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头孢替唑钠的结晶性研究

2022-10-10 来源:好走旅游网
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药学学报Acta Ph ̄aaceutica Siniea 2o02 37(4j:275—279 275 头孢替唑钠的结晶-眭研究 胡昌勤 ,成双红,陆 璐一 (中国药品生物制品十龟定所.北京100050) 摘要:目的探时头抱替唑钠的结晶特性 方法利用 晶x射线衍射、粉末x射线衍射、DSC和fGA等理化 分析方法.分析不同条件得到的头孢瞢唑钠晶体 结果 头孢替唑钠晶体为头孢替唑钠一水台物,至少有l型和II 型博种 同的晶型;水分子在不同的头孢替唑钠品格中肯不同的结台状态 结论 不同结晶条件下得到的头抱替 唑钠水骨物的晶格结构略有尊异,并影响晶体的热稳定性 l型晶体较IJ型品体对热稳定 关键词:头孢替唑钠;结晶性;稳定性;X射线衍射法 中图分类号:R912 文献标识码:A 文章编号:05I3—4870(2o02)04—0275—05 妒 口内酰胺抗生素通常可形成不同结晶型及无定 型晶体 ,并表现出不同的稳定性 。因此研究3一 内酰胺抗生素的结晶特性具有重要的意义。 并稀释成0.2 rag・mL 溶液,测量口H值应为5 0~ 5.5;取5 mL置20 mL西林瓶中,分别加^有机溶剂 (异阿醇、甲醇、乙醇、丙酬、乙腈或乙酸乙酯),混匀, 密封后置5℃冰箱中重结晶。结晶用徽孔滤膜过 滤,并用相应的有机溶剂洗涤2~3次,常温下真空 干燥3 h 头孢营唑(ceriezole)为第一代头孢菌素,结构与 头孢唑林(cetazolin)相似(图1)。为探讨口一内酰胺抗 生素结构和其结晶性的关系,本文对头孢替唑钠的 结晶性进行了系统的研究 水分分析法测定。 崩中国药典2000版中Karl—Fischer 高解析模式,升温速度为10℃・ 升温速度IO℃・rain ,温度范围为 采用CuKo为X射线管 TGA分析DSC分析Cefiezole r R H.Figure I cefazolin r R=CH3 min.Res=3,温度范围为35~250 ̄U。 35~200℃。 Stractures of ceftezole and cefazolin 粉末x射线衍射分析40 kV,电流为40 mA。 阴极,补偿值=0,步长=0 02,扫描速度=4,电压为 材仪器 料与方法 单晶x射线衍射分析 收集头孢替唑钠在异 METFLER DL18水分测定仪;TA 丙醇一水溶液【1:1)中形成的尢色透明针状晶体 (0 05 am×0 05 am×0.50 am),用MAC DIP一2030K Instumentrs Hi—Res TGA2950热重分析仪、TA Instruments DSC2910热差分析仪和TA Instruments Thermal Analyst 2000分析系统;Rigaku D/max-2200刑 x射线粉末衍射仪。 头孢替唑钠为韩国新丰药,一产品。所用试剂均 为国产分析纯试剂。 晶体的制备 称取头孢替唑钠适量,用水溶解 面探测仪收集衍射强度数据:MoK 辐射,石墨单色 器.晶体与IP板距离为100 am,管压50 kV,管流90 l『lA; 扫描,最大20角为45 0。,扫描范围为0。~ 180。.回摆角度5。,间隔5。,扫描速度1.2 ・min;独 立衍射点1 864个,可观察点(1Fl≥86l Fl l 815个。 在微机上用直接法(SHEIXS一86)解析晶体结 构.用尝试分子式从E图上获得26非氢原子位置, 应用差值Fourier法获得全部非氢原子的位置,用最 小二乘法修正结构参数.并判断碳、氧、氮、硫原子种 日 2001 02 作者苘彳卜:胡昌勤(1958一J.男,研究员 Tel:(0】U)67017755—308.Fax“O10)62555148 E mad:h1 a@nicpbp org cn 类,再经最小二乘法修正坐标参数和原子各向异性 热振动参数,用几何计算法与Foutier法交迭计算获 一中国曲科大学2∞0届宴习生 维普资讯 http://www.cqvip.com

