前言

行业内公认，X射线粉末衍射图谱（XRD）是确定药物晶型最可靠的依据。在药物晶型研究中，XRD也是最常用的晶型分析手段。测试得到一张XRD图谱，主要目的是判断其是何种晶型，是否有混晶。而这些都离不开分析图谱与“XRD标准谱“的比对。

一、XRD标准谱获取的三种途径

（1）文献报道：晶型专利、晶型研究论文文献；

（2）购买”标准品”样品，送检测试得到XRD标准图谱；

（3）单晶数据模拟计算得到XRD图谱；

前两种“XRD标准图谱”获取方法（文献检索和购买标准品送检），应用比较普遍。而单晶数据模拟得到XRD获取标准图谱，往往被研究者忽略。单晶数据模拟计算得到的XRD图谱本质上是“单晶衍射的XRD图谱”，但“单晶”是理论上最理想化生长的晶型，因此单晶衍射的XRD图谱可以等同为“纯品”的标准图谱使用。

文献报道获取“XRD”标准图谱主要考验文献检索能力，需要检索的范围较宽泛。但对于比较老的药物（20年前的药物），很少有专门做过晶型筛选和研究，因此也很难检索到关于XRD图谱的相应报道。

购买“标准品”获取XRD标准图谱是“最简单和万能”的获取标准图谱的方法。但购买有一定的购买周期，并且标准品的价格一般比较贵。所以，购买标准品获取标准图谱是“时效最低”和“最贵”的一种方式。

单晶数据模拟计算得到XRD图谱对软件使用和检索能力都有一定的要求，但操作技巧比较固定，可复制和迁移性强，get这一技巧后，在文献检索不到标准谱的关键时候，可以高效的收集到目标的XRD标准图谱。

二、单晶数据模拟计算得到XRD的标准谱图的方法

第一步：获得单晶数据的cif文件

获得单晶数据是通过单晶模拟计算XRD标准谱的第一步。在药物合成中，通常通过培养单晶确认化合物结构，自研的新药一般都会有单晶解析数据（除非单晶非常难培养）。而对于很多比较老的药物（20年前的药物），剑桥单晶数据库（https://www.ccdc.cam.ac.uk/structures/）大多也有收录对应的单晶数据。

自研的单晶数据（即通过养单晶送检获得），获取方式这里不用过多介绍，在送检的单晶数据包里，找到.ci文件，.cif文件是最重要的单晶文件，不同单位对单晶的解析给出的列表可能会有部分的差异，但都一定会有.cif 文件，下图是一个解析单晶文件中的列表示意图，标识蓝色的即是我们需要寻找的cif文件：

图1  单晶文件的列表示意图

剑桥晶体数据中心(CCDC, Cambridge Crystallographic Data Centre)源于剑桥大学Olga Kennard博士领导的晶体学组织的活动。收录了自1965年起的晶体数据，公布出来的单晶数据，其都有收录。CCDC（剑桥大学晶体数据库）获取单晶数据，具体方法如下：

检索的网址和界面如图2：https://www.ccdc.cam.ac.uk/structures/；

图2  CCDC单晶数据库的检索界面

在使用经验中，最精准的检索方式是采用CCDC number，一个CCDC number对应一种特定的晶型的单晶数据；较常用的是使用化合物名称和特定文献资料检索，可以检索到特定化合物收录的所有单晶数据。一般检索中，大家都会灵活应用多种方式，接下来我们以疫情期间热门的“瑞德西韦”药物，作为单晶数据的检索示例。因为是英文网站，需要用英文、英文、英文（重要的事情说三遍，哈哈哈）。前面提到，不管是自研的单晶数据还是通过剑桥晶体数据库检索得到单晶数据，主要目的都是得到单晶的.cif 文件，图3是瑞德西韦单晶cif文件下载示意图：

              图3 CCDC单晶数据库下载单晶.cif文件的示意图

上述示例的检索结果是瑞德西韦FormII晶型的单晶数据，左边的一串数字1525480，就是剑桥晶体数据库命名的CCDCnumber，论文文献中，提到单晶数据时，常常会给出CCDCNumber的数据，因此如果能留意到文献中提到的CCDC Number 检索会非常精准。剑桥数据库中还收录了瑞德西韦中间体6的单晶数据，文献[1]J.Med.Chem.2017,60,1648-1661;  [2] doi:10.1038/nature 17180中，提到中间体6单晶的CCDCNumber是1445315，大家可以尝试检索一下喔，限于篇幅，这里不过多展示了。

第二步软件（Mercury）一步搞定模拟计算

单晶模拟计算的软件很多。单晶数据模拟计算得到“单晶衍射的XRD图谱”（前面说明过，可以比拟纯品的标准谱），常用的是Mercury和Materialstudio（较专业的晶体计算软件）。Material Studio即大家常说的MS，专业功能非常强大，很多权限也需要付费，对于日常工作中分析单晶结构及模拟计算，Mercury是最优的。Mercury可以在CCDC官网渠道上下载（https://www.ccdc.cam.ac.uk/）→support& Resource→download→Mercury

图4 CCDC官网上获取Mercury软件的示意图

安装Mercury成功后，打开软件读取单晶数据的.cif 文件，以上图3示例中下载的瑞德西韦Form II 单晶（CCDC number 1525480），来演示“一步法”模拟计算的操作open→calculate→powder pattern：

图5 一步操作：模拟计算得到XRD图谱

小结：单晶模拟计算得到XRD图谱可以作为纯品的标准谱使用。本文详细总结了单晶模拟计算XRD谱图的软件下载、操作以及CCDC晶体数据库的使用，希望对读者有一定的帮助。

三、结后语

本文为个人经验的总结，难免会有纰漏和不足，愿大家积极留言讨论。上篇推文“DSC隐藏的大信息-多晶型相互转化”一文，有留言表明文献解读中A，B应该互换，事实确实如此。看到这个留言，非常欣喜，因为自己写的东西，有人在非常非常认真的阅读，这也是我写下去的动力和乐趣所在。

参考文献

[1] Siegel D , Hui H C , Doerffler E , et al.Discovery and Synthesis of a Phosphoramidate Prodrug of aPyrrolo[2,1-f][triazin-4-amino] Adenine C-Nucleoside (GS-5734) for theTreatment of Ebola and Emerging Viruses[J]. Journal of Medicinal Chemistry, 2017,60(5):1648.

[2] doi:10.1038/nature 17180

[3] K 布拉克 E A 卡拉，吉利德科学公司，CN201880028988.9