第 2 章 クロルプロパミド (CPM) の結晶化経路に及ぼすシクロデ キストリンの影響
第2 節 CPM の結晶化挙動
第1 項 CPM の結晶化に及ぼす HP-β-CyD, DM-β-CyD の影響
本項では，CPM の結晶化に及ぼす HP-β-CyD および DM-β-CyD の影響を検
討した． CPM 単独の結晶化は，pH 8.0 のリン酸緩衝液に CPM 10 mM を溶解
後，0.5 N HCl を滴下して溶液の pH を 4.3 に調整し，冷蔵庫に保存すること により行った． CyDs 添加系では，CPM 10 mM と CyDs 5 mM を溶解後，0.5 N HCl を滴下して溶液の pH を 4.3 に調整し，冷蔵庫に保存した．
Fig. 18 は，CyDs 非添加および CyDs 添加 (5 mM) 溶液を冷蔵庫に 1 日保 存して得られた CPM 結晶の粉末 X 線回折パターンおよび DSC 曲線を示す．
CyDs 非添加溶液から得られた結晶は，粉末 X 線回折において 2θ = 6.7º，12.1º，
19.5º，21.6º に特徴的な回折パターンを与え，この回折パターンは安定形 Form A
の回折パターンと一致した． また，DSC 曲線において，128ºC に Form A か
らForm C への転移に起因する吸熱ピーク，131ºCに Form C の融解に基づく吸
熱ピークが観察された． これらの結果は，CyDs 非存在下において CPM が安 定形 Form A へ結晶化することを示唆する． また，HP-β-CyD 添加溶液から析 出した結晶も，CyDs 非添加系と同様の粉末 X 線回折パターンおよび DSC 曲 線を示し，安定形 Form A へ結晶化した． 一方，DM-β-CyD 添加溶液から得ら れた結晶は， 2θ = 11.2º，12.4º，18.6º に CPM の準安定形 Form II に特徴的な ピークを与え，DSC 曲線では 116ºC に Form IIから Form C への転移に伴う吸 熱ピークを，131ºC に Form C の融解に伴う吸熱ピークを与えた． これらの結 果は，DM-β-CyD 存在下における CPM は Form II へ選択的に結晶化すること を示唆する． Fig. 19 は Form A および Form II の走査型電子顕微鏡写真を示 す． CyDs 非添加溶液からはブロック状の結晶が得られたが，一方 DM-β-CyD
添加溶液からは微粒子状の結晶が得られた． なお，析出した結晶に CyDs が混 入していないことを薄層クロマトグラフィー，NMR スペクトル，元素分析（実 測値；H：4.76%，C：43.56%，N：10.20%，理論値；H：4.73%，C：43.40%，N：
10.12%）で確認した． 上記の結果から，CPM はDM-β-CyD 溶液において準安
定形 Form II に選択的に結晶化し，一方 CPM 単独または HP-β-CyD 添加系で は安定形 Form A へ結晶化することが明らかとなった．
Fig. 18. Powder X-ray Diffraction Patterns (Left) and DSC Thermograms (Right) of Crystals Obtained from 10 mM CPM in pH 4.3 Sodium Phosphate Buffer in the Absence and Presence of 5 mM HP-β-CyD and DM-β-CyD at 4 oC.
(A) (B)
Fig. 19. Scanning Electron Micrographs of CPM Polymorphs, Form A (A) and Form II (B).