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药学学报Acta Pharmaceutica Nnica 200'2,37(4):275 279 DSC分析不同头孢替唑钠晶体,并与TGA结果 相比较,发现头孢替唑钠晶体失去结晶水后,继续加 热DSC曲线中才出现明显的吸热峰;提示结晶水失 去后,头孢替唑钠晶体的晶格仍保留;DSC曲线中吸 热峰的出现标志着晶格的破坏 由于吸热峰的面积 与失去的结晶水的量呈正相关,失去的结晶水的量 越大,出现的吸热峰的峰面积越大(图5)。提示每 一种头孢替唑钠晶格中含有一种类型的结晶水: -2l 一『: ~~~~~~~、 一一… 二二 二 : Temperatttl ̄/。C Figure 5 DSC curves of ceilizole crystal 8,6,10,2,15:diferent crystals fonned in different conditions Crystal 8 from Jsopropanol—vcater(1:1), C13,stal 6 from methanol—water(1:1),CrYstal 10 and crystal 2 frmn Jsopropanol—water(5:4),C1Tstal 15 from Jsopmpanol—water(5:3) 利用TGA测定不同头孢替唑钠晶体的热分解 点,并用头孢替唑钠晶体含有在35~117 oC失去的 结晶水的量表征I型晶体的量,分析热分解点与晶 体结晶型的关系。图6中,曲线A为不同晶体在35 ~117℃失去的结晶水含量与其热分解点的关系曲 线,曲线B为不同晶体在110~160 oC失去的结晶水 含量与其热分解点的关系曲线:发现晶体中随着在 35~117℃失去的结晶水含量的增加,在110~160℃ 失去的结晶水含量的减少,即晶体中I型结晶的比 例的提高,晶体的热分解点升高,提示I型结晶较II 型结晶的热稳定性好。 2.4计算化学分析采用分子力学算法(molecular mechanical method),根据最低能量原理,利用Chem 3D软件,模拟头孢替唑钠单晶中水分子与头孢替唑 钠的相互作用,得到4个模型(图7):模型1中钠离 Figure 6 Influence of the type of eDslal ̄aler upon the thermal degradation point of ceftezole e ̄stal Relation between the thermal degradation point of thc crysta]and the content of eryslal water lost during 35~ 儿7℃(A1 and 110~160 ̄Z(B) 子与羧基21位氧原子的距离为1.985A:水分子中 的两个氢原子与羧基中2O位氧原子的距离分别为 1.868和1 898A;与2l位氧原子的距离分别为 2.166和2 991A;此时分子的最低能量为一43 9 kcal・mol。模型2中钠离子与羧基21位氧原子的 距离为1.976A;水分子中的两个氢原子分别与羧基 中20位氧原子的距离分别为1.839和3 202A,与17 位装基氧原子的距离分别为1.901和1.876fk:此时 分子的最低能量为一46.8 kcal,mol 模型3中钠 离子与羧基21位氧原子的距离为1.981A;水分子 中的两个氢原子与羧基中20位氧原子的距离分别 为1.922和1.893A,与2l位氧原子的距离分别为 2.179和3.20oA:此时分子的最低能量为一4I 7 kcal・mol。模型4中钠离子与羧基2l位氧原子的 距离为1.967h;水分子中的两个氢原子与羧基中加 位氧原子的距离分别为1.808和3.166.g,,与21位氧 原子的距离分别为3 223和4.141A;此时分子的虽 低能量为一38 2 kcal,mol~. .将计算得到的4个模型与单晶x射线衍射结果 相比较,发现模型4中钠离子和水分子的位置与单 晶x射线衍射结果最接近 由于模型1、模型2和 模型3的最低能量均低于模型4,水分子与头孢替 唑钠可能有多种相互作用模式,进而导致头孢替唑 钠一水合物具有不同的结晶状态: 维普资讯 http://www.cqvip.com

