超分子化学在药物共晶中的应用_陈嘉媚
超分子化学在药物研究中的应用
超分子化学在药物研究中的应用超分子化学的出现极大地推动了现代化学和材料科学的发展，其效应主要通过分子间的相互作用实现。
在化学领域，人们已经开始将超分子化学应用于医药研究领域，以期发现更加优良的药物。
超分子化学在药物研究中的应用，注重的是通过构建分子之间的相互作用，实现药物的高选择性、高效率等特点。
本文将从超分子化学的概念、药物的设计原则以及分子间相互作用等方面入手，分析其在药物研究中的应用。
超分子化学的概念超分子化学是一门研究分子间非共价相互作用的学科，其研究内容主要是分子装配，例如分子间的氢键、疏水作用等非共价相互作用，可以通过衍生超分子周期性结构、自组装平面或三维结构的形式来实现。
超分子化学对了解生命体系中的重要涉及到的诸多领域，例如催化、纳米科技、材料科学、物理学等等，是目前化学学科中的高速发展领域。
药物设计原则药物是互化物质本身或其代谢产物，用于疾病的治疗、诊断或预防。
药物的设计应依据疾病的性质、患者的生理状况以及药物的剂量等因素进行。
药物的设计应考虑多种原则，以便在治疗疾病的同时，最小限度地影响正常细胞和身体各部位的功能。
1. 目标选择性：药物应特异地作用于疾病靶标，避免对正常组织和器官的影响。
2. 剂量选择性：药物应该能够在使用适宜的剂量时发挥最佳的功效。
同时，应该避免产生致命的毒副反应。
3. 生物可利用性：药物应该最大程度地进入目标组织，从而发挥其治疗效果。
4. 药物受体亲和力：药物应具有高的受体亲和力，以确保在特异性选择目标细胞时发挥效果。
分子间相互作用超分子化学的实际应用是基于分子性质之间的特异性识别方面。
分子通常会发生特异性的物理化学作用，从而导致一些性质的变化。
例如：分子之间的相互作用是通过分子间的互相吸引作用实现的。
分子间可以形成氢键、范德华作用、疏水作用、离子-离子作用、配位作用等多种作用，以实现对分子的特异性识别。
超分子化学在药物研究中的应用是基于分子间相互作用，其重要性可以从以下几个方面进行分析。
超分子化学在药物设计中的应用
超分子化学在药物设计中的应用超分子化学是近年来发展迅速的一门学科，它研究的是由分子之间的非共价相互作用所构成的超分子体系。
在药物设计领域，超分子化学的应用正逐渐被广泛探索和应用。
本文将从超分子化学在药物分子识别、药物传递和药物释放等方面进行论述，展示超分子化学在药物设计中的重要性和应用前景。
一、药物分子识别药物分子识别是药物设计中一个非常重要的环节，它能够帮助科研人员确定合适的配体和靶蛋白，从而实现高效的药物靶向性。
超分子化学中独特的配位作用和自组装能力使得其在药物分子识别中具有独特的优势。
例如，通过设计和合成特定的超分子主体和配体，可以实现对药物分子的有效识别和结合，从而提高药物的生物利用度和选择性。
此外，通过构建自组装的超分子体系，可以将分子内部的药物分子与其外部环境分离开来，从而避免了药物分子间的不必要相互作用，提高了药物的稳定性和存储性能。
二、药物传递药物传递是指将药物有效地输送到病患体内需要治疗的部位，以达到治疗与控制疾病的效果。
超分子化学在药物传递过程中的应用主要表现在以下几个方面。
首先，通过构建超分子胶束和纳米粒子等载体系统，可以实现药物的高荷载性和稳定性，并且可以通过调控载体的性质来实现药物的缓慢释放和靶向输送，提高药物的治疗效果。
其次，超分子化学中的非共价作用能够实现药物与载体之间的强相互作用，从而提高药物的稳定性和溶解度，同时减少药物在传递过程中可能发生的降解和氧化等问题。
最后，超分子化学在药物传递过程中的应用还可以通过构建具有特定功能的超分子材料来实现对药物的控制释放、降解或选择性释放，从而提高药物的治疗效果和降低毒副作用。
三、药物释放药物释放是指药物在体内被释放出来的过程，它与药物的溶解性、稳定性以及药物在载体中的包埋程度等因素密切相关。
超分子化学在药物释放领域中的应用主要体现在以下几个方面。
首先，超分子化学可以通过构建含有特定结构的释放通道来控制药物的释放速度和方式。
通过调控超分子体系的物理、化学属性，可以实现药物的缓慢释放、快速释放或者特定条件下的释放。
超分子化学研究及其在材料科学中的应用
超分子化学研究及其在材料科学中的应用超分子化学是一门关注分子间相互作用、自组装以及群体性质等问题的学科。
通过将分子组织起来形成一定的结构，超分子化学为材料科学提供了全新的思路和途径。
超分子化学在许多领域都有广泛应用，这篇文章将针对超分子化学的研究及其在材料科学中的应用进行一些探讨。
一、超分子化学的研究超分子化学的研究始于上世纪60年代，后来逐渐成为一门独立的学科。
从母体分子到超分子体系，超分子化学的研究涉及到多种分子间相互作用及其自组装过程。
超分子化学的研究领域很广泛，涵盖了诸如环化合物、多孔材料、化学传感器、光电材料等众多领域。
在超分子化学的研究中，分子间相互作用是重要的研究对象。
该领域中有很多种分子间相互作用，包括氢键、静电作用、范德华力等。
这些相互作用形成的超分子体系可用于制备各种功能化分子材料，这些材料可应用于金属催化、药物传递、光学传感器等领域。
二、超分子化学在材料科学中的应用超分子化学应用于材料科学，主要是把分子按照一定的方式组装成具有特殊性质的材料。
这种方法不仅可以用于制备纯有机材料，而且可以在无机材料中引入分子组分，从而创造出具备优异性能的复合材料。
此外，基于超分子化学还可以制备具有自修复能力的材料。
在材料科学的领域中，超分子化学的应用广泛，下面简要介绍其中的几个方面。
1、化妆品化妆品中的超分子化学应用主要是利用分子间相互作用来调节化妆品的性质。
比如，利用超分子相互作用可改变复合体的溶解度，提高颜色强度等，从而提高化妆品的质量和效果。
2、电子材料电子材料是超分子化学应用的主要领域之一，超分子材料在电子器件中有广泛应用。
例如，具有高导电性和高可逆性的多孔材料可用于薄膜电极和电池等电子器件。
3、分离材料由于分子间结构复杂并且相对稳定，超分子化学可用于制备高效分离材料。
超分子材料可以通过分子识别、分子尺寸限制等方式分离不同性质的化合物。
这种材料可用于分离、富集、纯化和检测各种生物分子和化学物质。
超分子化学在药物共晶中的应用_图文.
