茶碱属于甲基嘌呤类药物,主要用于治疗支气管哮喘、肺气肿、支气管炎、心脏性呼吸困难等。目前,国内茶碱产品普遍存在产品纯度低、晶体粒度小、晶型不纯、流动性差等问题,本文针对茶碱以及茶碱一水合物现存的问题,对其多晶型现象以及结晶过程进行了系统研究。首先,利用XRD、SEM、TGA和拉曼光谱对茶碱晶型I、晶型II和茶碱一水合物进行了晶体形貌、晶体结构和热力学稳定性研究。确定了三种晶型的XRD图谱特征峰、晶习、熔点以及拉曼图谱特征峰,为研究茶碱多晶型的晶型、晶习提供理论基础。其次,采用动态法分别测定了茶碱晶型I和晶型II在纯溶剂体系(甲醇、乙醇、异丙醇)中、茶碱一水合物在纯溶剂A中的溶解度数据,并使用Modefied Apelblat方程、Van’t Hoff方程和NRTL方程对实验数据进行拟合,同时利用Van’t Hoff方程计算了相关热力学性质,为转晶过程研究和工艺设计提供了理论基础。然后,利用在线拉曼监测技术以及紫外光谱分析研究了茶碱晶型I向晶型II转变的溶剂介导转晶过程。探究了不同转晶温度、不同溶剂对转晶过程的影响;建立了转晶过程的溶解-沉淀模型,并利用模型对转晶过程进行了模拟,模拟结果较为理想。最后,在上述研究的基础上,对茶碱晶型II和茶碱一水合物的工艺进行了优化,考察了结晶方法、初始浓度、搅拌强度、降温速率等条件对最终产品质量的影响,确定了它们的优化工艺操作条件。利用最优工艺制备的产品在纯度、粒度等方面均优于原有工艺。以上研究结果可为茶碱结晶过程的工业化和工业放大提供理论支持。