吲哚美辛溶劑合物多晶型現象與表征方法*

李永亮，楊世穎，胡堃，呂揚

(北京協和醫學院·中國醫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，100050)

·藥物制劑與藥品質量控制·

吲哚美辛溶劑合物多晶型現象與表征方法*

李永亮，楊世穎，胡堃，呂揚

(北京協和醫學院·中國醫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，100050)

目的 系統研究吲哚美辛溶劑合物的多晶型現象，為該藥可能存在的溶劑合物晶型雜質成分的質量控制提供科學依據。方法 通過改變重結晶溶劑種類、數量、溫度、時間、壓力等參數，發現并制備獲得9種吲哚美辛溶劑合物晶型和4種非溶劑合物晶型，利用差示掃描量熱法(DSC)、熱重法(TG)、粉末X射線衍射法(PXRD)、紅外光譜法(IR)對溶劑合物晶型進行表征分析，通過影響因素實驗探索溶劑合物晶型的穩定性及晶型轉變規律。結果 制備獲得9種溶劑合物晶型中的2種為首次發現新晶型物質狀態；檢測分析結果表明研究吲哚美辛9種溶劑合物晶型均含有不同種類或數量的結晶溶劑，DSC、TG、PXRD、IR圖譜間存在顯著差異，9種溶劑合物中均屬亞穩定晶型，溶劑合物晶型均向非藥用晶型轉變。結論 闡明吲哚美辛9種溶劑合物晶型的物質組成、熱力學穩定性質、晶型轉變規律等，建立晶型物質的有效定性或定量分析方法，利用相關技術提供了表征吲哚美辛溶劑合物晶型物質的標準圖譜和數據，為吲哚美辛藥品中有效控制其各種溶劑合物晶型成分鑒別提供基礎數據與科學依據。

吲哚美辛；溶劑合物；多晶型；檢測方法；質量控制，藥品

吲哚美辛是一種人工合成的非甾體類解熱鎮痛抗炎藥[1]，收載于《中華人民共和國藥典》2010年版二部，分子式為C19H16ClNO4。藥典規定的熔點值為158～162 ℃[2-3]，故藥用晶型應為晶γ型。吲哚美辛存在多晶型現象，且其易于形成溶劑合物，目前文獻已經報道12種晶型[4-10]，其中包括4種非溶劑合物(晶α型、晶γ型、晶δ型、晶θ型—非晶態)，8種溶劑合物(晶β型—苯、晶ε型—甲醇、晶ζ型及晶μ型—叔丁醇、晶ι型—二氧六環、晶λ型—四氫呋喃、晶ν型—三氯甲烷、晶ο型—丙酮)等，溶劑合物引起的晶型占晶型總量的2/3，說明溶劑合物是影響吲哚美辛藥品晶型質量的主要影響因素，對其溶劑合物的系統科學研究，揭示晶型物質本質，研究溶劑合物晶型物質有效檢測技術和鑒別方法，對保證吲哚美辛藥品安全性、有效性具有重要的意義。筆者選取吲哚美辛溶劑合物作為研究對象，采用現代晶型制備和分析技術，對吲哚美辛的溶劑合物進行系統研究，制備獲得9種溶劑合物晶型和4種非溶劑晶型，并采用差示掃描量熱法(differential scanning calorimetry，DSC)、熱重法(thermogravimetric，TG)、粉末X射線衍射法(X-ray powder diffraction，PXRD)、紅外光譜法(infrared spectrometry，IR)4種現代分析技術[11-13]進行晶型物質狀態表征、晶型物質穩定性及晶型轉變規律研究，獲得4種分析技術的標準晶型圖譜和數據；闡明9種溶劑合物晶型轉變規律。報道如下。

