地氯雷他定的光谱检测方法研究
葛学峰, 时斌, 唐梦圆, 籍康, 张银萍, 顾敏芬*
南京师范大学分析测试中心, 江苏 南京 210023
*通讯作者 e-mail: 40033@njnu.edu.cn

作者简介: 葛学峰, 1973年生, 南京师范大学分析测试中心高级工程师 e-mail: 27381@njnu.edu.cn

摘要

地氯雷他定(DL)是一种治疗过敏性鼻炎和慢性荨麻疹的经典抗组胺药, 在采用光谱法研究其结构相关的N-H键时, 检测结果会受到不同预处理方式及测试方法的影响。 采用透射模式傅里叶变换红外法(TR-FTIR)对DL进行检测, 常规氯化钾压片法获得的光谱在3 325和3 304 cm-1处出现2个较弱的峰高约为1:1的N-H伸缩特征吸收峰; 石蜡糊法没有明显信号; 样品先与石蜡混合成糊状再加入氯化钾压片, 则会在3 327和3 304 cm-1处出现2个峰高约为1:2.3的特征吸收峰; 采用衰减全反射式傅里叶变换红外光谱法(ATR-FTIR)对DL进行检测, 无论是改变ATR晶体类型还是改变仪器的检测器, 此区间几乎检测不出特征峰; 采用漫反射式傅里叶变换红外光谱法(DRS-FTIR), 不需要对样品进行预处理, 能检测出3 327和3 304 cm-1处2个峰高比约为1:5的特征吸收峰。 采用傅里叶变换拉曼方法(FT-Raman), 无需预处理, 信噪比高, 能检测出3 327和3 304 cm-1处2个峰高比约为1:6的特征峰; 而分别采用激发波长为532、 633和785 nm的激光拉曼, 荧光信号很强, 1 700 cm-1以上观察不到任何有用信号。 为了进一步研究预处理过程对DL的影响, 采用差示扫描量热法(DSC)对不同预处理后的样品进行了熔点测试, 结果显示: (1) DL原样熔点为156.4 ℃, DL进行研磨后的样品熔点为156.6 ℃, DL与氯化钾进行物理混合后的样品熔点为156.6 ℃, 说明研磨及物理混合对DL的晶型没有造成破坏; (2) DL与氯化钾一起混合研磨的样品, 熔点为153.0 ℃, 与石蜡混合后熔点为141.5 ℃, 先石蜡制糊再加入氯化钾研磨的试样, 熔点为145.0 ℃, 熔点均比原样明显偏低且熔程变宽, 说明这些预处理可能使原样的结构发生了变化。 为避免预处理过程引入的不确定性, 在对DL进行光谱检测时建议选用DRS-FTIR及FT-Raman方法。

关键词: 地氯雷他定; 红外光谱; 拉曼光谱; 热分析
中图分类号:O657.33 文献标志码:A
Spectral Detection of Desloratadine
GE Xue-feng, SHI Bin, TANG Meng-yuan, JI Kang, ZHANG Yin-ping, GU Min-fen*
Center for Analysis and Testing, Nanjing Normal University, Nanjing 210023, China
*Corresponding author
Abstract

