諾氟沙星和水楊酸藥物-藥物鹽的制備與表征

黃 棟，吳登慶，蘇佳雯，鐘央發(fā)，蔣成君

（浙江科技學(xué)院生物與化學(xué)工程學(xué)院，浙江 杭州 310023）

諾氟沙星（NFX）是有效的氟喹諾酮類抗菌化合物，廣泛用于治療由革蘭氏陽性菌和革蘭氏陰性菌引起的各種細(xì)菌感染[1]。由于諾氟沙星的羧基與哌嗪環(huán)的N-H 形成兩性離子物質(zhì)，其水溶性強(qiáng)烈依賴于pH。因此，NFX 在中性pH 下溶解度低，滲透性差，限制了化合物的生物利用度，屬于生物藥劑學(xué)分類系統(tǒng)Ⅳ（BCS class IV）類藥物[2]。這些缺點(diǎn)導(dǎo)致常規(guī)劑型配方存在重大挑戰(zhàn)，特別是皮膚用藥。改善藥物水溶性的常用方法之一是使用合適的抗衡離子形成鹽。鹽的形成將NFX 分子的晶體形態(tài)從兩性離子變?yōu)殛栯x子，有效地降低了晶格能并改善了水溶性[3]。Basavoju 等[4]發(fā)現(xiàn)NFX 與琥珀酸、丙二酸和馬來酸成鹽后能提高溶解度；Reddy 等[5]研究表明氟喹諾酮類抗生素NFX和環(huán)丙沙星（CIP）與羧酸如檸檬酸、苯甲酸等成鹽后在純水和磷酸緩沖液中能更快溶解；Paluch等[6]發(fā)現(xiàn)不同化學(xué)計(jì)量的琥珀酸與CIP 形成的無定形鹽結(jié)晶具有不同的藥學(xué)相關(guān)性質(zhì)；Surov 等[7-8]研究表明CIP 與馬來酸、富馬酸形成的鹽在pH為6.8 時(shí)的溶解度和溶解速率與純CIP 相比均有改善，由此可知，通過有機(jī)酸成鹽的方式增加溶解度是一種常用的方法。水楊酸類藥物具有廣泛的抗炎作用[9]，此外還有去除老化角質(zhì)堆積，改善皮膚紋理，能滲透毛囊，有效地干燥面皰化膿部位的功效[10]，作為藥物-藥物的成分之一，逐漸受到廣泛關(guān)注[11]。因此，本文制備了水楊酸與諾氟沙星在甲醇、乙醇、正丙醇和乙腈四種溶劑中形成的鹽，并對其進(jìn)行表征分析。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 試劑與儀器

試劑：諾氟沙星（原料藥，浙江新東港藥業(yè)股份有限公司贈送），水楊酸（分析純，上?；瘜W(xué)試劑采購供應(yīng)五聯(lián)化工廠），甲醇（分析純，上海凌峰化學(xué)試劑有限公司），乙醇（分析純，上海凌峰化學(xué)試劑有限公司），正丙醇（分析純，上海凌峰化學(xué)試劑有限公司），乙腈（分析純，上海凌峰化學(xué)試劑有限公司）。

儀器：傅里葉紅外光譜儀VERTEX 70（布魯克科技有限公司），X 射線衍射儀Ultima Ⅳ系列（日本島津公司），掃描電子顯微鏡SU1510（日本日立高新技術(shù)公司）。

1.2 諾氟沙星鹽的制備

準(zhǔn)確稱取287 mg（0.9 mmol）諾氟沙星和125 mg（0.9 mmol）水楊酸，摩爾比為1 ∶1，置于研缽中，滴加數(shù)滴乙腈并研磨約10 min，后轉(zhuǎn)移到100 mL小燒杯中，加入50 mL 乙腈，在恒溫磁力攪拌器中攪拌并緩慢加熱升溫，直至固體粉末基本溶解。趁熱濾去不溶物，并在小燒杯上蓋一濾紙片，以防雜質(zhì)落入。在常溫下靜置2～3 d，使溶劑緩慢揮發(fā)并析出結(jié)晶，過濾后置于60 ℃烘箱內(nèi)減壓干燥，得到黃白色針狀晶體。

1.3 X 射線衍射分析（PXRD）

采用Ultima Ⅳ系列X 射線衍射儀，射線源為Cu/Kα（λ=0.154 nm），掃描范圍為5～50°（2θ），掃描步長為0.05°，掃描速度為6°/min，電源設(shè)置為40 kV、40 mA。通過該X 射線衍射可初步判斷樣品是否可能為鹽，若產(chǎn)生了新的衍射峰則可能形成了鹽。

1.4 傅里葉紅外光譜分析（FTIR）

分別取諾氟沙星、水楊酸及諾氟沙星-水楊酸粉末與溴化鉀混合在瑪瑙研缽中研磨均勻，并壓成片狀進(jìn)行測定，掃描范圍為4000～400 cm-1，分辨率為4 cm-1。

1.5 掃描電子顯微鏡分析（SEM）

取微量樣品粘附在導(dǎo)電膠帶上，噴金后于5.0 kV 電壓下獲得不同放大倍數(shù)的掃描電子顯微鏡照片。

2 結(jié)果與討論

2.1 諾氟沙星鹽的制備

鹽和共晶的差異在于質(zhì)子傳遞的程度，API 與客體分子的ΔpKa[pKa（base）-pKa（acid）]＞3 時(shí)形成的是鹽。諾氟沙星的pKa（base）=8.38[12]，水楊酸為pKa（acid）=2.97[13]，因此兩者以1 ∶1 鹽的形式存在。

