利格列汀多晶型研究

劉 奇， 劉沫毅， 董思雨， 王學(xué)重， 何運(yùn)良

（1. 北京石油化工學(xué)院新材料與化工學(xué)院, 恩澤生物質(zhì)精細(xì)化工北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 北京 102617；2. 華潤(rùn)雙鶴藥業(yè)股份有限公司, 北京 100124； 3. 北京石油化工學(xué)院信息工程學(xué)院, 北京 102617）

多晶型是指相同化學(xué)組成形成多種晶體結(jié)構(gòu)的現(xiàn)象， 原料藥（API， Active pharmaceutical ingredients）的溶劑合物和水合物一般也歸類為多晶型［1］. 據(jù)統(tǒng)計(jì)， 50%以上的API存在多晶型現(xiàn)象， 如果把準(zhǔn)多晶型包括在內(nèi)， 則有85%的API存在多晶型［2］. 準(zhǔn)多晶型是指通道型的溶劑（水）合物在脫去溶劑（水）或者更換溶劑后晶體結(jié)構(gòu)不會(huì)發(fā)生變化， 因此認(rèn)為脫溶劑或者更換溶劑前后是同一種晶體結(jié)構(gòu)［3］. 藥物活性成分的不同晶型在穩(wěn)定性、 溶解度和溶出速率上通常存在顯著差異， 因而在藥物開(kāi)發(fā)過(guò)程中必須對(duì)API的晶型進(jìn)行篩選和深入研究， 以比較晶型之間的優(yōu)劣， 選擇合適的晶型［4］. 多晶型的鑒定一般采用粉末X射線衍射（PXRD）分析［5］. 但是對(duì)于一些化合物PXRD譜圖很難重復(fù)， 給多晶型分析帶來(lái)了巨大挑戰(zhàn)， 如利格列汀（LN）. 僅憑PXRD譜圖難以確定是單一晶型還是混合晶型， 譜圖的細(xì)微變化可能是準(zhǔn)多晶型中溶劑分子進(jìn)出晶格引起的變化， 也可能是混入了少量其它晶型. 通過(guò)培養(yǎng)單晶并解出晶體結(jié)構(gòu)分析和判斷晶型， 在這種晶型研究中具有重要意義. 歷史上， 有些藥物因?yàn)槎嗑脱芯坎怀浞郑?導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定甚至被撤市. 比如， 抗艾滋病藥物利托那韋在上市兩年后， 一些批次的產(chǎn)品中出現(xiàn)了溶解度更低、 更穩(wěn)定的晶型， 顯著降低了藥物的生物利用度， 導(dǎo)致該藥物在1998年被迫撤市， 開(kāi)發(fā)新的制劑產(chǎn)品后才得以重新上市［6］.

利格列汀是勃林格殷格翰和禮來(lái)共同開(kāi)發(fā)的用于治療糖尿病的藥物， 結(jié)合飲食和運(yùn)動(dòng)， 可以改善Ⅱ型糖尿病人對(duì)血糖水平的控制. 利格列汀通過(guò)抑制二肽基肽酶-4（DPP-4）來(lái)改善患者的血糖控制， 與其它DPP-4抑制劑相比， 利格列汀具有優(yōu)異的腎臟安全性， 并能有效降低糖化血紅蛋白的優(yōu)勢(shì)［7］. 利格列汀存在多種晶型［8］， 專利WO2007128721報(bào)道了利格列汀5種無(wú)水多晶型［9］， 專利WO2013074817報(bào)道從不同溶劑中得到了有差異的PXRD譜圖［10］， 國(guó)內(nèi)也有多項(xiàng)利格列汀的晶型專利申請(qǐng)［11～14］， 表明其存在復(fù)雜的晶型現(xiàn)象. 但是專利報(bào)道的這些晶型的PXRD譜圖在許多衍射峰上有重合之處， 難以判斷是新晶型還是混合晶型. 專利報(bào)道的晶體結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)并未給出各個(gè)原子的坐標(biāo)， 推測(cè)認(rèn)為是通過(guò)粉末衍射數(shù)據(jù)擬合得到， 并非實(shí)驗(yàn)測(cè)定. 目前只有一篇文獻(xiàn)公開(kāi)報(bào)道了利格列汀水合物和甲醇乙醇溶劑合物的晶體結(jié)構(gòu)， 利格列汀的無(wú)水晶型和其它溶劑合物尚未見(jiàn)文獻(xiàn)報(bào)道［15］. 本文嘗試通過(guò)X射線單晶衍射分析得到無(wú)水晶型的晶體結(jié)構(gòu)， 擬合出PXRD標(biāo)準(zhǔn)譜圖， 以分析專利中報(bào)道的晶型是真正的多晶型還是準(zhǔn)多晶型， 探討造成PXRD譜圖變化的原因.