Desloratadine (DL) is a classic antihistamine for treating allergic rhinitis and chronic urticaria. When the structure-related N-H bond is studied using spectroscopy, different pretreatment and testing methods significantly affectthe characteristic absorption peaks with the corresponding height ratio. With Fourier transform infrared transmission method (TR-FTIR), the spectra of DL show obvious differentiation at 3 325 and 3 304 cm-1 two characteristic absorption peaks with peak height ratio of 1:1, no peak, at 3 327 and 3 304 cm-1 two peaks with peak height ratio of 1:2.3 respectively corresponding to three different pretreatments of conventional potassium chloride tablet, nujol mull, potassium chloride tablet with nujol mull. Furthermore, the characteristic peaks assigned N-H stretching vibration can hardly be detected using attenuated total reflection FTIR (ATR- FTIR) accessory with neither the crystal type of ATR nor the detector of the instrument changed, indicating the sensitivity of detector also plays an important role. Subsequently, using the diffuse reflection spectrum FTIR method (DRS-FTIR), it is easy to find two characteristic absorption peaks at 3 327 and 3 304 cm-1 with a peak height ratio of 1:5 without any pretreatment. For the Fourier transform Raman (FT-Raman), two absorption peaks at 3 327 and 3 304 cm-1with a higher peak height ratio of 1:6 also can be achieved at a high signal-to-noise ratio without pretreatment. For the Laser Raman with the excitation wavelengths of 532, 633 and 785 nm, no useful signal can be observed above 1 700 cm-1 because of the strong fluorescence. To analyze the effect of pretreatment on the IR N-H band of DL further, differential scanning calorimetry (DSC) is applied to detect the melting point change in the current study. The melting points of 156.4, 156.6 and 156.6 ℃ of the raw DL, the grinding DL and the mixture of DL and KCl indicate that the physical processes of grinding and mixture cannot destroy the crystalline from of DL. The melting points of 153.0, 141.5 and 145.0 ℃ for the ground samples of mixed DL and KCl, mixed with paraffin, and mixed with paraffin and KCl are lower than the raw DL with a broader distance of DSC peaks and indicate the structure change of DL during pretreatment. Therefore, DRS-FTIR and FT-Raman are the suggested methods forspectrum detection to avoid the uncertainty introduced by pretreatment of DL.

Keyword: Desloratadine; Infrared spectroscopy; Raman spectroscopy; Thermoanalysis
引言

地氯雷他定(desloratadine, DL)作为第三代抗组胺药, 对末梢H1受体有亲和力和选择性, 具有起效快、 作用持久、 无中枢系统镇静作用、 心脏毒性及药物相互作用少等优点, 已广泛应用于季节性过敏性鼻炎、 荨麻疹等的治疗[1, 2, 3, 4]。 最近, Dhaher通过对一些病例的分组跟踪调查, 指出口服DL并结合使用阿奇霉素和异维甲酸, 能够显著地改善痤疮的损伤及减少药物的不良反应[5]。 Wandalsen对2~12岁年龄段内有明显过敏性鼻炎的儿童进行了临床试验, 结果显示DL联合泼尼松龙治疗, 可以有效控制和改善鼻炎的症状[6]。 对DL物理化学性质的仪器分析, 陈承贵等建立了有效区分DL片质量并具有国际通用性的溶出度HPLC测定方法[7]; Maria发展和确认了一种EI-GC-MS的方法来分离、 定性和定量全血中的11种包括DL在内的抗组胺成分, 并应用于临床医学和法医毒理学[8]; Takano提出了采用UV法分析了DL片剂定量测试结果中不确定度的分析模型[9]。 而对DL的分子光谱分析方法, 则很少有文献对其进行专门的应用研究。 有迹象表明DL在3 327和3 304 cm-1处的N-H伸缩振动吸收峰的强度比可能与DL晶型结构的细节相关, 因此确定真实有效的DL光谱检测方法非常重要。

1 实验部分
1.1 试剂

实验所用的主要化学试剂为: 地氯雷他定(DL, HPLC grade)、 氯化钾(KCl, SP grade, 研磨干燥)和液体石蜡(AR grade), 上述试剂均购于上海aladdin生化科技股份有限公司。

1.2 样品

DL的化学结构如图1所示。

图1 带原子序号的DL结构图[10]Fig.1 Molecular structure of DL with the atom-numbering [10]

为了研究不同的预处理过程对红外测试结果的影响, 准备了6个相关的样品, 具体的样品编号及样品信息如表1所示。 DL中含有氯元素, 考虑到压片过程中可能出现离子交换现象, 因此在红外实验中用没有采用KBr而是采用KCl作为稀释剂。

表1 样品名称及信息 Table 1 Description and information of samples
1.3 仪器及条件

1.3.1 红外检测

所有红外测试都采用德国Bruker公司的傅里叶变换红外光谱仪。 具体红外光谱仪器型号及检测方法如表2

表2 红外光谱仪器型号及检测方法 Table 2 Models of infrared instruments and test methods

1.3.2 拉曼光谱检测

采用德国Bruker公司型号为RAMII的仪器采集DL的傅里叶变换拉曼光谱(FT-Raman)。 激光波长为1 064 nm, 扫描次数32次, 分辨率4 cm-1, 光谱范围为3 500~400 cm-1