2006 高等学校化学学报 Vol． 32 差但渗透性好，属于 BCS Ⅱ类药物，安体舒通较难［56 ］电离，不能成盐．因此 Takata 等通过生成共晶来提高其溶解度．通过一系列共晶筛选发现，安体舒通可与糖精（ SAC ）通过超分子合成子Ⅴ生成共晶水合物 SPI / SAC / H2 O（ 1∶ 1 ∶ 0. 5 ，摩尔比），其结构见 1 个水分子桥连 2 个 SPI 分子，SPI 分子沿着图 23 ， Fig． 22 Structures of SPI（ A） and ART（ B） c 轴堆积成 1 个一维孔道，水分子占据在这个孔道内．去除水分子后得到的晶体结构的骨架不变．实验证明，相比于 SPI 晶型Ⅱ，SPI / SAC / H2 O在模拟肠液中的溶解性得到改善，最大饱和浓度增加了 1 倍．但 SPI / SAC / H2 O 较高的溶解度促使水合物 SPI·1 /3H2 O 成核，浓度随之降低，甚至低于 SPI 晶型Ⅱ．为了提高溶解度，制剂时要防止 SPI ·1 / 3H2 O 的生成． Fig． 23 Crystal structure（ A） and packing arrangement（ B） of cocrystal SPI / SAC / H2 O［56］3． 5． 2 青蒿素的共晶研究青蒿素（ Artemisinin，ART）是一类倍半萜内酯抗疟药． ART 分子没有电［57 ］离中心，含有过氧化基团，遇强酸或强碱都不稳定． Karki 等利用 SDG 法研究了青蒿素与 75 种不同 3， 5二共晶试剂（包括环糊精、羧酸化合物、维生素、糖类、氨基酸和人工甜味剂）的作用，结果发现，（ ORC ）（ RES ） ART / ORC （ 1 ∶ 1 ，） ART / 羟基甲苯和间苯二酚能够与青蒿素形成共晶化合物摩尔比和 RES（ 2∶ 1 ）．在 ART / ORC 的结构中，ORC 先通过分子间 O—H … O 氢键桥连为一维链，ART 分子再通．在 ART / RES 结构中，1 个 RES 分子通过分子间过O…H—O 氢键与 ORC 一维链相连［图24 （ A）］ O—H…O 氢键桥连 2 个 ART 分子［． DSC 测试结果表明，形成共晶化合物 ART / ORC 和图 24 （ B）］ ART / RES 后，ART 的熔点降低了四十多度． Fig． 24 Crystal structures of cocrystals ART / ORC（ A） and ART / RES（ B）［57］ 3． 6 其它药物的共晶研究 HCl）、米诺地尔（ Minoxidil，MD）和 PPC ｛ 2［ 4（ 4Chloro盐酸氟西汀（ Fluoxetine hydrochloride，FTpyrimidine4carboxamide｝是另外 3 种在共晶方面具有良好应用的药物，其分子2fluorophenoxy） phenyl］结构见图 25． Fig． 25 Structures of FTHCl（ A），MD （ B） and PPC（ C）No． 9 陈嘉媚等：超分子化学在药物共晶中的应用 2007 3． 6． 1 ［58 ］盐酸氟西汀的共晶研究盐酸氟西汀是一类常用的抗抑郁药． Childs 等通过溶液蒸发法，利用羧酸类化合物与 Cl 离子的氢键作用，得到盐酸氟西汀与苯甲酸（ BA ）、丁二酸（ SA ）及富马酸（ FA）的共晶化合物．在 FTHCl / BA（ 1∶ 1 ，摩尔比）中，2 个盐酸氟西汀与 2 个苯甲酸通过 N—H … Cl， O—H…Cl 和 N—H…O 氢键连接成四聚体结构［；在 FTHCl / SA （ 2∶ 1 ）与FTHCl / FA （ 2∶ 1 ）图 26 （ A ）］ 1 个丁二酸或富马酸通过 N—H…Cl，O—H…Cl 和 N—H…O 氢键桥连 2 个盐酸氟西汀分子形成一中，．溶解度和溶出实验表明，与盐酸氟西汀相比，FTHCl / BA 水溶性降低了一半，维链［图 26 （ B）］ FTHCl / SA 的水溶性基本无变化，而 FTHCl / FA 的水溶性增加了 2 倍．这一研究结果表明，盐类药物也可以通过形成共晶改变其溶解性质． Fig． 26 Crystal structures of cocrystals FTHCl / BA（ A） and FTHCl / SA（ B）［58］ 3． 6． 2 米诺地尔的共晶研究米诺地尔是一类抗高血压药，分子结构中含有多重氢键位点，包括 4 个氢键给体和 3 个氢键受体，与 CCF 作用时，有可能形成多种不同的氢键超分子合成子． Schultheiss ［59 ］等通过高通量结晶法进行米诺地尔与各种羧酸化合物的共晶筛选以探讨米诺地尔的 3 个氢键受体的等级排序，结果发现，米诺地尔与苯甲酸（ BA ）生成共晶，与 L酒石酸、富马酸、丁二酸、己二酸（ AA）、 42羟基苯甲酸及 1羟基奈酸则成盐．在 MD / BA 的结构中，二者通过 O—H … O 和 N—H … O ．在 MD / AA 结构中， 1 个己二酸氢键形成一维带状结构［图 27 （ A）］羧酸质子转移到氮氧化物的氧上，．在所有得到的共晶和盐阴离子通过O…H—O 和O…H—N 氢键桥连 2 个米诺地尔阳离子［图 27 （ B）］氮氧化物氢键超分子合成子，而吡啶和哌啶中的 N 原子都没有生成氢键，一类化合物中，都存在羧基方面原因在于氮氧化物的碱性最强，另一方面原因在于吡啶和哌啶中的 N 原子存在位阻效应． Fig． 27 Crystal structures of cocrystals MD / BA（ A） and MD / AA（ B）［59］ 3． 6． 3 PPC 的共晶研究 PPC 是一类预防手术、慢性及神经性疼痛的候选药物，极难溶于水（＜0. 1 ［32 ］μg / mL），属于 BCS Ⅱ类药物，比格犬口服给药的血药浓度低． McNamara 等通过热台显微镜法对其进行共晶筛选，结果发现，PPC 可与戊二酸（ GA）生成共晶化合物 PPC / GA，在该结构中，戊二酸通过 O—H…N 和羧酸酰胺氢键合成子桥连 PPC 分子形成一维链（图 28 ）．溶出速率测试和动物实验结果表明，与原药相比，PPC / GA 的溶出速率增加了 18 倍，比格犬口服给药的血药浓度增加了 3 倍．这一实验结果证明，通过共晶改善药物的溶出，进而提高其生物利用度是可行的． Fig． 28 Crystal structure of cocrystal PPC / GA ［32］ 4 结论与展望基于超分子化学原理的药物共晶研究可以从分子水平上控制药物分子的结晶过程，调控药物分子在晶体中的排列方式，从而达到改善药物性质的目的．在药物研发领域中，共晶筛选已成为继多晶型2008 高等学校化学学报 Vol． 32 筛选和盐类筛选之后的又一项常规前期研究开发程序．目前药物共晶放大生产的相关研究也已展开，其产品的上市指日可待．