多晶型根據(jù)分子構(gòu)象是否變化可以分為堆積多晶型和構(gòu)象多晶型［16］. 堆積多晶型指形成晶體時(shí)堆積方式不同， 而分子構(gòu)象沒(méi)有變化， 或者只有微小調(diào)整， 一般在剛性分子中比較常見(jiàn). 而在構(gòu)象多晶型中， 分子的構(gòu)象明顯不同. 構(gòu)象是鍵旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的不同排列， 可以用二面角來(lái)描述. 分子任意一個(gè)可旋轉(zhuǎn)鍵的任何變化都會(huì)提供一個(gè)新的排列， 但只有當(dāng)排列變化跨過(guò)能壘， 進(jìn)入一個(gè)不同的勢(shì)能阱時(shí)才會(huì)得到一個(gè)新的構(gòu)象［17］. 大部分分子是柔性的， 存在可以旋轉(zhuǎn)的鍵. 柔性分子在發(fā)生晶型轉(zhuǎn)變時(shí)， 常常會(huì)伴隨構(gòu)象的變化. 如氯磺丙脲的ε晶型在冷卻到200 K以下時(shí)， 會(huì)轉(zhuǎn)變成新晶型ε′， 分子構(gòu)象發(fā)生了可逆的變換， 而分子的堆積方式、 氫鍵模式和空間群都保持不變. 在新晶型中， 分子堆積得更緊密，氫鍵反而變得更長(zhǎng). 在PXRD和紅外（IR）譜圖上能觀察到這兩種晶型的顯著差別［18］.

有些API 分子形狀不規(guī)則， 在堆積成晶體時(shí)會(huì)在晶格內(nèi)形成較大的空洞， 能容納溶劑分子， 從而形成溶劑合物和水合物， 而且通常會(huì)形成一系列相同晶型的溶劑合物. 如曲美替尼在進(jìn)行共晶篩選時(shí)沒(méi)有得到一種共晶， 卻得到了6種同構(gòu)的溶劑合物（丙酮、 甲醇、 乙醇、 硝基甲烷、 異丙醇和苯的溶劑合物）［19］. 溶劑合物或水合物脫水后， 通常會(huì)保留原來(lái)的三維有序結(jié)構(gòu)， 從而產(chǎn)生分子真空環(huán)境. 與脫溶劑前的結(jié)構(gòu)相比， 新結(jié)構(gòu)能量比較高， 會(huì)通過(guò)吸收溶劑分子或者弛豫結(jié)構(gòu)來(lái)降低內(nèi)能， 或者轉(zhuǎn)變成新的晶型. Stephenson等［20］研究了頭孢氨芐和頭孢克洛等4種API水合物的脫水， 發(fā)現(xiàn)其脫水后置于高濕環(huán)境中會(huì)迅速吸潮變成水合物， 而在干燥環(huán)境中， 會(huì)通過(guò)減少晶胞體積來(lái)降低晶格能.

利格列汀存在4個(gè)可以旋轉(zhuǎn)的鍵， 因而存在多種分子構(gòu)象（圖1）. 本文試圖通過(guò)培養(yǎng)單晶并解出利格列汀的晶體結(jié)構(gòu)， 以探索多晶型中的構(gòu)象變化， 分析晶型的穩(wěn)定性和相互轉(zhuǎn)化關(guān)系. 利格列汀的水合物和甲醇、 乙醇溶劑合物已有報(bào)道， 可能還存在其它溶劑合物， 這些溶劑合物及其脫溶劑后的穩(wěn)定性也是本文研究的焦點(diǎn)之一.

