x射線衍射分析

1、 近 代 分 析 方 法 X射線衍射分析 研究生實(shí)驗(yàn)教學(xué)講義 2005.03.22 X射線的發(fā)現(xiàn)與發(fā)展射線的發(fā)現(xiàn)與發(fā)展（1）1895年德國(guó)物理學(xué)家 倫琴W.C.Rontgen) 首次發(fā)現(xiàn)X 射線 并攝下第一張手形照片（夫人手掌）。 1901年獲得了歷史上第一個(gè) 諾貝爾物理獎(jiǎng)。意義：1.最早用于醫(yī)療探傷、定位； 2.為醫(yī)學(xué)和物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究 立下了不可磨滅的功績(jī)。（2）1912年德國(guó)物理學(xué)家 勞埃（M.Von.Laue) 發(fā)現(xiàn)晶體的衍射現(xiàn)象。 1914年獲得了第二個(gè) 諾貝爾物理獎(jiǎng)重要意義：1.說(shuō)明X射線的本質(zhì)2.證明了點(diǎn)陣?yán)碚?.導(dǎo)致X射線晶體學(xué)和光譜學(xué)的誕生（3）1915年英國(guó)物理學(xué)家 布拉格父子

2、（W.H.& W.L.Bragg） 建立了X射線衍射理論 （著名的布拉格方程） 開創(chuàng)了晶體結(jié)構(gòu)的 X射線衍射測(cè)定法 獲得了第三個(gè)諾貝爾物理獎(jiǎng)。意義： 1.使人類得以定量地觀測(cè)原子在晶體中的位置 2.為后人在不同領(lǐng)域的研究打下了理論基礎(chǔ)（4）1951年美國(guó)化學(xué)家 鮑林（L.Pauling) 測(cè)定多種氨基酸、肽的晶體結(jié)構(gòu) 推斷出多肽鏈的a-螺旋體結(jié)構(gòu) 1954年獲得諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。 1963年諾貝爾和平獎(jiǎng)。 是我國(guó)兩位結(jié)構(gòu)化學(xué)奠基人的導(dǎo)師 一生中在化學(xué)領(lǐng)域的三個(gè)主要貢獻(xiàn)（5）1962年 英國(guó)化學(xué)家 肯德魯（J.C.Kendrew） 佩魯茨（M.F.Perutz） 測(cè)定了鯨肌紅蛋白 馬血紅蛋白

3、的結(jié)構(gòu) 獲得諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。 1. 搞清楚蛋白質(zhì)肽鏈結(jié)構(gòu)歷經(jīng)半個(gè)世紀(jì) 2. 經(jīng)25年破解血紅蛋白晶體結(jié)構(gòu)，定Fe在 分子結(jié)構(gòu)中的位置，搞清楚O2和CO2在 人體中的輸運(yùn)過(guò)程。 （6）1962年 英國(guó)科學(xué)家 科瑞克（F.H.C.Crick） 美國(guó)科學(xué)家 沃森（J.D.Watson) 測(cè)定脫氧核糖核酸（DNA） 的雙螺旋結(jié)構(gòu) 獲得諾貝爾生理學(xué)和醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。 （7）1964年 英國(guó)女科學(xué)家 霍奇金（D.C.Hodgkin) 分析測(cè)定了 配尼西林（青霉素） 維生素B12以及 胰島素生物大分子的結(jié)構(gòu) 獲得了諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。*青霉素的發(fā)現(xiàn)解救了當(dāng)時(shí)成千上萬(wàn)人的生命（8）1976年 美國(guó)化學(xué)家 利普斯庫(kù)姆（W.N.

4、Lipscomb） 測(cè)定了長(zhǎng)期懸而未決的 硼烷 碳硼烷結(jié)構(gòu) 獲得了諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。 （9）1985年美國(guó)化學(xué)家 豪普特曼（H.Hauptman) 卡爾勒（J.Karle) 從事直接法研究獲得成功， 解決了X 射線晶體結(jié)構(gòu)分析中的 位相問(wèn)題 獲得諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。 （10）1988年 美國(guó)化學(xué)家 戴森豪佛（J.Deisenhaufer) 德國(guó)科學(xué)家 胡伯（R.Huber) 麥徹（H.Michel) 測(cè)定了光合作用中心的三維結(jié)構(gòu) 獲得諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。 二、X射線的產(chǎn)生與性質(zhì) 在真空中當(dāng)高速運(yùn)動(dòng)的電子撞擊靶時(shí)產(chǎn)生X射線。X射線產(chǎn)生的條件：1.電子源 加熱燈絲產(chǎn)生電子 （燈絲分點(diǎn)焦點(diǎn)和線交點(diǎn)）2.靶 電子撞擊

