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• 通过晶体工程和超分子合成子开发设计的多组分晶体，对控制材料的理化性质以及机械性能具有显著的影响，可以满足不同领域不同方面的应用和需求^[1]。在药学领域，许多药物在开发的时候因为物理特性的不足而失败^[2]，市售的药物也有很多存在水溶性差、稳定性差的问题^[3-4]、共晶和盐的形成可以在不影响药物内在化学活性的同时，改善药物诸如溶解度、生物利用度、机械性能和水合稳定性等性质^[5-8]。共晶和盐的区别是在共结晶时组分间是否发生了质子转移^[9]。相对于共晶，盐是目前更常用的改善药物理化性质的方法^[10-11]。

  依托度酸(ETO)是一种吡喃羧酸衍生物的非甾体抗炎药，具有镇痛活性^[12-13]，已被研究用于类风湿性关节炎、骨关节炎和由手术引起的疼痛^[14]。本文利用研磨和混悬两种方法对依托度酸进行筛选，制备了ETO和哌嗪(PIP)的盐，化学计量比为2:1，通过溶剂挥发法培养得到其单晶。依托度酸和哌嗪成盐以后，溶解度和热稳定性得到明显的提高。作为依托度酸的第一个盐，其对依托度酸后续的晶体工程学研究具有重要的意义。

  Scheme 1

  

  Scheme 1.  Molecular structures of (A)ETO and (B)PIP

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  1.   实验部分

  1.1   试剂和仪器

  ETO＞98%，购自东京化成工业株式会社。无水PIP、无水乙醇、乙腈和乙酸乙酯，均为分析纯试剂，购自国药集团化学试剂有限公司。

  APEX-II CCD型单晶衍射仪(德国Bruker公司)；D8 ADVANCE型粉末X射线衍射仪(PXRD，德国Bruker公司)；Q2500型差示扫描量热仪(DSC，美国TA公司)；TG 209 F1型热重分析仪(TGA，德国耐驰公司)；RC-6型溶出度测试仪(天津天光光学仪器有限公司)；Waters 2535型高效液相色谱(HPLC，美国Waters公司)；CTHI-150B1型恒温恒湿箱(上海施都凯有限公司)；BJ-15型粉末压片机(天津博君科技有限公司)；Pulverisette 23型微型球磨机(德国Fritsch公司)；TP-6型智能透皮试验仪(天津鑫洲科技有限公司)。

  1.2   ETO-PIP粉末样品的制备

  按照n(ETO):n(PIP)=2:1，称取0.4 mmol(114.9 mg)的ETO和0.2 mmol(17.2 mg)PIP置于球磨机中，加入20 μL的乙酸乙酯，在40 Hz条件下研磨20 min。或者称取与球磨相同物质的量的起始原料，加入2 mL乙酸乙酯，在室温条件下，以300 r/min的转速密封混悬3 d。

  1.3   ETO-PIP单晶的培养

  按照n(ETO):n(PIP)=1:1，准确称取0.1 mmol(28.7 mg)的ETO和0.1 mmol(8.6 mg)的PIP溶于2 mL的乙醇和乙腈混合溶液(体积比1:1)的混合溶剂中，在室温下缓慢挥发。24 h后无色透明针状晶体析出。

  1.4   粉末X射线衍射

  采用配置有Lynx Eye检测器，CuKα辐射源的PXRD上测试原料以及盐的粉末样品，步长为0.02°，扫描角度3°~40°。将收集到衍射图谱与原料的衍射图谱进行对比分析。

  1.5   单晶X射线衍射

  采用CCD单晶衍射仪收集ETO-PIP的单晶数据，测试温度为293 K，射线源为MoKα(λ=0.071073 nm)。ETO-PIP的晶体结构利用SHELXL-2014软件使用直接法解得并用最小二乘法进行精修。所有非氢原子均进行各向异性精修，碳上的H原子通过几何连接固定其位置，活泼氢由傅里叶寻峰得到。晶体数据列于表 1，氢键作用力列于表 2。CCDC号：1950611

  表 1

  

  表 1  ETO-PIP晶体数据和结构参数

  Table 1.  Crystal data and structural refinement parameters of ETO-PIP

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  Formula	C34H52N4O6	γ	102.57(3)
  Formula mass	660.86	V/nm3	0.912 8(3)
  T/K	293(2)	Calculated density/(g·cm-3)	1.198
  Crystal system	triclinic	F(000)	354
  Space group	P-1	Rint	0.037 9
  a/nm	0.568 9(11)	Number of parameters	229
  b/nm	0.113 8(2)	Δρmax:Δρmin/(e·nm-3)	242/-188
  c/nm	0.149 5(3)	GOF	1.076
  α/(°)	97.64(3)	R1[I＞2σ(I)]/R1	0.073 9/0.110 3
  β/(°)	100.78(3)	wR2[I＞2σ(I)]/wR2	0.208 4/0.243 2

  表 2

  

