环氧化酶-2选择性抑制剂塞来昔布的光谱表征及结构分析

赵振芳 ， 宋 寒 ， 朱 雁 ， 张 祥 ， 谢亚雄

(河南省科学院高新技术研究中心 ， 河南 郑州 450000)

塞来昔布(celecoxib)是美国 Searle 公司研制的新型高选择性COX-2型非甾体抗炎药，可用于骨关节炎、类风湿性关节炎等疾病的治疗，且胃肠道副作用明显低于传统非甾体抗炎药。此外，由于对COX-2具有高度的选择抑制性，在治疗肿瘤和抑郁症方面也有较好的疗效[1-5]。鉴于塞来昔布在药物化学领域的重要应用，对其合成方法和临床药理的研究近年来不断被报道，但是对其结构的全面分析却鲜见报道，难以在实际生产中对该类药物的质量控制提供根本性的参考[6-8]。本文综合运用IR、MS、NMR等多种现代分析手段对塞来昔布进行结构表征，探究其光谱特性和结构特征，解析质谱裂解途径，对特征谱峰归属，准确推断塞来昔布结构，为该类药物的生产和鉴定提供了科学依据。

1 实验部分

1.1 主要仪器与试剂

VarioEL cubeV4.0.4型元素分析仪，德国Elementar公司；Smart Lab 3KV型X射线衍射仪，日本理学公司；STA 449C型差热分析仪，德国NETSCH公司；NICOLET 6700型红外光谱仪，美国赛默飞世尔科技公司，波数扫描范围4 000～400 cm-1；TRACE DSQ Ⅱ 质谱联用仪，美国赛默飞世尔科技公司，配备EI源，电离电压为70 eV；Agilent Technologies 400MR超导NMR谱仪，美国安捷伦公司。

氘代二甲基亚砜(DMSO-d6，Sigma-Aldrich公司)，其他试剂为分析纯，实验用水为超纯水。塞来昔布样品为类白色结晶性粉末，溶于乙醇、甲醇、二甲亚砜等有机溶剂。

1.2 方法

所有的NMR实验均在Agilent Technologies 400MR超导NMR谱仪上完成，以四甲基硅烷(δH0.00，δC0.00)为内标，DMSO-d6为溶剂，实验温度为25 ℃。1H NMR的工作频率和谱宽分别为399.79 MHz和6 410.3 Hz，13C NMR的工作频率和谱宽分别为100.52 MHz和25 000.0 Hz，DEPT的谱宽与13C NMR相同。二维核磁谱(1H-1H COSY，1H-13C HMQC，1H-13C HMBC)均用标准脉冲程序，1H-1H COSY谱的F2维(1H)及F1维(1H)谱宽均为5 186.7 Hz，采样数据点阵t2×t1=1 024×256；1H-13C HMBC的F2维(1H)及F1维(13C)谱宽分别为5 186.7 Hz和24 125.5 Hz，1H-13CHSQC的F2维(1H)及F1维(13C)谱宽分别为5 186.7 Hz和20 105.6 Hz，采样数据点阵t2×t1=1 024×256。

2 结果与讨论

2.1 元素分析

采用CHNS模式，对样品中C、H、N、S元素进行分析测试，各元素测量值平行性好，与理论值基本一致，结果见表1。

表1 塞来昔布元素分析数据 %

2.2 TG-DSC综合热分析

以N2气氛、10 ℃/min升温速度为实验条件，测试温度范围为50～550 ℃，进行热重分析(TG)和差示扫描量热分析(DSC)，结果见图1。

图1 塞来昔布TG-DSC曲线

DSC曲线表明，156.5 ℃处有一吸热峰，峰顶温度为161.8 ℃，推测156.5 ℃为塞来昔布的熔点。TG曲线表明，从350.5 ℃开始样品快速失重，推测该温度为塞来昔布分解温度。

2.3 X射线衍射分析(XRD)

将塞来昔布样品充分研磨后，取适量粉末进行XRD测试，测试条件为：管压40 kV，管流35 mA，扫描速度6°/min，步长0.02°，辐射靶材为Cu靶，衍射图谱见图2。