5、產(chǎn)生X 射線 （有Cu靶，F(xiàn)e靶，Mo靶等）3.高 壓 加速電子撞擊靶 （轉(zhuǎn)靶衍射儀的高壓可達(dá)60kV）4.真 空 使電子無(wú)阻地撞擊靶 保證高溫下燈絲、靶不被氧化5.冷卻水 帶走電子動(dòng)能轉(zhuǎn)化的熱量(99%)X射線的性質(zhì) X射線也是一種電磁波 同樣具有波粒兩重性。波動(dòng)性 表現(xiàn)在:它以一定的波長(zhǎng)和 頻率在空間傳播，如晶體 的衍射、干涉和偏振現(xiàn)象。粒子性 表現(xiàn)在:以光子的形式在輻 射和吸收時(shí)具有能量、質(zhì)量 和動(dòng)量。如光的發(fā)射、吸收1. 和散射現(xiàn)象。 三、特征X射線 當(dāng)管電壓V 達(dá)到某個(gè)靶材料 激發(fā)電壓V激時(shí) 產(chǎn)生的X射線 稱之為特征X 射線。 特征X射線產(chǎn)生圖2. 多電子原子的能級(jí)及其激發(fā)和標(biāo)識(shí)射線

6、發(fā)射的示意圖 特征X射線的特點(diǎn)1 特征X 射線的波長(zhǎng) 對(duì)于構(gòu)成靶物質(zhì)的元素有特定值； 陽(yáng)極靶不同，其特征X 射線的波長(zhǎng)也不同； 原子序數(shù)與波長(zhǎng)成反比， 即原子序數(shù)越大波長(zhǎng)越短。 如：Fe26K = 1.94 Cu29K = 1.54 Mo42K = 0.71 特征X射線的特點(diǎn)2 激發(fā)電壓V激產(chǎn)生特征X 射線所需的最 低管電壓, 我們稱為激發(fā)電壓； 對(duì)不同陽(yáng)極靶, 激發(fā)電壓也不同, 它由陽(yáng)極靶的原子序數(shù)決定。 一般地說(shuō)，激發(fā)電壓大小與原子序數(shù)成正比。 如：Fe26 V激 = 7.1kV Cu29 V激 = 8.9kV Mo42 V激 = 20 kV特征X射線的特點(diǎn)3 當(dāng)管電壓超過(guò)激發(fā)電壓而進(jìn)一步

7、升高時(shí)， K 系特征X 射線的波長(zhǎng)不變, 而強(qiáng)度按 n 次方的規(guī)律增大： I特征 = c i (V -V激）n n=1.52 特征X射線和連續(xù)X 射線強(qiáng)度的比率， 在X射線管的工作電壓V工 為激發(fā)電壓V激的3-5倍時(shí)最大。 即：當(dāng)V工/ V激= 3-5時(shí)，I特/I連最大。特征X射線的特點(diǎn)4四、布拉格方程 布拉格方程是結(jié)構(gòu)分析的最基本和最重要的公式 。 2d hklsin hkl = n （1） 而 dhkl d hkl / n （2） 將（2）式代入（1）式，則得到： 2dhklsin hkl （3） 在用X射線衍射法測(cè)定晶體結(jié)構(gòu)時(shí)， （3）式是通用的布拉格方程表達(dá)式。 式中: d為晶面間距，

