现代药物与临床  2016, Vol. 31 Issue (12): 1879-1882
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引用本文doi: 10.7501/j.issn.1674-5515.2016.12.002
谢寅省, 高红云, 刘实. 卡巴他赛的单晶培养和结构确证[J]. 现代药物与临床, 2016, 31(12): 1879-1882.
XIE Yin-sheng, GAO Hong-yun, LIU Shi. Single crystal culture and structure confirmation of cabazitaxel[J]. DRUGS&CLINIC, 2016, 31(12): 1879-1882.
卡巴他赛的单晶培养和结构确证
谢寅省, 高红云, 刘实     
北京美迪康信医药科技有限公司, 北京 100012
收稿日期: 2016-10-08
作者简介: 谢寅省(1978-),男,山东菏泽人,工程师,毕业于沈阳药科大学制药工程学院,主要从事药物合成工作。Tel:(010)84917791,E-mail:wellyyy@qq.com
摘要： 目的 培养卡巴他赛的单晶，进行结构确证。 方法 选择适宜的单晶培养用溶剂体系和培养条件。对卡巴他赛单晶进行X-射线单晶衍射实验，并进行结构鉴定。 结果 醋酸乙酯–正己烷体系7 d挥发得到卡巴他赛无色透明柱状结晶。根据原子坐标、等价温度因子、键长、扭转角数据确定卡巴他赛不对称单位化学计量式为C49H65NO16，相对分子质量为924.02，晶体密度为1.273 mg/m3。得到卡巴他赛立体结构，证明该晶胞属于单斜晶系，空间群为P21。 结论 采用X-射线单晶衍射检测卡巴他赛单晶确证了其空间结构，提示合成的卡巴他赛结构正确。
关键词： 卡巴他赛     单晶培养     X-射线单晶衍射     结构确证    
Single crystal culture and structure confirmation of cabazitaxel
XIE Yin-sheng, GAO Hong-yun, LIU Shi     
Beijing Medconxin Pharmaceutical Technology Limited Company, Beijing 100012, China
Abstract: Objective To cultivate single crystal of cabazitaxel, and to establish the structure of cabazitaxel. Methods To selected the best condition by inspecting the different solvent. Suitable solvent and culture conditions were selected to cultivate single crystal. Single crystal of cabazitaxel was studied by X-ray diffraction, and the structure of cabazitaxel was identified. Results Cabazitaxel colorless transparent columnar crystal was obtained in ethyl acetate-hexane solvent system after volatilization for 7 d. According to data of atomic coordinates, equivalent temperature factor, bond distance, and torsion angles, asymmetric unit stoichiometric of cabazitaxel was established as C49H65NO16, relative molecular mass were 924.02, and crystal density were 1.273 mg/m3. Stereostructure of cabazitaxel was obtained, and the crystal was proved to monoclinic system, and space group was P21. Conclusion The single crystal size of cabazitaxel is obtained and proved right for X-ray analysis which suggests the structure of cabazitaxel is correct.
Key words: cabazitaxel     single crystal culture     X-ray single crystal diffraction     structure confirmation    

卡巴他赛的化学名(2α,5β,7β,10β,13α)-4-乙酰氧基-13-({(2R,3S)-3-[(叔丁氧羰基) 氨基]-2-羟基-3-苯基丙酰基}氧基)-1-羟基-7,10-二甲氧基-9-氧代-5,20-环氧紫杉烷-11-烯-2-基苯甲酸酯，化学结构见图 1，是法国赛诺菲-安万特公司开发的新一代微管抑制剂抗肿瘤药，美国FDA在2010年6月17日批准上市。该药与泼尼松联用治疗既往用含多烯紫杉醇治疗方案的转移性激素难治前列腺癌患者。大规模Ⅲ期癌症试验显示，接受多烯紫杉醇为基础的化疗、且疾病进展的去势治疗失败转移性前列腺癌男性患者，用卡巴他赛治疗可显著延长总生存期，使死亡风险降低了30%。其作用机制同紫杉醇、多西他赛一样，是加强微管蛋白聚合作用和抑制微管解聚作用，导致形成稳定的非功能性微管束，因而破坏肿瘤细胞的有丝分裂。与其他紫杉醇类药物相比，该药发生药物耐受性的几率低，可用于治疗多药耐药性肿瘤，此外该药可透过血脑屏障[1]。卡巴他赛是一种类白色结晶性粉末，存在多晶型现象，文献也报道了卡巴他赛的固态形式[2-5]。本公司合成了该原料药，完成了工艺稳定性工作，已经达到中试规模，并且完成了卡巴他赛的质量研究工作。虽然通过红外吸收光谱、紫外吸收光谱、核磁共振、元素分析、质谱、X-射线粉末衍射和热分析等手段对其结构进行了确证，但是无法确证其立体构型。由于目前无法通过商业化获得卡巴他赛对照品，故本实验培养了卡巴他赛的单晶，并进行了X-射线单晶衍射测试，确证了其立体构型。

