGA curve of Nifuratel

3.7 扫描电子显微镜法分析

硝呋太尔的扫描电镜图如图7所示。由图7可知，硝呋太尔样品外观形貌呈片层状和块状。

图7 硝呋太尔的SEM图谱Fig. 7 SEM image of Nifuratel

3.8 高湿稳定性影响

取硝呋太尔样品分成A、B两份敞口放置在以饱和硝酸钾溶液营造相对湿度为92.5%的密闭容器中，避光放置10天，在第五天和第十天分别对A样品进行外观性状观察和称重，对B样品取出部分进行PXRD检测。结果如图8和表3所示，硝呋太尔样品在高湿环境下稳定，晶型的2θ和d值没有变化，第五天和第十天的PXRD曲线上部分峰(I)与最强峰(I0)相比的比值降低，在高湿环境下样品颜色一直呈鲜黄色，没有发生改变，吸重在5%以下。综合判断硝呋太尔在高湿(RH=92.5%)环境下稳定。根据药典无须进行RH=75%环境下的湿度稳定性考察。