鹽酸貝那普利多晶型的制備和表征

方 紅，胡秀榮，顧建明，陳關(guān)喜，馮建躍，湯谷平

鹽酸貝那普利多晶型的制備和表征

方 紅，胡秀榮，顧建明，陳關(guān)喜，馮建躍，湯谷平

(浙江大學(xué)化學(xué)系，浙江杭州310027)

目的：獲得制備鹽酸貝那普利兩種晶型——A晶型和B晶型的制備工藝，研究不同晶型的鹽酸貝那普利在紅外光譜、熱穩(wěn)定性和晶體結(jié)構(gòu)上的差異，探討兩種晶型的轉(zhuǎn)晶條件及穩(wěn)定性關(guān)系。方法：用傅里葉紅外光譜(IR)、熱重(TG)、差示掃描量熱法(DSC)、X射線粉末衍射(PXRD)、X射線單晶衍射(SCXRD)等分析手段，對鹽酸貝那普利A晶型和B晶型分別進(jìn)行表征研究。結(jié)果：獲得了A晶型和B晶型的制備工藝、晶體結(jié)構(gòu)及晶體穩(wěn)定性。晶體結(jié)構(gòu)分析表明，A晶型屬單斜晶系，空間群 P21，晶胞參數(shù) a=7.8655(4)?，b=11.7700(6)?，c=13.5560(7)?，β =102.9470(10)°，晶胞體積 V=1223.07(11)?3，晶胞內(nèi)分子數(shù) Z=2。B 晶型屬正交晶系，空間群P212121，晶胞參數(shù) a=7.9353(8)?，b=11.6654(11)?，c=26.6453(16)?，晶胞體積 V=2466.5(4)?3，晶胞內(nèi)分子數(shù)Z=4。從DSC和XRD結(jié)果表明B晶型熱處理后會轉(zhuǎn)變成A晶型。結(jié)論：鹽酸貝那普利A晶型和B晶型都是無水晶型，是分子構(gòu)型不同產(chǎn)生的多晶型，A晶型的高溫穩(wěn)定性優(yōu)于B晶型。

苯丙氮卓艸類/化學(xué)合成;苯丙氮卓艸類/化學(xué);藥物穩(wěn)定性;鹽酸貝那普利;多晶型;表征

［J Zhejiang Univ(Medical Sci)，2012，41(6):639-646.］

固體藥物在結(jié)晶過程中因重結(jié)晶條件的變化，而產(chǎn)生其分子在晶胞中的對稱規(guī)律的不同，導(dǎo)致藥物分子之間、藥物分子與溶劑分子之間相互作用力或結(jié)合方式的不同，以及某些局部構(gòu)象變化等等，從而使藥物晶體出現(xiàn)兩種或兩種以上的空間群和晶胞參數(shù)，產(chǎn)生多晶型現(xiàn)象。多晶型固體藥物，有相同的分子結(jié)構(gòu)，但有不同的空間構(gòu)象和三維空間的堆疊方式。多晶型是固體有機(jī)物，特別是含多種官能基團(tuán)的有機(jī)藥物的普遍現(xiàn)象［1-2］，例如38種巴比妥藥物中63%有多晶型，48種甾體化合物中67%有多晶型［3］。

對固體藥物的多晶型現(xiàn)象的認(rèn)識，始于18世紀(jì)20年代。上世紀(jì)60年代以來，伴隨X射線衍射、紅外光譜、核磁共振等現(xiàn)代結(jié)構(gòu)分析技術(shù)的發(fā)展，對有機(jī)藥物、農(nóng)藥、染料等結(jié)構(gòu)與性能間關(guān)系認(rèn)識的深入，發(fā)現(xiàn)晶型與制備條件、貯存穩(wěn)定性、加工性能、生物活性間關(guān)系越來越密切，喚起了人們對晶型的重視。不同晶型的同一藥物在溶解度、溶出速率、熔點、密度、硬度、外觀以及生物有效性方面可能有顯著差異，從而影響藥物的穩(wěn)定性、生物利用度及療效的發(fā)揮［4-7］?；诰蛯λ幬锏闹匾裕陙硎澜绺鲊娂姲丫土腥胨幬镔|(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)，確定晶型與分析混晶藥物中的晶型含量已成為新藥審批中必需明確的關(guān)鍵問題，藥物制造商更是把晶型作為專利內(nèi)容范圍的技術(shù)保護(hù)起來。有機(jī)藥物晶型的篩選、制備和表征，在藥物研究中已成為嚴(yán)峻的課題［8-9］。