1 儀器與材料

1.1 儀器與實驗條件 ①差示掃描量熱分析儀：瑞士Mettler Toledo公司產(DSC-1型)。實驗條件：升溫范圍30～200 ℃，升溫速率設置為10 ℃·min-1，使用標準鋁坩堝。精密稱取樣品2～4 mg，檢測。②熱重分析儀：瑞士Mettler Toledo公司產(TGA/DSC-1型)。實驗條件：使用氮氣作為保護氣，設置升溫范圍30～500 ℃，升溫速率設置為10 ℃·min-1，稱取樣品4～10 mg進行檢測。③粉末X射線衍射儀：日本Rigaku公司(D/max-2550)。實驗條件：CuKα輻射，石墨單色器，管壓40 kV，管流150 mA，2θ掃描范圍3°～80°，掃描速度8°·min-1，步長0.02°。狹縫條件：發散狹縫為1 °，限高狹縫為10 mm，防散射狹縫為1°，接收狹縫為0.15 mm。樣品均經輕輕研磨后過內徑(150±6.6)μm(100目)篩，精密稱取50 mg進行檢測。④紅外光譜儀：美國PerkinElmer公司產(Spectrum 400型)。實驗條件：掃描范圍4 000～650 cm-1，采用衰減全反射法進行檢測。

1.2 材料 吲哚美辛原料藥購于湖北建源化工有限公司，批號：20100810，化學含量：99.80%，其他試劑和溶劑均為分析純。

2 方法與結果

2.1 晶型篩查與制備 根據吲哚美辛溶解性選擇20種常用有機溶劑，通過改變溶劑種類、數量、配比設計89種不同重結晶溶劑系統，采用慢速晶體生長、快速旋轉蒸發、反溶劑沉淀等重結晶方式，設置不同的溫度、速度、時間、壓力等參數，共計完成119個晶型篩選實驗，獲得9種吲哚美辛溶劑合物和4種非溶劑合物晶型，其中2種溶劑合物為首次發現的新晶型狀態。

2.2 吲哚美辛晶型樣品制備 吲哚美辛溶劑合物的晶型制備方法是采用重結晶技術。

2.2.1 溶劑合物晶型樣品 ①晶β型制備方法：取吲哚美辛原料藥1.0 g，在30 mL苯中于20 ℃條件下重結晶，10 d后獲得晶β型樣品。②晶ε型制備方法：稱取吲哚美辛原料藥1 g，加入甲醇40 mL，50 ℃條件下攪拌，待溶液澄清后，濾過，取濾液在20 ℃條件下緩慢揮發溶劑，90 d后得到吲哚美辛晶ε型樣品。③晶ι型制備方法：取吲哚美辛原料藥0.5 g，在15 mL二氧六環中于20 ℃條件下重結晶，12 d后獲得晶ι型樣品。④晶κ型制備方法：吲哚美辛原料藥0.5 g，在二氯甲烷15 mL中于30 ℃條件下重結晶，12 h后獲得晶κ型樣品。⑤晶λ型制備方法：取吲哚美辛原料藥0.5 g，在四氫呋喃15 mL中于30 ℃條件下重結晶，3 d后獲得晶λ型樣品。⑥晶μ型制備方法：取吲哚美辛原料藥0.5 g，在30 mL叔丁醇中于30 ℃條件下重結晶，20 d后獲得晶μ型樣品。⑦晶ν型制備方法：取吲哚美辛原料藥0.5 g，在15 mL三氯甲烷中于20 ℃條件下重結晶，6 d后獲得晶ν型樣品。⑧晶ξ型制備方法：取吲哚美辛原料藥0.5 g，在70 mL甲苯中于20 ℃條件下重結晶，40 d后獲得晶ξ型樣品。⑨晶ο型制備方法：取吲哚美辛原料藥0.5 g，在丙酮15 mL中于30 ℃條件下重結晶，12 h后獲得晶ο型樣品。

2.2.2 非溶劑合物晶型樣品 ①晶α型制備方法：取吲哚美辛原料藥1 g，溶解于30 mL乙醇中，然后加入10 mL純化水中，濾過，取濾液在50 ℃條件下旋蒸20 min，設置轉速為60 r·min-1，真空壓力為-0.09 MPa，40 ℃條件下減壓干燥過夜，得到晶α型樣品。②晶γ型制備方法：取吲哚美辛原料藥60 mg，溶于乙醇3 mL中，在室溫條件下緩慢揮發溶劑，30 d后得到晶γ型樣品。③晶δ型制備方法：取吲哚美辛晶ε型0.5 g，在60 ℃條件下加熱3 d，去除溶劑，得到晶δ型樣品。④晶θ型制備方法：取吲哚美辛原料藥0.7 g，在165 ℃條件下熔融，快速冷卻后，得到晶θ型樣品。