图 1 卡巴他赛的化学结构 Fig. 1 Chemical structure of cabazitaxel

1 仪器与试剂

Rigaku MM-007 Saturn 70单晶衍射仪；Rigaku Saturn 70 CCD面探测仪。卡巴他赛由本公司自制，质量分数为99.73%，产品批号140312；所用试剂均为分析纯，来源为北京化工厂。

2 方法与结果 2.1 单晶的培养

根据卡巴他赛的理化性质，分别选取丙酮-正己烷、醋酸乙酯-正己烷、乙醇-正己烷、二氯甲烷-正己烷作为单晶培养用溶剂。称取卡巴他赛20 mg，用丙酮6 mL溶解，再加入2 mL正己烷，制成稀溶液。其他溶剂体系均按上述方法配制。将上述各溶液在室温条件下缓慢挥发，比较不同溶剂体系中单晶培养的结果。二氯甲烷-正己烷体系4 d即挥发完全，所得结晶为絮状物；丙酮-正己烷体系5 d挥发完毕，所得结晶为细针状物；乙醇-正己烷体系6 d挥发完毕，所得结晶为细针状物；醋酸乙酯-正己烷体系7 d挥发完毕，所得结晶为无色透明柱状结晶，可用于X-射线单晶衍射检测。故最佳的单晶培养溶剂体系是醋酸乙酯-正己烷。

2.2 衍射实验

衍射所用的晶体呈无色透明柱状，晶体大小为0.26 mm×0.20 mm×0.18 mm，属于单斜晶系，空间群为P21，晶胞参数：a＝1.191 7 nm，b＝1.733 6 nm，c＝1.270 9 nm，α＝90°，β＝113.353°，γ＝90°，晶胞体积V＝2.410 7 nm3，晶胞内分子数Z＝2，单位晶格的独立区域中有1个分子。用Rigaku Saturn 70 CCD面探测仪收集衍射强度数据，Mo Kα辐射，人工多层膜聚焦镜，准直管φ＝0.30 mm，晶体与CCD距离为45 mm，管压50 kV，管流16 mA，ω扫描，最大2θ角为60°，扫描范围为0～180°，回摆角度为1°，间隔为1°，扫描速度为3 s/°，每个画面扫描1次，共计摄取540幅图像，总衍射点为32 142个，独立衍射点为12 358个（Rint＝0.095 8），可观察点（F2≥2σF2）为7 128个，数据完整度为97.2%。

2.3 结构鉴定

在微机上用直接法（shelxs-97）解析晶体结构，从E图上获得全部66个非氢原子位置，使用最小二乘法修正结构参数和判别原子种类，使用几何计算法和差值Fourier法获得全部氢原子位置，结构可靠因子S＝0.982，在标准范围0.95～1.05。最终确定不对称单位化学计量式为C49H65NO16，计算单个分子的相对分子质量为924.02，计算晶体密度为1.273 mg/m3。同时证明该晶胞属于单斜晶系，空间群为P21。卡巴他赛的立体结构见图 2。原子坐标和等价温度因子数据见表 1，部分键长数据见表 2，部分扭转角数据见表 3。

图 2 卡巴他赛的立体结构 Fig. 2 Stereostructure of cabazitaxel

表 1 原子坐标和等价温度因子 Table 1 Atomic coordinates and equivalent temperature factor

表 2 部分键长数据 Table 2 Data of partial bond distance

表 3 部分扭转角数据 Table 3 Data of partial torsion angles

3 讨论

采用醋酸乙酯-正己烷溶剂体系的缓慢挥发溶剂法，在室温条件下培养得到了卡巴他赛的醋酸乙酯合物单晶。实验中应选用挥发性适中的溶剂或混合溶剂，避免溶剂过快挥发析出结晶。

结构鉴定表明，该晶胞属于单斜晶系，空间群为P21，晶胞参数：a＝1.191 7 nm，b＝1.733 6 nm，c＝1.270 9 nm，α＝90°，β＝113.353°，γ＝90°，晶胞体积V＝2.410 7 nm3，晶胞内分子数Z＝2，单位晶格的独立区域中有1个分子。

结果表明，卡巴他赛为三环二萜类化合物，该化合物分子骨架由从红豆杉中提取的紫杉醇前体10-脱乙酰基巴卡丁Ⅲ经双甲基化后与羧酸缩合而成，其中卡巴他赛母体上的立体构型与已知的紫杉醇母体上的立体构型一致，卡巴赛侧链上的立体构型为αR,βS。卡巴他赛晶体中包含一分子醋酸乙酯。晶态下分子以弱氢键作用力和范德华力维系其在空间的稳定排列。

参考文献
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