然而迄今为止，对药物共晶的研究还处于起步阶段，大部分研究工作主要是进行药物共晶的设计、筛选及结构解析，对于药物共晶性质的系统研究及药物共晶结构与性能之间的相关性研究尚很少涉及．因此，深入探讨药物共晶形成的机理以提高共晶的筛选效率，通过药物共晶调控药物分子之间相互作用和堆积排列方式以达到定向改变药物熔点、溶出速率、溶解度和生物利用度等性质的目的，以适应药物开发的需要，将是药物共晶这一新兴研究领域将要面临的主要任务．参考文献［1 ］ Lehn J．． Angew． Chem． Int． Ed． Engl．［ J］，1988 ， 27 ： 89 —112 ［2 ］ Numata M．，ShinkaiS．． Chem． Commun．［J］， 2011 ， 47 （ 7 ）： 1961 —1975 ［3 ］ Steed J． W．． Chem． Soc． Rev．［J］， 2010 ， 39 ： 3686 —3699 ［4 ］ Delbosc N．，Reynes M．，Dautel O． J．，Wantz G．，LerePorte J．，MoreauJ． J． E．． Chem． Mater．［ J］， 2010 ， 22 ： 5258 —5270 ［5 ］ Joyce L． A．，Shabbir S． H．，Anslyn E． V．． Chem． Soc． Rev．［ J］，2010 ， 39 ： 3621 —3632 ［6 ］ Uhlenheuer D． A．，Petkau K．，Brunsveld L．． Chem． Soc． Rev．［ J］， 2010 ， 39 ： 2817 —2826 ［7 ］ MaZ． B．，Moulton B．． Mol． Pharm．［J］， 2007 ， 4 ： 373 —385 ［8 ］Foster J． A．，Piepenbrock M． M．，Lloyd G． O．，Clarke N．，Howard J． A． K．，Steed J． W．． Nature Chemistry［ J］， 2010 ， 2 （ 12 ）：1037 —1043 ［9 ］ Bielecki P．，Wasiak W．． Curr． 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constructed through hydrogen bonding supramolecular synthons，in which the physical and chemical properties（ solubility，dissolution，bioavailability， melting point，stability，etc．） of APIs can be changed by pharmaceuticalcocrystal． Keywords Supramolecular chemistry； Pharmaceutical cocrystal；Hydrogen bond； Supramolecular synthon （ Ed．： H，J，Y，A）。
超分子化学在生物医学中的应用
超分子化学在生物医学中的应用随着医疗技术的日益发展，生物医学领域的研究正在越来越深入。
在这个领域中，超分子化学有着广泛的应用。
超分子化学是指由多个分子通过非共价相互作用形成的高级结构。
这种化学方式能够帮助研究人员更好地理解和改善生物医学领域中的许多问题。
以下是一些关于超分子化学在生物医学中的应用的案例，以及这些应用的重要性。
1. 纳米药物纳米药物可以通过超分子化学技术制备而成。
这些药物由多个分子单元组成，这些单元可以通过非共价相互作用结合在一起。
利用这种化学方式，研究人员可以制备出更为稳定的纳米药物，这些药物可以更好地被人体吸收和分解，从而提高了药物疗效。
2. 生物传感器生物传感器可以通过超分子化学制备出来，这些传感器由多个分子单元组成，通过非共价相互作用保持在一起。
这种方法可以制备出更为灵敏和高效的生物传感器，这些传感器可以用于诊断和治疗多种疾病。
3. 靶向性药物输送系统靶向性药物输送系统可以通过超分子化学制备而成。
这些系统由多个分子单元组成，这些单元可以通过非共价相互作用结合在一起。
这种方法可以制备出更为准确的药物输送系统，这些系统可以更好地到达目标组织和细胞，从而提高了药物疗效。
4. 蛋白质折叠研究超分子化学可以用于研究蛋白质折叠。
通过利用分子间的非共价相互作用，可以制备出具有多个折叠构象的蛋白质结构。
这种方法可以帮助研究人员更好地理解蛋白质的折叠过程，从而开发出更为准确的治疗方法。
5. 新型生物材料超分子化学可以用于制备出新型生物材料。
通过利用分子间的非共价相互作用，可以制备出新型生物材料，这些材料可以用于构建人工器官和其他生物组织。
这种方法可以提高生物医学领域中的治疗效果，同时也有助于减少依赖于供体器官的需求。
总结：超分子化学在生物医学中的应用非常广泛。
这种化学方式可以用于制备出更为稳定、灵敏和高效的纳米药物、生物传感器和靶向性药物输送系统。
此外，超分子化学也可以用于研究蛋白质折叠和制备新型生物材料。
高等学校化学学报第32卷(1～12期)学科分类目次
１ ３ １ ５ Ｏ１ — Ｏ１
物理 化 学
胶溶法制备铈锆镧 共改性氧 化铝及催 化性能 …… 黎 秀敏 ，彭娜 ，陈山虎 ， 赵明 ，陈耀 强，龚茂初
１ ３ —
２
高 等 学 校 化 学 学 报
Ｖ１２ ｏ． ３
２４ ＿６ ０—２ ０
分析化 学
一
种新的界面电位 传感器 ……………… ………… 聂富强，高羿 ， 杰娟 ， 孙 郭晓霞 ， 高伟 ， 宋俊峰
１ｏ — １ｏ ｏ８ ０９
有机 化 学与生物 化 学
用于肿瘤成像的半乳糖 酞菁近红外荧光探针 …………… …………… 吕丰 ，李艳周 ， 武莉 ，刘天军 新型 Ｔｏ ｘ壳聚糖纳米颗粒的制 备及抗氧 化效应 …………… 韩璐 ， 立波，贾宏瑛 ， ｒｌ 一 ｏ 杜 田秋 ，刘扬
１ Ｏ一 １ ８ ９７ ９５ １ ６— １ ９ ９８ 半硅氧烷纳米杂化低介 电材料 的研究 …… 徐 洪耀 ， 正权 ，张超 ，苏新艳 ， 严 光善仪 三唑类超分子化学与药物研究新进展 ………… ３ ３ ３ ３ ，张慧珍 ，周成合 ，９ ９ ９ ９ 常娟娟 ， 王艳 ９ 耿 蓉霞，吉庆刚９ ３ ３ 含吡啶锚阳离子的阴离 子受体 的研究进展 ………………………………… 包爽 ， 贡卫涛 ，宁桂玲
超氧化物歧化酶化学模拟的新进展 ……… 李晨 ， 杨征 ， 厍梦尧 ， 尹文婷 ， 李剑利 ， 赵桂仿 ， 史真
物 理化 学
二维双量子魔角旋转核磁共 振技术在 功能材料研究 中的应用 ……… 喻志武 ，郑安 民，王强 ， 邓风 （３） 直接 甲酸燃料 电池 Ｐ ｄ阳极催化剂及其 电催化稳定性
，； ，； ，；
１ ３一 ｌ ２ ９１ ９７ １ ８— １ ３ ９２ ９８
