Sledování polymorfismu paracetamolu pomocí DSC

Paracetamol (paracetamol) je ve Spojených státech i v Evropě nejčastěji používaným lékem proti bolesti a horečce. Když se však zamyslíte nad jeho fyzikálně-chemickými vlastnostmi, nestojí za to, aby vás z něj bolela hlava. Velkým pomocníkem je termická analýza, zejména diferenční skenovací kalorimetrie (DSC).

Paracetamol má tři polymorfní formy [2]:

Stabilní forma I (monoklinická)
Metastabilní forma II (ortorhombická) a
Nestabilní forma III

Forma I má nižší tepelnou kapacitu než forma II. Pod -120 °C se modifikace formy II stává stabilnější než forma I [3]. Forma II navíc obsahuje ve své krystalové struktuře dobře definované kluzné roviny, což může usnadnit přímé lisování pro výrobu tablet [4].

Tepelné chování paracetamolu

V následujícím příkladu bylo 2,09 mg paracetamolu dvakrát zahřáto z pokojové teploty na 200 °C v hliníkových kelímcích a v dusíkové atmosféře. Chladicí krok mezi nimi byl rovněž proveden rychlostí 10 K/min. V^1. kroku zahřívání je patrný endotermický efekt s extrapolovanou teplotou nástupu 169 °C. Ta dobře koreluje s teplotou tání formy I (6). Během následného řízeného kroku chlazení (zde není zobrazen) nedochází ke krystalizaci. To znamená, že paracetamol je na začátku^druhého kroku zahřívání stále amorfní. Při^2. zahřívání se nejprve objeví exotermický efekt (s vrcholovou teplotou 82 °C), který souvisí s chladovým nebo postkrystalizačním procesem. S rostoucím zahříváním se však ukazuje, že není přítomna stejná modifikace jako dříve, protože příslušný efekt tání se posouvá k nižším hodnotám. Extrapolovaná teplota nástupu 157 °C je charakteristická pro formu II [5]. Metastabilní forma II tedy vznikla během postkrystalizace.

DSC křivky pro paracetamol zobrazující efekty 1. (červená) a 2. ohřevu (modrá), zvýrazňující tání a tepelné chování. — Obr. 2: DSC měření paracetamolu, zobrazeny jsou DSC křivky 1. (červená) a 2. zahřívání (tmavě modrá); měřítko na ose y platí pro obě křivky; podmínky měření viz text

Více informací o možnostech využití termické analýzy ve farmaceutickém průmyslu naleznete zde. Literatura: [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; s 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