尼莫地平新晶型及多晶型Hirshfeld表面分析研究*

王雪，張寶喜，邢逞，龔寧波，呂揚

(北京協(xié)和醫(yī)學院中國醫(yī)學科學院藥物研究所，藥物晶型研究中心，晶型藥物研究北京市重點實驗室，北京 100050)

尼莫地平為第2代二氫吡啶類鈣離子拮抗劑，臨床上主要用于治療高血壓、偏頭痛、急性缺血性卒中等，在治療腦血管疾病方面具有很大的發(fā)展前景，但也存在生物利用度不高、各廠家藥品質(zhì)量參差不齊等難題[1]，因此，研發(fā)尼莫地平新晶型是當前努力的方向。自1989年WANG等[2]首次報道尼莫地平晶A型的晶體結(jié)構(gòu)后，1990年LANGS等[3]又報道了尼莫地平晶B型的晶體結(jié)構(gòu)，在隨后的近30年中未見新的尼莫地平晶型發(fā)現(xiàn)。

Hirshfeld表面分析法是通過計算電子云密度揭示分子內(nèi)、分子間鍵能直觀多晶型結(jié)構(gòu)研究方法[4-5]。Hirshfeld表面分析包括Hirshfeld表面分析圖和二維指紋圖譜，Hirshfeld表面分析圖中，以不同的顏色表示原子作為氫鍵供體、受體的能力，顏色越深表明作用能力越強[6-8]。二維指紋圖譜能夠直觀地描述分子內(nèi)或分子間的相互作用方式以及各作用方式對整體作用的貢獻程度[9-10]。將Hirshfeld表面分析法與常規(guī)方法結(jié)合使用時，能夠獲得更詳細的晶體結(jié)構(gòu)信息[6，11]。

本文通過溶劑揮發(fā)法獲得了尼莫地平的新晶型C，采用Hirshfeld表面分析法，對尼莫地平晶 A、B和C型分子間相互作用進行了分析，通過Hirshfeld表面分析圖和二維指紋圖的數(shù)據(jù)分析，闡述了3種晶型分子內(nèi)相互作用力的聯(lián)系與區(qū)別，為尼莫地平新晶型的發(fā)現(xiàn)提供了技術(shù)支撐。

1 材料與儀器

1.1儀器 單晶X射線衍射儀(理學 Rigaku公司，MicroMax 002+型)。

1.2藥品與試劑 尼莫地平原料藥(武漢遠城科技發(fā)展有限公司，批號：20170614，含量>98.5%)、二甲亞砜(DMSO，北京化工廠，批號：20151108，含量>99.9%)、 甲醇(北京化工廠，批號：20180622，含量>99.9%)，實驗中所用溶劑均為分析純。

2 方法與結(jié)果

2.1晶C型制備 稱取尼莫地平原料藥300 mg，溶于甲醇與DMSO的混合溶液(甲醇：DMSO=3：1)50 mL中，50 ℃加熱攪拌溶解，將所得溶液過濾，室溫下靜置揮發(fā)溶劑120 d，獲得黃色塊狀透明晶體，命名為晶C型。

2.2晶胞參數(shù)分析 文獻報道顯示，尼莫地平晶A型屬于正交晶系，空間群為P212121，a=12.589 7(6)，b=14.641 0(9)，c=11.636 0(10) ?，晶胞體積V=2 144.8 ?3，晶胞內(nèi)分子數(shù)Z=4[2]。尼莫地平晶B型屬單斜晶系，空間群為P21/c，晶胞參數(shù)a=13.933(1)，b=10.985(1)，c=14.839(1) ?，β=104.90(1)°，晶胞體積V=2 194.9 ?3，晶胞內(nèi)分子數(shù)Z=4[3]。

尼莫地平晶C型的單晶結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)通過單晶X射線衍射儀收集，實驗條件為CuKα 輻射，共聚焦單色器，準直光管直徑0.30 mm，晶體與 CCD 探測器距離45 mm，管壓45 kV，管流 0.88 mA，ω與κ掃描。單晶分析結(jié)果表明，晶C型屬于三斜晶系，空間群為P-1，晶胞參數(shù)a=9.623，b=12.088，c=12.8532 ?，α= 63.93°，β=77.18°，γ=88.49°，晶胞體積V=1 305.2 ?3，晶胞內(nèi)分子數(shù)Z=2。