Fig.1 Molecular structure of linagliptin

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 試劑與儀器

利格列汀， 純度99%， 北京華潤(rùn)雙鶴藥業(yè)股份有限公司； 二氯甲烷， A.R. 級(jí)， 汕頭西隴化工股份有限公司； 四氫呋喃， A.R. 級(jí)， 上海麥克林生化科技公司； 甲醇、 乙醇、 叔丁醇、 乙酸乙酯、 異丙醚、丙酮和丁酮， 分析純， 北京化工廠； 甲基叔丁基醚， 分析純， 天津市福晨化學(xué)試劑廠； 去離子水采用DBW-UP純水系統(tǒng)（中國(guó)）通過(guò)對(duì)自來(lái)水超濾和離子交換進(jìn)行純化制備.

Aeris Research型粉末X射線衍射儀（PRXD）， 荷蘭Panalytical公司； D8 VENTURE型單晶X射線衍射儀（SC-XRD）， 德國(guó)Bruker公司； DSC 3型差示掃描量熱儀（DSC）， 瑞士Mettler Toledo公司； DM2700P型偏光顯微鏡， 德國(guó)Leica公司.

1.2 實(shí)驗(yàn)過(guò)程

1.2.1 單晶培養(yǎng) 將利格列汀樣品用溶劑在40～50 ℃加熱溶解后濾去不溶物， 濾液移入1.5 mL 小瓶中， 擰緊瓶蓋密封， 室溫下靜置約2～10 d后析出大顆粒晶體. 挑選質(zhì)量好的單晶用于單晶分析. 將二氯甲烷中培養(yǎng)的單晶置于鼓風(fēng)干燥箱中， 于45 ℃干燥48 h， 脫去溶劑后用于單晶分析.

1.2.2 結(jié)晶 將利格列汀樣品用溶劑加熱溶解后， 常溫下磁力攪拌， 析出固體后過(guò)濾、 干燥.

1.2.3 利格列汀的晶型轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn) 將幾十到幾百毫克利格列汀固體加入溶劑中于室溫下混懸攪拌12～120 h.

1.2.4 X射線粉末衍射（PXRD）分析 將幾毫克到十幾毫克的利格列汀樣品手動(dòng)研磨約1 min后， 放入單晶硅片制成的PXRD 零背景樣品盤(pán)中， 利用Aeris 臺(tái)式X射線衍射儀掃描樣品， 步長(zhǎng)為 0.011°（2θ）.測(cè)量時(shí)樣品架盤(pán)以1/4 r/s的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn).

1.2.5 X射線單晶衍射（SC-XRD）分析 選擇一個(gè)高質(zhì)量單晶， 在X射線衍射儀上（200 K）收集衍射數(shù)據(jù)， 選用低溫Mo輻射光源（λ=0.071073 nm）， 使用Olex2［21］的SHELXT-2014［22］程序解析結(jié)構(gòu)， 最后使用SHELXL精修軟件包［23］進(jìn)行精修.

1.2.6 差示掃描量熱分析（DSC） 在測(cè)量前將利格列汀樣品用瑪瑙研缽手工研磨， 取幾毫克裝入扎孔的鋁坩堝中， 在20 mL/min的氮?dú)饬髦幸?0 ℃/min的速率從25 ℃升溫至230 ℃.