超分子化学在药物共晶中的应用
1988 年，法国科学家 Lehn［1］首次提出了超越分子化学的研究范畴的“超分子化学 ” 的概念． 超分 子化学是基于分子间非共价键相互作用而形成的分子聚集体化学 ． 现代化学指出，物质的性质及功能 不仅依赖于构成体系的分子的性质 ，而且很大程度上还取决于分子的聚集形式及分子以上层次的高级 结构． 超分子化学主要是研究分子之间通过非共价键的弱相互作用 ，如氢键、范德华力、ππ 堆积作 用、静电作用及其之间的协同作用而形成的分子聚集体的结构与功能 ． 经过二十多年的发展，超分子 化学已经形成了自己独特的概念和体系 ，如分子识别、分子自组装、超分子器件及超分子材料等，构
Vol． 32
2011 年 9 月
高等学校化学学报
CHEMICAL JOURNAL OF CHINESE UNIVERSITIES
No． 9
1996 ～ 2009
［ 综合评述］
超分子化学在药物共晶中的应用
1 1 1， 2 陈嘉媚 ，吴传斌 ，鲁统部
（ 1． 中山大学药学院， 2． 化学化工学院，广州 511400 ） 摘要 药物共晶是一种新兴的药物晶型 ，一个给定的活性药物分子通过形成共晶 ，一方面可以大大丰富其
Fig． 4
36 ］ Crystal structures of cocrystals CBZ / BA（ A） ，CBZ / SA（ B） and CBZ / GA（ C） ［35，
在卡马西平众多的共晶化合物中存在较多的多晶型现象 ，除了之前提到的 CBZ / NA 多晶型，卡马
No． 9
陈嘉媚等： 超分子化学在药物共晶中的应用
体形成氢键； （ 3 ） 最强的氢键给体与最强的氢键受体优先形成氢键 ． 另外，共晶是一个复杂的分子识 别过程，必须综合考虑氢键竞争位点、分子构象、位组效应及偶极或静电竞争作用等因素的影响 ．
材料科学中的超分子化学
材料科学中的超分子化学超分子化学是一门相对较新的跨学科学科，主要研究分子间的相互作用及其对宏观性质的影响。
超分子化学涉及的领域十分广泛，在生物学、化学、物理学等不同学科都有广泛的应用。
而在材料科学中，超分子化学也扮演着十分重要的角色。
1. 超分子化学在材料科学中的应用在材料科学领域中，超分子化学主要应用于：聚合物合成、表面功能化和材料组装等方面。
超分子化学研究所得到的结论能够有效地指导材料的设计和制备过程，有助于提高材料的性能和功能。
聚合物材料的设计和制备过程中，超分子化学起到了重要的作用。
超分子化学中独特的非共价相互作用，例如氢键、离子键、π-π相互作用等，能够较好地调控聚合物的结构和性质。
超分子化学也可以用于提高聚合物材料的稳定性，防止聚合物的分解和老化。
另外，超分子化学的概念也常常应用于材料表面的修饰和功能化中。
通过表面修饰，可以使材料呈现出不同的化学性质和物理性质，从而拓宽其应用范围。
例如，通过超分子化学方法在表面修饰含氟聚合物，可以使其具备超疏水性质，形成自清洁效果。
材料组装也是超分子化学在材料领域中的应用之一。
在组装过程中，超分子化学提供了一种有效的方法，既可以控制组合单元的数量和排列方式，同时又保证了组装后材料的形貌和性质。
组装所得材料能够在不同的领域中得到应用，如能源、传感和微电子学等。
2. 材料的设计和制备在材料科学中，超分子化学的研究对于材料的设计和制备过程起到了关键的作用。
超分子化学能够有效地增强材料的稳定性和性能，同时也可以对材料的结构和形貌进行调控。
对于材料的设计，通过超分子化学方法可以实现对分子结构、相互作用和性质的精准控制。
例如，通过合理设计分子结构和相互作用，可以得到性能更优良的聚合物材料或纳米材料。
同时，超分子化学技术也能够帮助材料科学家提高材料的制备效率和制备质量，提高材料的产业化应用。
3. 超分子化学对材料科学研究的启示材料科学中的超分子化学研究给我们带来了许多启示。
超分子化学在材料科学中的应用探究
超分子化学在材料科学中的应用探究超分子化学是物质科学中的一个重要分支，通过研究分子之间的相互作用，探究它们在结构、性能和功能等方面的变化规律。
近年来，随着纳米科学、新型材料和生物医药领域的发展，超分子化学在材料科学中的应用越来越重要。
本文将对超分子化学在材料科学中的应用进行探究和分析。
第一章超分子化学的基本概念和原理1．超分子化学的基本概念超分子化学是分子间相互作用的研究领域，主要关注分子间的非共价相互作用，如范德华力、氢键、离子对等。
超分子化学主要包括结构、功能和化学动力学等方面的研究，其研究成果广泛应用于化学、生物学、药学、物理学和材料科学等领域。
2．超分子化学原理超分子化学的主要原理是非共价相互作用的强化和调控。
非共价相互作用的强化可以通过多个分子间的相互作用来实现，如分子间的氢键、π-π相互作用、金属配位等。
非共价相互作用的调控主要包括两个方面，即外部环境的影响和分子本身的结构。
第二章超分子化学在材料科学中的应用1．超分子化学在材料纳米技术中的应用材料科学领域的一个重要分支是材料纳米技术。
超分子化学作为材料纳米技术的一项重要工具，在材料结构调控和性能提升方面具有广泛应用。
例如，超分子化学可以实现材料表面的功能化修饰，也可以通过控制分子之间的相互作用来调控材料的光电性能，还可以通过超分子自组装形成具有特殊结构和性能的纳米材料，如超分子聚集物和纳米孔材料等。
2．超分子化学在生物医药领域中的应用超分子化学在生物医药领域的应用主要是通过分子间的相互作用实现药物的载体设计和生物分子的识别。
例如，通过超分子自组装形成的纳米粒子可以作为药物载体，提高药物的生物利用度和靶向性。
另外，超分子化学也可以用于生物分子的识别和分离，例如，超分子化学可以通过对生物分子的特定识别实现快速捕获和分离。
3．超分子化学在新型材料设计中的应用超分子化学作为材料科学的一个重要工具，在新型材料设计中具有广泛应用。
例如，通过超分子化学可以实现材料的自组装和自组装控制，形成新型的复合材料和仿生材料，这些材料具有特殊的结构和性能，在能源、环保、信息技术等领域都有广泛应用。
国内在超分子化学中的贡献
国内在超分子化学中的贡献
超分子化学是化学领域中的一个重要分支，国内在超分子化学方面也有着不少的贡献。
首先，国内科研机构和科研人员在超分子化学领域开展了大量的研究工作，涉及到超分子化学的基本理论、新型超分子材料的设计合成、超分子催化、生物医药领域的应用等多个方面。
在超分子化学的基本理论方面，国内的科研人员在超分子相互作用、分子识别、自组装等方面做出了一系列重要的贡献，推动了超分子化学的发展。
在新型超分子材料的设计合成方面，国内科研人员利用超分子化学的原理，设计合成了一系列具有特殊功能和性能的超分子材料，如超分子纳米材料、超分子晶体材料等，这些材料在光电、催化、传感等领域具有重要的应用价值。
在超分子催化方面，国内科研人员也进行了大量的工作，利用超分子化学原理设计合成了一系列高效的超分子催化剂，用于有机合成、环境保护等领域。