諾氟沙星與水楊酸以1 ∶1 摩爾比混合，通過加液研磨、冷卻熱飽和溶液相結(jié)合的方法篩選鹽。其中，在甲醇、乙醇和正丙醇作溶劑的體系中，溶液冷卻后可觀察到立刻有不同程度的白色絮狀物析出，而在乙腈作溶劑的體系中則無該現(xiàn)象。最終形成的產(chǎn)物均為黃白色針狀結(jié)晶，與諾氟沙星粉末有明顯的不同，如圖1 所示。

圖1 固體外觀的變化Fig.1 Change of solid appearance

2.2 X 射線粉末衍射分析

諾氟沙星、水楊酸及不同溶劑中形成的諾氟沙星-水楊酸鹽的X 射線衍射分析結(jié)果如圖2 所示。

圖2 諾氟沙星、水楊酸及兩者在四種溶劑中形成鹽的PXRD 圖譜Fig.2 PXRD patterns of norfloxacin，salicylic acid and their co-crystals in four solvents

表1 諾氟沙星、水楊酸及兩者形成鹽的2θ 與峰值強(qiáng)度Table 1 2θ and peak intensities of norfloxacin，salicylic acid and their eutectic

由圖2 和表1 可知：以乙醇、正丙醇、乙腈為溶劑形成的諾氟沙星-水楊酸鹽在9.36°～9.38°、14.28°～14.32°及19.84°～19.92°出現(xiàn)了較明顯的新特征峰，以甲醇為溶劑的新特征峰則在9.02°及10.10°，而原歸屬于諾氟沙星的7.90°、11.28°、13.24° 、20.76° 及25.02°和水楊酸的10.92° 、17.18°、25.18°、28.04°、28.68°及30.64°的特征峰均消失。從圖譜中也能直觀看出諾氟沙星-水楊酸的粉末特征峰并非由兩種組成物的衍射峰簡單疊加而成，而是具有顯著的新特征峰，這也符合其形成鹽的特征。

2.3 傅里葉紅外光譜分析（FTIR）

如圖3 所示為諾氟沙星-水楊酸鹽的FTIR譜圖3。

圖3 諾氟沙星、水楊酸及兩者在四種溶劑中形成鹽的FTIR 圖譜Fig.3 FTIR patterns of norfloxacin，salicylic acid and their co-crystals in four solvents

由圖3 可知，歸屬于諾氟沙星哌啶環(huán)N-H 的伸縮振動3425 cm-1吸收峰發(fā)生了明顯的紅移，說明有可能哌啶環(huán)與水楊酸的羧基形成了鹽，如圖4 所示。

圖4 諾氟沙星與水楊酸形成鹽的化學(xué)結(jié)構(gòu)式Fig.4 Chemical structure of norfloxacin forming saltwith salicylic acid

2.4 掃描電子顯微鏡分析（SEM）

將四種溶劑中形成的諾氟沙星-水楊酸鹽進(jìn)行SEM 分析，結(jié)果如圖5 所示。

從掃描電鏡中可以發(fā)現(xiàn)，在甲醇、乙醇和正丙醇中形成的鹽均為有一定層次紋理的柱狀，亦有從柱狀晶體上破碎脫落下的片狀晶體，而在乙腈中形成的鹽，其形態(tài)特性大體為塊狀。由此可以推測，在兩類溶劑中形成的鹽盡管組成接近，但是形態(tài)上可能存在較大差異。

3 結(jié)語

通過樣品的XRD 表征分析，諾氟沙星與水楊酸以等摩爾1 ∶1 制得的晶體在圖譜上顯示：以乙醇、正丙醇、乙腈為溶劑形成的諾氟沙星-水楊酸鹽在9.36°～9.38°、14.28°～14.32°及19.84°～19.92°出現(xiàn)了較明顯的新特征峰，以甲醇為溶劑的新特征峰則在9.02°及10.10°。原歸屬于諾氟沙星的7.90°、11.28°、13.24°、20.76°及25.02°和水楊酸的10.92°、17.18°、25.18°、28.04°、28.68°及30.64°特征峰均消失了。從圖譜中也能直觀看出諾氟沙星-水楊酸的粉末特征峰并非由兩種組成物的衍射峰簡單疊加而成，而是具有顯著的新特征峰，這也符合其形成鹽的特征。采用傅里葉紅外光譜分析諾氟沙星-水楊酸鹽，出現(xiàn)了N-H 特征峰紅移；用掃描電子顯微鏡分析四種溶劑中形成的諾氟沙星-水楊酸鹽形態(tài)，觀察到以醇類為溶劑的鹽表面形態(tài)接近，而以乙腈為溶劑的鹽則有較大的區(qū)別，這進(jìn)一步確定了諾氟沙星-水楊酸藥物-藥物鹽的生成。Gopi 等[14]最近制備了兩種抗菌藥諾氟沙星和磺胺噻唑的鹽，在不同pH 緩沖溶液中的溶解度、溶出度均有提高，相對于原藥，其細(xì)菌、真菌抑制率均有所提高。諾氟沙星-水楊酸鹽的藥學(xué)性質(zhì)有待于進(jìn)一步研究。

圖5 不同溶劑中形成諾氟沙星-水楊酸鹽的SEM 圖Fig.5 SEM image of the formation of norfloxacin-salicylic acid co-crystals in different solvents