嘧啶类药物溶解过程热力学研究及其分子动力学模拟

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嘧啶类药物在消炎、解热、抗真菌、抗病毒等多个医学领域均有广泛的应用,其中最热门的是其在抗癌药物应用中的研究。但无论是在实际生产、储存还是临床使用中,溶解性能差,就会影响和限制嘧啶类药物的应用及临床效果。因此,研究嘧啶类化合物在不同种类纯溶剂和混合溶剂中的固-液相平衡具有重要的意义,不仅可以提供基础的溶解度数据,也为工业生产上的分离提纯提供参考,而且在药物应用方面筛选晶型和剂型提供了帮助。采用等温溶解平衡法测定了283.15 K-323.15 K温度范围内,胸腺嘧啶在DMF、丁酮、甲醇、乙醇、1,4-二氧六环、1-丁醇、丙酮、1-丙醇、2-丙醇和乙腈以及5-氟胞嘧啶在乙酸乙酯、DMSO、DMF、正丁醇、乙腈、1-丙醇、2-丙醇和丁酮中的平衡溶解度数据。在单溶剂中研究了溶剂效应,氢键相互作用和非特异性偶极/极化率相互作用有利于胸腺嘧啶和5-氟胞嘧啶的溶解,溶剂-溶剂相互作用则不利于溶解。利用分子动力学模拟创建了胸腺嘧啶和5-氟胞嘧啶的溶解模型,RDF分析表明溶质-溶剂相互作用与溶质的溶解度有很强的相关性,氢键相互作用占主导地位,促进溶质的溶解。用Modified Apelblat模型和Wilson模型对胸腺嘧啶的溶解度数据进行关联,Modified Apelblat模型和λh模型对5-氟胞嘧啶的溶解度进行关联,结果表明所用模型都可以很好地关联两种溶质在单溶剂中的溶解度。此外,计算了胸腺嘧啶和5-氟胞嘧啶在单溶剂中溶解过程的热力学性质,结果表明,胸腺嘧啶和5-氟胞嘧啶的溶解是一个吸热的、熵驱动的过程。采用等温溶解平衡法测定了283.15 K-318.15 K温度范围内,胸腺嘧啶在DMF+甲醇/乙醇混合溶剂体系中,5-氟胞嘧啶在DMSO/DMF+2-丙醇在混合溶剂体系中的平衡溶解度数据,随着温度增高,溶解度都相应增大,并且随着DMF含量的增加,胸腺嘧啶的溶解度随着增大,随着DMF/DMSO含量的增加,5-氟胞嘧啶的溶解度也随着增大。胸腺嘧啶和5-氟胞嘧啶均表现出优先溶剂化,对于胸腺嘧啶,DMF优先溶解胸腺嘧啶,对于5-氟胞嘧啶,DMSO/DMF优先溶解5-氟胞嘧啶,并用Kps讨论溶剂的优先溶剂化情况。此外,采用Jouyban-Acree和CNIBS/R-K模型关联了胸腺嘧啶和5-氟胞嘧啶在混合溶剂中的溶解度数据,两个模型都可以很好的关联胸腺嘧啶和5-氟胞嘧啶在混合溶剂中的溶解度,且表现出良好的相关性。基于Van’t-Hoff方程和Gibbs方程,计算了胸腺嘧啶和5-氟胞嘧啶在混合溶剂中溶解过程的热力学性质,结果表明,两种溶质在混合溶剂中的溶解是一个吸热的、熵驱动的过程。测定了308.15 K、318.15 K和328.15 K温度下5-氟胞嘧啶+水杨酸+甲醇:水(2:1 v:v)三元体系的相平衡,绘制了三个温度下的相图。随着温度的降低,共晶的结晶区域逐渐增大,因此温度越低,越有利于共晶的培养。并探讨了5-氟胞嘧啶和水杨酸在溶剂中的络合机理和络合形式,对5-氟胞嘧啶和水杨酸的相平衡数据进行非线性拟合,得到溶液的络合模型。通过溶剂挥发法获得5-氟胞嘧啶与水杨酸的共晶,经过单晶解析,其为单斜晶系,空间群为P21/n,a=8.1038(10)(?),b=10.5008(11)(?),c=13.5034(15)(?),α=γ=90°,β=101.521°,V=1125.9(2)(?)~3,以及利用Hirshfeld Surface计算研究了氢键作用。
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