2 結(jié)果與討論

2.1 利格列汀的晶體結(jié)構(gòu)

迄今雖然已報(bào)道了利格列汀的多種晶型， 但其晶體結(jié)構(gòu)卻鮮有報(bào)道， 只有Ramakrishnan等［15］報(bào)道了水合物和甲醇乙醇溶劑合物的晶體結(jié)構(gòu). 這兩種晶體結(jié)構(gòu)為同一種晶型， 屬于通道型溶劑合物， 其中的溶劑分子可以是甲醇、 乙醇或者水. 甲醇乙醇溶劑合物可以從含有相應(yīng)的溶劑中結(jié)晶得到， 而水合物無(wú)法從含水溶劑中結(jié)晶得到， 只能通過(guò)甲醇乙醇溶劑合物用水汽置換得到. 本文利用四氫呋喃等不形成溶劑合物的良溶劑蒸發(fā)結(jié)晶得到了晶型A及其單晶. 從二氯甲烷溶液中蒸發(fā)結(jié)晶， 得到了二氯甲烷溶劑合物及其單晶. 將二氯甲烷溶劑合物單晶置于45 ℃鼓風(fēng)干燥箱中緩慢脫溶劑24 h后， 得到了一種無(wú)水晶型（脫溶劑合物）的單晶. 通過(guò)單晶X 射線衍射分析解出了3 種單晶的晶體結(jié)構(gòu)， 其結(jié)構(gòu)均為首次報(bào)道. 由表1 中晶體結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)可以看出， 5 種晶體結(jié)構(gòu)可以分為兩類： 晶型A 為一類， 屬于P21/c空間群， 另外4種為一類， 均屬于P21212空間群. 4種晶體結(jié)構(gòu)其實(shí)是一種晶型（即晶型F）， 由于所包含的溶劑分子不同， 晶胞參數(shù)也略有變化. 這種多晶型又稱為準(zhǔn)多晶型或者假多晶型（Pseudopolymorph）， 在藥物多晶型中比較常見(jiàn)［4］. 如， Shruti 等［19］報(bào)道了曲美替尼的5種溶劑合物， 具有相似的晶胞參數(shù)和分子間作用力.

Table 1 Comparison of five crystal structures of linagliptin

通過(guò)晶體學(xué)軟件Platon［24］分析了晶胞內(nèi)的空腔體積， 發(fā)現(xiàn)其與溶劑分子的大小相關(guān)聯(lián)， 但是變化不大（0.680～0.791 nm3， 表2）. 晶型F 的晶胞體積比晶型A 大7%～9%， 而其中空穴占晶胞體積比為13%～15%. 通過(guò)DCM溶劑合物脫溶劑得到的無(wú)水晶型的空穴體積略有縮??； 與曲美替尼明顯不同， 曲美替尼可容納溶劑空穴的體積可以占到晶格總體積的1.4%～16.5%， 變化很大［19］. 圖2對(duì)比了晶型F含有不同溶劑分子（包括水分子）的晶胞. 在晶型F中溶劑分子沿著c軸排布， 形成一維溶劑通道（圖3）.圖3中虛線表示分子間的氫鍵， 利格列汀分子間無(wú)氫鍵， 但是與溶劑分子間存在氫鍵. 這些氫鍵有助于降低晶格能， 促進(jìn)溶劑合物的形成. 在溶劑合物中， 溶劑分子通過(guò)與溶質(zhì)形成氫鍵和支撐， 得到更穩(wěn)定的晶體結(jié)構(gòu)， 是API溶劑合物比較常見(jiàn)的重要原因. 許多API， 尤其是成鹽后的API已有水合物被報(bào)道， 如富馬酸福莫特羅［25］和沒(méi)食子酸［26］.

Table 2 Comparison of cell volume and void in five crystal structures

Fig.2 Form F lattice with different solvent molecules(A) F-DS； (B) F-W, (C) F-DCM； (D) F-OH.

Fig.3 Solvent channels and intermolecular hydrogen bonds in DCM solvate lattice(along c axis)