10 20 30
2θ （°） 2θ （°）
128 ºC 131 ºC Melting Form A Form C
Temperature (ºC)
50 100 150
Temperature (ºC)
50 100 150
DM-β-CyD alone HP-β-CyD
116 ºC Form II Form C 6.7º
11.2º 12.1º
19.5º 21.6º
18.6º 12.4º
そこで，Form II の選択的結晶化は，TB の場合と同様に，DM-β-CyD が安定 結晶への結晶化を抑制したことに起因するものと想定して，まず，CPM 単独溶
液，HP-β-CyD 添加系および DM-β-CyD 添加系について結晶化の経時変化を検
討した． Fig. 20 (A) ～ (C) はCPM 単独あるいは HP-β-CyD，DM-β-CyD 含有
(5 mM) 溶液を4ºCに保存後析出した固体中の多形含量の経時変化を示す． CPM
単独溶液の場合 (Fig. 20 (A))，結晶化初期に Form A へ結晶化し，他の多形は観 察されなかった．また，HP-β-CyD 存在下 (Fig. 20 (B)) では，初期に Form II が 結晶化したが，結晶化開始 8 時間 までにForm II は消失しForm A へ100 % 転 移した． 一方，DM-β-CyD 存在下では (Fig. 20 (C))，CPM は Form II へ結晶 化したが，結晶化開始 24 時間 まで Form II からForm A への転移はみられな かった． 以上の結果から，本結晶化条件において，DM-β-CyD は準安定形結晶
Form II から安定形結晶 Form A への転移を抑制し，準安定形 Form II を選択的
に結晶化することが示唆された． なお，DM-β-CyD 存在下の水溶液を 24 時間 以上保存すると，粉末 X 線回折パターンにおいて Form II のピークの減少とと もに Form A および新規多形のピークが確認された．この新規多形は，第 3 項 で述べる CPM/DM-β-CyD/競合包接剤の 3 成分系水溶液を用いた結晶化の際に も単離できることから，この新規多形の結晶化，多形転移挙動，溶解挙動など の詳細は次節で述べる．
Fig. 20. Time Courses for Appearance and Disappearance of CPM Polymorphs Forms A ( ) and II ( ) in Sodium Phosphate Buffer Solution (pH 4.3) in the Absence (A) and Presence of 5 mM HP-β-CyD (B) or DM-β-CyD (C) during Crystallization at 4 oC.
第2項 CPM 準安定形 Form II の水溶液中における多形転移挙動
本項では，CPM の準安定形 Form II の選択的結晶化が， DM-β-CyD による 溶液媒介性転移の抑制によるものか否かを確かめるため，安定形 Form A の飽 和水溶液中に準安定形 Form II 結晶を添加し，Form II の多形転移挙動を検討し た． Fig. 21 は Form A の飽和溶液 (0.5 mM，20 mL) に Form II 結晶 (20 mg) を添加した際の固相における多形含量の経時変化を示す． Fig. 21 (A) に示すよ うに，添加した Form II 結晶は実験開始 4 時間後から安定形 Form A へ転移し，
24 時間までに完全に Form A へ転移した． 一方，Fig. 21 (B) に示すように，
DM-β-CyD 添加 (5 mM) 系では Form A への転移は確認できなかった． また，
Fig. 22 に示すように，DM-β-CyD 非存在下の溶液中 CPM 濃度は実験初期に増
大し，その後徐々に減少した．この結果は，初期に溶解度の高い Form II の溶 解が起こって溶液中 CPM 濃度が上昇するが，安定形 Form A に関して過飽和 状態となり，Form A が析出したことを示す．従って，CPM の準安定形 Form II は，溶液媒介性機構に従って安定形 Form A へ転移するものと考えられる． 一
6 12 18 24
0 0 50 100
0 50 100
0 50 100
6 12 18 24
0 0 6 12 18 24
Time (h) Time (h) Time (h)
CPM Polymorph(%)
(A) (B) (C)
方，DM-β-CyD 存在下では，Form II から Form A への転移は起こらないため，
CPM 濃度は上昇後，一定値を保った． これらの結果は，DM-β-CyD が TB の 場合と同様に，CPM の Form II から Form A への溶液媒介性転移を抑制すると 共に Form A の結晶核形成および結晶成長を抑制することを示唆する．
Fig. 21. Time Courses for Polymorphic Transition of Form II ( ) to Form A ( ) in Phosphate Buffer at 4°C.
Excess amount (20 mg) of Form II crystals was added to saturated solution of Form A CPM crystals (0.5 mM, 20 mL) in the absence (A) or presence of DM-β-CyD (B).
Fig. 22. Changes in CPM Concentrations in Solution during Crystallization at 4 oC.
Excess amount (20 mg) of Form II crystals was added to a saturated solution of Form A CPM crystals (0.5 mM, 20 mL) in the absence ( ) or presence of DM-β-CyD ( , 5 mM).