鹽酸貝那普利別名:鹽酸苯那普利，化學(xué)名為:{(3S)-3-［(1S)-1-乙氧羰基-3-苯基丙基氨基］-2，3，4，5-四氫-2-氧-1H-1-苯并氮雜卓-1-基}乙酸單鹽酸鹽，是貝那普利的鹽酸鹽，是一種重要的抗高血壓藥，也存在多晶型。據(jù)文獻(xiàn)報道，貝那普利有α、β、γ三種晶型，而鹽酸貝那普利有A晶型和B晶型兩種晶型，并報道了它們的特征X射線衍射譜線(XRD)［10-13］。鹽酸貝那普利的晶型與藥效的關(guān)系尚未見報道。目前市面上銷售的鹽酸貝那普利藥物為B晶型。所有這些晶型的結(jié)構(gòu)，特別是晶體結(jié)構(gòu)和熱穩(wěn)定性均未見報道。本研究制備得到了鹽酸貝那普利A晶型和B晶型，首次報道了兩種晶型的晶體結(jié)構(gòu)，并研究了兩種晶型的轉(zhuǎn)晶條件及穩(wěn)定性關(guān)系。鹽酸貝那普利的化學(xué)結(jié)構(gòu)見圖1。

圖1 鹽酸貝那普利的化學(xué)結(jié)構(gòu)Fig.1 Chemical structure of benazepril hydrochloride

1 材料與方法

1.1 材料 鹽酸貝那普利原料藥，由浙江華海藥業(yè)股份有限公司提供。四氫呋喃，無水乙醇，環(huán)己烷均為分析純。

1.2 方法

1.2.1 鹽酸貝那普利A晶型和B晶型的制備稱取2 g鹽酸貝那普利原料藥溶于16 ml無水乙醇中，攪拌加熱至60℃，再向其中緩慢加入130 ml環(huán)己烷，慢慢析出沉淀，抽濾，得固體物，60～80℃烘干，即得鹽酸貝那普利A晶型。將此濾液在30～40℃下靜置析晶，得無色片狀單晶。稱取2 g鹽酸貝那普利原料藥加入到45 ml四氫呋喃中，攪拌加熱至65℃，待完全溶解后，自然降溫析晶，得無色針狀晶體，抽濾，60～80℃下烘干得鹽酸貝那普利B晶型。

1.2.2 傅里葉紅外光譜(IR)分析 將少量樣品(鹽酸貝那普利A晶型和B晶型)平鋪在VECTOR-22傅里葉紅外光譜儀(Bruker公司，德國)上測定，掃描的波數(shù)范圍是2000～600 cm-1。

1.2.3 熱分析 5 mg樣品(鹽酸貝那普利 A晶型和 B晶型)在氮氣流(流速 =120 cm3/min)中，從30℃以10℃/min升到390℃，在TA SDT Q600熱重分析儀(美國TA公司)上測定。5 mg樣品(鹽酸貝那普利A晶型和B晶型)在氮氣流(流速 =50 cm3/min)中，從 30℃ 以10℃/min升到250℃，在 TA DSCQ100差示掃描量熱儀(美國TA公司)上測定。

1.2.4 X射線粉末衍射(XRD)分析 適量研磨后的A晶型和B晶型的粉末制樣后，置于Rigaku D/Max-2550粉末衍射儀(日本Rigaku公司)上測定。測試條件為:Cu靶(λ=1.54059 ?)，電壓40 kV，電流 250 mA，掃描范圍是3.0 ～ 50.0°2θ，步寬0.02°，掃描速度5°/min。所得數(shù)據(jù)用 MDI-Jade version 7.5.1［14］軟件處理。

