Διερεύνηση της καθαρότητας των ουσιών μέσω της DSC

Η αξιολόγηση εκτελείται συνήθως αυτόματα, ενώ ο υπολογισμός βασίζεται στην εξίσωση Van´t Hoff, η οποία λαμβάνει υπόψη την πτώση του σημείου τήξης λόγω της παρουσίας προσμίξεων. Η εφαρμογή της μεθόδου προϋποθέτει ότι οι προσμίξεις διαλύονται στο τήγμα και είναι αδιάλυτες στη στερεά φάση.

Methylparaben - ένα ευρέως χρησιμοποιούμενο αντιμικροβιακό συντηρητικό

Το Methylparaben (ή Nipagin, ονομασία IUPAC: Methyl 4-hydroxybenzoate) είναι ένα συχνό συστατικό καλλυντικών, προϊόντων διατροφής (E 218) καθώς και φαρμακευτικών σκευασμάτων από το στόμα και τοπικά. Είναι μια λευκή κρυσταλλική σκόνη με θερμοκρασία τήξης 125°C έως 128°C, όπως ορίζεται στην αντίστοιχη μονογραφία μεθυλοπαραμπέν (ως ταυτοποίηση Β). Στην εικόνα απεικονίζονται μικροκρύσταλλοι μεθυλοπαραμπέν.

Purity Determination

Στο Σχήμα 1 παρουσιάζεται το αποτέλεσμα της DSC μιας μέτρησης σε μεθυλοπαραμπέν που πραγματοποιήθηκε με ταχύτητα 0,7 K/min σε χωνευτήρια αλουμινίου σε ατμόσφαιρα αζώτου. Στο πρότυπο ASTM E928 (1), το οποίο περιγράφει λεπτομερέστερα το purity determination με DSC, συνιστώνται για τέτοια πειράματα ρυθμοί θέρμανσης small και μάζες δειγμάτων small:

• Ρυθμοί θέρμανσης μεταξύ 0,3 K/min και 0,7 K/min
• Μάζες δειγμάτων μεταξύ 1 mg και 3 mg

Επιπλέον, πρέπει να λαμβάνονται τουλάχιστον 200 σημεία στην περιοχή τήγματος.

Η παρούσα μέτρηση πληροί όλες τις απαιτήσεις για το purity determination:

• Το Methylparaben είναι μια κρυσταλλική ουσία
• Η πολυμορφική μορφή δεν μεταβάλλεται κατά τη θέρμανση (παρούσα είναι η μονοκλινής μορφή Ι)
• Υπάρχει σαφές αποτέλεσμα τήξης χωρίς καμία διαταραχή
• Η απώλεια μάζας κατά την τήξη είναι smaller από 1% (όριο που δίνεται στο ASTM E928)

Το διάγραμμα Van´t Hoff που προκύπτει (Σχ. 2) εμφανίζει την αντίστροφη τιμή της μερικής επιφάνειας (1/F ως άξονας x) μαζί με τη θερμοκρασία στην οποία παρατηρείται αυτό το ποσό τήξης (άξονας y). Τα μη γραμμικά δεδομένα λαμβάνονται απευθείας από την καμπύλη μέτρησης- η γραμμή αντιπροσωπεύει τα δεδομένα μετά τη γραμμικοποίηση. Η συνολική ποσότητα των προσμίξεων προκύπτει από την κλίση της γραμμικής καμπύλης- στην παρούσα περίπτωση αντιστοιχεί σε 0,14 mol%. Συνεπώς, η καθαρότητα του μεθυλοπαραμπέν που χρησιμοποιείται είναι 99,86 mol%. Το σημείο τομής της γραμμικής καμπύλης με τον άξονα y στο 1/F = 0 δίνει τη θεωρητική θερμοκρασία τήξης του 100% καθαρού δείγματος, εδώ 126,063 °C. Η θερμοκρασία τήξης της μετρούμενης ουσίας σχετίζεται με την τιμή της θερμοκρασίας που αντιστοιχεί σε 1/F = 1. Περισσότερες πληροφορίες σχετικά με το διάγραμμα Van´t Hoff μπορείτε να βρείτε εδώ.

Σχήμα 2: Purity determination του methylparaben, διάγραμμα Van´t Hoff Παρουσιάζονται τόσο τα μη γραμμικά (+) όσο και τα γραμμικοποιημένα δεδομένα (x) μαζί με τον πίνακα αποτελεσμάτων- τα _Tmelting και Tmelting_pure προκύπτουν μέσω παρέκτασης των γραμμικοποιημένων δεδομένων Βιβλιογραφία: (1) ASTM E928, Standard Test Method for Purity by Differential Scanning Calorimetry