  表 2  ETO-PIP的氢键参数

  Table 2.  Hydrogen-bonding parameters of ETO-PIP

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  N―H⋅⋅⋅⋅O	d(D―H)/nm	d(H⋅⋅⋅⋅A)/nm	d(D⋅⋅⋅⋅A)/nm	∠D―H⋅⋅⋅⋅A/(°)
  N(1)―H(1⋅⋅⋅⋅)O(3)	0.086	0.212	0.281(6)	137
  N(2)―H(2C)⋅⋅⋅⋅O(2)	0.089	0.180	0.269(5)	175
  N(2)―H(2D)⋅⋅⋅⋅O(2)	0.089	0.259	0.317(6)	124
  N(2)―H(2D)⋅⋅⋅⋅O(3)	0.089	0.177	0.266(5)	179

  1.6   热学分析

  对两种原料和ETO-PIP进行DSC图谱的采集以用于热分析。准确称取样品3~5 mg置于铝盘中并压封，扫描范围为30~250 ℃，升温速率为10 ℃/min，在流量为50 mL/min的N₂气保护下测试。

  1.7   水合稳定性实验

  称取ETO、ETO-PIP各40 mg置于恒温恒湿箱，设置条件为温度25 ℃，相对湿度95%，暴露28 d，对每个样品每7 d收集一次粉末XRD图谱，测定可能的固体形式转化。

  1.8   本征溶出和平衡溶解度实验

  ETO的浓度用HPLC进行检测，采用C18色谱柱。流动相乙腈水溶液体积比为50:50，设置流速为1 mL/min，检测波长为273 nm，柱温为37 ℃。

  本征溶出实验在溶出度测试仪上进行，设置转速为100 r/min，温度37 ℃，介质为500 mL的磷酸盐缓冲液(pH=6.8)。称取ETO和ETO-PIP各300 mg，用粉末压片机在20 MPa的压力下压制4 min，得到直径为1 cm的药片。将药片用封口膜包裹，仅保留一面暴露。从0.5 h开始取样，每间隔30 min取样一次，时间为3 h。本征溶出实验平行做3次，结果取平均值，并将实验后的样品进行PXRD图谱的收集。

  平衡溶解度在TP-6智能透皮实验仪上进行，实验条件设置为转速100 r/min，温度37 ℃。称取ETO 300 mg，ETO-PIP 344 mg，分别加入到35 mL磷酸盐缓冲液(pH=6.8)，搅拌3 d后，将过滤后的样品稀释10倍进行测试，并将实验后的样品进行粉末X射线衍射图谱的收集。

  2.   结果与讨论

  2.1   晶体结构分析

  ETO-PIP盐为三斜晶系，空间群为P-1，其不对称单元如图 1A所示。不对称单元中包含一个依托度酸阴离子，半个哌嗪阳离子，ETO羧基上的氢转移到PIP的N原子上，PIP上每个N原子均得到一个质子。如图 1B，ETO存在分子内的N⁺——H⋅⋅⋅⋅O^-氢键(N1——H1⋅⋅⋅⋅O3)，ETO和PIP之间通过N2——H2D⋅⋅⋅⋅O2，N2——H2C⋅⋅⋅⋅O3和N2——H2C⋅⋅⋅⋅O2相连形成四聚体，四聚体以PIP分子为枢纽无限延伸形成柱状结构。

  图 1

  

  图 1.  ETO-PIP的不对称单元; (B)ETO-PIP的氢键结构

  Figure 1.  Asymmetric unit of ETO-PIP; (B)Hydrogen bonding structure of ETO-PIP

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  2.2   PXRD图谱

  将制备的样品的PXRD图谱与所得到的单晶的模拟衍射图谱进行对比。如图 2所示，可以发现二者的图谱一致，这表明制备得到的样品与ETO-PIP盐晶体的结构一致，并且较为纯净。

  图 2

  

  图 2.  ETO-PIP实验和模拟PXRD图谱

  Figure 2.  The simulated and experimental PXRD patterns of ETO-PIP

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  2.3   热分析

  ETO-PIP、ETO以及PIP的DSC数据如图 3所示。PIP易升华，熔融伴随着分解，熔点为111 ℃。ETO和ETO-PIP的熔点分别为151和206 ℃，二者在熔融时均伴随着分解，但盐的形成还是提高了ETO的热稳定性。

  图 3

  

  图 3.  PIP、ETO和ETO-PIP的DSC(A)和TG(B)图谱

  Figure 3.  DSC(A) and TG(B) curves of PIP, ETO and ETO-PIP

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  2.4   水合稳定性

  PIP的水合稳定性极差，暴露在空气中迅速吸潮。为了对比研究ETO和ETO-PIP的水合稳定性，进行了为期28 d的高湿度条件(95%RH，25 ℃)下的加湿实验，实验后样品的PXRD图谱如图 4所示。在整个实验周期内ETO和ETO-PIP均未发生相变，表明原药和盐均具有良好的水合稳定性。

  图 4

  