2.3 晶型檢測分析方法與晶型表征研究

2.3.1 差示掃描量熱分析 13種吲哚美辛晶型的DSC圖譜見圖1，圖2。DSC數據見表1。13種吲哚美辛晶型的DSC曲線存在明顯差異，表現為非溶劑合物在熔融吸熱峰前無失去溶劑的吸熱峰，而9種溶劑合物晶型均在熔融吸熱峰前出現失去溶劑的吸熱峰，該吸熱峰的位置均處于80～120 ℃，且各不相同，這不僅與溶劑本身沸點有關，也反映溶劑與吲哚美辛之間結合力的大小。晶β型、晶ε型、晶ι型、晶κ型、晶μ型、晶ο型6種晶型在不同溫度處均存在轉晶的放熱峰；此外，9種溶劑合物晶型在熔融吸熱峰均表現為雙峰，分別位于約155和160 ℃溫度處，鑒于晶α型、晶γ型和晶δ型熔點分別為153，160和131 ℃[9]，推測雙峰為吲哚美辛溶劑合物受熱轉變成的晶α型和晶γ型的混晶。

2.3.2 熱重分析 TG法可提供樣品隨溫度升高的重量變化情況，結合DSC法，可定性和定量判斷結晶溶劑的種類與數量。圖3為9種吲哚美辛溶劑合物的實驗圖譜。實驗結果表明9種溶劑合物均在100～130 ℃溫度范圍內失去溶劑，但失重峰的位置與失重量存在差異，以此計算出主體分子與溶劑的摩爾比例，實驗結果見表2。

表1 13種吲哚美辛晶型吸熱、放熱峰數據

Tab.1 Endothermic and exothermic peaks of 13 indomethacin samples

2.3.3 PXRD分析 吲哚美辛9種溶劑合物PXRD圖譜見圖4(由于2θ>40°未見明顯衍射峰，所以選取2θ范圍3°～40°)，4種非溶劑合物的PXRD圖譜見圖5(2θ范圍3°～40°)。

PXRD分析結果表明：吲哚美辛9種溶劑合物及4種非溶劑合物，衍射峰的數量、位置、強度、峰形幾何拓撲均有較明顯的差異，其粉末衍射圖譜具有指紋性，可實現13種晶型物質的有效鑒別。

2.3.4 紅外光譜分析 吲哚美辛9種溶劑合物和4種非溶劑合物的IR圖譜見圖6，7。由于不同溶劑的介入，影響分子間作用力，紅外圖譜也表現出一些差異。例如，指紋區中，晶β型在波數677 cm-1，晶ξ型在波數694 cm-1和晶ι型在波數1 119 cm-1處吸收峰與其他晶型存在差異；官能團區中，晶ε型的C=O伸縮振動峰吸收強度減弱。對于部分吲哚美辛溶劑合物晶型，可用IR法區分。

2.4 晶型穩定性與轉晶規律研究

2.4.1 影響因素實驗 實驗條件：將樣品置于高溫(60±2) ℃、高濕[相對濕度(90±5)%]、光照(4 500±500)lx條件下放置10 d，于第0天、第5天、第10天分別取樣進行粉末X射線衍射分析。

圖4 9種吲哚美辛溶劑合物粉末X射線表征圖譜(2θ范圍3°～40°)

Fig.4 PXRD patterns of nine solvates of indomethacin(2θ range 3°-40°)

圖5 4種吲哚美辛非溶劑合物晶型粉末X射線表征圖譜(2θ范圍3°～40°)

Fig.5 PXRD patterns of four non-solvates of indome-thacin(2θ range 3°-40°)

Fig.6 IR spectrums of nine solvates of indomethacin

Fig.7 IR spectrums of four non-solvates of indomethacin

2.4.2 晶型穩定性與轉晶規律 通過影響因素實驗，考察9種吲哚美辛溶劑合物在高溫、高濕和光照條件下的穩定性質和晶型轉變規律，發現9種晶型均為亞穩定或不穩定晶型；4種非溶劑合物中晶α和晶γ型為穩定晶型，這一結果佐證DSC分析中150 ℃以上的雙吸熱峰為晶α型和晶γ型的推測。實驗結果數據見表3。

