Pitolisant鹽酸鹽（替洛利生，商品名WAKIX）是由Harmony Biosciences公司研發(fā)的用于治療成年發(fā)作性睡病患者白天過(guò)度嗜睡 (EDS) 的first-in-class藥物，于2019年被美國FDA批準，為一天一次的口服劑型。該化合物作為一種組胺H3受體拮抗劑/反向激動(dòng)劑，通過(guò)激活大腦中的組胺能神經(jīng)元從而增強清醒度。

Pitolisant鹽酸鹽在制劑中以晶型I形式存在，但晶型I的晶體結構信息披露較少，并且在本研究前沒(méi)有其他多晶型公開(kāi)。

作者設置了約1000組不同條件的溶液結晶實(shí)驗均未發(fā)現Pitolisant鹽酸鹽新晶型，但在實(shí)驗過(guò)程中找到了適宜晶型I生長(cháng)的體系進(jìn)而解析了其單晶結構。晶型I是管道水合物，不對稱(chēng)單元中存在兩種構象 (圖1)，部分占用的水合位點(diǎn)以及兩種構象共存現象加大了晶體結構解析的難度。

圖1 不對稱(chēng)單元中質(zhì)子化Pitolisant的構象A與構象B

隨著(zhù)晶型結構預測技術(shù)的快速發(fā)展，該技術(shù)被廣泛應用于穩定晶型與其他晶型的預測。本文采用晶體結構預測技術(shù)進(jìn)一步探索Pitolisant鹽酸鹽的多晶型現象，模擬計算的部分結果如圖2所示，表明該化合物可能存在多個(gè)晶型，且部分晶型比已知晶型I熱力學(xué)穩定。

圖2 與全域能量最小值相差15 kJ/mol以?xún)鹊木w結構，每個(gè)點(diǎn)對應使用構象A (藍色) 或構象B (綠色) 為起始構建的晶體結構相應的能量

作者在之前的研究中發(fā)現結晶過(guò)程中加入結構相似的類(lèi)似物有利于多晶型的發(fā)現。為進(jìn)一步探索Pitolisant鹽酸鹽晶體結構預測結果提示的多晶型可能性，作者合成了Pitolisant鹽酸鹽 (1·HCl) 的3個(gè)類(lèi)似物用于類(lèi)似物誘導結晶嘗試，分別為甲基取代類(lèi)似物 (2·HCl)、氟取代類(lèi)似物 (3·HCl) 和溴取代類(lèi)似物 (4·HCl)，如圖3所示。為了更好地理解類(lèi)似物作用機理，作者完成了4個(gè)化合物的單晶培養與結構解析，晶體學(xué)數據如表1所示。Pitolisant鹽酸鹽及其3個(gè)類(lèi)似物晶型I均屬于單斜晶系，不同的是，Pitolisant、甲基取代類(lèi)似物與溴取代類(lèi)似物鹽酸鹽晶型I的空間群為P2₁，且晶格中均存在兩種構象 (A/B)，而氟取代類(lèi)似物鹽酸鹽晶型I的空間群為P2₁/c，晶格中僅存在構象A。

溶液結晶

添加不同比例各個(gè)類(lèi)似物的溶液結晶實(shí)驗得到混合物的晶型，所得晶體中均同時(shí)含有Pitolisant鹽酸鹽與添加類(lèi)似物鹽酸鹽，未能得到Pitolisant鹽酸鹽的多晶型。

熔融重結晶

作者在使用DSC研究Pitolisant鹽酸鹽晶型I的熱信號時(shí)發(fā)現其熔體在冷卻過(guò)程中存在至少2個(gè)放熱轉晶信號 (圖4)，變溫XRPD也捕捉到了相應亞穩晶型的譜圖。如圖5所示，熔體降溫至約75 °C時(shí)得到亞穩晶型II，繼續降溫至約70 °C時(shí)監測到另一個(gè)亞穩晶型III，其在約45 °C轉晶為晶型I，以上轉晶行為與DSC信號基本一致。3個(gè)類(lèi)似物鹽酸鹽的熔融重結晶行為與Pitolisant鹽酸鹽相似，熔體降溫過(guò)程中經(jīng)歷亞穩晶型，但最終在25 °C均轉為各自的穩定晶型I。

圖4 Pitolisant鹽酸鹽的DSC

圖5 Pitolisant鹽酸鹽的變溫XRPD

作者進(jìn)行了一系列的實(shí)驗試圖在環(huán)境條件下得到并收集亞穩晶型的晶體結構數據，結果表明：不同界面材料或氣氛對重結晶行為影響不大，而添加特定類(lèi)似物鹽酸鹽可以一定程度上影響Pitolisant鹽酸鹽的結晶行為。在分別添加3種類(lèi)似物的實(shí)驗中，氟取代類(lèi)似物鹽酸鹽對晶型I的生成有明顯的抑制作用，含有15%氟取代類(lèi)似物鹽酸鹽的亞穩晶型III可在環(huán)境條件下穩定一段時(shí)間，相應的機理可能為：氟取代類(lèi)似物鹽酸鹽與Pitolisant鹽酸鹽足夠相似，故而可以進(jìn)入晶型III的晶格內，但傾向于非同構結晶的行為會(huì )抑制晶型I的生成。遺憾的是，盡管進(jìn)行了多種嘗試，未能得到滿(mǎn)足解析要求的亞穩晶型單晶，但實(shí)驗結果進(jìn)一步證實(shí)了類(lèi)似物對于目標化合物結晶行為的影響。

隨著(zhù)計算機領(lǐng)域的高速發(fā)展，晶型結構預測技術(shù)的準確性日漸提高，逐漸成為多晶型發(fā)現的有力工具之一。但受限于化合物空間構型復雜性與理論計算的不準確性等因素，晶體結構預測技術(shù)仍存在局限和過(guò)渡預測等問(wèn)題。已有研究中經(jīng)常發(fā)現各種類(lèi)型的雜質(zhì)會(huì )影響晶型間的相互轉化關(guān)系，但該現象由于沒(méi)有明確的規律性難以為其他化合物的晶型篩選提供指導。本文通過(guò)實(shí)驗再次證實(shí)類(lèi)似物的晶體或類(lèi)似物與目標化合物的混合晶體可以影響結晶行為，結構/結晶行為類(lèi)似的系列化合物在發(fā)現新晶型或穩定亞穩晶型等方面具有很大的潛力，為多晶型篩選提供了一個(gè)明確的嘗試方向。

關(guān)于James D. Wuest教授

James D. Wuest教授于1973年在哈佛大學(xué)獲得有機化學(xué)博士學(xué)位，并于1981年加入蒙特利爾大學(xué)。他在有機合成化學(xué)、超分子化學(xué)和材料科學(xué)等領(lǐng)域擁有豐富的研究經(jīng)驗和聲譽(yù)。James D. Wuest教授運用有機合成化學(xué)方法設計和合成晶體材料，著(zhù)重探索晶體結構與性能之間的關(guān)系，并深入研究晶體生長(cháng)機制，為解決相關(guān)領(lǐng)域的重要問(wèn)題提供了寶貴的見(jiàn)解和解決方案。

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