典型消炎药物共晶体结构的振动光检测与分析

作     者：王亚国 

作者单位：中国计量大学 

学位级别：硕士

导师姓名：杜勇;叶建军

授予年度：2020年

学科分类：1007[医学-药学(可授医学、理学学位)] 100704[医学-药物分析学] 07[理学] 070302[理学-分析化学] 0703[理学-化学] 10[医学] 

主      题：药物共晶 拉曼光谱 太赫兹光谱 二氟尼柳 乙酰唑胺 密度泛函理论 

摘      要：共晶被定义为多组分晶体,其由两种或多种固体组分（在预设实验条件下）以设定的化学计量比,通过非共价相互作用保持在一起。这种由非共价键作用引起药物分子内部结构的变化可以有效地改善相关药物活性成分（active pharmaceutical ingredient,API）的物理化学性质和最终临床性能,而化学结构,固有的生物活性以及API的相应药理活性在大多数情况下几乎不受影响。因此,通过检测手段来获得高精度的分子结构信息是至关重要的。传统的检测技术无法提供高分辨率的分子结构指纹图谱,而太赫兹时域光谱技术（Terahertz Time Domain Spectroscopy,THz-TDs）和拉曼光谱技术（Raman Spectroscopy）能够提供分子内部微观结构的图谱信息。论文的主要研究内容如下:（1）典型的消炎药物二氟尼柳（diflunisal,DIF）存在四种晶型结构,晶型II的结构是最稳定,因此它是构成商用二氟尼柳的主要成分。但这种晶型的溶解度和磁导率高,影响人体对药物的充分吸收。通过溶液挥发制备得到的DIF和异烟酰胺（isonicotinamide,ISO）共晶能够改善这些不足。应用两种振动光谱技术,太赫兹时域光谱技术（Terahertz Time Domain Spectroscopy,THz-TDs）和拉曼光谱技术（Raman Spectroscopy）,对原料药物和共晶体结构进行检测分析,获得相应结构的光谱效应图。利用密度泛函理论（Density functional theory,DFT）对共晶的理论结构进行模拟,获得丰富的振动模式信息,并且对比实验的光谱结果,成功获得DIF-ISO共晶新的结构形式,而并非L.Y.Wang小组之前所报道的结构形式。（2）药物的合成过程伴随着分子结构的变化,而研究人员往往需要量化这种变化的程度,从而获得药物合成的过程信息。由于THz光谱对分子结构的微弱变化是非常敏感的,因此这种技术除了能很好的应用于二元共晶结构的定性分析,还能够应用于二元共晶形成过程的定量分析。本文选用同为典型抗炎药物的乙酰唑胺（acetazolamide,ACZ）作为研究对象（ACZ也存在溶解度和生物利用度低等缺点）,采用液体辅助研磨的方法获得ACZ与4-羟基苯甲酸（4-hydroxybenzoic,4HBA）的二元共晶,并成功获得ACZ-4HBA共晶的定性结果,同时对实验过程中的ACZ-4HBA共晶的合成过程进行THz光谱的离线检测,获得共晶形成过程的THz图谱数据,分析THz光谱数据中特征峰的强度和位置变化,这有利于制药业实现生产过程的控制,提升药物的产效和质量。（3）三元共晶是在二元共晶基础上开发的一种新型共晶形式,相较于二元共晶,因其合成需要非共价键作用于三种不同组分分子,因此三元共晶拥有复杂的结构形式以及不易制备等特点。但复杂的结构形式决定了这类共晶具有比二元共晶更好的理化性质,此外还能够在一定程度上改善药物的副作用。为了研究THz和Raman光谱技术在ACZ的三元共晶微观结构检测方面的应用,利用液体辅助研磨的方式成功制备得到ACZ与2-吡啶酮（2-pyridion,2HP）、烟酰胺（nicotinamide,NAM）的三元共晶,并通过THz和Raman光谱对三元共晶样品进行检测,成功获得相应的振动光谱。同时利用DFT对共晶理论形式和其拥有的振动模式进行计算,得到了该类药物的三元共晶结构的振动模式相较于此药物的二元共晶更为复杂,体现了THz和Raman光谱技术不仅能够成功应用于二元共晶药物结构的定性分析,同时也能很好的应用于三元共晶复杂结构变化的检测。