在獲得晶體結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)后， 利用Mercury［27］等晶體學(xué)軟件擬合出了PXRD譜圖（圖4）， 相應(yīng)的特征峰數(shù)據(jù)列于表3 中. 其中， 晶型A 和晶型F 的PXRD 譜圖存在明顯區(qū)別. 晶型A 較強(qiáng)的特征峰（2θ）位于7.2°， 7.6°， 8.6°， 11.7°和12.4°處， 而晶型F 較強(qiáng)的特征峰位于7.2°， 8.1°， 8.9°， 10.6°和13.5°處.當(dāng)晶型F的晶格空穴中含有水、 甲醇和乙醇等分子或者不含有這些分子時(shí)， PXRD譜圖僅在個(gè)別衍射峰的位置和部分衍射峰的強(qiáng)度上有變化. 如F-W的最強(qiáng)峰位于7.1°處， 而F-OH的最強(qiáng)峰在21.8°處. 當(dāng)晶型F的晶格中含有二氯甲烷時(shí)， 特征峰的相對(duì)強(qiáng)度有明顯變化， 但是衍射峰的位置基本一致. 這可能是因?yàn)镃l 原子屬于重原子， 其X 射線散射能力明顯強(qiáng)于其它原子， 從而導(dǎo)致PXRD 譜圖的明顯變化［28］. 因此， 在利用PXRD 表征溶劑合物時(shí)， 需要考慮到不同溶劑對(duì)衍射峰強(qiáng)度的影響. 對(duì)擬合的PXRD譜圖和實(shí)驗(yàn)譜圖進(jìn)行了對(duì)比（圖5）， 實(shí)驗(yàn)樣品的主要特征峰與由晶體結(jié)構(gòu)擬合的PXRD譜圖基本一致， 而且所有特征峰均能對(duì)應(yīng)上， 表明實(shí)驗(yàn)得到的樣品是單一晶型， 且與單晶的晶型一致.

Table 3 Comparison of characteristic peaks and relative intensities of each crystal

Fig.4 Overlay of simulated PXRD pattern of form A(a), form F(b), F-DCM(c), F-OH(d)and F-W(e)

Fig.5 Overlay of experiment(a) and simulated(b) PXRD patterns of form A(A), F-DS(B), F-W(C),F-DCM(D) and F-OH(E)

2.2 利格列汀晶體中的構(gòu)象分析

利格列汀的分子結(jié)構(gòu)含有4個(gè)可旋轉(zhuǎn)的鍵（末端原子除外）， 可能存在多種分子構(gòu)象. 由圖6可見(jiàn)，每個(gè)晶胞的不對(duì)稱結(jié)構(gòu)單元含有兩個(gè)分子， 擁有明顯不同的二面角， 說(shuō)明其由兩個(gè)不同構(gòu)象的分子組成. 將剛性基團(tuán)A調(diào)整至前下方， 從前到后依次為基團(tuán)B和D， 基團(tuán)C在右邊為R構(gòu)象， 在左邊為L(zhǎng)構(gòu)象（圖7）. 多晶型中通常伴隨著構(gòu)象的變化， Cruz-Cabeza等［17］提出用結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)或者能量計(jì)算來(lái)分析是構(gòu)象變化還是構(gòu)象調(diào)整. 如果兩個(gè)構(gòu)象有一個(gè)或多個(gè)二面角的差值在95°以上， 那么它們?yōu)椴煌瑯?gòu)象.在利格列汀的晶體結(jié)構(gòu)中， 可以觀察到構(gòu)象的明顯變化.

Table 4 Comparison of torsion angles of conformers in five crystal lattices

Fig.6 Asymmetric units in the lattice of form A(A) and form F(B)

Fig.7 Molecular conformers in linagliptin lattice

表4列出了5種晶體所有分子構(gòu)象的二面角. 在5種晶體中， 構(gòu)象L和R的二面角β，γ，δ的差值均大于95°. 構(gòu)象A-L的二面角γ與其它L構(gòu)象的差值均大于95°， 構(gòu)象A-R的二面角γ，δ與其它R構(gòu)象差值均大于95°， 構(gòu)象F-W-L的二面角α與其它構(gòu)象的差值均大于95°. 根據(jù)二面角的差值標(biāo)準(zhǔn)推測(cè)認(rèn)為5種晶體結(jié)構(gòu)中存在5種構(gòu)象.

Fig.8 Potential energy surface of linagliptin as a function of torsion angle β(A), α(B), γ(C) and δ(D)A-R；F-DCM；F-DS-R；F-OH-R；F-W-R；A-L；F-DCM-L；F-DS-L；F-OH-L；F-W-L.