此外，国内在超分子化学在生物医药领域的应用方面也取得了一些重要的进展，如利用超分子化学原理设计合成了具有药物载体、靶向输送等功能的超分子材料，为药物输送、肿瘤治疗等领域提供了新的思路和方法。
总的来说，国内在超分子化学领域的贡献是多方面的，涉及到基础理论研究、新材料的设计合成、催化应用、生物医药领域的应用等多个方面，为超分子化学的发展做出了重要的贡献。
超分子化学在药物设计中的应用及其分子识别机制研究
超分子化学在药物设计中的应用及其分子识别机制研究超分子化学是化学研究中的一个重要分支领域，它利用分子间的非共价相互作用来构建复杂的分子结构和功能材料。
近年来，超分子化学在药物设计中的应用不断受到关注，并为新药的开发提供了新的思路和方法。
本文将重点介绍超分子化学在药物设计中的应用及其分子识别机制研究。
超分子化学在药物设计中的应用主要涉及药物分子的构建、药物传递系统的设计和药物靶点研究等方面。
在药物分子构建方面，超分子化学可以通过分子间的非共价相互作用来调控分子的空间构型和结构稳定性，从而改善药物的活性和选择性。
例如，通过分子间氢键相互作用使药物分子形成稳定的超分子结构，可以提高药物的溶解度和生物利用度，进而提高药效。
在药物传递系统的设计中，超分子化学可以帮助构建具有靶向性和可控释放的药物传递系统，提高药物的靶向性和治疗效果。
例如，可以利用超分子自组装的方法将药物包装在纳米粒子或微胶囊中，通过控制药物与载体之间的非共价相互作用，实现药物的靶向输送和缓慢释放，从而提高药物的治疗效果和减少副作用。
此外，超分子化学还可以用于药物靶点的研究，帮助揭示药物与靶点之间的相互作用机制，为药物的设计和优化提供指导。
例如，可以利用超分子化学的手段研究药物与靶点蛋白之间的相互作用，从而确定合理的药物结构和靶点选择，提高药物的选择性和亲和力。
超分子化学在药物设计中的应用离不开对分子识别机制的研究。
分子识别是超分子化学的核心概念之一，指的是分子间通过非共价相互作用相互识别和相互作用的过程。
在药物设计中，药物分子与生物分子之间的分子识别是药物活性和选择性的关键。
因此，研究药物分子与靶点之间的分子识别机制，对于揭示药物的作用机制、优化药物结构具有重要意义。
分子识别机制的研究可通过实验和计算方法相结合进行。
实验方法包括X射线晶体衍射、核磁共振等技术，可用于解析药物分子与靶点之间的空间结构和非共价相互作用的形成。
通过实验数据的分析，可以确定药物分子与靶点之间的相互作用模式和关键残基。
超分子化学在生物领域的应用
超分子化学在生物领域的应用随着科学技术的发展，化学家们不断探索研究新的化学原理和途径，超分子化学便是这一领域中的一个重要分支。
所谓超分子化学，是指通过自组装形成的大分子体系，具有特殊的性质和功能。
而在生物领域里，超分子化学则有着广泛的应用。
超分子化学在药物研究中的应用超分子化学在药物研究领域中的应用极为广泛。
在药物设计中，设计新的药物成分的要求之一是能够形成良好的分子组装结构。
而超分子化学中的自组装现象可以帮助科学家们精确地调节分子组装结构，从而使药物在人体内更好地发挥作用。
例如，最近有研究者利用自组装平台构建出了多功能纳米载体，可用于特异性药物的有效释放。
这种纳米载体由药物为核心，用超分子化学方法制备而成，可以精准地控制药物释放速率、药物浓度，从而避免过多的药物浪费和副作用。
超分子化学在基因疗法中的应用超分子化学还可以应用于基因疗法的领域。
基因疗法是一种新型疾病治疗方法，可以通过改变患者的细胞基因来治疗疾病。
然而，这种治疗方法现实应用中面临许多困难，比如基因送达、转录和翻译等环节。
而基于超分子化学自组装原理，科学家们从药物研究中积累的技术和方法，也可以应用于基因疗法领域。
举例来说，一些研究者已找到一些可用于基因治疗的具有自组装性的分子，这些分子可以帮助载体精准地穿过人体的生物膜，到达患者细胞内，并释放特定的基因信息。
通过超分子自组装的原理，这些分子载体还可以帮助基因稳定以及促进基因的表达，从而实现高效和精准的基因治疗。
超分子化学在环境保护中的应用超分子化学还可以在环境保护领域中发挥作用。
例如，在洁净能源的发展中，科学家们可以快速开发更多有效的储能材料，以便在太阳能或风能等可再生能源不充足的情况下，仍能保证能源供应的稳定性。
而超分子化学则可以帮助科学家们精准地合成具有特定结构的新型材料。
在污染治理领域中，超分子化学的应用同样非常重要。
例如，通过利用超分子化学原理自组装能力，可以制备出精确材料，用于污水处理中的分离、去除有害物质，从而达到净化环境的目标。
超分子化学在功能材料中的应用
超分子化学在功能材料中的应用超分子化学是一门研究分子之间相互作用的学科，它的应用范围广泛，尤其在功能材料领域有着重要的作用。
本文将探讨超分子化学在功能材料中的应用，并介绍一些相关的研究进展。
功能材料是指具有特定功能的材料，如光电材料、催化材料、传感材料等。
超分子化学通过分子之间的非共价相互作用，可以构建具有特定功能的超分子结构，从而实现对功能材料性能的调控和优化。
一种常见的超分子化学应用是在光电材料领域。
光电材料是指能够将光能转化为电能或者将电能转化为光能的材料。
超分子化学可以通过组装分子来构建具有特定光电性能的材料。
例如，研究人员通过将有机小分子与金属离子组装成超分子结构，成功制备了具有高光电转换效率的太阳能电池。
此外，超分子化学还可以用于构建具有特定光学性能的材料，如荧光材料和光催化材料。
另一个重要的应用领域是催化材料。
催化材料是指能够促进化学反应进行的材料。
超分子化学可以通过构建具有特定结构和功能的超分子催化剂来提高催化反应的效率和选择性。
例如，研究人员通过将金属离子与有机配体组装成超分子结构，成功制备了高效的催化剂，用于有机合成反应和能源转化反应。
此外，超分子催化剂还可以通过调控分子之间的相互作用，实现对催化反应的精确控制。
超分子化学还在传感材料领域展现出了巨大的应用潜力。
传感材料是指能够对特定物质进行敏感识别和检测的材料。
超分子化学可以通过构建具有特定识别功能的超分子结构，实现对目标物质的高选择性和高灵敏度检测。
例如，研究人员通过将有机小分子与金属离子组装成超分子结构，成功制备了具有高选择性和高灵敏度的荧光传感材料，用于检测环境中的重金属离子和有机污染物。
除了以上应用领域，超分子化学还在药物传递、材料分离和储能等方面展现出了巨大的潜力。
例如，研究人员通过构建具有特定结构的超分子材料，成功实现了对药物的高效传递和控制释放。
此外，超分子化学还可以通过构建具有特定孔径和表面性质的超分子材料，实现对气体和液体的高效分离和纯化。
超分子化学在生物医学领域中的应用研究
超分子化学在生物医学领域中的应用研究超分子化学作为化学领域中的重要分支之一，已经在多个领域展示出了其巨大的潜力和应用前景。
尤其是在生物医学领域，超分子化学的应用研究正在为疾病的诊断与治疗、药物的传递和释放、仿生材料的设计等方面带来创新与改进，为生物医学研究打开了新的大门。
