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Conformational equilibria of pharmaceuticals in supercritical CO2, IR spectroscopy and quantum chemical calculations.
Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy ( IF 4.3 ) Pub Date : 2020-01-14 , DOI: 10.1016/j.saa.2020.118072 R D Oparin 1 , D V Ivlev 1 , M G Kiselev 1
Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy ( IF 4.3 ) Pub Date : 2020-01-14 , DOI: 10.1016/j.saa.2020.118072 R D Oparin 1 , D V Ivlev 1 , M G Kiselev 1
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In this work we demonstrate a self-consistent effective technique of analyzing the conformational equilibria of active pharmaceutical ingredient (API) molecules dissolved in supercritical carbon dioxide in a wide range of thermodynamic parameters of state. This approach can be useful for pharmaceutics when the crystalline forms of pharmaceuticals with a high purity degree and desirable polymorphism are produced using CO2-based supercritical fluids technologies. Within this approach we use a combination of quantum chemical calculations and in situ IR spectroscopy. Quantum chemical calculations allow us to perform the initial conformational search and to determine the energy characteristics of the most stable conformers of API and the energy barriers of transitions between them. IR spectroscopy gives the information on the equilibrium of the most stable conformers of pharmaceuticals dissolved in scCO2 in the thermodynamic parameter range of interest. Finally we validate our approach by applying it to the study of carbamazepine dissolved in scCO2 being in permanent contact with an excess of crystalline carbamazepine as an example. The conformational search for carbamazepine molecules in scCO2 was also performed using molecular dynamics simulation for comparison with the results obtained by the technique presented in this paper.
中文翻译：
超临界二氧化碳，红外光谱和量子化学计算中药物的构象平衡。
在这项工作中，我们展示了一种自洽的有效技术，可以在广泛的状态热力学参数下分析溶解在超临界二氧化碳中的活性药物成分（API）分子的构象平衡。当使用基于CO2的超临界流体技术生产具有高纯度和理想多态性的药物结晶形式时，这种方法对制药业很有用。在这种方法中，我们结合使用了量子化学计算和原位红外光谱。量子化学计算使我们能够执行初始构象搜索，并确定API最稳定构象体的能量特征以及它们之间跃迁的能垒。红外光谱可提供有关在热力学参数范围内溶于scCO2的药物最稳定构象异构体平衡的信息。最后，我们将其用于研究溶解在scCO2中的卡马西平并与过量结晶的卡马西平永久接触的方法，从而验证了我们的方法。还使用分子动力学模拟对scCO2中的卡马西平分子进行了构象搜索，以与本文提出的技术获得的结果进行比较。
更新日期：2020-01-14
中文翻译：
超临界二氧化碳，红外光谱和量子化学计算中药物的构象平衡。
在这项工作中，我们展示了一种自洽的有效技术，可以在广泛的状态热力学参数下分析溶解在超临界二氧化碳中的活性药物成分（API）分子的构象平衡。当使用基于CO2的超临界流体技术生产具有高纯度和理想多态性的药物结晶形式时，这种方法对制药业很有用。在这种方法中，我们结合使用了量子化学计算和原位红外光谱。量子化学计算使我们能够执行初始构象搜索，并确定API最稳定构象体的能量特征以及它们之间跃迁的能垒。红外光谱可提供有关在热力学参数范围内溶于scCO2的药物最稳定构象异构体平衡的信息。最后，我们将其用于研究溶解在scCO2中的卡马西平并与过量结晶的卡马西平永久接触的方法，从而验证了我们的方法。还使用分子动力学模拟对scCO2中的卡马西平分子进行了构象搜索，以与本文提出的技术获得的结果进行比较。
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