8、 為布拉格角， 為入射X射線波長(zhǎng)， n為衍射級(jí)數(shù)， hkl為晶面指標(biāo)，hkl為衍射指標(biāo)， h = nh，k = nk，l =nl。由布拉格方程可知：（1） sin = / 2d 1， 只有 2d 方能得到（hkl）晶面的衍射； 所以欲產(chǎn)生衍射至少要滿足衍射條件 2d ， 入射X射線波長(zhǎng)與晶面距數(shù)值在數(shù)量級(jí)上是相同的。（2）布拉格方程給出了晶體衍射的必要條件，它是結(jié)構(gòu) 分析的基本關(guān)系式。 已知波長(zhǎng)，由實(shí)驗(yàn)測(cè)得布拉格角，可求出晶面距， 從而計(jì)算結(jié)構(gòu)參數(shù)。反之，已知晶面距，由實(shí)驗(yàn)測(cè) 量出角度，則可求出入射X射線的波長(zhǎng)，因此它又 是X 射線熒光分析的基本關(guān)系式。（3） 與可見光反射相比，X射線的衍射也

9、滿足反射定律， 但X射線只能在特定的入射角才能發(fā)生反射，即具 有選擇性反射。滿足布拉格定律的反射也不一定有 衍射強(qiáng)度，還必須滿足結(jié)構(gòu)因子Fhkl2 0，否則會(huì) 出現(xiàn)點(diǎn)陣消光或結(jié)構(gòu)消光。五、X射線衍射儀 X射線衍射的主要部件及作用： 1. X 射線發(fā)生器 用于產(chǎn)生X射線。它由X射線管和高壓發(fā)生器兩部分組成。X射線管包括燈絲和靶（又分封閉靶和轉(zhuǎn)靶），燈絲產(chǎn)生電子；高壓發(fā)生器產(chǎn)生高達(dá)幾萬(wàn)伏的電壓以加速電子撞擊靶。封閉靶是把燈絲和靶封閉在真空玻璃管球內(nèi)；對(duì)于轉(zhuǎn)靶還要附加高真空系統(tǒng)（由機(jī)械泵和分子泵兩級(jí)抽空）以保證燈絲和靶面在高溫下不被氧化。一般地，封閉靶功率比較低，最高為3 kW；轉(zhuǎn)靶的功率較高，通常

10、高于12kW, 其優(yōu)點(diǎn)是可提高對(duì)含量少，靈敏度低的樣品的檢出限。 2. 測(cè)角儀 用于測(cè)定樣品產(chǎn)生衍射的布拉格角。測(cè)角儀包括樣品臺(tái)（固定樣品板），狹縫系統(tǒng)（防止垂直發(fā)散的兩個(gè)索拉狹縫S1，S2，防止水平發(fā)散的發(fā)射狹縫DS，接收狹縫RS和防散射狹縫SS），單色化裝置（石墨彎晶單色器或采用濾波片），探測(cè)器又叫光電倍增管（通常有正比計(jì)數(shù)器PC，閃爍計(jì)數(shù)器SC)。 測(cè)角儀的軸動(dòng)比即樣品軸和測(cè)角計(jì)軸2的同軸轉(zhuǎn)動(dòng)比為1：2（見圖四）。 圖中，圖中，DS: Divergence Slit 發(fā)散狹縫發(fā)散狹縫 RS: Receiving Slit 接收狹縫接收狹縫 SS: Scattering Slit 防散射狹

11、縫防散射狹縫 S1,S2: Soller Slit 索拉狹縫索拉狹縫 測(cè)角儀基本結(jié)構(gòu)3. 控制/處理系統(tǒng) 主要硬件有: 1.電子計(jì)算機(jī)（或工作站） （帶系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件） 2. 輸出系統(tǒng) （X-Y記錄儀，打印機(jī)，繪圖儀） 主要作用是： 1.用于儀器調(diào)整 2.數(shù)據(jù)采集與處理 3.結(jié)果分析與輸出 六、試樣的測(cè)定 圖5 試 樣 測(cè) 定 的 流 程 1. 試樣的制備過(guò)程1 （1）試樣的預(yù)處理 X射線衍射分析試樣必須滿足兩個(gè)條件： 1.晶粒要細(xì)小 2.試樣無(wú)擇優(yōu)取向（取向排列混亂）。 通常將試樣研細(xì)后使用。 可用瑪瑙研缽研細(xì)。 定性分析時(shí)粒度應(yīng)小于44m（350目） 定量分析時(shí)應(yīng)將試樣研細(xì)至10 m左

