基于x射线粉末衍射技术的替勃龙晶型定量分析

基于x射线粉末衍射技术的替勃龙晶型定量分析

青霉素是一种具有弱雌激素、妊娠酶活性和雄激素活性的药物。化学名称为（7，17）-17-硝基-7-甲基-19-脱甲基-17-5（10）-烷基-20-烷-3-酮，化合物为c1i-28o2，剂量为312.45，样品为1629169。替勃龙存在多晶型现象,从稳定性方面考虑Ⅰ晶型属于热力学最稳定的晶型,为目标晶型,Ⅱ晶型为亚稳晶型。在药物制剂过程中,需对晶体进行微粉化,以减小药物粒径,使其充分混合,促进溶解吸收。但是研磨会促使大多数的有机药物发生固相转晶。Otsuka,Makoto等发现,头孢菌素、氯霉素棕榈酸酯及消炎痛在研磨过程中均会发生晶型转变。研磨也会加速甲氰咪胍的多晶型转化。在研究研磨对药物晶型的影响时,往往结合温度、湿度、时间等因子综合考虑。例如消炎痛在玛瑙离心研磨机里进行研磨,4℃时,α和γ晶型研磨后得到的均为非晶型;30℃时,γ晶型研磨后得到α晶型,而α晶型研磨后却比较稳定。一般而言,研磨往往会导致亚稳晶型向稳定晶型的转变,但也有例外。X射线粉末衍射是常用的研究和区分不同晶型的有效方法,该方法不仅可用于晶型的定性区分,在建立特征峰与不同晶型的定量关系后,还可用于不同晶型比例的定量控制。墨玉欣等利用X射线粉末衍射仪对L-谷氨酸多晶型混合物进行定量分析,将α晶型特征峰强度比Rα与α晶型在混合物中的含量线性回归得到标准曲线Rα=0.9552Xα+0.0145,R2=0.9865。X射线粉末衍射前的制样过程需对晶体进行研磨,要求研磨后的样品发生少量或不转晶并且是十分细小的粉末颗粒,使试样在受光照的体积中有足够多数目的晶粒,以获得正确的衍射图谱。但目前在利用X射线粉末衍射进行晶型定量分析的研究中缺少对制样过程中研磨方式的探究。因此本文就研磨对替勃龙晶体转晶过程的影响进行了研究与探讨,选取最优的研磨方式进行制样并建立了用于Ⅰ晶型定量分析的标准曲线,为计算替勃龙产品中稳定晶型的百分含量提供了理论基础。1试验部分1.1升温范围及速率差示扫描量热分析:采用DSC204/1/GPhoenix型差示扫描量热分析仪,Al坩埚,升温范围为20~190℃,升温速率为10℃/min,气氛为氮气。X射线粉末衍射表征:采用D/MAX2550VB/PC型转靶X射线衍射仪,CuKα1辐射,管压40kV,管流40mA,石墨单色器,2θ扫描范围为5°~65°,扫描速度为4°/min,步长为0.02°。1.2量替勃龙单晶的制备本试验采用培养单晶的方法制备Ⅰ晶型、Ⅱ晶型替勃龙晶体。Ⅰ晶型:室温下取少量替勃龙原料溶于无水乙醇中,利用微孔膜过滤器滤去溶液中少量的不溶物,将配置好的饱和溶液置于带塞子的玻璃容器中,调节容器的密封程度,使溶液缓慢蒸发,7d后可得单晶。Ⅱ晶型:溶剂为甲苯,制备方法与Ⅰ晶型相同。1.3酶系统优化本试验采用了两种研磨方式进行研究,分别为玛瑙研钵研磨与陶瓷研钵研磨。研磨条件:温度为20℃,湿度为32%。玛瑙研钵研磨:将待测样品置于玛瑙研钵中,对试样进行顺时针轻微研磨,研磨速度为30r/min。陶瓷研钵研磨:将待测样品置于陶瓷研钵中,对试样进行顺时针轻微研磨,研磨速度为30r/min。1.4研钵、陶瓷研钵研磨称取替勃龙Ⅰ晶型1.5g。分别用玛瑙研钵、陶瓷研钵研磨1、6和9min。