  图 4.  ETO-PIP和ETO在95%RH/25 ℃条件下暴露28d的PXRD图谱

  Figure 4.  PXRD patterns of ETO-PIP and ETO after exposing at 95%RH/25 ℃ for 28 days

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  2.5   本征溶出和平衡溶解度

  为了比较ETO和ETO-PIP的溶出性能的差异，对二者进行了本征溶出实验(由于药物本身的溶解度较小，加上本征实验需要压片，溶解较慢，实验刚开始时溶液中药物的浓度很小，所以本征实验一般第一个点从30 min开始取)。结果如图 5所示，ETO和ETO-PIP的溶出速率分别为6.23×10^-5和2.95×10^-5 mg/(min·mL·cm²)。形成盐以后，ETO的溶出速率提高了2.1倍。为期3 d的ETO和ETO-PIP的平衡溶解度实验表明，相较于ETO的平衡溶解度(0.82 mg/mL)，ETO-PIP的平衡溶解度(3.93 mg/mL)提高了约4.8倍。如图 6所示，经过平衡溶解度实验以后，样品未发生相转化。

  图 5

  

  图 5.  ETO-PIP和ETO本征溶出曲线

  Figure 5.  Curves of ETO-PIP and ETO used in intrinsic dissolution experiment

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  图 6

  

  图 6.  平衡溶解度实验后的ETO-PIP和ETO的PXRD图谱

  Figure 6.  PXRD patterns of ETO-PIP and ETO after intrinsic dissolution experiment

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  3.   结论

  制备了依托度酸(ETO)与哌嗪的药物盐，并得到其结构。利用差示扫描量热法和粉末X射线衍射对药物盐的理化性质进行了研究。结果表明，盐的形成提高了ETO的热稳定性。水合稳定性实验表明，在为期28d的高湿度条件(95%RH，25 ℃)下药物盐未发生相变具有良好的水合稳定性。药物盐比原药的溶解度和溶出速率分别提高了4.8倍和2.1倍，说明盐的形成可能提高药物的生物利用度。该工作提供了ETO有前景的固体形式，并对ETO后续的晶体工程研究打下了基础。

  
  
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  Scheme 1  Molecular structures of (A)ETO and (B)PIP

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  图 1  ETO-PIP的不对称单元; (B)ETO-PIP的氢键结构

  Figure 1  Asymmetric unit of ETO-PIP; (B)Hydrogen bonding structure of ETO-PIP

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  图 2  ETO-PIP实验和模拟PXRD图谱

  Figure 2  The simulated and experimental PXRD patterns of ETO-PIP

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  图 3  PIP、ETO和ETO-PIP的DSC(A)和TG(B)图谱

  Figure 3  DSC(A) and TG(B) curves of PIP, ETO and ETO-PIP

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  图 4  ETO-PIP和ETO在95%RH/25 ℃条件下暴露28d的PXRD图谱

  Figure 4  PXRD patterns of ETO-PIP and ETO after exposing at 95%RH/25 ℃ for 28 days

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  图 5  ETO-PIP和ETO本征溶出曲线

  Figure 5  Curves of ETO-PIP and ETO used in intrinsic dissolution experiment

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  图 6  平衡溶解度实验后的ETO-PIP和ETO的PXRD图谱

  Figure 6  PXRD patterns of ETO-PIP and ETO after intrinsic dissolution experiment

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  表 1  ETO-PIP晶体数据和结构参数

  Table 1.  Crystal data and structural refinement parameters of ETO-PIP

  Formula	C34H52N4O6	γ	102.57(3)
  Formula mass	660.86	V/nm3	0.912 8(3)
  T/K	293(2)	Calculated density/(g·cm-3)	1.198
  Crystal system	triclinic	F(000)	354
  Space group	P-1	Rint	0.037 9
  a/nm	0.568 9(11)	Number of parameters	229
  b/nm	0.113 8(2)	Δρmax:Δρmin/(e·nm-3)	242/-188
  c/nm	0.149 5(3)	GOF	1.076
  α/(°)	97.64(3)	R1[I＞2σ(I)]/R1	0.073 9/0.110 3
  β/(°)	100.78(3)	wR2[I＞2σ(I)]/wR2	0.208 4/0.243 2

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  表 2  ETO-PIP的氢键参数

  Table 2.  Hydrogen-bonding parameters of ETO-PIP

  N―H⋅⋅⋅⋅O	d(D―H)/nm	d(H⋅⋅⋅⋅A)/nm	d(D⋅⋅⋅⋅A)/nm	∠D―H⋅⋅⋅⋅A/(°)
  N(1)―H(1⋅⋅⋅⋅)O(3)	0.086	0.212	0.281(6)	137
  N(2)―H(2C)⋅⋅⋅⋅O(2)	0.089	0.180	0.269(5)	175
  N(2)―H(2D)⋅⋅⋅⋅O(2)	0.089	0.259	0.317(6)	124
  N(2)―H(2D)⋅⋅⋅⋅O(3)	0.089	0.177	0.266(5)	179

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