四甲基吡嗪是一种有特殊功能保护作用的生物活性碱,在食品、药品和生物保健等领域具有广阔的市场应用前景。四甲基吡嗪的晶体形态是影响其市场应用前景的关键质量参数,而结晶是决定这些产品指标的关键工艺过程。四甲基吡嗪存在无水合物和三水合物两种晶型,不同水合物晶型会显著影响药物的理化性质、生产、制剂以及储存等过程;非水溶剂环境下,四甲基吡嗪结晶极易产生具有宏观晶体缺陷的无水合物,将母液包裹进最终的产品中,降低了产品纯度,并且易结块、易降解,给产品的后处理和生物安全性带来极大威胁。为此,本文系统研究了四甲基吡嗪晶体液态包裹体的形成过程及其水合物间的转化过程,为制备高纯产品提供理论基础与指导,具体研究内容如下:本文获得了四甲基吡嗪和其三水合物的单晶结构。采用紫外吸光度法测定了四甲基吡嗪无水合物在九种纯溶剂和两种二元混合溶剂里的溶解度数据,使用三种热力学模型对溶解度数据进行拟合,并计算了四甲基吡嗪无水合物在二元混合溶剂里的混合热力学性质。实验结果表明四甲基吡嗪的溶解过程是吸热、自发、熵增的且其溶解度受温度和溶剂影响较大。随后,研究了四甲基吡嗪无水合物与其三水合物的相对稳定性,实验测定了不同温度下四甲基吡嗪与三水合物在两种混合溶剂里的转晶水活度,并从单晶结构、分子间相互作用力等方面分析比较了特定操作条件下无水合物与水合物之间的相对稳定性关系。本文通过显微拉曼和偏光显微镜等手段对四甲基吡嗪宏观晶体缺陷进行分析,结果表明四甲基吡嗪晶体中存在单相液态包裹体、单相气泡包裹体和二相流体包裹体这三类晶体缺陷。通过降温结晶实验和单晶生长实验对四甲基吡嗪宏观晶体缺陷形成的温度、过饱和度和溶剂等关键影响因素进行了考察,结果表明晶体生长速率越快,液态包裹体现象越明显。本文通过监测四甲基吡嗪晶体生长过程中的液态包裹体行为变化,并结合单晶生长实验数据结果发现,四甲基吡嗪晶体生长过程存在临界过饱和度阈值效应。溶液过饱和度高于临界过饱和度上限时,晶体呈线性增长;小于临界过饱和度上限时,晶体生长速率开始下降。在溶液过饱和度高于临界过饱和度下限之前,晶体中一直都能形成液态包裹体。当溶液过饱和度低于临界过饱和度下限后,晶体中不再形成新的液态包裹体,此时晶体继续生长直至过饱和度消耗完全。