采用法国HORIBA公司型号为LABRAM HR Evolution的共聚焦显微拉曼光谱仪采集DL的激光拉曼信号, 分别采用532、 633和785 nm激发波长, 分辨率~2 cm-1, 扫描光谱范围为3 600~400 cm-1, 积分时间30 s, 功率衰减50%。

1.3.3 热分析

采用美国PE公司型号为Diamond DSC的仪器对不同预处理的样品进行差示扫描量热分析(DSC), 温度范围为25~200 ℃, 升温速率为10 ℃· min-1, N2气氛, 流量50 mL· min-1

2 结果与讨论
2.1 红外光谱分析

采用透射模式傅里叶变换(transmission-Fourier transform infrared, TR-FTIR)红外光谱法, 样品分别经过KCl稀释研磨压片法、 石蜡制糊法、 石蜡制糊再加入KCl压片法这三种不同的预处理后采集的红外图谱如图2所示。 图2(a)DL-2采用红外检测中最常见的研磨压片法, 在操作过程中稀释剂KCl极易吸水, 为保证检测结果的真实性, 操作过程中没有进行额外的烘干处理, 因此在3 400 cm-1附近出现因吸附水引入的O-H红外吸收包, 在3 325和3 304 cm-1处出现2个峰高约为1:1的N-H特征吸收峰, 其他主要吸收特征峰及其归属如表3所示。 图2(b)DL-3是采用石蜡糊法, 把DL与石蜡混合成糊状, 夹在2层KRS-5窗片之间进行的测量, DL的信号非常微弱, 观察不到N-H特征吸收峰。 图2(c)DL-4是采用石蜡制糊再加入KCl稀释后压片的方法, 图谱包含了石蜡和DL的所有吸收峰信息, 在3 327和3 304 cm-1处出现N-H特征吸收峰, 峰高比约为1:2.3。

图2 不同预处理后DL的TR-FTIR谱图Fig.2 TR-FTIR spectra of DL samples after different pretreatment

表3 DL的红外吸收峰及其归属 Table 3 The assignment of DL FTIR absorption spectrum

为了避免检测时预处理过程对样品的影响, 越来越多药品、 食品、 材料等被要求进行不需要预处理的衰减全反射模式傅里叶变换(attenuated total reflection-Fourier transform infrared, ATR-FTIR)红外光谱检测[11]。 DL采用ATR法测量的红外光谱如图3所示, 图3(a)选用锗晶体ATR附件, DTGS检测器; 图3(b)选用金刚石晶体ATR附件, DTGS检测器; 图3(c)选用锗晶体ATR工作模式, MCT灵敏度检测器的。 可以看出, ATR法得到的谱图整体的吸收强度要低于TR法, 指纹区的吸收峰与TR-FTIR一致, 但是无论是改变晶体的折射率还是提高检测器的灵敏度, 在3 400~3 300 cm-1之间观察不到明显的N-H的伸缩振动特征峰, 说明由于其检测原理的限制, 灵敏度低而不适用于DL的光谱研究。

图3 DL的ATR-FTIR谱图Fig.3 ATR-FTIR spectra of DL

漫反射式傅里叶变换红外光谱(diffuse reflection spectrum-Fourier transform infrared, DRS-FTIR)是一种简单快速的分析技术, 用于基于化学物质的官能团、 化学键和分子结构对材料进行表征和物质确证[12]。 为有效消除镜面反射和避免产生吸收饱和现象, 将DL样品在KCl中进行稀释, 得到的DRS-FTIR光谱图如图4所示。 从图中可以看出DL在3 327 cm-1处出现一个较弱的吸收峰而在3 304 cm-1处的特征峰非常明显, 两者的峰高比值约为1:5。

图4 DL的DRS-FTIR图谱Fig.4 DRS-FTIR spectra of DL

2.2 拉曼光谱分析

DL的拉曼光谱如图5所示, 当采用波长为532和633 nm的激光进行激光拉曼检测时, 强烈的荧光信号掩盖了DL几乎所有的有用信息, 即使使用785 nm的激光, 也只能检测到1 700 cm-1以下的信息。

