针对头孢曲松钠晶体结构与晶习预测研究

吴士丹

【摘要】通过一系列的设备及技术进行头孢曲松钠的研究，运用使晶体最小化的方法找到了晶体的主要结构，其与晶习相类似；通过实验，将晶习与晶体进行进一步的了解，分析了二者的相互关系；通过试验我们可以得出，晶习与晶体之间无论在物理方面、还是在化学方面，都存在着密切的联系；物质的形状主要有晶体决定。经过对晶体的分析可以发现，物质具有的性能、特点以及形状、构造都受晶体的主要影响；晶习的主要影响因素是晶体，晶体的环境及 各种结构特征对于晶习至关重要。因此，对于头孢曲松钠晶体结构与晶习预测的研究十分必要。

【关键词】实验；晶体；结构；晶习

【中图分类号】R978.11 【文献标识码】B【文章编号】1004-4949（2015）02-0230-02

前言：头孢曲松钠距离至今已经生产了14年之久，其产生给医药事业带来了新的领域，开拓了新的市场；其在国际上的地位极为重要，名列世界前两百名。并且在我国国内市场上，占领巨大的市场领域，是国内中抗感染药物中，销售量最好的药物。目前，对于头孢曲松钠的合成成分以及药理的分析成为社会研究的主要目标，通过对头孢曲松钠的研究，在测试中，通过X2射线进行结构分解后将结晶进行优质的设计，为头孢曲松钠的研发提供最合理的设计；本文通过试验，过程中存在的问题以及试验结果加以分析，来达到头孢曲松钠晶体结构与晶习 预测的研究。从而加深人们对于头孢曲松钠的了解并且更大范围的应用。

1 实验部分

1.1 实验原料头孢曲松钠粗品由山东瑞阳制药有限公司提供，实验室精制后产品纯度经高压液相色谱（HPLC）检测不小于9915%。试样再经研磨、筛分，选取粒度范围在38～45Λm之间的细晶用于X2射线粉末衍射测试。

1.2 DSC分析差示扫描量热仪（NETZSCHThermalAnalysisDSC204）：样品置于封口的Al2O3坩锅中，参比物为空的Α2Al2O3坩锅；升温速率为5℃/min，升温范围从室温到330℃；载气为N2，流量50ml/min。仪器的热焓采用铟作为标准物校正。

1.3 TG分析本文采用NETZSCHTG209热重分析仪测试头孢曲松钠的TG曲线，升温速率为10℃/min，载气为N2，流量为18ml/min。样品用量为5108mg，升温范围从室温到200℃。

1.4 红外分析本文采用KBr压片法在NICOLET560型傅立叶变换红外光谱仪（FT2IR）上对头孢曲松钠进行红外光谱分析。

1.5 扫描电镜（SEM）本文采用HitachiX650扫描电镜（SEM）表征实验样品的晶习，操作电压15kV，样品放在黏着双面胶的金属片上，在观察前需在氩气保护下间歇喷金。

1.6 X2射线粉末衍射分析头孢曲松钠的X2射线粉末衍射数据在日本理学（Rigaku）Dmax22500型单色X2射线衍射仪上收集，CuKΑ射线（Κ=115405～），石墨单色器，扫描速率1s/step，工作电压40kV，工作电流100mA，测试温度（25±1）℃。为保证样品表面与测角仪轴心平行共面，装样采用铝板背压法。

2 实验结果与讨论

2.1 DSC曲线头孢曲松钠的DSC谱，样品在260℃附近存在一个尖锐的放热峰，在放热峰前还存在两个小的吸热峰。头孢曲松钠DSC曲线260℃附近的放热峰是样品热分解放热所致，实验测定的热分解峰顶温度TP为262130℃，接近文献值240～265℃。与其他大多数头孢菌素一样，头孢曲松钠的DSC曲线也没有熔点峰，表明头孢曲松钠在熔化前已发生热分解，故无法用量热法来测定其纯度。