图2 塞来昔布的XRD谱图

由图2分析可知，主要衍射峰有5.35°、14.82°、16.08°、19.64°、21.50°、22.37°、23.45°、25.36°等，表明该样品以结晶态存在。

2.4 红外光谱分析(IR)

图3 塞来昔布的红外吸收光谱

表2 塞来昔布红外光谱数据及归属

2.5 质谱分析(GC-MS)

使用TRACE DSQ Ⅱ 质谱联用仪，EI电离方式对塞来昔布样品进行测定。质谱图有多个特征碎片离子，m/z分别为381.4、300.7、231.6、140.6、115.3、91.3、69.1，其中m/z(381.4)为分子离子峰，与塞来昔布相对分子质量相符，m/z(115.3)为基峰，结合离子丰度，对样品可能的裂解方式进行合理推断(图4)，特征性碎片离子均可得到合理解释，符合塞来昔布化合物结构特征。

图4 塞来昔布的主要裂解机理

2.6 核磁共振分析(NMR)

综合分析塞来昔布的1H NMR(图5)谱、13C NMR 谱(图6)、DEPT 谱(图10)，可知δH2.32为单峰，质子数为3，归属为H-11；在HSQC 谱(图8)中，δC20.79与H-11相关，归属为C-11；在1H NMR谱中，δH7.19～7.24范围内有5个质子，呈现多重峰，结合HMBC谱(图9)，δH7.20～7.24与C-11相关，而δH7.19与C-11无相关性，因此将δH7.20～7.24归属为苯环上H-6/7和H-8/9，δH7.19归属为H-3。 由于甲基对位取代苯环上的芳香氢信号基本重叠，在HSQC对应碳信号(δC128.80、129.45)出现在一个区域，结合HMBC谱，δC129.45与H-11具有明显相关性，因此将δC128.80、129.45分别归属为C-6/7和C-8/9。在HSQC谱中，δC106.13与H-3相关，将其归属为C-3。在HMBC谱中，δC145.28与δH(7.20～7.24)和δH7.19均有相关性，将其归属为C-5，δC125.40与δH(7.20～7.24)相关，与H-3无相关性，将其归属为C-4，δC139.14与H-6/7、H-8/9和 H-11均相关，归属为C-10。根据13C NMR 谱，结合DEPT 谱和HMBC谱，δC142.26与H-3相关，谱峰裂分成四重峰，且与其他氢无相关性，将其归属为C-1，δC121.33与C-1峰形一致，在HSQC谱中无相关性，将其归属为C-2。在1H NMR谱中，δH7.52质子数为2，归属为活泼氢，δH(7.53～7.55)归属为H-15/16。 在1H-1H COSY谱中(图7)，δH(7.86～7.88)与H-15/16相关，将其归属为H-13/14。 在HSQC谱中，δC125.99与H-15/16相关，归属为C-15/16，δC126.86与H-13/14相关，归属为C-13/14。在HMBC中，δC141.17与H-13/14相关，归属为C-12，δC144.04与H-15/16相关，归属为C-17。具体的1H NMR、13C NMR及二维谱图数据及归属见表3。

图5 塞来昔布的1H NMR谱

图6 塞来昔布的13C NMR谱

图7 塞来昔布的1H-1H COSY谱

图8 塞来昔布的HSQC谱

图9 塞来昔布的HMBC谱

3 结论

元素分析测定样品C、H、N、S元素含量与塞来昔布相符，X射线衍射分析确定该样品以结晶态存在，热分析表明该样品熔点是156.5 ℃，分解温度为350.5 ℃，红外光谱显示了与塞来昔布相符合的特征峰，质谱测得分子离子峰与塞来昔布相对分子质量一致，结合特征碎片离子峰，对样品可能的裂解机理进行合理推断，核磁共振图谱对碳、氢进行合理归属。综合以上分析，确定样品结构为(4-[5-(4-甲基苯基)-3-(三氟甲基)-1H-吡唑-1-基]苯磺酰胺，为塞来昔布的质量控制及同类化合物的分析提供了参考依据。

表3 塞来昔布的1H NMR和13C NMR数据及归属