12、右。 較方便地確定10 m粒度的方法是: 用拇指和中指捏住少量粉末并碾動(dòng)，兩手 指間沒(méi)有顆粒感覺(jué)的粒度大致為10 m 。 試樣的制備過(guò)程2（2）試樣的填充 必須保證接收X射線入射的試樣面是一平面，且使這個(gè)試樣面與測(cè)角儀軸一致； 試樣架的正面與背面是有區(qū)別的，正面的加工精度高(注意不要彎曲試樣架)； 試樣面應(yīng)是試樣架的正面，在進(jìn)行點(diǎn)陣參數(shù)的精確測(cè)定時(shí)尤其要注意。 試樣的制備過(guò)程3 現(xiàn)有的試樣架主要有兩種： 一種是穿孔（20 18 mm2）的鋁樣品架 （35 50 mm2，t 1.5mm，）。 裝填粉末時(shí)，將樣品架的正面緊貼在玻璃平板上，粉末從背面填充至孔中，用小玻璃板均勻裝入，上面再鋪上薄紙用姆

13、指壓緊，然后輕輕拿起試樣待測(cè)。 試樣的制備過(guò)程4 另一種是玻璃樣品架。 它與鋁樣品架尺寸相同（不通孔），在玻璃板上蝕刻出試樣填充區(qū) （20 18 mm2）。 主要用于粉末試樣較少時(shí)使用（約少于500mm3），用鋁樣品架難以充填的粉末試樣可用此試樣架。 試樣的制備過(guò)程5 裝樣時(shí)將粉末一點(diǎn)一點(diǎn)放進(jìn)試樣填充區(qū)，重復(fù)這種操作，使粉末試樣在架里均勻分布并壓實(shí)。要求試樣面與玻璃表面齊平。 如果試樣的量少到不能充填滿試樣充填區(qū)（大致小于70mm3、100200mg以下）時(shí)，在玻璃樣架凹槽里先滴一薄層用醋酸戊酯稀釋的火棉膠溶液，然后將粉末試樣撒在上面，待干燥后測(cè)試。為了避免2在25附近處出現(xiàn)玻璃的漫散射衍射峰

14、，可將發(fā)散狹縫改細(xì)，使入射X射線不致過(guò)多地為玻璃所散射。 試樣的制備過(guò)程6（3） 塊狀試樣的分析 分析塊狀試樣時(shí)，可將試樣切割成2018mm2大小，用橡皮泥固定在鋁樣架上或塊狀試樣架上進(jìn)行測(cè)定； 如果塊狀樣品有一定大的平面2040mm2，厚度小于5mm，也可將試樣直接插入樣品臺(tái)上測(cè)量。注意必須使測(cè)定面與試樣表面在同一平面上，試樣表面的平整度要求達(dá)到0.02mm左右。 2. 實(shí)驗(yàn)參數(shù)的選擇1 X射線管經(jīng)常使用的負(fù)荷（管壓和管流的乘積）選為最大允許負(fù)荷的80%左右。 特征X射線強(qiáng)度與管流成正比； 當(dāng)管壓低時(shí)，近似地與管壓的平方呈正比。 I特征 i (V-V0)n 式中： I為特性X射線強(qiáng)度， V為

15、X射線管電壓 V0為激發(fā)電壓， i為X射線管電流。 實(shí)驗(yàn)參數(shù)的選擇2 管壓的選擇： 管電壓的最佳值一般為激發(fā)電壓的3-5倍。 如銅靶的激發(fā)電壓為8.9kV, 所以最佳選擇電壓為3045kV。 （當(dāng)管壓超過(guò)激發(fā)電壓56倍以上時(shí)，強(qiáng)度的增加率將下降） 所以，在相同負(fù)荷下產(chǎn)生X 射線時(shí)，要優(yōu)先考慮管壓，在更高的管壓下，其負(fù)荷可通過(guò)管流來(lái)調(diào)節(jié)。 實(shí)驗(yàn)參數(shù)的選擇3 管流的選擇： 管電流的選擇一般為最大額定電流的80%。 如轉(zhuǎn)靶X射線衍射儀額定最大電流為200mA， 因此實(shí)驗(yàn)時(shí)選擇的電流最好不要超過(guò)160mA，以保證燈絲的使用壽命 。 單色波長(zhǎng)的獲得： 一般有K濾波片法和單色器法兩種。 K濾波片的選擇原則

