環(huán)氧化酶-2選擇性抑制劑塞來昔布的光譜表征及結(jié)構(gòu)分析

趙振芳 ， 宋 寒 ， 朱 雁 ， 張 祥 ， 謝亞雄

(河南省科學(xué)院高新技術(shù)研究中心 ， 河南 鄭州 450000)

塞來昔布(celecoxib)是美國 Searle 公司研制的新型高選擇性COX-2型非甾體抗炎藥，可用于骨關(guān)節(jié)炎、類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎等疾病的治療，且胃腸道副作用明顯低于傳統(tǒng)非甾體抗炎藥。此外，由于對(duì)COX-2具有高度的選擇抑制性，在治療腫瘤和抑郁癥方面也有較好的療效[1-5]。鑒于塞來昔布在藥物化學(xué)領(lǐng)域的重要應(yīng)用，對(duì)其合成方法和臨床藥理的研究近年來不斷被報(bào)道，但是對(duì)其結(jié)構(gòu)的全面分析卻鮮見報(bào)道，難以在實(shí)際生產(chǎn)中對(duì)該類藥物的質(zhì)量控制提供根本性的參考[6-8]。本文綜合運(yùn)用IR、MS、NMR等多種現(xiàn)代分析手段對(duì)塞來昔布進(jìn)行結(jié)構(gòu)表征，探究其光譜特性和結(jié)構(gòu)特征，解析質(zhì)譜裂解途徑，對(duì)特征譜峰歸屬，準(zhǔn)確推斷塞來昔布結(jié)構(gòu)，為該類藥物的生產(chǎn)和鑒定提供了科學(xué)依據(jù)。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要儀器與試劑

VarioEL cubeV4.0.4型元素分析儀，德國Elementar公司；Smart Lab 3KV型X射線衍射儀，日本理學(xué)公司；STA 449C型差熱分析儀，德國NETSCH公司；NICOLET 6700型紅外光譜儀，美國賽默飛世爾科技公司，波數(shù)掃描范圍4 000～400 cm-1；TRACE DSQ Ⅱ 質(zhì)譜聯(lián)用儀，美國賽默飛世爾科技公司，配備EI源，電離電壓為70 eV；Agilent Technologies 400MR超導(dǎo)NMR譜儀，美國安捷倫公司。

氘代二甲基亞砜(DMSO-d6，Sigma-Aldrich公司)，其他試劑為分析純，實(shí)驗(yàn)用水為超純水。塞來昔布樣品為類白色結(jié)晶性粉末，溶于乙醇、甲醇、二甲亞砜等有機(jī)溶劑。

1.2 方法

所有的NMR實(shí)驗(yàn)均在Agilent Technologies 400MR超導(dǎo)NMR譜儀上完成，以四甲基硅烷(δH0.00，δC0.00)為內(nèi)標(biāo)，DMSO-d6為溶劑，實(shí)驗(yàn)溫度為25 ℃。1H NMR的工作頻率和譜寬分別為399.79 MHz和6 410.3 Hz，13C NMR的工作頻率和譜寬分別為100.52 MHz和25 000.0 Hz，DEPT的譜寬與13C NMR相同。二維核磁譜(1H-1H COSY，1H-13C HMQC，1H-13C HMBC)均用標(biāo)準(zhǔn)脈沖程序，1H-1H COSY譜的F2維(1H)及F1維(1H)譜寬均為5 186.7 Hz，采樣數(shù)據(jù)點(diǎn)陣t2×t1=1 024×256；1H-13C HMBC的F2維(1H)及F1維(13C)譜寬分別為5 186.7 Hz和24 125.5 Hz，1H-13CHSQC的F2維(1H)及F1維(13C)譜寬分別為5 186.7 Hz和20 105.6 Hz，采樣數(shù)據(jù)點(diǎn)陣t2×t1=1 024×256。

2 結(jié)果與討論

2.1 元素分析

采用CHNS模式，對(duì)樣品中C、H、N、S元素進(jìn)行分析測(cè)試，各元素測(cè)量值平行性好，與理論值基本一致，結(jié)果見表1。

表1 塞來昔布元素分析數(shù)據(jù) %

2.2 TG-DSC綜合熱分析

以N2氣氛、10 ℃/min升溫速度為實(shí)驗(yàn)條件，測(cè)試溫度范圍為50～550 ℃，進(jìn)行熱重分析(TG)和差示掃描量熱分析(DSC)，結(jié)果見圖1。

圖1 塞來昔布TG-DSC曲線

DSC曲線表明，156.5 ℃處有一吸熱峰，峰頂溫度為161.8 ℃，推測(cè)156.5 ℃為塞來昔布的熔點(diǎn)。TG曲線表明，從350.5 ℃開始樣品快速失重，推測(cè)該溫度為塞來昔布分解溫度。

2.3 X射線衍射分析(XRD)

將塞來昔布樣品充分研磨后，取適量粉末進(jìn)行XRD測(cè)試，測(cè)試條件為：管壓40 kV，管流35 mA，掃描速度6°/min，步長0.02°，輻射靶材為Cu靶，衍射圖譜見圖2。