一、超分子化学在药物的传递和释放上的应用超分子化学通过构建合适的载体，可以实现药物的高效传递和控制释放。
例如，药物可以被沉积在纳米粒子表面的晶体中，通过超分子自组装形成稳定的纳米复合物。
这些纳米复合物可以通过内源性或外源性刺激，如光、温度、pH值等进行精确的释放。
这样一来，可以实现药物在病变区域的高浓度积累和有效的治疗效果，同时减少对健康组织的损伤。
二、超分子化学在癌症诊断与治疗中的应用癌症作为现代社会面临的重大挑战之一，需要开发更有效的治疗方法。
超分子化学为癌症的诊断和治疗提供了新的思路。
一方面，超分子化学可以通过纳米粒子和生物分子的有序组装，实现靶向诊断。
通过携带同一浓度的荧光探针和靶向配体，超分子纳米粒子可以选择性地靶向癌细胞，并产生强烈的荧光信号进行检测。
另一方面，在治疗方面，超分子化学可以通过构建靶向输送系统，将药物直接传递到癌细胞内部，提高疗效同时降低毒副反应。
三、超分子化学在仿生材料设计中的应用超分子化学的基本原理与生物体内的相互作用方式相似，因此被广泛应用在仿生材料的设计上。
超分子材料可以模拟生物体内分子间相互作用，如受体-配体、酶-底物等作用，实现高效的催化和识别。
利用超分子化学的原理，可以设计出具有特定功能的仿生材料，如智能响应材料、生物分子传感器等，为人体医学领域的研究和应用提供了新的工具和材料。
超分子化学在生物医学领域的应用研究已经取得了很大的进展，但也面临着一些挑战和困难。
首先，超分子化学的设计和合成需要对底层物理和化学原理有深入的理解，而这一领域的研究仍然相对较少。
其次，由于生物体内环境的复杂性，超分子系统的稳定性和选择性仍然需要进一步优化和改进。
超分子化学技术在药物研发中的应用
超分子化学技术在药物研发中的应用随着科学技术的不断发展，药物研发领域也在不断变革和创新，超分子化学技术就是其中的一个重要领域。
超分子化学技术是一种将分子之间的相互作用放大至宏观尺度的科学技术，其在药物研发中的应用也得以广泛探索和应用。
一、什么是超分子化学技术？超分子化学技术是一门研究组成超分子体系的原理、方法、结构与性能相互关系的学科，它深入探究了分子之间相互作用的本质和规律，定义了分子间相互作用形成的体系，并通过对此进行分析和创新，达到对分子结构、性能和功能的控制和设计。
超分子的特点是具有可逆性和多功能性，可以通过不同的配位和作用方式相互作用，形成新的结构和性质。
其中配位作用主要有氢键、范德华力、离子静电作用和氢氧根作用等。
而超分子体系的结构具有层次性，包括分子层级、分子分异极层级和分子分组层级。
二、1. 药物溶解度提高药物在人体内对药品吸收、代谢和效果有直接影响，溶解度是衡量药物口服吸收的重要指标。
但许多新型药物具有低的溶解度，导致其生物利用度降低，进而使研发难度增大。
此时可通过超分子化学技术来提高药物的溶解度，从而提高其生物利用度。
2. 药物释放速度调节控制药物的释放速度是药品设计中一个重要的课题，特别是在治疗间歇性疾病时需要药物长时间释放。
常见的控制药物释放速度的方法有微粒流化床、吸附、包覆、壳层聚合等，而超分子化学技术则是其中一种重要手段，其通过不同分子之间的相互作用来调节药物的释放速度，使药物的作用时间更加持久。
3. 药物效能提高药物的效能是药品成功的关键，而超分子化学技术是通过增强药物的结晶形态、提高药物相互作用等方式来增强药物的效能的。
例如，某些药物和分子相互作用能力较弱，采用超分子化学方法将药物与相应的分子融合，可增强两者之间的相互作用力，从而提高药物的效能。
4. 药物选择性调节同一疾病情况下个体差异很大，传统药物疗效难以对不同人群产生相同的疗效。
而通过超分子化学技术，可调节药物在不同情况下的选择性，使药物对不同的病情表现出不同的疗效。
一种5-氟尿嘧啶与山奈酚的共晶及其制备方法[发明专利]
![一种5-氟尿嘧啶与山奈酚的共晶及其制备方法[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/17cb5efa52d380eb63946d8c.png)
专利名称：一种5-氟尿嘧啶与山奈酚的共晶及其制备方法专利类型：发明专利
发明人：陈嘉媚,吕文婷,庄晓梅
申请号：CN202011054450.0
申请日：20200930
公开号：CN112209887A
公开日：
20210112
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种5‑氟尿嘧啶与山奈酚的共晶及其制备方法。
该共晶中5‑氟尿嘧啶与山奈酚的摩尔比为1∶1，该共晶X射线粉末衍射图在2theta值为12.2±0.2°、13.9±0.2°、14.8±0.2°、16.5±0.2°、17.5±0.2°、26.7±0.2°处具有特征峰。
本发明提供的共晶制备方法工艺简单，结晶过程易于控制，重现性好，适用于工业化生产。
这种共晶可以有效降低山奈酚的吸湿性，优化5‑氟尿嘧啶和山奈酚的溶出性质，减小两者的溶解度差异，改善了两种药物的制剂相容性，为两者更好地发挥抗肿瘤协同作用提供了研究基础。
申请人：天津理工大学,中山职业技术学院
地址：300384 天津市西青区宾水西道391号
国籍：CN
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超分子化学技术在医学中的应用
超分子化学技术在医学中的应用超分子化学技术是化学界近年来发展起来的一种新型技术，它可以将一些较大的分子或物质按照一定的方式进行组合，形成一些新的物质，这些物质往往具有更加优异的物理和化学性质，非常适合用于医学领域，将有助于我们提高医疗技术水平，推动医学进步。
超分子化学技术在医学中的应用十分广泛，目前主要应用于以下方面：1、药物输送系统药物输送系统可以帮助人们将药物溶于水，运输到人体需要的部位，促进药效的发挥，从而达到治疗疾病的目的。
而超分子化学技术可以利用自组装原理构筑纳米粒子，通过药物包裹在纳米粒子中，保持药物的稳定性和药效性，同时可以提高药物控释速率和药物生物利用度。
这种药物输送系统非常适合用于治疗某些难治性疾病，目前已经有很多临床试验。
2、光敏剂的设计和制备光敏剂可以通过光反应催化剂作用，对人体内部的肿瘤进行光动力学治疗，从而达到治愈疾病的目的。
而超分子化学技术可以通过不同的化学结构单元，结合光发射的波长范围，使光敏剂具有高度的选择性和敏感性，从而有效地杀死肿瘤细胞，避免伤及正常细胞，减少治疗的不良反应。
3、组织工程和再生医学超分子化学技术可以通过组装不同的分子和生物材料，构建出具有生物相容性的纳米材料，这些材料可以用于组织工程和再生医学领域。
例如，用超分子纳米材料修复受伤的神经系统，可以帮助恢复神经的功能，从而减轻病人的痛苦。
此外，超分子纳米材料还可以改善医用材料的性能，包括强度、生物相容性等方面。