1.2.5 X 射線單晶衍射(SCXRD)分析 取合適尺寸的單晶，置于Rigaku R-AXIS-RAPID單晶衍射儀(日本Rigaku公司)上，在室溫下用Mo靶 (λ=0.71073?)測定。并分別用SHELXS 97(Sheldrick，2008)［15］和 SHELXL97(Sheldrick，2008)［16］進(jìn)行結(jié)構(gòu)解析和修正。使用程序 ORTEP［17］獲得結(jié)構(gòu)圖。

2 結(jié)果

2.1 IR分析結(jié)果 圖2是鹽酸貝那普利A晶型和B晶型的IR圖譜。比較它們的紅外圖譜可知，兩種晶型的紅外圖譜大致相同，但在峰的位置及相對強(qiáng)度上有些差別。1730 cm-1左右的峰是酯基中羰基的伸縮振動峰，A晶型的這個峰較B晶型的吸收波長小一些。1670 cm-1左右的峰是酰胺中羰基的吸收峰，其位置在兩種晶型中相近，但是峰形有所不同，A晶型明顯比較尖銳。1200 cm-1左右的吸收峰區(qū)域也有較大區(qū)別，A晶型的圖上表現(xiàn)為兩個同等強(qiáng)度的峰，B晶型圖上這兩個峰的強(qiáng)度相差很大。700 cm-1，750 cm-1兩組峰是苯環(huán)單取代的峰，A晶型中兩組峰是等強(qiáng)度的，但B晶型中700 cm-1的峰強(qiáng)度明顯大于750 cm-1的吸收峰。

2.2 熱分析結(jié)果 圖3、4分別是鹽酸貝那普利A晶型和B晶型的熱重(TG)圖和差示掃描量熱(DSC)分析圖。從TG圖中可以看出，A晶型和B晶型在分解前都沒有重量損失，即都是不含溶劑(包括水)的晶型，并且都在180℃左右開始熔融分解。從DSC圖可知，A晶型與B晶型的熱穩(wěn)定性完全不同，A晶型和B晶型的熔融分解溫度均為180℃(峰頂值)，但B晶型在熔融分解前還有一個相變過程，表現(xiàn)在DSC圖中，129.79℃(峰頂值)處有一吸熱峰。

2.3 X射線單晶衍射分析結(jié)果 圖5、6分別是鹽酸貝那普利A晶型的分子結(jié)構(gòu)圖和分子堆疊圖，圖7、8分別是鹽酸貝那普利B晶型的分子結(jié)構(gòu)圖和分子堆疊圖。晶體結(jié)構(gòu)分析表明，A晶型屬單斜晶系，空間群P21，晶胞參數(shù)a=7.8655(4)?，b=11.7700(6)?，c=13.5560(7)?，β =102.9470(10)°，晶胞體積 V=1223.07(11)?3，晶胞內(nèi)分子數(shù) Z=2。B 晶型屬正交晶系，空間群 P212121，晶胞參數(shù) a=7.9353(8)?，b=11.6654(11)?，c=26.6453(16)?，晶胞體積 V=2466.5(4)?3，晶胞內(nèi)分子數(shù)Z=4。A晶型和B晶型的晶體結(jié)構(gòu)研究表明，HCl上的H+轉(zhuǎn)移到了貝那普利分子的氨基N上，Cl-與貝那普利分子通過分子內(nèi)氫鍵N-H…Cl相連，形成離子對。在A晶型和B晶型中，貝那普利分子的構(gòu)型不同(見圖5和圖7)，主要是1-乙氧羰基-3-苯基丙基氨基的構(gòu)型不同，從幾個扭角C13-C14-C15-C16［A晶型:179.3(2)°;B晶型:79.9(2)°］，C14-C15-C16-C17［A 晶型:-87.2(2)°;B 晶型:-108.6(2)°］，C14-C15-C16-C21［A 晶型:91.4(2)°;B晶型:73.4(2)°］的差異得以充分體現(xiàn)。在這兩種晶型中，鹽酸貝那普利分子在三維空間的堆疊方式也不同(圖6，圖8)，導(dǎo)致A晶型和B晶型的穩(wěn)定性不同。

