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溶剂作为多晶型的结晶介质或晶体结构成分,其性质对多晶型的分子组装过程有着重要影响。理解溶剂性质,如氢键供体能力、氢键受体能力、极性、分子大小对多晶型形成的影响有助于从分子水平控制多晶型的选择。本文以依托考昔(ETR)为模型药物通过一系列的溶剂筛选实验探究了溶剂性质对其多晶型形成的影响。同时结合单晶结构分析、DFT计算、溶液红外衍射图谱,从分子尺度揭示了溶剂性质对ETR不同晶型自组装过程的影响机理。
通过多晶型筛选实验,在乙二醇、1,2-丙二醇、甲酰胺、甲醇、二甲基亚砜、N-甲基吡咯烷酮溶液体系中获得了六种新的ETR溶剂化物,并成功解析了他们的单晶结构。基于对转晶实验结果与溶剂性质分析,发现溶剂极性决定ETR溶剂化物的形成,而溶剂的氢键供、受体能力决定ETR晶型I和V的形成。
溶剂化物晶体结构中以溶剂为中心的分子对相互作用能计算及能量拓扑分析表明,极性溶剂分子在晶体结构中与周围分子间的静电作用是ETR溶剂化物形成的主要推动力。极性较高的溶剂分子更容易通过强静电作用进入ETR晶格形成相应的溶剂化物。分子表面静电势分析表明,ETR-溶剂分子间静电势互补是形成分子间的强静电作用的本质原因。溶液红外衍射分析表明,强极性溶剂分子确实与ETR分子间有更强的结合能力,因而更容易与ETR形成溶剂化物。在极性较低的溶剂体系中,氢键供体型溶剂的-OH能与ETR形成强氢键,氢键受体型溶剂分子的-CH3与ETR形成弱氢键,这两种相互作用强弱差异可能导致了ETR更容易在氢键供体型溶剂中结晶形成晶型Ⅰ,而在氢键受体型溶剂中形成晶型Ⅴ。
晶型Ⅰ和Ⅴ晶体结构分析、分子表面静电势分析、成核前聚体的吉布斯自由能垒计算表明,在极性较低的氢键供体型溶剂中,ETR-溶剂分子间的强氢键作用使得ETR更容易形成晶型Ⅰ的成核前聚体;而在极性较低的受体型溶剂中,ETR-溶剂分子间的弱相互作用导致ETR更容易形成晶型Ⅴ的成核前聚体。从而最终导致ETR晶型Ⅰ更容易在极性较低的氢键供体型溶剂中形成,晶型Ⅴ则更容易在极性较低的受体型溶剂中形成。
通过多晶型筛选实验,在乙二醇、1,2-丙二醇、甲酰胺、甲醇、二甲基亚砜、N-甲基吡咯烷酮溶液体系中获得了六种新的ETR溶剂化物,并成功解析了他们的单晶结构。基于对转晶实验结果与溶剂性质分析,发现溶剂极性决定ETR溶剂化物的形成,而溶剂的氢键供、受体能力决定ETR晶型I和V的形成。
溶剂化物晶体结构中以溶剂为中心的分子对相互作用能计算及能量拓扑分析表明,极性溶剂分子在晶体结构中与周围分子间的静电作用是ETR溶剂化物形成的主要推动力。极性较高的溶剂分子更容易通过强静电作用进入ETR晶格形成相应的溶剂化物。分子表面静电势分析表明,ETR-溶剂分子间静电势互补是形成分子间的强静电作用的本质原因。溶液红外衍射分析表明,强极性溶剂分子确实与ETR分子间有更强的结合能力,因而更容易与ETR形成溶剂化物。在极性较低的溶剂体系中,氢键供体型溶剂的-OH能与ETR形成强氢键,氢键受体型溶剂分子的-CH3与ETR形成弱氢键,这两种相互作用强弱差异可能导致了ETR更容易在氢键供体型溶剂中结晶形成晶型Ⅰ,而在氢键受体型溶剂中形成晶型Ⅴ。
晶型Ⅰ和Ⅴ晶体结构分析、分子表面静电势分析、成核前聚体的吉布斯自由能垒计算表明,在极性较低的氢键供体型溶剂中,ETR-溶剂分子间的强氢键作用使得ETR更容易形成晶型Ⅰ的成核前聚体;而在极性较低的受体型溶剂中,ETR-溶剂分子间的弱相互作用导致ETR更容易形成晶型Ⅴ的成核前聚体。从而最终导致ETR晶型Ⅰ更容易在极性较低的氢键供体型溶剂中形成,晶型Ⅴ则更容易在极性较低的受体型溶剂中形成。