1、28实验五 射线粉末衍射法测定药物的多晶型一、实验目的1. 熟悉 -射线粉末衍射法确定 药物多晶型的基本原理与方法2. 掌握 x-射线粉末衍射图谱的分析与处理方法二、基本原理-射 线衍射是研究药物多晶型的主要手段之一，它有单晶法和粉末 -射线衍射法两种。可用于区别晶 态与非晶态、混合物与化合物。可通 过给出晶胞参数，如原子间距离、环平面距离、双面 夹角等确定药 物晶型与结构。 粉末法研究的对象不是单晶体，而是许多取向随机的小晶体的总和。此法准确度高，分辨能力强。每一种晶体的粉末图谱，几乎同人的指纹一样，其衍射线的分布位置和强度有着特征性规律，因而成为物相鉴定的基础。它在药物多晶的定性与定量方面
2、都起着决定性作用。当 -射线（电磁波）射入晶体后，在晶体内 产生周期性 变化的电磁场，迫使晶体内原子中的电子和原子核跟着发生周期振动。原子核的这种振动比电子要弱得多，所以可忽略不记 。振 动的电子就成为一个新的发射电磁波波源，以球面波方式往各个方向散发出频率相同的电磁波，入射 -射线虽按一定方向射入晶体，但和晶体内电子 发生作用后，就由 电子向各个方向发射射线。当波长为 的 -射线射到这族平面点阵时，每一个平面阵都对 -射线产生散射，如图 5-1。29图 5-1 晶体的 Bragg-衍射先考虑任一平面点阵 1 对 -射线的散射作用： -射线 射到同一点阵平面的点阵点上，如果入射的 -射线与点阵
3、平面的交角为 ，而散射线在相当于平面镜反射方向上的交角也是 ，则射到相邻两个点阵 点上的入射线和散射线所经过的光程相等，即 PP=QQ=RR。根据光的干涉原理，它互相加强，并且入射线、散射线和点阵平面的法线在同一平面上。再考虑整个平面点阵族对 -射线的作用：相邻两个平面点 阵间的间距为d，射到面 1 和面 2 上的 -射线的光程差为 CB+BD，而 CB=BD=dsin，即相邻两个点阵平面上光程差为 2dsin。根据衍射条件，光程差必须是波长 的整数倍才能产生衍射，这样就得到 -射线衍射（或 Bragg 衍射）基本公式：2dsin =n （5-1）为 衍射角或 Bragg 角，随 n 不同而异
4、，n 是 1，2，3等整数。以粉末为样品，以测得的 -射线的衍射强度( I ) 与最强衍射峰的强度（I 0）的比值（I/I 0）为纵坐标，以 2 为横坐标所表示的图谱为粉末 -射线衍射图。通常从衍射峰位置（2） ，晶面间距（d）及衍射峰强度比（I/I 0）可得到样品的晶型变化、结晶度、晶体状态及有无混晶等信息。-射线粉末计数管衍30射仪如图 5-2。图 5-2 计数管衍射仪S-样品架；C-计数器；R-记录仪；P-测角圆台； A-放大器-射 线衍射仪法是将样品装在 测角圆台 P 中心架上，圆台的圆周边装有 -射线计数管 C，以接受来自 样品的衍射线，并将衍射 转变成电信号后，再 经放大器放大，输
5、入记录器记录 。用衍射仪法测定样品衍射数据时，需注意样品粉末的细度（约为微米），研磨过筛时特别要注意观察试样是否有变化。例：尼莫地平（nimodipine，NMD）的两种多晶型分别为 NMD与NMD ，其粉末 -射线衍射测定如下：工作条件：Cu-K 靶，=0.154nm 石墨单色器衍射束单色比，高压 50KV，管流 1000A，放大倍数 6，扫描速度 2/min,NMD、NMD的衍射 结果、相对强度见图 5-3、表 5-1。c31图 5-3 尼莫地平 -射线衍射图谱可见，- 射线衍射线分布位置和强度有着特征性的 规律， 选择各晶型 8 个强峰进行比较，如表 5-1。表 5-1 尼莫地平多晶型的
6、 -射线衍射峰数据衍射峰位置与强度多晶型1 2 3 4 5 6 7 82 6.525 20.248 12.841 17.342 24.755 19.660 12.305 26.316NMD()I/I0 （%） 100.0 84.10 67.10 57.40 44.70 38.10 36.40 32.202 15.206 20.463 16.668 11.923 19.389 17.734 21.638 26.870NMD()I/I0 （%） 100.0 13.80 13.80 12.10 8.60 7.30 7.10 6.90三、样品制备与测试条件样品制备取一定量的样品，在玛瑙乳钵中研磨一定时
7、间。2232甲苯咪唑型（B）研磨 5 分钟甲苯咪唑型（C）研磨 10 分钟（药用型）甲苯咪唑型（A）研磨 15 分钟测试条件 射 线 管: Cu -K 靶 Ni 滤波单色标识 射线波长: 1.54051 管压: 30KV 管电流: 16mA 扫 描 角度: 3 50 扫描速度: 4/min测试样品用晶体粉末，如图 5-2 所示。四、数据处理甲苯咪唑（A、B、C 晶型）x 射线粉末衍射图谱见附图。1、首先确定衍射图谱中八条谱线，并依 强弱顺序编号为 18，然后再用格尺分别量出它们的高度（即为衍射强度）。2、以各图谱中 1 号衍射峰高度为 I0 ，然后分 别求出其它衍射峰高度与 1号衍射峰的比值，
8、即 Ii/I0（i=28）。3、由衍射峰顶所对应的 2 求出 sin，然后由 Bragg 方程求出 d/n。4、将上述所得数据列表 5-1，并根据 测得结果确定甲苯咪 唑是否为多晶型。表 5-1 甲苯咪唑 x 射线粉末衍射图谱数据（ 晶型）峰序号 1 2 3 4 5 6 7 8332sind/nIiIi/I0100参考文献1 逄秀娟. 沈阳药科大学学报, 1997, 14(1):112 张修元. 山东医药工业, 2001, 20(2):293 董成. 理学 x 射线衍射技术协会论文选集, 1999, 2(2):1724 马建华. 药物分析杂志，1986， 6(5):2675 汪武. 药物分析杂
9、志，1982， 2(6):36134附图：甲苯咪唑（A、B、C 晶型）x 射线粉末衍射图35X 射线粉末衍射仪和 X 射线衍射仪的区别“X 射线衍射仪“可分为 “X 射线粉末衍射仪“和 “X 射线单晶衍射仪器“. 由于物质要形成比较大的单晶颗粒很困难。所以目前 X 射线粉末衍射技术是主流的 X 射线衍射分析技术。单晶衍射可以分析出物质分子内部的原子的空间结构。粉末衍射也可以分析出空间结构。但是大分子（比如蛋白质等）等复杂的很难分析。X 射线粉末衍射可以1，判断物质是否为晶体。2，判断是何种晶体物质。3，判断物质的晶型。4，计算物质结构的应力。5，定量计算混合物质的比例。6，计算物质晶体结构数据。7，和其他专业相结合会有更广泛的用途。比如可以通过晶体结构来判断物质变形，变性，反应程度等
