Мониторинг на полиморфизма на парацетамол чрез DSC

Парацетамол (ацетаминофен) е най-често използваното лекарство за болка и повишена температура както в САЩ, така и в Европа. Въпреки това не си струва да си причинявате главоболие, когато се замислите за физикохимичните му свойства. Термичният анализ, и по-специално диференциалната сканираща калориметрия (DSC), е от голяма полза.

Известно е, че парацетамолът има три полиморфа [2]:

Стабилна форма I (моноклинна)
Метастабилна форма II (орторомбична) и
Нестабилна форма III

Форма I има по-нисък топлинен капацитет от форма II. Под -120°C модификацията на форма II става по-стабилна от форма I [3]. Освен това форма II съдържа добре дефинирани равнини на приплъзване в кристалната си структура, което може да улесни директното пресоване за производство на таблетки [4].

Термично поведение на парацетамол

В следващия пример 2,09 mg парацетамол се нагрява два пъти от стайна температура до 200°C в алуминиеви тигли и азотна атмосфера. Стъпката на охлаждане между тях също е извършена със скорост 10 K/min. При^{първата} стъпка на нагряване се наблюдава ендотермичен ефект с екстраполирана начална температура от 169°C. Това добре корелира с температурата на топене на форма I (6). По време на последващата контролирана стъпка на охлаждане (не е показана тук) не се извършва кристализация. Това означава, че парацетамолът все още е аморфен в началото на^{втората} стъпка на нагряване. При^{второто} нагряване първо се появява екзотермичен ефект (с максимална температура 82 °C), който е свързан с процес на студена или посткристализация. Но с увеличаване на нагряването се оказва, че не е налице същата модификация, както преди, тъй като съответният ефект на топене се измества към по-ниски стойности. Екстраполираната начална температура от 157°C е характерна за форма II [5]. По този начин метастабилната форма II се е образувала по време на посткристализацията.

DSC криви за парацетамол, показващи ефектите от първото (червено) и второто нагряване (синьо), които подчертават поведението при топене и термично нагряване. — Фиг. 2: DSC измерване на парацетамол, изобразени са DSC кривите на първото (червено) и второто нагряване (тъмносиньо); мащабирането по оста y е валидно и за двете криви; условия на измерване, вж. текста

Повече информация за възможностите за приложение на термичния анализ във фармацевтичната област можете да намерите тук. Литература: [Bashpa, K. Bijudas, Anjali M Tom, P.K. Archana, K.P. Murshida, K. Noufala Banu, K.R. Amritha, K. Vimisha, Polymorphism of paracetamol: A comparative study on commercial paracetamol samples, International Journal of Chemical Studies, Vol. 1, Issue 6 (2014), p 25 -29 [3] Sacchetti, Thermodynamic Analysis of DSC Data for Acetaminophen Polymorphs, J. Therm. Anal. and Cal., 63; p 345 - 350 [4] Kachrimanis, D. Braun, U. Griesser, Quantitative analysis of paracetamol polymorphs in powder mixtures by FT-Raman spectroscopy and PLS Regression, J Pharm Biomed Anal. 2007; 43; p 407 -412 [5] Polymorphism in the Pharmaceutical Industry, edited by R. Hilfiker and M. van Raumer, pp 435/436, Wiley-VCH, 2019