固体核磁技术在药物多晶型研究中的应用

论文摘要

长期的研究表明,药物的多晶型现象直接影响药品的质量、药品安全和药品的临床药效。固体核磁共振参数,例如各向同性（isotropic）和各向异性（anisotropic）化学位移对自旋核周围电子分布的细微变化极其敏感,使其在研究自旋核的局部和短程电子环境方面成为不可取代的工具之一,因而特别适合于药物多晶型的结构、性质研究。2007年美国联邦食品和药物管理局（Food and Drug Administration, FDA）将固体核磁共振技术列为简化新药申请（Abbreviated New Drug Application, ANDA）中多晶型研究表征的推荐技术方法。这一举措一方面说明固体核磁共振技术日益显著的重要性,另一方面必将为推动固体核磁共振技术在药物多晶型研究领域中的应用,起到积极作用。作为药物分子晶型研究的模型化合物,人们对药物吡罗昔康（piroxicam）的晶型用各种技术进行了广泛的研究,但鉴于其结构的复杂性,有些结构细节特别是多晶型固体中的氢键连接方式至今没有定论。我们采用固体核磁技术对其多个晶型进行了细致的研究,从而对三种药物分子晶型的固体核磁谱峰做了全面指认。通过理论计算和实验结果相结合的办法证明了中性分子向两性分子转化的方式,对水合分子PM（Piroxicam Monohydrate）的结构提出了新的模型并辅以有力的证据。在研究过程中,我们还提出一种固体核磁脉冲程序（DD-SUPER）以获得季碳信号化学位移张量（Chemical Shift Tensors, CST）,结合常规SUPER实验,在拟合中减少变量数,使其能够更为精确的得到重叠碳信号中非季碳的化学位移各向异性（Chemical Shift Anisotropy, CSA）信息。尤其是在吡罗昔康晶型Ⅱ（PⅡ）实例中,该方法很好的解决了多组重叠谱峰的CST提取问题,并通过理论计算的方法证明了该脉冲程序的可靠性。这一系列工作为研究药物分子晶型结构提供了一整套方法,目前也正在对更多有重要研究意义的药物分子做进一步的探索。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 缩写注释
• 论文创新之处
• 第一章 研究背景
• 1.1 引论
• 1.2 核磁原理简介
• 1.3 常用的固体核磁共振技术
• 1.4 固体核磁共振技术在药物研发中的应用
• 1.4.1 化学位移与药物多晶型之间的关系
• 1.4.2 自旋偶极相互作用药物多晶型之间的关系
• 1.5 开展本课题研究的意义
• 1.6 晶型药物的制备
• 1.7 可行性分性
• 第二章 实验试剂、仪器及实验方法
• 2.1 仪器信息
• 2.2 样品制备
• 2.3 核磁实验方法
• 2.4 核磁实验参数
• 2.4.1 样品定标
• 2.4.2 交叉极化/魔角实验（CP/MAS）参数
• 2.4.3 维异核相关实验（2D-HETCOR）参数
• 2.4.4 二维化学位移各向异性获得实验（2D-SUPER）参数
• 2.5 改进的SUPER脉冲程序（DD-SUPER）
• 2.6 CST的理论计算方法
• 2.7 晶型结构的计算与分析
• 第三章 吡罗昔康多种晶型的固体核磁研究
• 3.1 引言
• 3.2 结果与讨论
• 3.2.1 化学位移指认
• 3.2.2 吡罗昔康水合分子结构单元中存在两个不对称分子
• 3.2.3 PM两性分子结构的核磁证据
• 3.2.4 PM分子的氢键连接方式
• 3.2.5 吡罗昔康分子的化学位移张量
• 3.2.6 吡罗昔康分子的密度泛函理论计算
• 3.3 总结与展望
• 参考文献
• 附录Ⅰ:作者简介
• 附录Ⅱ:作者研究生期间参与的会议及培训
• 附录Ⅲ:博士在读期间撰写和发表的文章
• 附录Ⅳ:主要核磁方法的实验细节
• 附录Ⅴ:液体核磁部分实验谱图
• 致谢