每次研磨过后取样约0.5g进行差式量热扫描和X射线粉末衍射分析。1.5x-射线衍射分析称取一定质量的替勃龙Ⅰ晶型。用以上两种研磨方式对其进行研磨,每次研磨过后取样约0.5g进行差式量热扫描及粉末X射线衍射分析。试验内容如表1所示。1.6pxrd分析准确称量Ⅰ晶型与Ⅱ晶型产品,配置Ⅰ晶型质量分数分别为10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%和90%的标准样品。采用陶瓷研钵进行顺时针轻微研磨2min,研磨速度为30r/min,并用药匙均匀混合10min。将混合均匀的样品进行X射线粉末衍射,得到PXRD图谱。为了使标准曲线更精确,每组样品测量5次,衍射角及特征峰强度均取5组数据的平均值。再将Ⅰ晶型的百分含量与特征峰强度比进行拟合得到标准曲线。2结果与讨论2.1实验室条件下制备的晶型pxrd图谱运用jade5.0软件调用替勃龙Ⅰ晶型与Ⅱ晶型的标准图谱,与实验室条件下制备的Ⅰ晶型与Ⅱ晶型进行对比,如图1所示。本试验制备的Ⅰ晶型与Ⅱ晶型的PXRD图谱与标准图谱基本一致。因此Ⅰ晶型与Ⅱ晶型具有较高的纯度。实验室条件下制备的Ⅰ晶型与Ⅱ晶型PXRD图谱如图2所示。对比两种晶型的PXRD图谱,选取特征峰。Ⅰ晶型特征峰衍射角为13.64°,Ⅱ晶型特征峰衍射角为20.84°,以特征峰强度比,即I13.64°/(I13.64°+I20.84°)表示Ⅰ晶型含量的相对值。2.2研磨方式及研磨时间对样品性能的影响各研磨方式的PXRD图谱如图3所示。对比同一研磨方式的PXRD图谱,没有新峰出现,并且基线不出现飘移,说明研磨过后没有产生新晶型与无定型。由图3和表2可知,在同一研磨条件下,各特征峰强度发生改变,随着研磨时间的延长,Ⅰ晶型的特征峰强度逐渐降低,Ⅱ晶型的特征峰强度逐渐升高。未研磨样品的Ⅰ晶型特征峰强度比为0.9496,玛瑙研钵研磨1、6和9min样品的特征峰强度比分别为0.9412、0.7973和0.7734,陶瓷研钵研磨1、6和9min样品的特征峰强度比分别为0.9494、0.9402和0.8423。由此可知,研磨使样品的特征峰强度比降低,并且特征峰强度比与研磨时间及研磨材料有关。随着研磨时间的延长,同一研磨材料的特征峰强度比逐渐降低。同一研磨时间下,陶瓷研磨过后样品的特征峰强度比均高于玛瑙研磨后样品的特征峰强度比。各研磨方式的DSC图谱如图4所示,对比同一研磨方式的DSC图谱,随着研磨时间的延长,测量样品熔融后出现小的放热峰,说明样品融化后进行了重结晶。由表2可知,未研磨样品的熔点峰值为173.7℃。玛瑙研磨1、6和9min样品的熔点峰值分别为172.5、168.6和167.8℃,陶瓷研磨1、6和9min样品的熔点峰值分别为173.4、172.2和168.2℃。由此可知,研磨使样品的熔点峰值降低,并且熔点峰值与研磨时间和研磨材料相关。随着研磨时间的延长,同一研磨材料的熔点峰值逐渐降低。同一研磨时间下,陶瓷研磨过后样品的熔点峰值均高于玛瑙研磨后样品的熔点峰值。图3表明研磨过后没有产生无定型及新晶型,但样品的特征峰强度比降低,即Ⅰ晶型百分含量减少,Ⅱ晶型百分含量增加。Ⅰ晶型为稳定晶型,其熔点大于Ⅱ晶型,由图4可知,研磨过后样品的熔点降低。