16、是： Z濾波片材料的原子序數(shù) = Z靶材料的原子序數(shù) - 1( 或2 ) 如：銅靶（原子序數(shù)29）則選鎳（原子序數(shù)28）作為濾波片；其他靶的濾波片如下： Cu29 Ni28 Fe26 Mn25 Mo42 Zr40 Cr24 V23 Ag47 Rh45 Co27 Fe26 濾波片不僅可以大量吸收K射線，同時(shí)能夠降低背底。 實(shí)驗(yàn)參數(shù)的選擇4 使用K濾波片后還會(huì)出現(xiàn)微弱的K峰，它的強(qiáng)度大約為同一級(jí)衍射線Ka峰的1/100。 有時(shí)因衍射峰重疊，難于進(jìn)行微量相分析或定量相分析工作，晶系結(jié)構(gòu)的確定更加難于進(jìn)行，這時(shí)可選用單色器獲得更加純凈的Ka單色線解決上述問(wèn)題，但衍射強(qiáng)度要受到損失。 實(shí)驗(yàn)參數(shù)的選擇5

17、實(shí)驗(yàn)參數(shù)的選擇6 單色器是利用單晶的某一個(gè)晶面，例如石墨的（002）晶面，將試樣衍射的X射線單色化裝置。 利用單色器不僅能消除背底，而且完全消除濾波片所不能完全消除的K線。由于消除了熒光X射線，背底顯著降低。即使對(duì)于黑色金屬試樣采用銅靶輻射，使用單色器也能得到信噪比P/B（peak / background）高的數(shù)據(jù)。 七、粉晶X射線衍射法的應(yīng)用 X射線衍射得到的最基本的數(shù)據(jù)就是衍射角度值和強(qiáng)度值。 從衍射峰的三要素可以得到并計(jì)算物質(zhì)的不同結(jié)構(gòu)要素。 1. 峰位 定性相分析，確定晶系，指標(biāo)化， 計(jì)算晶胞參數(shù)等 2 . 峰強(qiáng) 計(jì)算物相含量，計(jì)算結(jié)晶度 3 . 峰形 估計(jì)結(jié)晶度高低，計(jì)算晶粒尺寸

18、1. 晶體樣品的物相分析 我們說(shuō)X射線衍射最主要的用途是定性物相分析。它不僅得到了化學(xué)工作者的重視，而且也吸引了其它領(lǐng)域工作者的注意?，F(xiàn)在X射線衍射法已成為科學(xué)技術(shù)上應(yīng)用相當(dāng)廣泛的方法之一，遍及物理、化學(xué)、礦物、巖石、金相、冶金、陶瓷、水泥等各個(gè)科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，成為生產(chǎn)和科學(xué)研究中重要的有些領(lǐng)域甚至是不可缺少的分析工具。 X射線定性物相分析的特點(diǎn)1. X 射線多晶分析能確切地指出物相；2. 無(wú)損檢測(cè)，測(cè)定后可回收另作它用；3. 所需試樣少。一般12g，甚至幾百mg； 4. 同分異構(gòu)體及多價(jià)態(tài)元素的含量分析。 X射線定性物相分析的局限性 X射線相分析不是萬(wàn)能的，它也有局限性：待測(cè)樣品必須是固體；待

19、測(cè)樣品必須是晶態(tài)；1. 待測(cè)物相必須達(dá)到3%以上。定性物相分析原理 定性物相分析原理： 根據(jù)實(shí)驗(yàn)得到的d-I/I0一套數(shù)據(jù)，與已知的標(biāo)準(zhǔn)卡片數(shù)據(jù)對(duì)比，來(lái)確定相應(yīng)的未知物相。 國(guó)際通用的標(biāo)準(zhǔn)卡片 JCPDS卡片 The Joint Committee on Powder Diffraction Standards ； PDF 卡片 Powder Diffraction File ASTM 卡片 The American Society for Testing & Materials 標(biāo)準(zhǔn)卡片索引的使用 數(shù)字索引 Hanawalt法，是一種按d值強(qiáng)弱順序編排的數(shù)字索引，對(duì)完全未知待測(cè)樣品進(jìn)

