同質(zhì)異晶現(xiàn)象的鑒別方法

同質(zhì)異晶現(xiàn)象的鑒別方法

根據(jù)不同的結(jié)晶條件，同一藥物可以產(chǎn)生完全不同類型的晶體。這種現(xiàn)象被稱為藥物的多晶現(xiàn)象，也被稱為異質(zhì)異晶現(xiàn)象。有機藥物中多晶型現(xiàn)象是普遍存在的。藥物的晶型不同,會對生物利用度、藥效、毒副作用、制劑工藝及穩(wěn)定性等諸多方面產(chǎn)生影響,故對多晶型進行準(zhǔn)確、快速的鑒別很有必要。目前鑒別晶型的方法主要是針對不同晶型具有不同的理化特性及光譜學(xué)特征來進行的,現(xiàn)將一些常用且特征性強、區(qū)分度高的方法綜述如下。1定性鑒別鑒別一般而言,由于多晶型晶格能差會使同質(zhì)異晶體間存在熔點差異,故可用熔點測定法做定性鑒別。例如尼莫地平2種晶型的熔點:H型123~125℃,L型112~114℃,差異十分顯著。一般熔點較高的是穩(wěn)定型,常用的測定熔點方法主要有以下幾種。1.1復(fù)雜數(shù)值的測量該法是中國藥典的法定方法,它操作簡便,使用樣品量少,但測得的數(shù)值常略高于真實熔點,且主觀性較強,需要操作者具有較熟練的實驗技能。盡管如此,它的精確度已可滿足一般要求,對于晶型間熔點差別較大者,已能完全區(qū)分開。1.2用溫度加熱溫度檢測樣品實際散發(fā)過程中的溫度該法是借助光學(xué)顯微鏡觀察,加熱臺進行加熱,采用不同升溫速率或方式持續(xù)升溫,當(dāng)樣品熔化時,立即觀測加熱臺上溫度計溫度,即得該樣品的熔點。采用這種方法,精確度高,主觀性低,且可同時清楚地看到樣品的晶體形態(tài)和熔化全過程的固相變化。另外,Kofler熱臺偏光顯微鏡法和熱分析法也是測定多晶型熔點的常用方法。2甲氰米綸的晶型結(jié)構(gòu)固體藥物的溶解度和溫度有關(guān),多數(shù)隨著溫度的升高,溶解度逐漸增大。晶體的溶解度大小和其自由能有關(guān)。一般說來,自由能越大,越不穩(wěn)定,溶解度也越大;反之則小。在實踐中,常測定各晶型在不同溫度下的溶解度,并繪制出溶解度(Cs)-溫度(T)曲線。通過Cs-T曲線,可以區(qū)分出穩(wěn)定晶型和不穩(wěn)定晶型。若有相交曲線亦可得到其熱力學(xué)轉(zhuǎn)變溫度(Tp)。Kristl等通過對無環(huán)鳥苷的不同晶型的研究,發(fā)現(xiàn)兩者之間的溶解度和溶解速度存在很大差異。甲氰米胍的5種晶型溶出速率亦有明顯差別。對于難溶性藥物,若以lnCs對1/T(絕對溫度的倒數(shù))回歸,多可獲得良好的線性關(guān)系。其二者遵循亨利定律:lnCs=-△H/RT+const?！鱄為溶解焓,晶型不同,其值不同。一般來講,△H小者,溶解度大,熔點低,為亞穩(wěn)定型或不穩(wěn)定型;△H大者,溶解度小,熔點高,為穩(wěn)定型。王靜康等采用激光技術(shù)和間歇動態(tài)法對芐青霉素鈉進行了結(jié)晶熱力學(xué)和動力學(xué)分析,得到了相應(yīng)的三相平衡相圖和間歇蒸發(fā)結(jié)晶模型。3紅外圖譜與其他分析方法紅外光譜系分子的振動-轉(zhuǎn)動能級躍遷引起的吸收光譜,不同的晶型,由于其內(nèi)部分子的分子間力作用方式和作用強度不同,使形成的晶格能不同,造成紅外光譜的差異,如吸收峰位置的移動和締合、吸收強度的變化、吸收峰數(shù)目的增減等。一般來說,同一藥物若得到彼此完全不同的紅外圖譜,幾乎可以肯定存在不同的晶型。例如西咪替丁、吲哚拉新、棉酚、鹽酸丁卡因等均如此。測定時,多采用石蠟油糊法(Nujol法),以避免在研磨時發(fā)生晶型轉(zhuǎn)變,或壓片時壓力破壞晶胞。對于某些不會因研磨而發(fā)生轉(zhuǎn)晶的藥物,也可采用KBr壓片法測定。紅外分光光度法還可用于測定混晶的相對含量。王緒明等,應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)曲線法,測定了聯(lián)苯雙酯同質(zhì)異晶體的相對含量。但也有某些藥物不同晶型的IR光譜間無明顯差異,不能用此法鑒別。如足葉乙苷、茶堿、咖啡因等的同質(zhì)多晶間IR圖譜十分相似。