2.4 多晶X射線衍射分析(XRD)分析結(jié)果多晶X射線衍射分析表明，A晶型與B晶型的特征衍射譜線有明顯差異，除掉兩者的重疊峰，A晶型的最特征衍射峰(以衍射角2θ表示為):11.93°，13.78°，16.45°，17.37°，19.31°，19.65°，21.06°，25.53°，而 B 晶型的最特征衍射峰(以衍射角 2θ 表示為):8.24°，13.92°，16.84°，18.20°，23.44°，24.66°，30.24°。圖 9是鹽酸貝那普利A晶型和B晶型的X射線衍射實驗圖與由單晶衍射結(jié)果計算得到的模擬圖，結(jié)果表明，實驗圖與計算圖完全一致，說明在本實驗條件下制備得到的A晶型與B晶型均是單一晶型。通過兩種晶型的穩(wěn)定性研究表明，B晶型在熱處理條件下，可轉(zhuǎn)變成A晶型，即A晶型的高溫穩(wěn)定性優(yōu)于B晶型，這與DSC結(jié)果一致。B晶型在129.79℃有一個吸熱峰，伴隨的是一個相變過程，因此B晶型在120℃下加熱0.5 h后即有部分轉(zhuǎn)變成A晶型，而1.5 h后即完全轉(zhuǎn)變成A晶型(圖10)。這充分說明了高溫下A晶型較B晶型穩(wěn)定。

3 討論

本實驗采用重結(jié)晶的方法制備得到了A晶型和B晶型的鹽酸貝那普利，并成功獲得了制備鹽酸貝那普利A晶型和B晶型的工藝。通過IR、TG、DSC、PXRD、SCXRD 等分析手段對兩種晶型的化學(xué)結(jié)構(gòu)和晶體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征研究。結(jié)果表明，A晶型和B晶型分子中都不含溶劑，屬無水晶型，HCl上的H+均轉(zhuǎn)移到了貝那普利分子的氨基N上，形成了離子對。但A晶型與B晶型的分子構(gòu)型有差異，主要表現(xiàn)在1-乙氧羰基-3-苯基丙基氨基的構(gòu)型差異，同時A晶型與B晶型在三維空間的堆疊方式也不同，這就導(dǎo)致這兩種晶型的穩(wěn)定性的不同。

熱分析結(jié)果表明兩種晶型在室溫下都很穩(wěn)定，在高溫下B晶型會轉(zhuǎn)變成A晶型，由此可知A晶型在高溫下比B晶型更穩(wěn)定。熱分析結(jié)果進(jìn)一步證實了晶體結(jié)構(gòu)的研究結(jié)果。

［1］ MAO Li，ZHENG Qi-tai，LV Yang( 冒莉，鄭啟泰，呂 揚).Progress on the study of solid drug polymorphism ［J］.Natural Product Research and Development(天然產(chǎn)物研究與開發(fā))，2005，17(3):371-375.(in chinese)

［2］ LUO Yi(羅毅).Research advancement on the stability of drug polymorphism［J］.China Medical Herald(中國醫(yī)藥導(dǎo)報)，2009，6(28):5-6.(in chinese)

［3］ FREDERICK G V，JEFFREY B，LEE M K，etal.Physical，crystallographic，and spectroscopic characterization of a crystalline pharmaceutical hydrate:understanding the role of water［J］.Crystal Growth ＆ Design，2006，6(10):2333-2354.

［4］ BRITTAIN H G. Polymorphism in Pharmaceutical Solids［M］.New York:Marcel Dekker，Inc.，1999.

［5］ PUDIPEDDI M，SERAJUDDIN A T.Trends in solubility of polymorphs［J］.Journal of Pharmaceutical Science，2005，94(5):929-939.

［6］ SINGHAL D，CURATOLO W.Drug polymorphism and dosage form design:a practical perspective ［J］.Advanced Drug Delivery Reviews，2004，56(3):335-347.