4、口服疫苗研究目前，口服疫苗是医学领域中一种非常有前景的治疗方法。
而超分子化学技术可以通过将多种生物大分子结合成微纳米级别的聚集体，从而制备出了比传统疫苗更容易铸造的包裹膜。
这种包裹膜可以保护药物于胃和胆中的酸性环境，保持其生物活性，在临床治疗中有重要的应用价值。
总体来说，超分子化学技术在医学领域的应用前景广阔，也有着无限的可能。
随着医学技术的不断进步，相信这项技术也将不断得到改善和发展，为我们的医学事业作出更大的贡献。
超分子化学在药物设计中的应用探讨
超分子化学在药物设计中的应用探讨超分子化学是一门研究超分子体系的化学学科，通过研究超分子相互作用和自组装，在药物设计中起到了重要的作用。
本文将探讨超分子化学在药物设计中的应用，包括药物传递系统、药物分子识别和药物反应动力学等方面。
在药物设计中，药物传递系统是一个关键的环节。
利用超分子自组装和相互作用的特点，可以构建出具有独特结构和功能的纳米载体，用于载药和传递药物。
例如，通过合理设计超分子配合物，可以实现药物的选择性传递和释放，提高药物的疗效和减轻副作用。
此外，超分子纳米材料还可以在体内靶向给药，并提高药物的溶解度和稳定性。
这些创新的药物传递系统为药物设计带来了新的思路和途径。
超分子化学在药物设计中的另一个重要应用是药物分子识别。
药物分子通常需要与靶标分子特异性地结合，才能发挥治疗效果。
超分子化学的特点是能够实现高选择性的分子识别，并通过非共价相互作用和自组装实现药物与靶标分子的结合。
例如，通过设计和合成具有特定空间结构的超分子配体，可以实现与靶标分子的特异性识别，并提高药物的亲和性和活性。
此外，超分子化学还可以用于研究药物与细胞膜和蛋白质的相互作用，揭示药物的作用机制和药效动力学。
超分子化学在药物设计中的应用还包括药物反应动力学的研究。
药物在体内的代谢和消除过程是影响药物疗效和安全性的重要因素。
超分子化学可以用于研究药物的稳定性、转化与代谢动力学等方面的问题。
通过设计超分子催化剂和反应体系，可以促进药物的代谢和转化反应，在体内提高药物的活性和代谢的稳定性。
此外，通过研究药物的动力学过程，可以预测药物的药效和相互作用，为药物的合理使用提供指导。
总之，超分子化学在药物设计中发挥了重要作用。
通过利用超分子自组装和相互作用的特点，可以构建出具有独特结构和功能的药物传递系统，实现药物的靶向传递和释放。
超分子化学还可以用于药物分子的识别和结合，提高药物的选择性和活性。
此外，超分子化学还可以用于研究药物的反应动力学过程，揭示药物的作用机制和药效特性。
药物共晶化学计量多样性的研究进展
药物共晶化学计量多样性的研究进展
王伟;李尊华;罗杰;欧光川;肖新生;丁满花
【期刊名称】《山东化工》
【年(卷),期】2022(51)23
【摘要】介绍了原料药的固体形式、共晶的重要性、共晶的基本概念、共晶的形成机制、共结晶的一些常用方法、共晶的化学计量多样性以及化学计量多样性共晶制备方法的比较。
希望以上内容能为从事药物共晶研究的科研工作者和从事药物开发的工程技术人员产生有益的帮助。
【总页数】3页(P131-133)
【作者】王伟;李尊华;罗杰;欧光川;肖新生;丁满花
【作者单位】湖南科技学院化学与生物工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TQ460.2
【相关文献】
1.超分子化学在药物共晶中的应用
2.药物-药物共晶的研究进展
3.药物共晶研究进展
4.药物共晶的研究进展
5.基于量子化学的药物共晶虚拟筛选方法研究进展
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Fig． 5
Crystal structures of cocrystals CBZ /4HBA［ form A（ A） and form B（ B） ］ and
［35 ， 36 ］ CBZ / SAC［ form A（ C） and form B（ D） ］
与卡马西平相比，部分共晶化合物表现出更好的物化和药学性质 ，如 CBZ / SAC 在稳定性、溶解性 及生物利用度等方面都得到显著改善，与市售产品 Tegretol 的达峰时间 （ t max ） 接近，但血药峰浓度 （ c max ） 更高． 3． 1． 2 吡拉西坦的共晶研究 吡拉西坦是一类中枢神经系统药物，可以增强认知和记忆能力，缓解 ［37 ］ 老年痴呆症． 已有多个课题组对吡拉西坦的共晶进行了研究 ，Liao 等 通过溶液结晶法对一系列含羟 34羟 基 苯 甲 酸 （ 4HBA ） 、2 ， 二 羟 基 苯 甲 酸 （ 23DHBA ） 、2 ， 二羟基苯甲酸 基的苯 甲 酸 ［包 括 4（ 24DHBA） 、2 ， 545二 羟 基 苯 甲 酸 （ 25DHBA ） 、3 ， 二 羟 基 苯 甲 酸 （ 34DHBA ） 、3 ， 二羟基苯甲酸 （ 35DHBA） 及 2 ， 66二羟基苯甲酸（ 26DHBA） ］ 进行了共晶筛选． 结果发现，除了 2 ， 二羟基苯甲酸外， 其它含羟基的苯甲酸都可与吡拉西坦形成共晶 ，且都是羧酸与吡拉西坦的酰胺键通过超分子合成子 Ⅱ 6结合，只是氢键网络连接模式在细节处略有不同 （ 图 6 ） ． 2 ， 二羟基苯甲酸之所以不能与吡拉西坦形 成共晶，一方面是由于 2 位及 6 位两个羟基的位阻效应阻碍了吡拉西坦分子的靠近 ，另一方面是由于 2 位及 6 位羟基优先与羧酸形成分子内氢键，削弱了形成分子间氢键的能力． DSC 测试结果表明，上 述共晶化合物的位置异构体的熔点介于 120 ～ 150 ℃ 之间，且按照 PRA /24DHBA ＞ PRA /34DHBA ＞ PRA /23DHBA ＞ PRA /25DHBA ＞ PRA /35DHBA 的顺序依次递减． 由此可见，共晶试剂官能团的位置异 构会影响晶体堆积过程中氢键网络的联结模式 ，并最终影响共晶的物理化学性质 ．
［26 ］ ［25 ］
．
、超声法
［27 ］
、热台法
［28 ］
和差热扫描法
［29 ］
也被应用于
药物共晶制备当中． CCF 的引入改变了 API 分子间的连接和堆积方式，相应地，药物的物化及药学性质也会发生改 变． 研究表明， 药物形成共晶后不仅可以改变药物的熔点 药物的生物利用度
［32 ］ ［30 ］ ［30 ， 31 ］ ［32 ］ 、 溶解度 和溶出速率 ， 还可以改善
1
药物共晶的设计
从超分子化学的角度来说，共晶是不同种类的分子之间相互识别 ，通过分子间作用力 （ 包括氢键、 范德华力、ππ 堆积和静电作用等） 组装形成的超分子结构． 其中氢键由于强度较大，且具有方向性和
［19 ］ 饱和性，成键模式丰富，而成为共晶形成中最重要的一种超分子作用力 ． 图 1 给出了几类常见的氢 键超分子合成子． 利用剑桥晶体学数据库检索特定的分子 、基团或合成子可以研究晶格中分子间作用