10 20
0 0 50 100
10 20
0 0 50 100
(A) (B)
Time (h)
CPM Polymorph (%)
Time (h)
Concn. of CPM (mM)
Time (h)
0.5
0 0
6 12 18 24
1.0 1.5 2.0
第3 項 CPM 結晶化に及ぼす競合包接剤の影響
これまでの検討から，CPM の準安定形 Form II の溶液媒介性転移の抑制には，
TB の場合と同様に，CPM と DM-β-CyD との複合体形成が関与するものと推 定された． そこで本項では，包接複合体の関与を明確にするため，競合包接剤 の影響を検討した． なお，競合包接剤として HBA (安定度定数 K：120 M-1) お よび EHBA (K：230M-1)，PHBA (K：2260M-1) を用いた． 結晶化実験では，競 合包接剤 (1，3，5 mM) を CPM および DM-β-CyD とともに pH 8.0 リン酸緩 衝溶液に溶解後，0.5 N HCl を滴下して溶液の pH を 4.3 に調整し，冷蔵庫に 保存した．
Fig. 23 は，結晶化 1 日後に得られた固体の粉末 X 線回折パターンを示す．
EHBA，PHBA 添加系 (Fig. 23 (B)，(C)) の場合，添加濃度1，3 mMでは，Form II ピークの減弱とともにForm II と異なるピークが出現 (例えば，2θ = 15.3°) し た．さらに5 mM添加系では，既知の CPM 結晶多形38-41) のいずれとも異なる 回折パターンが観察された． そこで，得られた結晶を走査型電子顕微鏡を用い て観察すると (Fig. 24)，前述のForm A，Form II (Fig. 19) とは異なり板状結晶で あった． これらの結果から，得られた結晶を新規の結晶多形と推定した． 本 研究ではこの新規多形を Form D と称する． 一方，安定度定数の小さい HBA を添加すると (Fig. 23 (A))，添加濃度 1，3 mM では競合包接剤の影響を受けず，
CPM は Form II へ結晶化したが， 5 mM 添加では Form II のピークに加えて
Form D のピークが確認された． このことは，DM-β-CyD との相互作用の強い
競合包接剤ほど，Form D を結晶化させることを示唆する． これらの結果から，競合
包接剤は DM-β-CyD と相互作用して複合体の解離を惹起し，遊離形の CPM 濃度が
上昇したことにより， Form II からForm D への転移が起こったものと推定される．
Fig.23. Powder Diffraction Patterns of CPM Crystals Precipitated in the Presence of Different Concentrations of Competitors (p-Hydroxybenzoic Acid (A) and Its Ethyl (B), Propyl (C) Esters) in DM-β-CyD Solution (5 mM) in pH 4.3 Sodium Phosphate Buffer at 4 oC.
Fig. 24. Scanning Electron Micrographs of CPM Polymorph Form D.
10 20 30
Form II 1 mM 3 mM 5 mM
10 20 30
2θ(º) 10 20 30
2θ(º) 2θ(º)
(A) (B) (C)
12.6º 12.6º 15.3º 12.6º 15.3º
11.2º 12.4º18.6º 11.2º 12.4º18.6º 11.2º 18.6º
12.4º
15.3º
第4 項 CPM とDM-β-CyD の相互作用
前項までに，DM-β-CyD は CPM と相互作用して準安定形 Form II から安定
形 Form A への溶液媒介性転移を抑制することを明らかにした． そこで本項で
は ，CPM と β-CyDs と の 相 互 作 用 を 溶 解 度 法 を 用 い て 検 討 し ， さ ら に
CPM/DM-β-CyD 系の相互作用を 1H-NMR スペクトル法を用いて検討した．
1. 溶解度相図
Fig. 25 は，水溶液中における CPM と β-CyDs との相互作用を溶解度法を用
いて検討した結果を示す． いずれの β-CyDs 添加系もCPM の溶解度が，CyDs 添加濃度の増加に伴い直線的に増大する AL 型相図を示し，55) 1：1 複合体形成 が示唆された． また，上昇直線の傾きと切片の値から算出した安定度定数を Table 2 に示す． DM-β-CyD と CPM の安定度定数は 380 M-1 となり他の β-CyDs に比べ大きい値を示した．
Fig. 25. Phase Solubility Diagrams of CPM/CyD Systems in Water at 25°C.
○: β-CyD, ▲: HP- β-CyD, ■: DM- β-CyD.