药学学报Acta Phm ̄naceufiea Sinica 2002.37(4):275—279 嘴 (Model 1】 (tassel 2l 一曲 fⅥod‘I_ 3】 。 , .f・ Figure 7 Possible interaction models of eeftezole Mmeehmlical method ium with water in the crystals calculated by molecular Blank:C;Red:O;Yellow:S;Blue: ;Green:H:Purple:Na 讨 论 稳定眭的关系已有较多的报道 .本文的研究结果 进一步证明了头孢菌素的晶体结构与其化学稳定性 头孢替唑钠为第1代头孢菌素,目前仅日本抗 生素物质基准解说(日抗基)中收载,国内已经进口 井正在仿制..日抗基中要求头孢替唑钠的水分含量 关系密切 但如何控制结晶条件形成单 晶型的头 孢替唑钠一水合物有待于进一步的研究。 利用计算化学的方法探讨单晶中水分子与头孢 应不超过5 0%,但未明确头孢替唑钠样品中是否 含有结晶水;文献中也未见对头孢替唑钠结晶特陛 替唑钠问的可能相互作用形式,即使是与测定结果 最接近的模型4的计算结果与单晶X射线衍射测定 的详细研究报道 我们的研究发现,头孢替唑钠虽 然在多种醇一水溶液中均可形成结晶,但在异丙醇一 水(3:5~4:5)中最易结晶;经单晶x射线衍射分析 证明.其晶体为头孢替唑钠一水合物。头孢替唑钠 一结果仍有一定差异.这可能与采用的分子力学算法 程序不能反应体系中环境对分子间相互作用的影 响,加之算法本身的局限性有关。比较}f‘算得到的 模型1、模型2与模型3,发现3个模犁中钠离子和 水台物的理论含水量约为3 9%.提示日抗基中 水分子的位置变化并不大.但与模型4中钠离子和 控制头孢替唑钠中吸附水的含量小于1%。 水分子的位置明显不同;故模型1、模型2或模型3 由于不同结晶条件下得到的头孢替唑钠晶体虽 然均为头孢替唑钠一水合物,但粉末x射线衍射 (图2)及TGA结合DSC分析均发现,头孢替唑钠一 可能与头孢替唑钠一水合物IT型晶体有关 但探 光衍射实验确定一 讨头孢替唑钠II型晶体的确切结构尚需通过单晶x 水合物晶体有I型和II型两种不同的晶型;I型晶体 中水分子的结合较为松散,在35~117℃附近即可 头孢替唑与头孢唑林结构相似(图1)但头孢唑 林钠根据环境中水分子的多少,可形成。型(含5分 失去:Ii型晶体中水分子的结合较为紧密.在110— 160℃附近方可失去(图4 5)。通过TGA测定不同 头孢替唑钠一水合物晶体的热分解点.并分析热分 解点与晶 的关系,发现头孢替唑钠一水合物I犁 子结晶水)、B型(含2/3分子结晶水)和头孢唑林钠 一水合物等不同晶体.但头孢替唑钠在不同条件下 结晶仅能形成不同晶型的一水合物.头孢替唑钠与 头孢唑林钠结构与其结晶特性的关系正在研究中。 助进行单晶X射线衍射分析 致谢:中国医学科学院药物研究所吕橱、部扁泰教授掷 晶体的比例越高,晶体的热分解点越高(图6),晶体 的热稳定性越好。头孢菌素结晶度、晶型与其化学 维普资讯 http://www.cqvip.com

药学学报Acta Pharmaeeutlca Sinica 2002,37(4):275—279 REFERENCES 1 Otsuka MK Hygroscopicity and solubility of nonc ̄,stalline ・279 【3]Pikal MJ.Dellerman KM.Stahilit'ytesting of phannaeeutical s by high- ̄nsltivity isothermal calorimet ̄ at 25 ̄C: cephalexiu[j]Chem P m Bug.1983.31(1):230— 236 cep ̄mlospor/ns in the solid and aqueous solution l s【j , 』P .1989.5O(2 :233 252 [2]【) Ⅷr.Kamat MS.DeLuc ̄PP Hygro ̄'opJc freeze—dried producls j]t ̄harm 425 of l4 j Sebhatu T.Angberg M. ̄.hlneck C.Assessment of the degree of disorder in crystalline ̄>lids isothe ̄nal cefa ̄|in sodium: ̄.pplieation to evaluate the erystallinity of .1988.5 L7):421 mie ̄alorimell3,[J J M』 nm.1994.104(I/:I 35一 】44 APPROACH T0 THE CRYSTALLINE CHARACTER TICS 0F CEFI'EZ0LE S0DIUM HU Chang-qin.CHENG Shuang-hong,LU Lm c National Institute for the Control of Pharmaceutical and Biological Products,Beljing 100050.Chino) ABSTRACT:AIM To study the custalline characteristics of eeftezole sodium..METHODS Ceilez0le 50dium s. c ̄tals were obtained from di艉rent solventsX啪y difraction,cIsC,TcA,etc n'ere used to anal ze tbe c .RESULTS Ceftezole sodium crystal was easily obtmned in isopmpano1.water mixturen(tOilSists of ceftizole s0dium n ̄nohydmte.which consists of type I and type II two diferent eD'stal formsPowder X.m difraction patterns showed .diferences between type I and the type II crystal forms.Peaks at and 18。in difraetograms of the帅e I.but at 9。and 1 8.6。in the type II could be obse ̄'ed.grater molecules in diferent e ̄stal forms had diferent COmbining e[】nditi0n. They lost during 35~l】7℃in the type I form.but l0st during 110—160%in the type II form CONCLUSION Stuctrure of eeftizole sodium mon0hydrate crystal 0btained in different cimumstnee COOlad be s0瑚e vary,'.whieh inlluence upon the tbermal stability of the e,ompound.The type I e ̄,stal form is more stable than the typeⅡKEY WOlIDS:ceftizole sodium;crystalline;stability;X.mv difraction . 

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