20、行相分析時(shí)使用。 字母索引 戴維 K法，已知樣品中某些元素做相分析時(shí)用，先推測(cè)出可能的化合物，然后根據(jù)英文名稱查對(duì)確定。 020406080100Intensity (a.u.)CaA lSi2O8.4H2OcbaA l2Si2O5(OH)4.2H2OSiO2Fe2O3Fe3O42 (degrees)圖圖5 X5 X射線衍射法對(duì)礦物中藥磁石的物相分析圖譜射線衍射法對(duì)礦物中藥磁石的物相分析圖譜2. 晶胞參數(shù)與結(jié)構(gòu)的測(cè)定1 由布拉格方程 2 d sin = 推得 sin2= ( / 2 ) 2 / d 2 （1） 對(duì)于立方晶系，晶面間距與晶胞參數(shù)有如下關(guān)系 d = a / ( h 2+ k2 +

21、l 2) 1/2 （2） 將 (2) 式代入(1)式得： sin2 = ( h2 + k2 + l2 ) ( /2a )2 （3）由此可見 sin2值與衍射指標(biāo)的平方和成正比。而衍射指標(biāo)隨結(jié)構(gòu)不同而異晶胞參數(shù)與結(jié)構(gòu)的測(cè)定2 對(duì)于簡(jiǎn)單立方 P：1：2：3：4：5：6：8：9. 缺7 對(duì)于體心立方 I： 2：4：6：8：10：12：14：16：18. 1：2：3：4：5：6：7：8：9. 不缺7 對(duì)于面心立方 F：3：4：8：11：12：16：19：20. 求晶胞參數(shù) a = ( h2+k2+l2 ) 1/2 / 2sin （4） 求晶胞中原子或分子數(shù) Z = V*D*N0 / M （5） 式中：

22、V為單胞體積，D為所測(cè)試樣的密度，M為分子（或原子）量，N0阿佛伽德羅數(shù)。 應(yīng)用實(shí)例 實(shí)驗(yàn)測(cè)得金屬銅的衍射線如下 No. sin sin2 h2+k2+l2 h k l - 1 22 0.3746 0.1403 3 1 1 1 2 25.7 0.4337 0.1880 4 2 0 0 3 37.7 0.6115 0.3744 8 2 2 0 4 45.2 0.7096 0.5035 11 3 1 1 5 47.8 0.7408 0.5488 12 2 2 2 6 58.7 0.8545 0.7301 16 4 0 0 7 68.5 0.9304 0.8657 19 3 3 1 8 72.8 0

23、.9553 0.9126 20 4 2 0 _由此可得出金屬銅點(diǎn)陣類型為面心立方結(jié)構(gòu)由此可得出金屬銅點(diǎn)陣類型為面心立方結(jié)構(gòu) 代入公式 可計(jì)算出晶胞邊長(zhǎng) a = 3.5875 晶胞體積 V=46.1717 3=46.1717*10-24cm3 將密度D=8.95g/ cm3 原子量M=63.546 Na=6.02*1023 代入公式（6） 可計(jì)算出單胞原子數(shù)為Z = 43. 平均晶粒尺寸測(cè)定 D = k / cos ( 謝樂(lè)方程 ） （6） 其中：D為晶粒的尺寸（單位為 ，系垂直 于hkl晶面方向的晶粒大?。?； 為衍射峰的布拉格角； 為X射線波長(zhǎng)（單位為 ）； 為衍射峰的寬度（弧度單位）； k為

24、常數(shù)（與的定義有關(guān)， 用積分寬計(jì)算晶粒大小時(shí)，k = 1； 用半高寬計(jì)算時(shí)，則取k = 0.9。 應(yīng)用實(shí)例：電解二氧化錳晶粒大小測(cè)定 實(shí)驗(yàn)測(cè)得電解-MnO2（131） 峰位2 = 36.8 積分寬 = 0.358（經(jīng)校正后）， = 1.5406 ， 代如公式有 D-MnO2（131） = 260 結(jié)晶度計(jì)算XC= I/（Ia+IC）100% Ia應(yīng)用實(shí)例：Nateglinide新晶型的發(fā)現(xiàn) 李 鋼1 徐群為2 蘇國(guó)強(qiáng)2 陳家英2 ( 南京師范大學(xué)分析測(cè)試中心 南京 210097 ) ( 江蘇省藥物研究所 南京 210009 ) 發(fā)發(fā)現(xiàn)現(xiàn)并并確確定定那那格格列列奈奈另另一一種種新新的的晶晶型型結(jié)