40 80
20 60
0 0 4 6 8
Concn. of β-CyDs (mM)
Concn. of CPM (mM)
Table 2. Stability Constants (Kc) of CPM/CyD Complexs in Water at 25ºC.
2. 1H-NMR スペクトル法
Fig. 26 は CPM (5 mM) の １H-NMR スペクトルを示す． CPMはフェニル基 部分 (HA: 7.82 ppm (doublet)，HB: 7.58 ppm (doublet)) およびプロピル基部分 (HC: 2.98 ppm (triplet)，HD: 1.41 ppm (multiplet)，HE: 0.83 ppm (triplet)) に由来する H1-NMR シグナルを与えた．
Fig. 26. 1H-NMR Spectrum of CPM in 0.1 M Sodium Borate/D2O Buffer (pH9.3) at 25°C.
HDO
D E
A B
C
A B
8 7 6 5 4 3 2 1 0
B A C D E
Cl SO2 NH CO NH CH2 CH2 CH3
δ(ppm) HDO
D E
A B
C
A B
8 7 6 5 4 3 2 1 0
B A C D E
Cl SO2 NH CO NH CH2 CH2 CH3 Cl SO2 NH CO NH CH2 CH2 CH3
δ(ppm)
System Kc(M-1)
β-CyD HP-β-CyD DM-β-CyD
160 ±10 120 ±7 380 ±5
Fig. 27 は CPM の 1H 化学シフトに及ぼす DM-β-CyD 濃度の影響を示す．
DM-β-CyD を添加すると，CPM のフェニル基部分の HA プロトンおよびプロピ
ル基 HD プロトン，HE プロトンは高磁場シフトしたが，フェニル基 HB プロト ンならびにプロピル基 HC プロトンは低磁場シフトした． さらに，フェニル基 プロトン (HA，HB) のシフト変化はプロピル基プロトン (HC，HDおよびHE) の シフト変化に比べて大きかった．これらの結果は，DM-β-CyD が CPM のフェ ニル基部分を優位に包接することを示唆する．
Fig. 27. Effects of DM-β-CyD on 1H-NMR Chemical Shifts of CPM (5 ×10-3 M) in 0.1 M Sodium Borate/D2O Buffer (pH 9.3) at 25°C.
δCPM and δCPM/CyDs are chemical shifts of CPM in the absence and presence of DM-β-CyD, respectively.
■: HA, ◆: HB, △: HC, ○: HD, □: HE.
Molar ratio (DM-β-CyD/CPM)
‐0.04
1 2 3
0 0 0.04
δCPM/DM-β-CyD–δCPM(ppm)
前述の溶解度法の結果より，CPM は水溶液中において DM-β-CyD とモル比 1：1の複合体を形成することが示唆された． そこで，1H-NMR 化学シフト変化 を利用した連続変化法 56-58) を用いて複合体の組成比の検討を行った． Fig. 28 は DM-β-CyD添加によりシフト変化が大きかった HA プロトンをモニターして 得られた連続変化法プロットを示す． シフト変化はホスト/ゲスト比が 0.5 で 極大値を与え，溶液中における複合体の組成比は 1：1 であると推定された．
Fig. 28. Continuous Variation Plot of CPM/DM-β-CyD (Total Concentra- tion = 10.0 mM) System in 0.1 M Sodium Borate/D2O Buffer (pH 9.3) at 25°C.
第3 節 新規多形 Form D のキャラクタリゼーション
前 節 ま で に ，DM-β-CyD は 溶 液 媒 介 性 転 移 を 抑 制 し ，CPM の 準 安 定 形
Form IIを選択的に結晶化させることが明らかとなった．また，競合包接剤存在
下で新規多形 Form D の選択的結晶化が確認された． そこで本節では，水溶液 中における，Form D の結晶化と多形転移挙動を明らかにするため，Form II の 転移挙動に及ぼす DM-β-CyD，EHBAの影響を検討した．また，安定形 Form A 飽和水溶液中における Form D の転移挙動を詳細に検討した． さらに，Form D の溶解性について準安定形 Form II および安定形 Form A と比較検討した．
0 0 0.5 1.0
10
5 5
10 0 Composition ratio (CPM/DM-β-CyD)
∆δobs・〔CPM〕×10-4