本文献通过实验数据表明，冷却结晶可以明显改善通过研磨方法制备晶型的简便性和可重复性，更加高效地获得目标晶型。去溶剂化在通过溶剂合物发现新晶型方面也体现出了其潜力所在。
原文链接https://doi.org/10.1021/acs.cgd.2c01381
吡喹酮（Praziquantel，PZQ）是一种用于治疗血吸虫病的外消旋化合物（Figure 1）。近年来，对吡喹酮新固体形态的研究主要包括羧酸共晶的合成和通过机械化学进行的多晶型筛选。Table 1总结了所有已报道过的PZQ多晶型（含溶剂合物）。
Figure 1. Structure of PZQ.
Table 1. Reported Polymorphs of PZQ.
溶液结晶是获取一种物质的不同固体形态的常用方法，相关的一些研究主要关注于亚稳态晶型的获得和转化，并确定它们与溶剂选择、过饱和水平、温度和冷却速率间的关系。快速冷却结晶也是一种有利于亚稳态晶型成核的方式。即使对于那些已被充分研究过的多晶型丰富的化合物，如近期Sacchi等发现的托芬那酸（tolfenamic acid）第九种晶型，快速冷却结晶仍然具有重要意义。此外，利用冷却结晶的中、高通量技术已成为一种有效的多晶型筛选手段。
在先前的研究中，通过缓慢挥发结晶得到PZQ新晶型的尝试均未能成功。本研究中，研究人员运用冷却结晶和中等通量的系统筛选方法，来研究外消旋PZQ在不同溶剂中的多晶型现象。作者通过对参数的统计分析，包括氢键受体/供体倾向性、极性/双极性、偶极矩、介电常数、粘度、表面张力和内聚能密度等，对大量溶剂进行了分组。
在本研究中，作者发现了一种PZQ的DMA单溶剂合物（命名为PZQ-DMA）和两种新的无水晶型（命名为Form G和Form H）。此外，首次通过溶液结晶得到了已报道的晶型：两种水合物晶型Form B和Form C和乙酸单溶剂合物PZQ-AA。Form G仅能通过PZQ-DMA的去溶剂化得到，且暴露于水蒸气气氛中的去溶剂化更为有效。目前普遍认为，去溶剂化是制备无法通过溶液结晶方法获得的新晶型的唯一方法。
因此，PZQ的案例研究体现了冷却结晶在发现和获取API新晶型方面的一些优势：相比于早期PZQ多晶型筛选常用的研磨方法，冷却结晶在重现性和系统多晶型筛选的简便性方面展现出了一定的优势。
作者选取了19种单一溶剂，分别配置成低浓度和高浓度的PZQ溶液，将溶液加热到高于饱和温度5 ºC，保持60 min以确保完全溶解并在高温下过滤。将所得溶液分别通过快速冷却结晶（5 ºC/min）和缓慢冷却结晶（0.2 ºC/min）的方式，边搅拌边降温至-10 ºC。实验结果汇总于Table 2。通过冷却结晶实验得到了在先前的研究中仅能通过振动研磨得到的乙酸溶剂合物(PZQ-AA)和Form C。
Table 2. Polymorph Screening Results of PZQ in Different Solvents.
以DMA为溶剂，通过缓慢降温结晶得到了稳定晶型Form A，而通过快速冷却结晶得到了新晶型PZQ的DMA溶剂合物（PZQ-DMA）（Figure 2）。Figure 3中PZQ-DMA对应的DSC曲线(红线)上58 ºC处的吸热峰推测为脱溶剂的信号，132.57和138.36 ºC处的DSC吸热峰分别对应新晶型Form G和最稳定晶型Form A。在环境条件下放置20天后， PZQ-DMA转为Form G和Form A的混合物（Figure 4）。
Figure 2. PXRD pattern for PZQ-DMA and comparison with Forms A, B, and C.
Figure 3. DSC (solid lines) and TGA (dashed lines) thermograms of PZQ-DMA and PZQ-AA and comparison with PZQ Commercial (Form A).
Figure 4. Comparison of PXRD patterns of fresh PZQ-DMA (red line) and PZQ-DMA on aging at ambient conditions after 12 days (blue) and 20 days (green).
在研究TEA体系中搅拌和预过滤对结晶的作用时，作者发现，预过滤且搅拌的条件下得到Form C；未预过滤且无搅拌的条件下得到了此前仅能通过研磨得到的Form B；预过滤但无搅拌的条件下，得到了一种新的PZQ无水晶型Form H（Figure 5）。
Figure 5. PXRD obtained at conditions 1 (blue), 2 (green) and 3 (orange) for crystallization of PZQ in TEA, and their comparison with Forms A (black), B (red), and C (pink).
基于单一溶剂冷却结晶实验中的观察，作者选择了水/甲醇和水/乙醇的混合溶剂(水体积分数为10、20、30、40和50 vol. %)作为PZQ快速冷却结晶(5 ºC/min)实验的溶剂。将起始溶液在40 ºC下饱和，随后加热到45 ºC以确保完全溶解并在高温下过滤，通过快速冷却结晶降温至-10 ºC。实验结果汇总于Table 3。实验中得到的PZQ-HH2推测为PZQ的一种半水合物。
Table 3. Results Obtained from PZQ Cooling Crystallization Experiments in Alcohol/Water Mixtures.
通过单一溶剂冷却结晶实验获得了两个溶剂合物：DMA和乙酸(AA)溶剂合物。对这两种溶剂合物进行了水蒸气扩散实验，将样品与水蒸气接触过夜，以更好地研究溶剂在晶体结构中的作用。
将PZQ-DMA和PZQ-AA样品过夜放置于水蒸气气氛中，XRPD结果显示PZQ-DMA转为Form G，PZQ-AA转为PZQ-HH。
本研究通过在不同溶剂中进行不同冷却速率和浓度下的冷却结晶实验，对PZQ的多晶型现象进行了研究。对冷却结晶中获得的一种新的DMA溶剂合物(PZQ-DMA)进行了鉴定和表征，并通过PZQ-DMA的去溶剂化制备得到一种新型的无水晶型Form G。在TEA体系中，研究了搅拌和预过滤对冷却结晶的作用，并发现了一种新的亚稳态无水晶型Form H。通过改变溶剂的类型和结晶的实验条件，为先前仅能通过研磨得到的2种水合物Form B和Form C的制备提供了一种更高效的冷却结晶制备方式。
小结
本研究通过在不同溶剂中进行不同冷却速率和浓度下的冷却结晶实验，对PZQ的多晶型现象进行了研究。对冷却结晶中获得的一种新的DMA溶剂合物(PZQ-DMA)进行了鉴定和表征，并通过PZQ-DMA的去溶剂化制备得到一种新型的无水晶型Form G。在TEA体系中，研究了搅拌和预过滤对冷却结晶的作用，并发现了一种新的亚稳态无水晶型Form H。通过改变溶剂的类型和结晶的实验条件，为先前仅能通过研磨得到的2种水合物Form B和Form C的制备提供了一种更高效的冷却结晶制备方式。
冷却结晶作为一种筛选多晶型的传统手段，相比于复杂且重现性低的技术手段，如研磨，显示出了更加高效且简便的优势。去溶剂化在通过溶剂合物获得新晶型方面，也展现出了一定的应用价值。
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参考文献
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