圖2 塞來昔布的XRD譜圖

由圖2分析可知，主要衍射峰有5.35°、14.82°、16.08°、19.64°、21.50°、22.37°、23.45°、25.36°等，表明該樣品以結(jié)晶態(tài)存在。

2.4 紅外光譜分析(IR)

圖3 塞來昔布的紅外吸收光譜

表2 塞來昔布紅外光譜數(shù)據(jù)及歸屬

2.5 質(zhì)譜分析(GC-MS)

使用TRACE DSQ Ⅱ 質(zhì)譜聯(lián)用儀，EI電離方式對(duì)塞來昔布樣品進(jìn)行測(cè)定。質(zhì)譜圖有多個(gè)特征碎片離子，m/z分別為381.4、300.7、231.6、140.6、115.3、91.3、69.1，其中m/z(381.4)為分子離子峰，與塞來昔布相對(duì)分子質(zhì)量相符，m/z(115.3)為基峰，結(jié)合離子豐度，對(duì)樣品可能的裂解方式進(jìn)行合理推斷(圖4)，特征性碎片離子均可得到合理解釋，符合塞來昔布化合物結(jié)構(gòu)特征。

圖4 塞來昔布的主要裂解機(jī)理

2.6 核磁共振分析(NMR)

綜合分析塞來昔布的1H NMR(圖5)譜、13C NMR 譜(圖6)、DEPT 譜(圖10)，可知δH2.32為單峰，質(zhì)子數(shù)為3，歸屬為H-11；在HSQC 譜(圖8)中，δC20.79與H-11相關(guān)，歸屬為C-11；在1H NMR譜中，δH7.19～7.24范圍內(nèi)有5個(gè)質(zhì)子，呈現(xiàn)多重峰，結(jié)合HMBC譜(圖9)，δH7.20～7.24與C-11相關(guān)，而δH7.19與C-11無相關(guān)性，因此將δH7.20～7.24歸屬為苯環(huán)上H-6/7和H-8/9，δH7.19歸屬為H-3。 由于甲基對(duì)位取代苯環(huán)上的芳香氫信號(hào)基本重疊，在HSQC對(duì)應(yīng)碳信號(hào)(δC128.80、129.45)出現(xiàn)在一個(gè)區(qū)域，結(jié)合HMBC譜，δC129.45與H-11具有明顯相關(guān)性，因此將δC128.80、129.45分別歸屬為C-6/7和C-8/9。在HSQC譜中，δC106.13與H-3相關(guān)，將其歸屬為C-3。在HMBC譜中，δC145.28與δH(7.20～7.24)和δH7.19均有相關(guān)性，將其歸屬為C-5，δC125.40與δH(7.20～7.24)相關(guān)，與H-3無相關(guān)性，將其歸屬為C-4，δC139.14與H-6/7、H-8/9和 H-11均相關(guān)，歸屬為C-10。根據(jù)13C NMR 譜，結(jié)合DEPT 譜和HMBC譜，δC142.26與H-3相關(guān)，譜峰裂分成四重峰，且與其他氫無相關(guān)性，將其歸屬為C-1，δC121.33與C-1峰形一致，在HSQC譜中無相關(guān)性，將其歸屬為C-2。在1H NMR譜中，δH7.52質(zhì)子數(shù)為2，歸屬為活潑氫，δH(7.53～7.55)歸屬為H-15/16。 在1H-1H COSY譜中(圖7)，δH(7.86～7.88)與H-15/16相關(guān)，將其歸屬為H-13/14。 在HSQC譜中，δC125.99與H-15/16相關(guān)，歸屬為C-15/16，δC126.86與H-13/14相關(guān)，歸屬為C-13/14。在HMBC中，δC141.17與H-13/14相關(guān)，歸屬為C-12，δC144.04與H-15/16相關(guān)，歸屬為C-17。具體的1H NMR、13C NMR及二維譜圖數(shù)據(jù)及歸屬見表3。

圖5 塞來昔布的1H NMR譜

圖6 塞來昔布的13C NMR譜

圖7 塞來昔布的1H-1H COSY譜

圖8 塞來昔布的HSQC譜

圖9 塞來昔布的HMBC譜

3 結(jié)論

元素分析測(cè)定樣品C、H、N、S元素含量與塞來昔布相符，X射線衍射分析確定該樣品以結(jié)晶態(tài)存在，熱分析表明該樣品熔點(diǎn)是156.5 ℃，分解溫度為350.5 ℃，紅外光譜顯示了與塞來昔布相符合的特征峰，質(zhì)譜測(cè)得分子離子峰與塞來昔布相對(duì)分子質(zhì)量一致，結(jié)合特征碎片離子峰，對(duì)樣品可能的裂解機(jī)理進(jìn)行合理推斷，核磁共振圖譜對(duì)碳、氫進(jìn)行合理歸屬。綜合以上分析，確定樣品結(jié)構(gòu)為(4-[5-(4-甲基苯基)-3-(三氟甲基)-1H-吡唑-1-基]苯磺酰胺，為塞來昔布的質(zhì)量控制及同類化合物的分析提供了參考依據(jù)。

表3 塞來昔布的1H NMR和13C NMR數(shù)據(jù)及歸屬