Новости

Apr 30, 2023

Высокий

Научные отчеты, том 13,

Научные отчеты, том 13, Номер статьи: 8890 (2023) Цитировать эту статью

161 Доступ

1 Альтметрика

Подробности о метриках

В данной работе исследована молекулярная динамика в различных термодинамических условиях активного фармацевтического ингредиента с водородными связями (Н-связями) — тикагрелора (TICA). Обширные исследования диэлектриков высокого давления (HP) выявили удивительно высокую чувствительность структурной (α)-релаксации к сжатию. Они также показали, что неожиданно форма α-пика остается неизменной при различных условиях температуры (T) и давления (p) при постоянном времени α-релаксации. Дальнейшие инфракрасные измерения на обычном и уплотненном под давлением стеклах исследуемого соединения показали, что характер водородных связей в TICA не изменяется в зависимости от применяемых условий эксперимента. Такое поведение противоречило наблюдаемому недавно для ритонавира (где организация водородных связей менялась при высоких p) и объясняло отсутствие изменения ширины α-дисперсии при сжатии. Кроме того, диэлектрические измерения HP, выполненные в стеклообразном состоянии TICA, выявили высокую чувствительность медленной вторичной (β)-релаксации (типа Джохари-Гольдштейна) к давлению и выполнение изохронной суперпозиции времен α- и JG-β-релаксации. Кроме того, было обнаружено, что энтропия активации β-процесса, оцененная по уравнению Эйринга (высокое положительное значение при 0,1 МПа), незначительно увеличивается при сжатии. Мы предположили, что причиной этого, вероятно, являются небольшие конформационные вариации молекул TICA при повышенном p.

Стеклообразующие материалы стали предметом интенсивных исследований в последние десятилетия1,2,3,4. Особое внимание уделено молекулярному пониманию процесса стеклования и явлений, происходящих вблизи стеклования. Следует отметить, что интенсивные исследования, проводимые на различных типах стеклообразователей: полимерах, низкомолекулярных (НМ) органических и неорганических соединениях, ионных жидкостях и т.д.5,6,7,8,9, выявили две характерные особенности этих систем. Первый – это непрерывное и быстрое увеличение времени структурной релаксации (τα) от значений порядка пикосекунд (типичных для жидкостей) до сотен секунд вблизи температуры стеклования (Tg), а второй – не -экспоненциальный (во временной области) или недебаевский (в частотной области) характер функции релаксации. Следует отметить, что, согласно литературным данным, ширина α-дисперсии, близкая к Tg (отраженная в растянутом показателе функции Кольрауша–Вильямса–Уоттса (KWW) βKWW), рассматривается либо как неотъемлемая особенность переохлажденные жидкости или мера неоднородности в исследуемых системах4. Таким образом, что касается этого утверждения, функция релаксации отклика материалов вблизи Tg состоит из серии дебаевских релаксаций, характеризующихся различными скоростями релаксации. В последнее время сделан важный шаг вперед в понимании асимметричной формы структурного (α)-процесса в переохлажденных жидкостях. В работе 10 было показано, что полярность молекул является ключевым параметром, который может оказывать сильное влияние на ширину α-моды. Авторы проанализировали более 180 материалов Ван-дер-Ваальса и пришли к выводу, что наряду с увеличением дипольного момента/силы диэлектрической релаксации отмечается сужение пика α-потерь. Более того, наблюдаемое явление коррелировало с ангармоничностью потенциальной ямы, описывающей межмолекулярные взаимодействия в исследуемых системах. Имея это в виду, было бы полезно опровергнуть это предположение с помощью исследований под высоким давлением, которые вызывают сильное уплотнение образца и, следовательно, изменяют форму, а также глубину потенциальной ямы. Интересно, что подавляющее большинство данных, собранных для чисто ван-дер-ваальсовых систем, показали, что ширина α-дисперсии определяется исключительно временами релаксации и остается неизменной независимо от различных термодинамических условий4,11,12,13,14,15. 16. Это означает выполнение очень важного правила, называемого суперпозицией температуры и давления (TPS)11. Однако существуют вещества, имеющие в химической структуре силильные/ацетильные звенья, для которых вышеуказанное правило не выполняется. Здесь можно кратко упомянуть неассоциированные соединения с НММ, такие как трис(диметилсилокси)фенилсилан (TDMSPS)17, окта(триметил)силил и октаацетилтрегалоза (silTRE и acTRE)18, у которых наблюдается сужение пика α-потери при повышенных температурах. давление наблюдается. Другое семейство соединений, в которых закон ТПС не соблюдается, — это сильноассоциирующие жидкости, образующие обширные сети Н-связей, например, м-фторанилин19, полиспирты (глицерин, ксилит, треитол)20, ди-, трипропиленгликоли21. Важно отметить, что в этих материалах отмечается уширение α-дисперсии при сжатии. Такое открытие исследователи объяснили изменениями в силе и численности водородных связей (H-связей), а также флуктуациями плотности в экстремальных термодинамических условиях, что приводит к изменениям в физических структурах11. Однако оказывается, что существует несколько соединений с Н-связями, в которых влияние Т и р на ширину пика структурной релаксации не наблюдается22,23,24,25. Таким образом, возникает вопрос, почему в одних соединениях, образующих Н-связи, наблюдается выраженное влияние термодинамических условий на форму α-дисперсии, а в других — нет. Чтобы разобраться в этой проблеме, мы решили изучить поведение сгущенных под давлением стекол, изготовленных из двух активных фармацевтических ингредиентов (АФИ): тикагрелора и ритонавира (для сравнения). Как можно показать в данной работе, изменение заселенности Н-связей фактически влияет на изменение формы структурного процесса при различных Т- и р-условиях.