2.2 TG2DTG分析头孢曲松钠的TG2DTG。虽然TG曲线没有表现出明显的直角台阶状，但DTG曲线的双峰却说明了头孢曲松钠在室温至200℃之间的失重是分两步完成的。根据TG线的失重百分率计算结果可知，第一步失重约6130%，第二步失重约3131%。头孢曲松钠分子中结晶水的理论百分含量是9153%，头孢曲松钠水分含量为915%，而实验测得TG失重为9161%，与理论结晶水含量基本相符。因此可推断头孢曲松钠在室温至200℃之间的TG失重是脱除结晶水所致， DSC曲线热降解放热峰前出现的两个小峰正是头孢曲松钠分两步脱水而产生的吸热峰。

2.3 红外分析实验室制备的头孢曲松钠与市售国外产品的红外。Β2内酰胺与杂环并接产生的特征峰出现在1740cm-1处，在3440～3260cm-1处出现的强而宽的峰是2OH和2NH伸缩振动引起的谱带，2OH和2NH的伸缩振动频率在此区域相互重叠而不易区分，由于分子内氢键，吸收频率向低频方向还存在一定的平移。1610cm-1附近处的强峰是芳核骨架振动的特征峰，1000cm-1附近的特征峰是芳环C2H面向弯曲振动引起的强吸收峰，但Ar2H在3030cm-1附近的特征峰由于2OH和2NH的存在而不明显。

2.4 X2射线粉末衍射分析测试中发现当2Η>50°后，头孢曲松钠的XPRD谱不再出现明显的衍射峰，因此在RigakuD/max22500X射线衍射仪上收集5°<2Η<50°的数据，再利用衍射仪随机软件进行衍射图的平滑、KΑ2剥离及其背景扣除后得到的头孢曲松钠X2射线粉末衍射，衍射数据表明实验室制备的头孢曲松钠与标准品具有相同的特征峰位置与强度。精修后头孢曲松钠X2射线粉末衍射数据的指标化，属于单斜晶系，P21/c空间群，晶胞参数为a=912493～，b=151779～，c=201619～，Α=Χ=90°，Β=121134°，单胞内分子数Z=4。通过晶胞参数可计算出头孢曲松钠晶体密度Dx=1171g/cm3，与实验测出的晶体密度Θc=1173g/cm3基本吻合。

2.5对于头孢曲松钠的晶体结构进行分析，确定晶体结构及分子的结构，能够帮助晶体的研究；通过对于晶体结构的确认，就能够将其所属空间极其位置进行确认，能够更好的进行区分。所以在试验之前要将分子结构进行深入了解。分子的空间结构一般可以由两种方法得到：一是通过实验的方法，另一个是通过计算机辅助分子设计的理论计算方法。在固态结构中，单晶体结构分析的方法是最常见的一种，也是分析数据最多的一种方法；单晶结构分析法，在化学、物理等相关学科中得到广泛的应用，是研究过程中不可缺少的手段。

2.6生长环境对头孢曲松钠晶习的影响

晶体的内部结构以及外在环境都会影响到晶习。实验中通过不同的操作及环境观察晶体的不同变化，通过不同的条件，比如含钠离子的物质对于晶习的影响；头孢曲松钠具有较好的溶解、分解特点，能够在高温或者溶解的情况下快速分解；对于其分解方法一般采用溶析结晶以及提纯的方法。试验过程中发现，溶析剂对于头孢曲松钠晶习没有明显的影响；同时，将实验温度升高，头孢曲松钠晶习也没有明显的改变。

3 结论

（1）头孢曲松钠晶体具有相同的晶体结构。（2）属于单斜晶系，空间群为P21c。（3）在Cerius2工作站SGIIRIX上应用能量最小化法确定了头孢曲松钠的晶体结构；基于BFDH、AE模型预测了头孢曲松钠晶体的晶习，其中AE模型预测的晶习与实际生长晶习相近，呈薄片狀。（4）不同的外界环境变化对于晶习变化影响较小。通过运用溶析剂、环境温度、钠离子物质等对头孢曲松钠溶析结晶构造进行实验，结果表明上述物质并没有对头孢曲松钠溶析结晶过程产品的晶习的变化产生很大的影响；

参考文献

[1]张春桃，王静康，王永莉.头孢曲松钠结晶工艺研究进展[J].中国抗生素杂志.2006（07）

[2]李小娜，尹秋响，陈巍，王静康，高海见.溶剂对对苯二酚晶体晶习的影响[J].化工学报.2006（03）