、稳定性［33］及可压缩性［34］等． 因此药物共晶为无需改变药物分子的共价结构即
能达到修饰药物性质提供了一条崭新的途径 ．
3
药物共晶研究应用
基于超分子化学的药物共晶研究在国际上已经取得了一些进展 ，本文按照 API 分子含有的不同氢 键官能团，总结了几类具有代表性的研究应用 ． 含酰胺键的药物共晶研究 卡马西平（ Carbamazepine，CBZ） 、吡拉西坦 （ Piracetam，PRA ） 和阿戈美拉汀 （ Agomelatin，AML ） 是 3 类含酰胺键的药物，其分子结构和可用的超分子合成子结构见图 2． 3． 1 3． 1． 1 卡马西平的共晶研究 卡马西平是一种应用广泛的抗癫痫和镇痛药物，其固体口服制剂水溶 性差（ 17. 7 μg / mL） ，导致其生物利用度较低，需要较高剂量（ ＞ 100 mg / d） 才能达到治疗效果． 卡马西
Fig． 3
Crystal structures of cocrystals CBZ / BDA（ A） ，CBZ / BPY（ B） and
［35 ， 36 ］ CBZ / NA［ form A（ C） and form B（ D） ］
图 4 给出了卡马西平通过超分子合成子 Ⅱ 分别与苯甲酸 （ BA ） 、丁二酸 （ SA ） 和戊二酸 （ GA ） 形成 共晶的结构． 其中 CBZ / BA 和 CBZ / SA 中的羧酸与卡马西平的酰胺键分别按照摩尔比 1∶ 1 和 1∶ 2 形成共 ； 在 CBZ / GA 中，戊二酸通过羧基晶［ 图 4 （ A） 和（ B ） ］ 羧基氢键合成子形成二聚体后，两端的羧基又 ． 分别结合了一分子的卡马西平［ 图 4 （ C） ］
平无电离中心，无法通过成盐改善其溶解性，许多课题组尝试通过形成药物共晶的方法来解决这个难 题． 在卡马西平的晶体结构中，卡马西平分子通过酰胺键形成二聚体 ，二苯并氮卓环的空间位阻效应 Harnedo 等［35］ 提出了两种卡马西平共晶 导致酰胺键的一个 N—H 没有参与生成氢键，因此 Rodríguez的设计方案： （ 1 ） 利用超分子合成子Ⅰ与酰胺键闲置的 N—H 生成氢键得到共晶； （ 2 ） 利用强的氢键
1998
高等学校化学学Structures of CBZ，PRA and AML and supramolecular synthons Ⅰ—Ⅳ
共晶试剂（ 如羧酸化合物） ，打破卡马西平分子的二聚结构，生成新的超分子合成子 Ⅱ，从而得到共 Harnedo［35］和 Zaworotko［36］ 等多个课题组开展了卡马西平共晶的研究工作，通过溶剂滴 晶． Rodríguez加研磨法（ SDG） 和溶液结晶法制备了 30 多个卡马西平的共晶化合物，结果证明这两种共晶的设计方 案都是可行的． 4， 4'图 3 给出了卡马西平通过超分子合成子 Ⅰ分别与对苯二甲醛（ BDA） 、 联吡啶（ BPY） 和烟酰胺 （ NA） 形成共晶的结构． 在 CBZ / BDA 和 CBZ / BPY 的共晶结构中，卡马西平分子维持二聚体结构，闲 ； 置的酰胺键 N—H 分别与醛基和吡啶氮通过超分子合成子 Ⅰ 桥联形成一维链［ 图 3 （ A） 和 3 （ B） ］ CBZ / NA 存在 A 和 B 型两种多晶型，这两种共晶中的烟酰胺都通过超分子合成子 Ⅰ 与卡马西平结合， ，而 B 型共晶中的烟酰胺形成一维链［ ． 但 A 型共晶中的烟酰胺形成二聚体［ 图 3 （ C） ］ 图 3 （ D） ］
Vol． 32
2011 年 9 月
高等学校化学学报
CHEMICAL JOURNAL OF CHINESE UNIVERSITIES
No． 9
1996 ～ 2009
［ 综合评述］
超分子化学在药物共晶中的应用
1 1 1， 2 陈嘉媚 ，吴传斌 ，鲁统部
（ 1． 中山大学药学院， 2． 化学化工学院，广州 511400 ） 摘要 药物共晶是一种新兴的药物晶型 ，一个给定的活性药物分子通过形成共晶 ，一方面可以大大丰富其
2
药物共晶的合成与性质
相对于有机合成，药物共晶制备的条件比较温和，合成的方法很多，其中最常用的是溶液结晶法，
即将 API 和 CCF 按照一定的化学计量比加入到合适的溶剂中进行共结晶 ． 溶液结晶法包括了反应结晶 ［22 ］ ［23 ］ ［24 ］ 法 、溶解介导相变法 、溶剂挥发法 、不良溶剂扩散法、溶剂热法、混悬法及熔融结晶法等． 用 溶液法制备共晶，溶液中 API 和 CCF 的相互作用要强于其它分子间的相互作用力 ，才能保证药物共晶 的生成． 要选择合适的溶剂、结晶温度和速度及组分之间的化学计量比 ，以避免 API 或 CCF 单独析出 的情况． 药物共晶的另一种常用制备方法是固态研磨法 ，即将 API 和 CCF 混合于研钵或球磨机中，共 同研磨一段时间，借助机械力的作用来制备共晶． 研磨时固体与固体的反应能力取决于两种分子的结 构互补性和移动性． 研究发现，加入少量适当的溶剂，可以提高分子的移动性，加快共晶的生成 除了上述几种常用方法外，高通量结晶法
1988 年，法国科学家 Lehn［1］首次提出了超越分子化学的研究范畴的“超分子化学 ” 的概念． 超分 子化学是基于分子间非共价键相互作用而形成的分子聚集体化学 ． 现代化学指出，物质的性质及功能 不仅依赖于构成体系的分子的性质 ，而且很大程度上还取决于分子的聚集形式及分子以上层次的高级 结构． 超分子化学主要是研究分子之间通过非共价键的弱相互作用 ，如氢键、范德华力、ππ 堆积作 用、静电作用及其之间的协同作用而形成的分子聚集体的结构与功能 ． 经过二十多年的发展，超分子 化学已经形成了自己独特的概念和体系 ，如分子识别、分子自组装、超分子器件及超分子材料等，构
体形成氢键； （ 3 ） 最强的氢键给体与最强的氢键受体优先形成氢键 ． 另外，共晶是一个复杂的分子识 别过程，必须综合考虑氢键竞争位点、分子构象、位组效应及偶极或静电竞争作用等因素的影响 ．
Fig． 1
Representative supramolecular synthons
运用超分子原理来设计药物共晶时 ，首先要对 API 的构象、官能团及所包含的氢键给体和受体的 数目和位置等结构信息进行全面的分析 ，找出可能的超分子合成子（ 如羧酸酰胺、羧酸吡啶、酰胺酰 胺及羟基酰胺等） ，然后结合氢键和空间结构的互补性特征 ，选择合适的共晶试剂． 通常，刚性较强、 对称性较高、分子量较低且含有质子的良给体或受体的药物容易形成共晶，可将其选为 API． 在选择 CCF 时，要综合考虑氢键成键规律、分子识别原则及毒副作用等因素． 此外，通常 CCF 和 API 的分子 结构的形状和极性相似时比较容易形成共晶 ．
［16 ， 17 ］ ． 共晶，从而有效改善药物本身的结晶性能、物化性质及药效，成为药物固体制剂的一个新选择 被引入的有机分子，也称为共晶试剂（ CCF） ，可以是辅料、维生素、矿物质、氨基酸及食品添加剂等，