二面角是比較粗略的判斷不同構(gòu)象的方法. 本文通過(guò)計(jì)算二面角旋轉(zhuǎn)時(shí)的能量變化考察了晶胞中構(gòu)象之間的關(guān)系. 選擇A-L構(gòu)象作為模板， 通過(guò)Molclus軟件［29］中的Gentor模塊系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)掃描來(lái)產(chǎn)生構(gòu)象. 使用半經(jīng)驗(yàn)的量子力學(xué)方法GFN2-xTB［30］計(jì)算構(gòu)象的單點(diǎn)能， 得到分子勢(shì)能相對(duì)于二面角的變化圖. 由圖8可見(jiàn)， 4個(gè)二面角中只有二面角β中有2個(gè)較大能壘. 二面角β在-50°～50°存在1個(gè)約440 kJ/mol 的對(duì)稱的能壘， 在-125°～125°存在1 個(gè)約355 kJ/mol 的對(duì)稱的能壘. 在-125°～-50°和50～125°區(qū)間內(nèi)， 勢(shì)能變化接近0°. 構(gòu)象L與R分布在兩處勢(shì)能阱中， 不容易相互轉(zhuǎn)化. 二面角α有兩處勢(shì)能阱，L和R構(gòu)象大部分在0°附近的勢(shì)能阱， 只有F-W-L單獨(dú)在175°附近的勢(shì)能阱中， 能壘約為41 kJ/mol. 二面角γ有三處勢(shì)能阱， 能壘為10～45 kJ/mol. A-L單獨(dú)在一處勢(shì)能阱中， A-R與所有其它L構(gòu)象在同一個(gè)勢(shì)能阱中. 二面角δ在100°～275°有200 kJ/mol 的能壘， 但在270°～350°處的能壘只有16 kJ/mol， 只有F-DCM-L和F-DS-R處在同一個(gè)勢(shì)能阱中. 根據(jù)構(gòu)象所處的勢(shì)能阱， 可以認(rèn)為F-W-L， A-L和A-R分別為一種構(gòu)象， 其它L構(gòu)象和R構(gòu)象分別為兩種構(gòu)象， 共有5種構(gòu)象. A-L和A-R構(gòu)象與其它構(gòu)象存在較高能壘， 這意味著晶型F與A之間的轉(zhuǎn)化需要較高能量， 不容易相互轉(zhuǎn)化. 通常認(rèn)為， 多晶型可分為構(gòu)象多晶型和堆積多晶型， 相同晶型的構(gòu)象應(yīng)該是一致的. 由LN的構(gòu)象分析可以看到， F-W-L構(gòu)象與其它晶型F中的構(gòu)象都不一樣. 在偽多晶型中， 分子構(gòu)象可能也不相同， 這點(diǎn)在之前的晶型研究中從未見(jiàn)過(guò)報(bào)道. 當(dāng)分子存在比較多的構(gòu)象， 而且構(gòu)象間難以轉(zhuǎn)化時(shí)， 不利于新晶型成核［31］.

2.3 LN晶型的制備和轉(zhuǎn)化

實(shí)驗(yàn)考察了利格列汀在醇、 醚等常見(jiàn)十幾種溶劑中的結(jié)晶， 發(fā)現(xiàn)在甲醇（MeOH）、 乙醇（EtOH）和二氯甲烷（DCM）中形成溶劑合物F， 在含水的溶劑中， 如丙酮-水、 THF-水會(huì)形成凝膠， 其它不形成溶劑合物的溶劑中能得到了晶型A， 如THF-乙酸乙酯（EA）和THF-叔丁醇（TBA）等. 將晶型A在乙醇、 二氯甲烷或者甲醇中于室溫混懸8 h以上， 也可得到晶型F. 各種晶型的制備方法列于表5中. 圖9對(duì)比了樣品的PXRD 譜圖和通過(guò)晶體結(jié)構(gòu)模擬的PXRD 譜圖， 樣品的特征峰在模擬圖譜中均能找到， 因此樣品和對(duì)應(yīng)單晶的晶型是一致的.

