射線粉末衍射法測定藥物的多晶型

一、實驗?zāi)康?.熟悉χ-射線粉末衍射法確定藥物多晶型的基本原理與方法2.掌握x-射線粉末衍射圖譜的分析與處理方法二、基本原理χ-射線衍射是研究藥物多晶型的主要手段之一，它有單晶法和粉末χ-射線衍射法兩種。可用于區(qū)別晶態(tài)與非晶態(tài)、混合物與化合物?？赏ㄟ^給出晶胞參數(shù)，如原子間距離、環(huán)平面距離、雙面夾角等確定藥物晶型與結(jié)構(gòu)。粉末法研究的對象不是單晶體，而是許多取向隨機的小晶體的總和。此法準(zhǔn)確度高，分辨能力強。每一種晶體的粉末圖譜，幾乎同人的指紋一樣，其衍射線的分布位置和強度有著特征性規(guī)律，因而成為物相鑒定的基礎(chǔ)。它在藥物多晶的定性與定量方面都起著決定性作用。當(dāng)χ-射線（電磁波）射入晶體后，在晶體內(nèi)產(chǎn)生周期性變化的電磁場，迫使晶體內(nèi)原子中的電子和原子核跟著發(fā)生周期振動。原子核的這種振動比電子要弱得多，所以可忽略不記。振動的電子就成為一個新的發(fā)射電磁波波源，以球面波方式往各個方向散發(fā)出頻率相同的電磁波，入射χ-射線雖按一定方向射入晶體，但和晶體內(nèi)電子發(fā)生作用后，就由電子向各個方向發(fā)射射線。當(dāng)波長為λ的χ-射線射到這族平面點陣時，每一個平面陣都對χ-射線產(chǎn)生散射，如圖5-1。先考慮任一平面點陣1對χ-射線的散射作用：χ-射線射到同一點陣平面的點陣點上，如果入射的χ-射線與點陣平面的交角為θ，而散射線在相當(dāng)于平面鏡反射方向上的交角也是θ，則射到相鄰兩個點陣點上的入射線和散射線所經(jīng)過的光程相等，即PP'=QQ'=RR'。根據(jù)光的干涉原理，它互相加強，并且入射線、散射線和點陣平面的法線在同一平面上。再考慮整個平面點陣族對χ-射線的作用：相鄰兩個平面點陣間的間距為d，射到面1和面2上的χ-射線的光程差為CB+BD，而CB=BD=dsinθ，即相鄰兩個點陣平面上光程差為2dsinθ。根據(jù)衍射條件，光程差必須是波長λ的整數(shù)倍才能產(chǎn)生衍射，這樣就得到χ-射線衍射（或Bragg衍射）基本公式：2dsinθ=nλ（5-1）θ為衍射角或Bragg角，隨n不同而異，n是1，2，3……等整數(shù)。以粉末為樣品，以測得的χ-射線的衍射強度(I)與最強衍射峰的強度（I0）的比值（I/I0）為縱坐標(biāo)，以2θ為橫坐標(biāo)所表示的圖譜為粉末χ-射線衍射圖。通常從衍射峰位置（2θ），晶面間距（d）及衍射峰強度比（I/I0）可得到樣品的晶型變化、結(jié)晶度、晶體狀態(tài)及有無混晶等信息。χ-射線粉末計數(shù)管衍射儀如圖5-2。χ-射線衍射儀法是將樣品裝在測角圓臺P中心架上，圓臺的圓周邊裝有χ-射線計數(shù)管C，以接受來自樣品的衍射線，并將衍射轉(zhuǎn)變成電信號后，再經(jīng)放大器放大，輸入記錄器記錄。用衍射儀法測定樣品衍射數(shù)據(jù)時，需注意樣品粉末的細(xì)度（約為微米），研磨過篩時特別要注意觀察試樣是否有變化。例：尼莫地平（nimodipine，NMD）的兩種多晶型分別為NMDⅠ與NMDⅡ，其粉末χ-射線衍射測定如下：工作條件：Cu-Kα靶，λ=0.154nm石墨單色器衍射束單色比，高壓50KV，管流1000A，放大倍數(shù)6，掃描速度2°/min,NMDⅠ、NMDⅡ的衍射結(jié)果、相對強度見圖5-3、表5-1。

可見，χ-射線衍射線分布位置和強度有著特征性的規(guī)律，選擇各晶型8個強峰進(jìn)行比較，如表5-1。

三、樣品制備與測試條件樣品制備取一定量的樣品，在瑪瑙乳缽中研磨一定時間。甲苯咪唑Ⅰ型（B）研磨5分鐘甲苯咪唑Ⅱ型（C）研磨10分鐘（藥用型）甲苯咪唑Ⅲ型（A）研磨15分鐘測試條件χ射線管:Cu-Kα靶Ni濾波單色標(biāo)識χ射線波長:1.54051?管壓:30KV管電流:16mA掃描角度:3°～50°掃描速度:4°/min測試樣品用晶體粉末，如圖5-4所示。四、數(shù)據(jù)處理甲苯咪唑（A、B、C晶型）x射線粉末衍射圖譜見附圖。1、首先確定衍射圖譜中八條譜線，并依強弱順序編號為1～8，然后再用格尺分別量出它們的高度（即為衍射強度）。2、以各圖譜中1號衍射峰高度為I0，然后分別求出其它衍射峰高度與1號衍射峰的比值，即Ii/I0（i=2～8）。3、由衍射峰頂所對應(yīng)的2θ求出sinθ，然后由Bragg方程求出d/n。4、將上述所得數(shù)據(jù)列表5-2，并根據(jù)測得結(jié)果確定甲苯咪唑是否為多晶型。參考文獻(xiàn)1逄秀娟.沈陽藥科大學(xué)學(xué)報,1997,14(1):112張修元.山東醫(yī)藥工業(yè),2001,20(2):293董成.理學(xué)x射線衍射技術(shù)協(xié)會論文選集,1999,2(2):1724馬建華.藥物分析雜志，1986，6(5):2675汪武.藥物分析雜志，1982，2(6):361附圖5-4：甲苯咪唑（A、B、C晶型）x射線粉末衍射圖

X射線粉末衍射儀和X射線衍射儀的區(qū)別“X射線衍射儀"可分為"X射線粉末衍射儀"和"X射線單晶衍射儀器".由于物質(zhì)要形成比較大的單晶顆粒很困難。所以目前X射線粉末衍射技術(shù)是主流的X射線衍射分析技術(shù)。單晶衍射可以分析出物質(zhì)分子內(nèi)部的原子的空間結(jié)構(gòu)。粉末衍射也可以分析出空間結(jié)構(gòu)。但是大分子（比如蛋白質(zhì)等）等復(fù)雜的很難分析。X射線粉末衍射可以1，判斷物質(zhì)是否為晶體。2，判斷是何種晶體物質(zhì)。3，判