X射線粉末衍射法

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1、實(shí)驗(yàn)五χ射線粉末衍射法測(cè)定藥物的多晶型一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.熟悉χ-射線粉末衍射法確定藥物多晶型的基本原理與方法2.掌握x-射線粉末衍射圖譜的分析與處理方法二、基本原理χ-射線衍射是研究藥物多晶型的主要手段之一，它有單晶法和粉末χ-射線衍射法兩種?？捎糜趨^(qū)別晶態(tài)與非晶態(tài)、混合物與化合物。可通過給出晶胞參數(shù)，如原子間距離、環(huán)平面距離、雙面夾角等確定藥物晶型與結(jié)構(gòu)。粉末法研究的對(duì)象不是單晶體，而是許多取向隨機(jī)的小晶體的總和。此法準(zhǔn)確度高，分辨能力強(qiáng)。每一種晶體的粉末圖譜，幾乎同人的指紋一樣，其衍射線的分布位置和強(qiáng)度有著特征性規(guī)律，因而成為物相鑒定的基礎(chǔ)。它在藥

2、物多晶的定性與定量方面都起著決定性作用。當(dāng)χ-射線（電磁波）射入晶體后，在晶體內(nèi)產(chǎn)生周期性變化的電磁場(chǎng)，迫使晶體內(nèi)原子中的電子和原子核跟著發(fā)生周期振動(dòng)。原子核的這種振動(dòng)比電子要弱得多，所以可忽略不記。振動(dòng)的電子就成為一個(gè)新的發(fā)射電磁波波源，以球面波方式往各個(gè)方向散發(fā)出頻率相同的電磁波，入射χ-射線雖按一定方向射入晶體，但和晶體內(nèi)電子發(fā)生作用后，就由電子向各個(gè)方向發(fā)射射線。當(dāng)波長為λ的χ-射線射到這族平面點(diǎn)陣時(shí)，每一個(gè)平面陣都對(duì)χ-射線產(chǎn)生散射，如圖5-1。圖5-1晶體的Bragg-衍射先考慮任一平面點(diǎn)陣1對(duì)χ-射線的散射作用：χ-射線射到同一點(diǎn)陣平面

3、的點(diǎn)陣點(diǎn)上，如果入射的χ-射線與點(diǎn)陣平面的交角為θ，而散射線在相當(dāng)于平面鏡反射方向上的交角也是θ，則射到相鄰兩個(gè)點(diǎn)陣點(diǎn)上的入射線和散射線所經(jīng)過的光程相等，即PP'=QQ'=RR'。根據(jù)光的干涉原理，它互相加強(qiáng)，并且入射線、散射線和點(diǎn)陣平面的法線在同一平面上。再考慮整個(gè)平面點(diǎn)陣族對(duì)χ-射線的作用：相鄰兩個(gè)平面點(diǎn)陣間的間距為d，射到面1和面2上的χ-射線的光程差為CB+BD，而CB=BD=dsinθ33，即相鄰兩個(gè)點(diǎn)陣平面上光程差為2dsinθ。根據(jù)衍射條件，光程差必須是波長λ的整數(shù)倍才能產(chǎn)生衍射，這樣就得到χ-射線衍射（或Bragg衍射）基本公式：2d

4、sinθ=nλ（5-1）θ為衍射角或Bragg角，隨n不同而異，n是1，2，3……等整數(shù)。以粉末為樣品，以測(cè)得的χ-射線的衍射強(qiáng)度(I)與最強(qiáng)衍射峰的強(qiáng)度（I0）的比值（I/I0）為縱坐標(biāo)，以2θ為橫坐標(biāo)所表示的圖譜為粉末χ-射線衍射圖。通常從衍射峰位置（2θ），晶面間距（d）及衍射峰強(qiáng)度比（I/I0）可得到樣品的晶型變化、結(jié)晶度、晶體狀態(tài)及有無混晶等信息。χ-射線粉末計(jì)數(shù)管衍射儀如圖5-2。c圖5-2計(jì)數(shù)管衍射儀S-樣品架；C-計(jì)數(shù)器；R-記錄儀；P-測(cè)角圓臺(tái)；A-放大器χ-射線衍射儀法是將樣品裝在測(cè)角圓臺(tái)P中心架上，圓臺(tái)的圓周邊裝有χ-射線計(jì)數(shù)管

5、C，以接受來自樣品的衍射線，并將衍射轉(zhuǎn)變成電信號(hào)后，再經(jīng)放大器放大，輸入記錄器記錄。用衍射儀法測(cè)定樣品衍射數(shù)據(jù)時(shí)，需注意樣品粉末的細(xì)度（約為微米），研磨過篩時(shí)特別要注意觀察試樣是否有變化。例：尼莫地平（nimodipine，NMD）的兩種多晶型分別為NMDⅠ與NMDⅡ，其粉末χ-射線衍射測(cè)定如下：工作條件：Cu-Kα靶，λ=0.154nm石墨單色器衍射束單色比，高壓50KV，管流1000A，放大倍數(shù)6，掃描速度2°/min,NMDⅠ、NMDⅡ的衍射結(jié)果、相對(duì)強(qiáng)度見圖5-3、表5-1。332θ2θ圖5-3尼莫地平χ-射線衍射圖譜可見，χ-射線衍射線分布

6、位置和強(qiáng)度有著特征性的規(guī)律，選擇各晶型8個(gè)強(qiáng)峰進(jìn)行比較，如表5-1。表5-1尼莫地平多晶型的χ-射線衍射峰數(shù)據(jù)多晶型衍射峰位置與強(qiáng)度12345678NMD(Ⅰ)2θ6.52520.24812.84117.34224.75519.66012.30526.316I/I0（%）100.084.1067.1057.4044.7038.1036.4032.20NMD(Ⅱ)2θ15.20620.46316.66811.92319.38917.73421.63826.870I/I0（%）100.013.8013.8012.108.607.307.106.90三、樣

7、品制備與測(cè)試條件樣品制備取一定量的樣品，在瑪瑙乳缽中研磨一定時(shí)間。甲苯咪唑Ⅰ型（B）研磨5分鐘甲苯咪唑Ⅱ型（C）研磨10分鐘（藥用型）甲苯咪唑Ⅲ型（A）研磨15分鐘測(cè)試條件χ射線管:Cu-Kα靶Ni濾波單色標(biāo)識(shí)χ射線波長:1.54051?管壓:30KV管電流:16mA掃描角度:3°～50°掃描速度:4°/min33測(cè)試樣品用晶體粉末，如圖5-2所示。四、數(shù)據(jù)處理甲苯咪唑（A、B、C晶型）x射線粉末衍射圖譜見附圖。1、首先確定衍射圖譜中八條譜線，并依強(qiáng)弱順序編號(hào)為1～8，然后再用格尺分別量出它們的高度（即為衍射強(qiáng)度）。2、以各圖譜中1號(hào)衍射峰高度為I0

8、，然后分別求出其它衍射峰高度與1號(hào)衍射峰的比值，即Ii/I0（i=2～8）。3、由衍射峰頂所對(duì)應(yīng)的2θ求出s