太赫兹脉冲光谱法监测多晶型转化过程

卡马西平(Carbamazepine, CBZ)是一种地苯并平衍生物,主要用于癫痫和其他神经系统疾病的治疗。CBZ是多态的,据说以四种无水形式存在,作为一种脱水物,也作为其他溶剂。在无水形态中,具有基本单斜晶结构的多形物最常被称为形式III。

三斜晶型通常称为I型。I型和III型通过CONH之间的循环氢键形成二聚体2团体。形式I和III是对脱嗜脱色的,形式III是室温下的稳定形式,并且在升高的温度下的形式稳定。已经提出通过固体蒸汽固体机制提出了来自表型III的熔化温度的III形式III的固态转化。

Terahertz脉冲光谱(TPS)对材料的分子间键合特别敏感,因此完全适合于多态性的研究。欧洲杯足球竞彩在该研究中,使用TPS测试CBZ形式I和III之间的温度诱导的转变。测试用多态转变逐渐变化以暴露有关转换机制的信息。

太赫兹脉冲光谱学

图1所示。太赫兹吸收光谱(CBZ形式I和III的环境温度 - 293K太赫兹光谱。

太赫兹脉冲光谱学

从2厘米的传输光谱-1至95厘米-1在0.1厘米处-1光谱分辨率由TeraView TPS 1000太赫兹光谱仪采集。为了消除与大气水分有关的光谱贡献,在实验前和实验期间用干氮(10 l/min)清洗样品室。每个样品的光谱与一个空样品架的光谱进行对比,并用氮气清洗。对于1分钟内的每一个快速扫描频谱,平均记录1800次联合扫描。

将样品粒料用8mm的圆形孔保持在黄铜环中,并插入可加热的传动单元,没有任何窗口。使用建立的熔点化合物校准温度。将样品颗粒温度以约2k•min的速率进行修饰-1

结果和讨论

CBZ形式I和III的室温(293 K)太赫兹谱如图1所示。III型CBZ的太赫兹吸收光谱具有明显的光谱特征,峰值在29 cm-1,42厘米-1和61厘米-1. CBZ表I在32厘米处显示出一个尖峰-1肩膀虚弱,只有24厘米-1和45厘米的两个额外峰-1和52厘米-1.在2厘米的范围内,CBZ型I似乎没有表现出型III的任何特征-1和70厘米-1

据报道,在加热时,CBZ从III型转化为I型至少有两个转变过程。其中一个过程是在445 K下熔化形式III,然后在更高的温度下结晶形成形式I。第二个过程是在形式III熔点以下的固体-固体转变。这一过程发生在403 K到433 K的温度下。

在加热CBZ形式III时,在TPS温度依赖性测量中,在293k至433k之间,所有光谱特征显示在图2中所示的红色偏移,峰值加宽和减小,所示。

太赫兹脉冲光谱学

图2。III型CBZ在温度相关测量中的太赫兹吸收光谱。为了清晰,这些图在吸光度上被抵消了。(a)从293 K加热到453 K,发生III型到I型的转变。(b)将转变后的CBZ样品从453 K冷却到303 K。

高达453k的额外加热导致CBZ形式III的熔化,然后重结晶以形成I.在443k中,观察到具有相对应的峰的中间光谱和I形式的峰。39厘米的形式III的光谱特征-1和57厘米-1在该温度下丧失大量强度,并且我主要在32厘米处的形式的光谱特征-1红移至31厘米-1.在453 k时,CBZ形式III的转换为I形式I完成,并且仅记录I形式I光谱特征,如图2A所示。在该图中,减去基线以获得更多清晰度。冷却形式I从453 k到303k产生蓝色换档,峰值锐化,并增加强度,如图2b所示。

太赫兹脉冲光谱学

图3。在不同温度下CBZ型III转化为I的太赫兹吸收光谱。433K实线、443K虚线、453K虚线。

太赫兹脉冲光谱学

图4。在438 K下,从CBZ形态III(黑色)到形态I(浅灰色)的等温固-固转变的TPS光谱。每隔5分钟采集光谱,直到完全转化。

438 K的等温实验数据提供了有关固-固转换过程的更多信息。在31厘米处显示I型的特征-1随着转换的进行,强度逐渐增加(参见图4)。首先,峰值位置移动到较低的波数。40分钟后,在438 K时,红移停止,在转换过程的其余部分,峰值位置不受影响。

相反,形态III的峰值主要在39厘米处-1会发生蓝移,强度减弱,在65分钟后消失。形态I在52厘米处的光谱特征-1在50厘米处的438 k红移100分钟后出现-1.在150分钟后完成转换过程,可以注意到轻微的红转。再次与形式的峰值移位行为相比,III型峰值在57厘米处-1蓝移,直到40分钟后消失。

在转换过程中,形式III和I的光谱特征的外观和消失的序列表明该机制需要多个步骤。两种形式III光谱功能从过程开始时减少。我特征的形式之一只出现在过程中很晚,而另一个功能在转换开始时出现。

此外,值得注意的是,在转化过程中,形式III的衰减峰均以不同的速率蓝移,而形式I的新兴峰均红移。一旦光谱特征可以指定给特定的结构信息,这些位移的动力学可以为转换过程提供线索。

据报道,CBZ型III和I均表现出氢键抗羧酰胺二聚体的不对称单位细胞。在形式III中,四个分子构成单元细胞,其中一个在不对称单元中,而在形式I中,单元细胞由八个分子组成,其中四个在不对称单元中。CBZ中的分子构象和强氢键方案对于其所有多晶型保持相同。

晶体多晶型中的所有差异仅因羧酰胺二聚体单元的不同堆积结构而发生。这表明,在等温转换过程中所注意到的光谱变化直接表示声子模式的移动。当二聚体在转化过程中改变其相对排列时,晶格结构发生位移,导致晶胞从形式III的P-单斜重新排列为形式I的三斜晶系。

在转换期间在不同点处发生在太赫兹光谱中发生的红色换档和蓝色偏移最可能与单位电池的收缩和扩展直接相关,因为CBZ二聚体的重新取绘。

结论

利用TPS研究多态性转变的机制是可能的。TPS具有跟踪有机材料晶体形态快速变化的潜力。要将记录的声子模式和氢键拉伸振动指定给特定的分子结构或晶格系统,需要对声子模式的性质有更多的了解。欧洲杯足球竞彩

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引证

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    TeraView有限公司. .(2019年9月26日)。太赫兹脉冲光谱学监测多态转换过程。AZoM。于2021年9月20日从//www.wireless-io.com/article.aspx?ArticleID=14202检索。

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    Teraview Ltd ..“Terahertz脉冲光谱,以监测多态转换过程”。亚速姆.2021年9月20日。< //www.wireless-io.com/article.aspx?ArticleID=14202 >。

  • 芝加哥

    TeraView有限公司。。“太赫兹脉冲光谱法用于监测多态性转化过程”。亚速姆。//www.wireless-io.com/article.aspx?ArticleID=14202. (查阅日期:2021年9月20日)。

  • 哈佛

    TeraView有限公司. .2019.太赫兹脉冲光谱法监测多晶型转化过程.viewed September 20, //www.wireless-io.com/article.aspx?ArticleID=14202。

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