3種晶型的晶胞堆積圖及相應的球棍圖見圖1。根據(jù)圖譜分析可知，晶A型利用分子間N1原子與O7原子的氫鍵連接，形成層狀排列；晶B型利用分子間N1原子與O7原子的氫鍵連接，與晶A型不同的是，晶B型分子中O7所在的側(cè)鏈與晶A型空間構(gòu)型存在差異，因此晶B型形成網(wǎng)狀排列；晶C型是尼莫地平分子和DMSO溶劑形成溶劑合物，利用尼莫地平分子中的N1原子和DMSO分子上的O原子結(jié)合成氫鍵，從而形成如圖1所示的Z型排列。

圖1 尼莫地平3種晶型的晶胞堆積圖和球棍模型圖(投影方向：b)

2.3Hirshfeld表面分析 采用Hirshfeld表面分析法對3種不同的晶型進行分析，3種晶型的表面分析圖

見圖2。圖中的深紅色斑點表示分子間的氫鍵連接，白色區(qū)域表示比氫鍵距離較長的連接，而藍色區(qū)域表示相對于白色區(qū)域更長的連接[5，12]。在圖2(a)(c)和(e)中，a1、b1和c1分別指示尼莫地平晶A型、晶B型和晶C型分子的吡啶環(huán)上的N原子，其作為氫鍵供體，與分子外O原子存在氫鍵聯(lián)系(N-H…O)；同理在圖2(b)和(d)中，a2和b2則指示尼莫地平晶A型、晶B型分子內(nèi)O原子，其作為氫鍵受體，與分子外N原子存在氫鍵聯(lián)系(O…H-N)。

圖2 尼莫地平3種晶型Hirshfeld表面分析圖

不同的分子間相互作用有不同的二維指紋圖譜，且二維指紋圖譜對分子所處環(huán)境十分敏感，因此可以用來反映不同晶型內(nèi)部分子之間的相互作用方式以及各作用方式對整體作用的貢獻程度[10，12]。3種晶型的分子間作用力的二維指紋圖譜如圖3所示，從二維指紋圖譜可以看出，C-H作用力和O-H作用力是全譜的主要構(gòu)成部分，圖中所示左下角的尖銳的H…O間作用力作為分子內(nèi)氫鍵供體(de>di)，而O…H間作用力則作為分子內(nèi)氫鍵受體(de

圖3 尼莫地平3種晶型分子間作用力二維指紋圖譜

3 討論

治療高血壓、腦血管和外周血管疾病的二氫吡啶類衍生物在抗高血壓的一線心血管類藥物中占有重要地位[13]。尼莫地平作為第2代1，4-二氫吡啶類鈣離子拮抗劑，是治療腦血管疾病的首選用藥，在高血壓的臨床治療中有重要作用[14-15]。研究表明，在大多數(shù)二氫吡啶類藥物的質(zhì)量控制中，其優(yōu)勢藥物晶型的精準調(diào)控不容忽視[13，16]。多晶型現(xiàn)象是影響固體藥物質(zhì)量和臨床療效的重要因素之一。尼莫地平存在多晶型現(xiàn)象[13-14，17-18]，對其進行晶型研究，有利于開發(fā)新的優(yōu)勢晶型，獲得更高品質(zhì)的藥物，具有重要的應用價值。

本研究通過溶劑揮發(fā)法制備得到尼莫地平新晶型C，采用單晶X射線衍射分析方法獲得晶C型的三維立體結(jié)構(gòu)，通過Crystal Explorer軟件對3種晶型進行Hirshfeld表面分析，計算分子間氫鍵的相互作用力。結(jié)果顯示，晶C型為尼莫地平與DMSO以1：1 的比例形成的新晶型。其理論價值有利于推動尼莫地平其他新的優(yōu)勢晶型的開發(fā)。