图5 DL的Raman光谱Fig.5 Raman spectra of DL

傅里叶变换拉曼(Fourier transform-Raman, FT-Raman)光谱是采用1 064 nm的激光光源, 来自试样的拉曼散射光通过干涉仪进入探测器形成干涉图, 对干涉图进行傅里叶变换得到的谱图, 从图5(d)可以看出DL的FT-Raman与DRS-FTIR的特征峰位置基本一致, 在3 327和3 304 cm-1处分别出现一弱和一中等强度的特征峰, 峰高比约为1:6。

2.3 热分析

为了进一步探讨红外的预处理条件对DL的影响, 分别对样品DL及预处理后的DL-1-DL-5样品进行DSC检测, 测试结果如图6所示。

图6 DL不同预处理后的DSC谱图Fig.6 DSC curves of DL samples after different pretreatment

DSC结果显示: DL原样的熔点为156.4 ℃, DL进行研磨后的样品DL-1熔点为156.6 ℃, DL与KCl进行物理混合后的样品DL-5熔点为156.6 ℃, 均与原样几乎保持一致, 说明研磨过程对DL的晶型结构没有造成破坏, 物理混合过程中KCl也不会对DL的晶型产生影响。 DL与KCl一起混合研磨过后的样品DL-2, 熔点为153.0 ℃, 比原样低了3.4 ℃, 熔融峰型也变宽变小, 说明研磨过程中KCl与DL之间可能形成了离子键, 这也导致了红外谱图中3 325 cm-1处N-H伸缩振动吸收特征峰强度增加。 与石蜡混合后的样品DL-3, 熔点为141.5 ℃; 先石蜡制糊再加入KCl研磨的试样DL-4, 熔点为145.0 ℃, 两者熔点均比原样明显偏低且熔程变宽, 分析认为是由于石蜡的加入改变了混合试样的热传导过程, 也可能是试样的原结构发生了变化。

3 结论

DL结构中氢键C-H…N主要存在于苯环上氢原子H11和吡啶环上氮原子N1间, 这种相互作用产生了一个无限“ 之” 字形链, 吡啶环交替着指向链的两端。 两个这样的相邻链通过将其吡啶碎片放入相邻链的两个碎片之间的空间来进行排列, 反之亦然[10], 体现在红外谱图中, 3 327 cm-1对应于C-H…N氢键的振动, 而3 304 cm-1对应于六元环中N(2)-H的伸缩振动吸收峰。 因此, 在用红外光谱对DL进行结构表征的测量过程中, 常规的压片法, 虽然透射强度最大, 但是KCl容易吸水引入额外羟基的O-H吸收峰, 研磨过程会使KCl与DL之间形成离子键, 而且加压制片过程也可能对DL的晶型产生影响[13], 如果采用石蜡糊保护, 则也会引入不确定因素和解析DL红外谱图的难度。 ATR法是一种常用的对药物进行无损检测的红外光谱法, 不需要对样品进行预处理, 但是受其检测灵敏度的影响, DL的N-H特征峰不容易被检测到。 采用DRS-FTIR法, 可以不需要对样品进行任何的预处理, 避免了预处理过程可能引起的对样品的影响, 使得实验结果真实可信, 即使有时为了改善DRS-FTIR法检测效果, 在样品准备时用KCl进行稀释, 热分析结果表明这种物理混合也不会对DL的晶型及检测结果产生影响。 DRS-FTIR法检测灵敏度要比ATR-FTIR方法高, 能够有效地检测出3 327和3 304 cm-1处的红外吸收特征峰, 因此可以作为DL的傅里叶变换红外光谱检测的最佳方法, 也可以推广到其他容易受到研磨、 压片等预处理过程影响, 并且研究关注的特征峰信号比较微弱的药品、 食品或材料的红外检测应用中。 FT-Raman的仪器目前在国内的普及度没有红外仪器广泛, 对样品进行检测时也无需进行任何的预处理, 得到的谱图信噪比高, 特征峰明显, 克服了常规激光拉曼检测的荧光干扰, 而且光谱的频率精度及灵敏度都很高, 也是一种非常适合DL的光谱检测方法。

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