X線結晶学、IR/Raman分光学、周期的DFTを組み合わせた新規多成分制吐剤結晶形態の研究。マレイン酸カルベンダジムを例にして

Combined X-ray Crystallographic, IR/Raman Spectroscopic, and Periodic DFT Investigations of New Multicomponent Crystalline Forms of Anthelmintic Drugs: A Case Study of Carbendazim Maleate.

• Alexander P Voronin
• Artem O Surov
• Andrei V Churakov
• Olga D Parashchuk
• Alexey A Rykounov
• Mikhail V Vener

抄録

多成分固体形態の合成は、医薬品化合物の最も重要な物理化学的特性を修飾し、微調整するための重要な方法です。新しい多成分医薬材料の設計には、分子の超分子配置と結晶構造中の分子間相互作用の詳細な記述についての信頼性の高い情報が必要です。そのためには、異なる実験的・理論的調査方法の組み合わせが必要となります。有機塩は、構造、スペクトル特性、格子エネルギーを記述する理論的アプローチを開発する人々のための新しい課題を提示します。これらの結晶は、比較的強い水素結合を介して相互作用する閉殻有機イオンで構成されており、そのエネルギーは200kJ/molを超えます。これらの結晶の特性を計算する際に、セルパラメータの最適化が低周波領域のラマン活性振動の値や波数、相対強度に与える影響など、周期的（固体）密度汎関数理論（DFT）プログラムの利用者が遭遇するいくつかの技術的な問題が未だに解決されていません。本研究では、新しい二成分カルベンダジムマレイン酸塩結晶の様々な性質を実験的に調べ、得られた構造・分光学的性質の記述に対する様々なDFT関数と経験的グリム補正の適用性を検証した。これらの結果に基づいて、多成分有機医薬品結晶の理論的研究をさらに進めるための実用的な提言がなされた。

Synthesis of multicomponent solid forms is an important method of modifying and fine-tuning the most critical physicochemical properties of drug compounds. The design of new multicomponent pharmaceutical materials requires reliable information about the supramolecular arrangement of molecules and detailed description of the intermolecular interactions in the crystal structure. It implies the use of a combination of different experimental and theoretical investigation methods. Organic salts present new challenges for those who develop theoretical approaches describing the structure, spectral properties, and lattice energy . These crystals consist of closed-shell organic ions interacting through relatively strong hydrogen bonds, which leads to > 200 kJ/mol. Some technical problems that a user of periodic (solid-state) density functional theory (DFT) programs encounters when calculating the properties of these crystals still remain unsolved, for example, the influence of cell parameter optimization on the value, wave numbers, relative intensity of Raman-active vibrations in the low-frequency region, etc. In this work, various properties of a new two-component carbendazim maleate crystal were experimentally investigated, and the applicability of different DFT functionals and empirical Grimme corrections to the description of the obtained structural and spectroscopic properties was tested. Based on this, practical recommendations were developed for further theoretical studies of multicomponent organic pharmaceutical crystals.