磺胺类药物溶剂化物晶体结构分析与相转化研究

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磺胺类药物作为一类广谱抗生素,生产成本低、毒性小、抗菌性能强,广泛应用于细菌感染等疾病的治疗。市售磺胺类药物主要通过反应结晶制备,产品形貌差、粒度不均。针对上述问题,本文通过溶剂介导转化制备磺胺类药物,改善了产品的形貌和粒度分布,并对新发现的磺胺类药物溶剂化物进行了表征和晶体结构分析。首先,本文利用COSMOtherm软件分别计算了磺胺嘧啶、磺胺甲嘧啶与常见溶剂的过剩焓,利用过剩焓进行溶剂化物筛选,实验结果表明过剩焓Hex<-0.54 kcal/mol时较易形成溶剂化物。筛选得到了磺胺嘧啶1,4-二氧六环溶剂化物(SSDZ-Diox)和磺胺甲嘧啶4-甲基吡啶溶剂化物(SSMZ-4PC),培养并解析了这两种溶剂化物的晶体结构。SSDZ-Diox保留了磺胺类药物中常见的2~2(8)氢键二聚体结构,而在SSMZ-4PC中由于溶剂分子占据了原本的氢键位点,没有形成类似的二聚体结构。将溶剂化物作为中间体,通过两步相转化过程能够改善磺胺嘧啶和磺胺甲嘧啶的产品形貌。其次,本文以过剩焓为设计依据,通过悬浮结晶实验制备了八种新的磺胺甲恶唑溶剂化物并解析了其中五种单晶结构,对晶体结构的分析表明,极性非质子溶剂更易与磺胺甲恶唑形成溶剂化物。磺胺甲恶唑1,4-二氧六环溶剂化物(SSMA-Diox)中存在2~2(8)氢键二聚体,但没有形成链状结构,而其他溶剂化物均以链状基本结构排列。不同溶剂化物中磺胺甲恶唑分子的构象差异主要体现在扭转角τ1和τ3上,与晶型I中的磺胺甲恶唑分子构象相比,溶剂化物中分子构象τ1和τ3的最大变化量分别为30.9°和122.0°。最后,本文对磺胺甲恶唑二甲基甲酰胺溶剂化物(SSMA-DMF)的固-固相转化及溶剂介导相转化过程进行了研究。发现其等温脱溶剂过程符合几何收缩模型,非等温脱溶剂过程符合反应级数模型。在不同结晶条件下,考察了各操作参数对相转化速率及SSMA-DMF晶体粒度分布的影响。结果表明,通过提高温度或搅拌速率能够提高相转化速率。通过控制冷却结晶的操作参数,可以制备粒度分布较好的SSMA-DMF晶体,利用快速溶剂介导相转化,在保持晶体形貌的前提下,脱除溶剂,得到粒度可控的磺胺甲恶唑产品。综上,本文分析了磺胺类药物溶剂化物在晶体结构上的共性和差异,并通过相转化过程改善了磺胺类药物的晶体形貌和粒度分布,兼具理论与实用价值。
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