［7］ ZHANG Min，YANG Liang(張 敏，楊梁).Drug polymorphism and its impact on the preparation ［J］.China Pharmaceuticals(中國藥業(yè))，2006，15(7):63-64.(in chinese)

［8］ OUVRARD C，PRICE S L.Toward Crystal Structure Prediction for Conformationally Flexible Molecules:The Headaches Illustrated by Aspirin ［J］.Crystal Growth ＆ Design，2004，4(6):1119-1127.

［9］ ZHENG Li-li(鄭麗莉).The impact of drug polymorphism on the quality of medicines［J］.China Pharmacist(中國藥師)，2008，11(3):347-349.(in chinese)

［10］ VANDERROEST J M， MCCLOUGHAN K，NACHARAJU K.Crystalline polymorphs of benazepril hydrochloride［P］.WO2006084761A1，2006.

［11］ SINGH G P，DHAKE V N，CHILLARA SV et al.Process for crystallization of benazepril hydrochloride［P］.US20090082559A1，2009.

［12］ VANDER SCHAAF P A， MARCOLLI C，SZELAGIEWICZ M.Crystalline polymorphic and amorphous forms of benazepril hydrochloride［P］.WO2004013105A1，2004.

［13］ CASTALDI G，RAZZETTI G，MANTEGAZZA S.Process of the preparation of benazepril hydrochloride［P］.US20050203294，2005.

［14］ Materials Data，Inc，Jade，Version 7.5.1，1224 Concannon Blvd.Livermore，CA 94550，USA.

［15］ SHELDRICK G M.SHELXS-97，Program for Crystal Structure Solution，University of G ttingen，Germany，1990.

［16］ SHELDRICK G M.SHELXL-97，Program for Crystal Structure Refinement，University of G ttingen，Germany，1997.

［17］ FARRUGIA L J.ORTEP-3 for Windows-a version of ORTEP-III with a Graphical User Interface(GUI).J.Appl.Cryst，1997.

Preparation and characterization of Forms A and B of benazepril hydrochloride

FANG Hong，HU Xiu-rong，GU Jian-ming，CHEN Guan-xi，F(xiàn)ENG Jian-yue，TANG Gu-ping
(Department of Chemistry，Zhejiang University，Hangzhou 310027，China)

Objective:To prepare Form A and Form B of benazepril hydrochloride and to compare the differences in spectrums，thermodynamics and crystal structure between two polymorphic forms.Methods:Form A and Form B of benazepril hydrochloride were characterized by Fourier transform infrared spectroscopy(IR)，thermal gravimetric analysis(TG)，differential scanning calorimetry(DSC)，powder x-ray diffraction(PXRD)and single crystal x-ray diffraction(SCXRD).Results:Preparation method，crystal structure and polymorphic stability of Form A and Form B of benazepril hydrochloride were obtained.Based on the analysis of crystal structure of both polymorphs，F(xiàn)orm A belonged to monocline space group P21with a=7.8655(4)?，b=11.7700(6)?，c=13.5560(7)?，β =102.9470(10)°，V=1223.07(11)?3and Z=2，while Form B belonged to orthorhombic space group P212121，witha=7.9353(8)?，b=11.6654(11)?，c=26.6453(16)?，V=2466.5(4)?3and Z=4.From the DSC and XRD results，F(xiàn)orm B of benazepril hydrochloride could be transformed into Form A after heating treatment.Conclusions:Form A and Form B of benazepril hydrochloride are both anhydrous and displayed different polymorphs due to different molecular configuration.Furthermore，F(xiàn)orm A exhibits more stable than Form B at high temperatures.

Benzazepines/chemical synthesis;Benzazepines/chemistry;Drug stability;Benazepril hydrochloride;Polymorphism;Characterization

R 972.4

A

1008-9292(2012)06-0639-08

http:∥www.journals.zju.edu.cn/med

10.3785/j.issn.1008-9292.2012.06.006

2012-09-07

2012-10-08

浙江省自然科學(xué)基金資助項目(Y407162).

方 紅(1988-)，女，碩士研究生，主要從事藥物多晶型的研究.

馮建躍(1960-)，男，博士，教授，碩士生導(dǎo)師，主要從事有機(jī)硅材料的合成及藥物研究;E-mail:jyfeng@ema.zju.edu.cn

［責(zé)任編輯 張榮連］