另外樣品圖譜間差異也可能來自其他方面的原因,如樣品純度不高、晶體大小及晶癖、研磨中的部分轉(zhuǎn)晶等。此外,還可應(yīng)用漫反射紅外分光光度法及衰減全反射法(atenuatedtotalreflection)對晶型進行鑒定,可避免因壓片而造成晶型轉(zhuǎn)變的情況發(fā)生。4用于鑒別鑒定熱分析法是在程序控制溫度下測量物質(zhì)的物理性質(zhì)與溫度關(guān)系的一種技術(shù)。同質(zhì)異晶體在加熱過程中會發(fā)生不同的熔融、轉(zhuǎn)型、氧化還原、分解、升華以及脫水或脫溶劑等現(xiàn)象,并伴隨相應(yīng)的能量、溫度及質(zhì)量的變化,故可用于鑒別。藥物多晶型研究常用3種方法:熱重分析(thermogravimetry,TG)、差熱分析(differentialthermalanalysis,DTA)和差示掃描量熱法(differentialscanningcalorimetry,DSC)。4.1在熱重法中的應(yīng)用TG法是在程序控制溫度下,測量物質(zhì)的質(zhì)量與溫度關(guān)系的一種技術(shù)。采用熱天平為分析儀器,所記錄的曲線稱為熱重曲線(TG曲線),是以質(zhì)量或相對質(zhì)量為縱坐標(biāo),溫度(T)或時間(t)做橫坐標(biāo)而繪制。在TG曲線上,質(zhì)量基本不變的區(qū)段稱為平臺,由測量曲線上平臺之間的質(zhì)量差值,可計算出待測物在相應(yīng)溫度范圍內(nèi)所失質(zhì)量的比例(%)。熱重法定量性強,能準(zhǔn)確地測量物質(zhì)的質(zhì)量變化及變化的速率。在多晶型的研究中主要用于確定晶體的表面吸附水(或溶劑)含量,結(jié)晶水(或溶劑)分子的個數(shù)以及分解溫度。利用該方法可鑒別出假多晶型物。熱重法十分靈敏,但影響測定結(jié)果的因素也很多。如熱天平的結(jié)構(gòu)及性能、升溫速度、樣品量的大小、樣品粒度、裝填方式等。在記錄TG曲線的同時,亦可記錄微商熱重曲線(DTG曲線)。DTG法較TG法有許多優(yōu)點:①TG曲線上對應(yīng)于連續(xù)性變化的各個階段有時會互相銜接而不易區(qū)分開,同樣的變化過程在DTG曲線上能呈現(xiàn)出明顯的最大值,可以峰的最大值為界,把1個熱失重階段分成兩部分,故DTG能很好的顯示出重疊反應(yīng),區(qū)分各個階段;②DTG曲線峰下面積精確的對應(yīng)著樣品的質(zhì)量變化,能更精確的進行定量分析;③DTG能精確的顯示出微小質(zhì)量變化的起點。4.2熱分析的基本原理DTA是在程序控制溫度下,測量物質(zhì)與參比物之間溫度差與溫度關(guān)系的一種技術(shù),是以溫差(△T)為縱坐標(biāo),溫度(或時間)為橫坐標(biāo)記錄得到的熱譜曲線,即DTA曲線。在熱的作用下,晶體物質(zhì)會發(fā)生晶型的轉(zhuǎn)變、熔化、分解、表面吸附溶劑的揮發(fā)等現(xiàn)象,同時伴隨著能量的釋放或吸收,引起樣品溫度的變化。根據(jù)吸(放)熱峰的形狀和起峰及峰頂溫度的不同,可以對晶型進行鑒定及評價晶體純度。測量時,將樣品與惰性參比物(如α-Al2O3)分置2個鉑制或鋁制坩堝中,并共置于同一加熱器上的2個不同位置,按一定程序進行恒速加熱或冷卻,應(yīng)用熱電偶測定△T。DTA曲線也受許多因素的影響,如所用坩堝的材料、幾何形狀、加熱爐氣氛條件、熱電偶的位置及測溫方式、升溫速率等。一般來說,升溫速率越快,越易得到尖銳的峰,但對于一些熱變化過程的細(xì)節(jié)則不易反映出來;升溫速率慢,對細(xì)節(jié)易于顯示,但所得△T值較小,峰形較寬,不尖銳。通常測定和鑒別多晶型時,升溫速率定為10~20℃/min較合適。為了得到最佳的熱分析曲線,可以在室溫至分解溫度的較寬范圍內(nèi),以較高的加熱速率(10~20℃/min)做預(yù)試驗,然后在有關(guān)較窄范圍內(nèi),以較低加熱速度(2℃/min)進行重復(fù)試驗。另外,樣品的裝量、粒度大小及裝填密度也有很大影響。DSC法是由DTA法發(fā)展起來的一種方法,是在程序控制溫度下,測量輸給物質(zhì)和參比物的功率差與溫度關(guān)系的一種技術(shù)。