吡嗪酰胺多晶结构和振动光谱的计算研究.PDFVIP

中国科学: 化学 2016 年 第46 卷 第1 期: 92 ~ 100 《中国科学》杂志社 SCIENTIA SINICA Chimica SCIENCE CHINA PRESS 论 文 庆祝黎乐民院士 80 华诞专刊 吡嗪酰胺多晶结构和振动光谱的计算研究 * * 赵慧茹, 方涛 , 黎书华 南京大学化学化工学院, 南京 210093 *通讯作者, E-mail: fangtaonj@; shuhua@ 收稿日期: 2015-07-31; 接受日期: 2015-10-12; 网络版发表日期: 2015-12-24 doi: 10.1360/N032015-00150 摘要 分子晶体的多晶问题对于生命科学的重要性日益突出, 因而吸引了广泛的关注. 关键词 但是, 对于含分子数较多的分子晶体的研究, 尤其是其振动光谱的研究, 使用传统的周期 多晶 性量子化学方法并不是非常有效. 本文使用周期性的基于能量的分块方法研究了吡嗪酰胺 晶体结构 多晶的晶体结构与振动光谱. 通过 X 光衍射结构与理论预测的结构进行对比发现, 对于该 振动光谱 PBC-GEBF 方法 晶体, PBC-D3 泛函是整体表现最出色的泛函. 使用该泛函所计算得到的振动光谱也与实验 得到的光谱有比较高的吻合. 此外, 通过理论与实验的振动光谱的比照得出, 吡嗪酰胺晶 体的相存在某种无序结构, 该结果与之前的实验观测相互印证. 1 引言 间氢键形成的方式不同( 图 2). 然而, 实验与理论学 者对其 4 个相的稳定性各执己见, 说法不一. [1] 多晶是指某种化合物以多种形式的晶型存在 , PZA 多晶中, 、晶相每个非对称单胞中含有4 多晶型之间存在着一定的关联, 如果药物的活性成 个分子, 而、相的非对称单胞中含有 2 个分子. 从 分存在多晶结构, 那这种关联显得尤其重要[2]. 多晶 图 2 可以清晰地看出来, 相中每两个 PZA 分子以头 对于生命科学的重要性日益突出, 这引起了科学家 对头的形式通过氢键形成二聚体, 而每个二聚体又 们的广泛兴趣, 并得到广泛研究. 实际上, 对药物的 以边靠边的形式形成平面带状结构; 相中每两个 多种晶型进行系统性研究非常重要和必要, 因为药 PZA 分子同样以头对头的方式形成二聚体, 二聚体 物的很多重要性质如溶解性、稳定性都取决于其固态 之间以 49.5°角边对边相邻排列, 最后形成面带. 相 结构[3~5]. 由于同一种化合物的多晶采用不同分子排 中每个 PZA 分子以头对脚的形式以 49.3°角相连, 形 列, 通常有着不同的物理化学性质, 如熔点、稳定性、 成链状, 需要指出的是, 此相中不存在二聚体形式.  溶解性、密度[4,6,7]. 在制药工艺中, 将这些性质与加 工特性、储存特性结合在一起考虑十分必要[4,8]. 吡嗪酰胺(pyrazinamide, PZA, 图 1), 是一种前 沿抗结核药物[9~11], 已被世界卫生组织列入基本药品 清单[12]. 该分子具有比较刚性的结构, 因此与其他非 刚性分子相比, 没有构象多晶体,