對吲哚美辛9種溶劑合物轉晶規律的研究結果發現，9種溶劑合物中，除晶ε型轉向晶δ型和晶α型混晶外，另外8種溶劑合物晶型在高溫條件下均易向晶θ型(無定型)和晶α型轉變，部分溶劑合物晶型在高濕條件下也向晶θ型(無定型)和晶α型轉晶。

3 討論

本研究制備13種吲哚美辛晶型物質，其中9種為溶劑合物晶型，晶κ型和晶ξ型為首次發現的新溶劑合物晶型；4種非溶劑合物晶型。

采用DSC、TG、PXRD、 IR等不同分析技術對吲哚美辛13種晶型進行表征研究，結果表明DSC、TG、PXRD的3種技術方法可實現13種晶型物質狀態有效鑒別，IR技術方法可鑒別部分晶型；研究獲得的晶型標準圖譜可作為晶型識別與質量控制的對照圖譜使用，為吲哚美辛藥物藥品中溶劑合物晶型“雜質成分”的質量控制提供標準與科學數據。

對9種溶劑合物進行影響因素實驗和晶型轉變規律研究，發現9種溶劑合物均為亞穩定，其在高溫、高濕、光照條件下均可發生晶型轉變，但易向非藥用的晶α型、晶θ型或二者混晶轉變。

吲哚美辛極易結合多種有機溶劑而形成溶劑合物，分析原因可能是由于其分子結構中含有易與溶劑形成氫鍵的羥基和羰基等基團，且分子骨架含柔性側鏈，在分子堆積時容易形成空腔，為結晶溶劑分子介入提供條件。

本研究結果提示在吲哚美辛的生產過程中較易產生溶劑合物雜質成分，這些可形成溶劑合物的有機溶劑應謹慎使用，并應對其進行嚴格的晶型質量控制。研究建立的吲哚美辛溶劑合物晶型定性、定量有效鑒別方法、晶型標準圖譜數據及晶型轉變規律等將為該藥品中溶劑合物晶型成分的控制提供基礎數據和科學依據。

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DOI 10.3870/yydb.2015.06.023

Heteromorphism of Indomethacin Solvate and Characterization Method

LI Yongliang, YANG Shiying, HU Kun, LYU Yang

(BeijingCityKeyLaboratoryofPolymorphicDrugs,InstituteofMateriaMedica,ChineseAcademyofMedicalSciencesandPekingUnionMedicalCollege,Peking100050,China)

Objective To systematically study solvatomorphism of indomethacin and provide a scientific basis for the quality control of the solvated polymorphic impurities in this drug. Methods By changing the recrystallization solvent, solvent volume, recrystallization temperature, time and pressure, nine solvates and four non-solvated forms were discovered and prepared.The differential scanning calorimetry (DSC), thermogravimetric analysis (TGA), X-ray powder diffraction (PXRD) and infrared spectrometry (IR) were introduced for characterization analysis.Furthermore, the test of influencing factors was used to explore the stability of solvated crystal form and the crystal transformation rules among them. Results Nine solvates were prepared, which including two solvates reported for the first time. Results showed that crystal forms of the nine solvates have different types or proportions of crystal solvents according to the various results of DSC, TGA, PXRD and IR.Moreover, the nine solvates prepared in this work were metastable crystal forms which could be transformed to non-medicinal forms. Conclusion The composition, thermodynamic property and transformation rule of all the solvates are elucidated in this work.In addition, an effective method for qualitative or quantitative analysis of these solvates was established.The standard graphs and data were used as basic data and scientific basis for the solvate control in the manufacturing of indomethacin.

Indomethacin； Solvates； Solvatomorphism； Identification methods； Quality control, drug

2014-10-15

2014-12-20

*重大新藥創制十二五規劃項目(2012ZX0930 1002-001-013)；“重大新藥創制”科技重大專項(2013ZX09102110)

李永亮(1989-)，男，河北張家口人，在讀碩士，從事藥物分析研究。電話：(0)13681201198，E-mail：yaowufenxiliang@hotmail.com。

呂揚(1959-)，女，北京人，研究員，博士生導師，從事藥物分析研究。電話：010-63165212，E-mail：luy@imm.ac.cn。

R971.1；R927

B

1004-0781(2015)06-0785-06