常用的有2種儀器:功率補償式和熱流式差示掃描量熱儀。DSC與DTA的不同之處在于DSC測定中時刻保持樣品與參比物的溫度相同,通過利用量卡計測定維持這一同樣溫度所需輸給樣品和參比物的能量差來對溫度做圖,得到DSC曲線,其縱坐標(biāo)為能量差,峰面積表示總的轉(zhuǎn)移能(△Hf)。由于其直接測定能量變化,故計算能量變化和熱參數(shù)更精確、先進。熱分析法簡便、快速,繪制的圖形簡單、明了,便于定性區(qū)分各晶型以及在干熱時轉(zhuǎn)型的溫度和轉(zhuǎn)型的方向,還可以定量測定假多晶型中含溶劑分子的個數(shù),因而是晶型研究中最常用的方法。足葉乙甙、吲哚拉新、聯(lián)苯雙酯、尼莫地平等利用了熱分析法對不同的晶型進行快速準(zhǔn)確的鑒別。在對甲氧氯普胺多晶型特性的研究中,不僅可區(qū)分出2種不同的晶型,還發(fā)現(xiàn)I型在125~129℃發(fā)生固-固轉(zhuǎn)型,及轉(zhuǎn)型的熱力學(xué)過程。尹華等在對西咪替丁的多晶型研究中,還對I、II晶型的混晶進行了粗略的定量。5晶型鑒定與鑒定X射線衍射是研究藥物多晶型的主要手段之一,可分為單晶衍射和粉末衍射。單晶衍射主要用于相對分子質(zhì)量和晶體結(jié)構(gòu)的測定,是國際上公認(rèn)的研究和確證多晶型的最可靠方法,主要用于測定晶胞的大小和形狀,確定結(jié)晶構(gòu)型和分子排列。一般來說,X射線衍射法要求單晶的粒徑為0.3~0.5mm,但有機藥物很難得到足夠大小和純度的單晶,在實際應(yīng)用上受到了很大的限制。胡昌勤等利用重結(jié)晶法制備了頭孢替唑鈉的單晶,大小為0.05mm×0.05mm×0.5mm,結(jié)果經(jīng)軟件解析得到了重要的晶胞參數(shù)及分子的三維結(jié)構(gòu)。此外,對于單晶衍射結(jié)果,還可利用微機模擬該單晶的粉末X射線衍射圖,通過與粉末X射線衍射法結(jié)果比對,可知該單晶的晶型。粉末衍射多用于結(jié)晶物質(zhì)的鑒別。在藥物的多晶型鑒別中,X射線粉末衍射法更加常用。它是采用波長與晶體內(nèi)質(zhì)點間距離大致相同的單色X線為光源對晶體粉末進行照射,依靠晶體中電子對X線的散射作用以及次生X線相互干涉而形成衍射圖譜。這一過程遵循Bragg定律:2dsinθ=nλ。只要入射光線照射到樣品上時能夠滿足Bragg定律,即可產(chǎn)生衍射峰。同一化合物的不同晶型具有不同的衍射圖譜,特征性較強,幾乎同人的指紋一樣,對晶型的鑒別具有決定意義?？赏ㄟ^衍射圖譜的比較,或每個樣品I/I0最大的8~10個峰的主要參數(shù)(2θ、I/I0、d)的異同來確定是否為同一晶型。對于有機藥物的分析,常用銅靶做成的真空管為X射線源,采用其Kα輻射照射,2θ的記錄范圍取0°~40°多可滿足要求。本法準(zhǔn)確性高,分辨能力強,操作快速方便,使用樣品量少(有時只需0.1mg即可)。但是在制備樣品時需特別注意研磨過篩時不可發(fā)生晶型的轉(zhuǎn)變,且對于針晶和片晶,還必須保證樣品研成細(xì)粉,以破壞在試樣中顯示出的某種優(yōu)勢取向。X射線粉末衍射除可以很好的對不同晶型進行鑒別外,還可以通過計算結(jié)晶度和觀察主要特征峰來判斷是否有混晶存在,并可直觀的分辨出晶型與非晶型。6sem結(jié)果觀察電子顯微鏡主要包括透射電子顯微鏡(transformelectronicmicroscope,TEM)和掃描電子顯微鏡(scanningelectronicmicroscope,SEM)。目前廣泛用于晶體鑒定的主要為SEM,其放大倍數(shù)極高,能直觀觀察晶癖的形狀、晶面夾角等。運用大的放大倍數(shù)觀察某一晶面,有時還可看到晶體長大時的螺旋形生長曲線,為解釋結(jié)晶的形成提供依據(jù)。在用SEM觀察之前,還可在晶體表面噴鍍一層金顆粒,使晶體表面反射電子的能力大幅度提高,從而提高反差,得到更清晰的電鏡照片。此外,還可根據(jù)晶體所具有的許多宏觀性質(zhì)來區(qū)分不同的晶型,例如利福平Ⅰ型晶體為鮮紅色,Ⅱ型為暗紅色;鹽酸林可霉素的4個晶型具有不同的結(jié)晶形狀,在普通光學(xué)顯微鏡下即可區(qū)分出來。綜上所述,每一種方法都有其優(yōu)點和缺點