25、結(jié)構(gòu)構(gòu)S 型型 具具有有更更穩(wěn)穩(wěn)定定的的結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)和和優(yōu)優(yōu)于于 H 型型的的藥藥效效 基金項(xiàng)目：江蘇省自然科學(xué)基金 江蘇省遞藥系統(tǒng)開放實(shí)驗(yàn)室基金資助 5101520253002000400060008000B-formIntensity / cpsTwo theta / degreesB晶型X射線衍射圖H晶型X射線衍射圖510152025302000300040005000H-formIntensity / cpsTwo theta / degreesS晶型X射線衍射圖510152025300200040006000800010000S-formIntensity / cpsTwo theta

26、/ degreesB-,H-,S-型型X射線衍射多重比較圖射線衍射多重比較圖 0 5 10 15 20 25 30 35 40 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000 Intensity ( a.u. ) 2 Theta ( degree ) B-Type H-Type S-Type 75 100 125 150 175B 型熱分析圖型熱分析圖75 100 125 150 175H 型熱分析圖型熱分析圖 75 100 125 150 175 200S 型熱分析圖型熱分析圖 Temperature ( C )Heat flow (mw)三種晶型熱分析比較圖

27、三種晶型熱分析比較圖B-,H-,S-型紅外光譜比較型紅外光譜比較 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0 20 40 60 80 100 120 140 160 B-type H-type S-type %Transmittance Wavenumbers(cm -1 ) Table 1 C、H、N Contents of H，B，S-forms C （%） H （%） N （%） Calculated data (H-,B- or S-form) 71.89 8.57 4.41 Measured data (B-form) 71.70 8.52 4.

28、33 Measured data (H- form) 71.98 8.54 4.31 Measured data (S- form) 72.01 8.88 4.23 (PE2400 型型元素分析儀元素分析儀). 數(shù)據(jù)表明數(shù)據(jù)表明：三種晶型三種晶型具有相同的化學(xué)組成具有相同的化學(xué)組成 (C19H27NO3). B-,H-,S-晶型晶型元素分析元素分析不同晶型不同晶型HPLC比較圖比較圖S S型那格列奈電鏡圖型那格列奈電鏡圖H H型那格列奈電鏡圖型那格列奈電鏡圖B B型那格列奈電鏡圖型那格列奈電鏡圖B晶型穩(wěn)定性研究01020304001000200030004000 ( c )B-formgrin

29、d / 10 min.1301006020Intensity / cps 10 3 2 / ( )H晶型穩(wěn)定性研究0102030400100020003000（ a ）H - formgrindr.t / r.h.60%irradiationr.h. 92.5%Intensity / Cps 2/（ ）H晶型熱穩(wěn)定性研究S晶型穩(wěn)定性研究0102030400400080001200016000Intensity / Cpsgrindr.t / r.h.60%irradiationr.h. 92.5%（ b ）S - form2/（ ）S晶型熱穩(wěn)定性研究藥效學(xué)實(shí)驗(yàn)（動(dòng)物模擬降糖試驗(yàn)比較） 按2gk

30、g-1的量腹腔注射葡萄糖致使小鼠形成高血糖血癥。 按100mgkg-1的量灌喂S晶型那格列奈 按100mgkg-1的量灌喂H晶型那格列奈 測(cè)給藥20、40、60分鐘后小鼠的葡萄糖含量。 試驗(yàn)動(dòng)物數(shù)、劑量 組別 動(dòng)物數(shù)（只）劑量(mgkg-1) 正常對(duì)照組 10 模型組 10 2000 陽(yáng)性對(duì)照H組 10 100 給藥S組 10 100給藥后不同時(shí)間血糖測(cè)定值 組別 20分時(shí)血糖量 40分時(shí)血糖量 60分時(shí)血糖量 （mmolL-1） （mmolL-1 ） （mmolL-1） 正常對(duì)照組 6.0592.562 6.1552.738 6.1832.532 模型組 14.8863.620 15.6273.396 15.7193.231 對(duì)照H組 11.8482.778 11.6382.331* 11.7642