Table 5 Preparation of forms A and F

Fig.9 Overlay of measured and simulated PXRD pattern of linagliptin as prepared in Table 5（A） F-DCM； （B） F-OH； （C） form A.

利用DSC考察了溶劑合物F-DCM和晶型A. 由圖10可見(jiàn)， F-DCM在97 ℃出現(xiàn)一個(gè)吸熱峰， 可能是脫溶劑峰， 峰焓值為94 J/g. 吸熱峰后緊接著一個(gè)放熱峰（峰值112 ℃， 焓值17 J/g）， 可能是重結(jié)晶峰.位于約204 ℃處的尖銳吸熱峰與晶型A的熔化峰一致， 應(yīng)該是轉(zhuǎn)化成晶型A后的熔化峰. 將F-DCM于130 ℃加熱30 min后再測(cè)定PXRD， 譜圖與晶型A一致（圖11）， 說(shuō)明晶型F在約120 ℃時(shí)轉(zhuǎn)化為晶型A，與DSC分析結(jié)果 一致. 在常溫下未觀察到晶型A轉(zhuǎn)變成F-DS晶型， 推測(cè)認(rèn)為利格列汀的無(wú)水晶型中晶型A為穩(wěn)定晶型， F-DS為亞穩(wěn)晶型. 各晶型之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系如圖12所示.

Fig.10 Comparison of DSC diagram of F-DCM(A) and form A(B)

Fig.11 PXRD pattern overlay of form A(a),F-DCM before(b) and after(c) heating at 130 ℃ for 30 min

Fig.12 Conversion of forms A and F of linagliptin

3 結(jié)論

通過(guò)分析利格列汀的5種晶體結(jié)構(gòu)， 發(fā)現(xiàn)其中只有晶型A和晶型F兩種晶型. 其中晶型F的晶胞中存在較大的空腔， 可以包含2個(gè)水分子、 0.5個(gè)甲醇和0.5個(gè)乙醇分子或1個(gè)二氯甲烷溶劑合物， 也可以在脫去溶劑分子后穩(wěn)定存在. 晶型F的晶胞參數(shù)和內(nèi)部空腔體積隨著溶劑分子的不同而變化， 對(duì)應(yīng)的PXRD特征峰在強(qiáng)度上也可能發(fā)生顯著變化， 但峰位置基本不變. 實(shí)驗(yàn)測(cè)得的PXRD譜圖與通過(guò)晶體結(jié)構(gòu)擬合的PXRD譜圖一致.

每種晶體的最小非對(duì)稱結(jié)構(gòu)單元中包含兩種顯著不同的分子構(gòu)象（R和L）， 而且不同晶型的R和L構(gòu)象也存在顯著差異. 通過(guò)計(jì)算二面角旋轉(zhuǎn)時(shí)的構(gòu)象勢(shì)能變化， 發(fā)現(xiàn)晶型F的R（L）構(gòu)象在轉(zhuǎn)化成晶型A的R（L）構(gòu)象時(shí)存在較高能壘， 這可能是晶型F難以轉(zhuǎn)化成晶型A的原因. 另外， 還首次發(fā)現(xiàn)在準(zhǔn)多晶型F的一系列晶體結(jié)構(gòu)中， 各晶胞內(nèi)的分子構(gòu)象可能并不相同， 存在轉(zhuǎn)化能壘.

本文考察了晶型A與其它溶劑之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系. 晶型A可以通過(guò)在二氯甲烷、甲醇、乙醇中混懸轉(zhuǎn)晶， 得到相應(yīng)溶劑的晶型F. 晶型F的穩(wěn)定性與其所包含的溶劑有關(guān)， 二氯甲烷溶劑合物在常溫下即可脫去溶劑轉(zhuǎn)變成無(wú)水晶型， 而水合物則需要加熱. 晶型F在常溫下比較穩(wěn)定， 只有在加熱到110 ℃以上時(shí)才會(huì)轉(zhuǎn)變成晶型A.