由此可知研磨使Ⅰ晶型向Ⅱ晶型发生转化。选用同一种材料进行研磨时,研磨时间越长,转晶量越大。当研磨时间相同时,陶瓷研钵与玛瑙研钵相比较,前者研磨过后样品的转晶量较少,为较优的研磨材料。2.2研磨时间和效率PXRD与DSC图谱如图5~6所示,熔点与特征峰强度比如表3所示。由表3可知,未研磨样品的特征峰强度比和熔点峰值分别为0.9496和173.7℃。玛瑙研钵研磨1、2和4min的特征峰强度比分别为0.9391、0.9260和0.8829,与未研磨样品的特征峰强度相比分别降低了0.01050、0.0236和0.0667,熔点峰值分别为173.3、172.5和169.8℃,与未研磨样品的熔点峰值相比分别降低了0.4、1.2和3.9℃。可知玛瑙研磨1min后,转晶量较少,但研磨2min后,转晶量较大。为保证样品达到研磨要求的同时尽量少的发生转晶,可将研磨时间确定为1min。由表3可知,陶瓷研磨1、2、4和6min样品的特征峰强度比分别为0.9467、0.9431、0.9372和0.9145,与未研磨样品的特征峰强度相比分别降低了0.0029、0.0065、0.0124和0.0315;熔点峰值分别为173.4、173.2、172.1和171.2℃,与未研磨样品的熔点峰值相比分别降低了0.3、0.5、1.6和2.5℃。由此可知当研磨时间延长至4min时,Ⅰ晶型向Ⅱ晶型的转晶量较大。为使研磨过后的粒度达到要求的同时尽量少的发生转晶,可将研磨时间确定为2min。2.3标准曲线方程本试验配置的标准样品中Ⅰ晶型的质量分数如表4所示。对所有样品进行PXRD分析,衍射角及特征峰强度比如表5所示。以特征峰强度比,即I13.64°/(I13.64°+I20.84°)为横坐标,Ⅰ晶型质量分数为纵坐标做标准曲线,见图7。标准曲线方程为Y=322.52X-206.54,X为特征峰强度比,Y为Ⅰ晶型的质量分数,相关系数R2=0.9994。未考虑研磨条件的标准曲线方程为Y=989.93X-279.82,相关系数R2=0.9694。可知选取最佳研磨条件后可得到相关度较高的标准曲线。2.4相对误差的测定配置已知晶型Ⅰ含量的样品,运用标准曲线进行定量分析,分析结果如表6所示。由表6可知当晶型Ⅰ含量大于10.00%时,各组样品的相对误差均小于2.000%。证明该标准曲线具有一定的准确性。当晶型Ⅰ的含量为5.340%,相对误差为5.243%。此时标准曲线出现了较大的误差,因此将该标准曲线的检测下限定为10.00%。2.5质量百分数的计算结果运用建立的标准曲线计算表2和3中各批样品的Ⅰ晶型质量百分数,计算结果如表7和8所示。由计算结果可知两种研磨方式的Ⅰ晶型百分含量均随着研磨时间的延长而减小,与DSC曲线描述的熔点数据相一致。3标准曲线和检测下限本文运用差式量热扫描法、X射线粉末衍射技术,分别考察了研磨材料与研磨时间对替勃龙转晶过程的影响。由XRD与DSC图谱可知,研磨促使替勃龙晶体由Ⅰ晶型向Ⅱ晶型发生转变。陶瓷研钵与玛瑙研钵相比较,发现陶瓷研磨过后样品的转晶量较小。对于同一种研磨方式,研磨时间越长Ⅰ晶型向Ⅱ晶型的转晶量越大。确定了玛瑙研钵研磨与陶瓷研钵研磨的最佳研磨时间,分别为1和2min。选用陶瓷研钵对标准样品研磨2min,进行PXRD测量,绘制用于Ⅰ晶型定量分析的标准曲线。标准曲