Introducción
La pureza de los productos farmacéuticos y alimentarios va de la mano de su calidad. Las sustancias suministradas no deben contener ningún contaminante que pueda ser perjudicial para un organismo. Especialmente en las formulaciones, los contaminantes no deben interferir con el principio activo y, por tanto, obstaculizar su correcto funcionamiento. Por estas razones, purity determination es esencial para las sustancias farmacéuticas, cosméticas y alimentarias.
En el presente ejemplo, se determinó la pureza del Nipagin. Este polvo blanco se conoce con el nombre químico de metilparabeno (figura 1) y se utiliza como conservante en cosméticos, medicamentos y en alimentos con el nombre de E218 [1, 2].
La norma ASTM E928-08 describe el procedimiento para purity determination mediante mediciones DSC. Tiene en cuenta que "el intervalo de temperaturas de fusión de un compuesto se amplía a medida que aumenta el nivel de impurezas" [3]. Este método es aplicable para mezclas con impurezas que se disuelven en la masa fundida y son insolubles en el cristal, es decir, para lo que se conoce como impurezas eutécticas.

Condiciones de la prueba
La importancia de la resistencia térmica - Solución de software que ahorra tiempo de NETZSCH
Los cambios de temperatura durante una medición DSC suelen medirse en el lado de referencia. La "verdadera" temperatura de la muestra depende de la resistencia térmica entre los crisoles de referencia y de muestra, así como de la entalpía de los procesos que tienen lugar en la muestra. Dado que el conocimiento de la temperatura correcta de la muestra desempeña un papel importante en la determinación de la pureza, la resistencia térmica debe calcularse antes de las pruebas. En el software NETZSCH Proteus® para DSC, la calibración relativa a la resistencia térmica tiene lugar simultáneamente con la calibración de la temperatura y la entalpía, de modo que las curvas resultantes muestran automáticamente la temperatura real en el interior de la muestra.
Mediciones
Antes de realizar las mediciones con el DSC 204 F1 Phoenix® , se lavaron en acetona las cubetas de aluminio Concavus® y se calentaron a 425°C durante un minuto. Después de colocar la muestra (masa de la muestra 2,12 mg) en el crisol, se cerró herméticamente y se colocó en la célula DSC.
El intervalo de temperatura debe elegirse cuidadosamente para iniciar el calentamiento antes de la fusión, ya que el Temperaturas y entalpías de fusiónLa entalpía de fusión de una sustancia, también conocida como calor latente, es una medida del aporte de energía, normalmente calor, que es necesario para convertir una sustancia del estado sólido al líquido. El punto de fusión de una sustancia es la temperatura a la que cambia de estado sólido (cristalino) a líquido (fusión isotrópica).punto de fusión puede disminuir por la influencia de impurezas. Además, hay que tener en cuenta la fusión previa, que es mínima en materiales muy puros pero puede aumentar con el incremento de la contaminación.
En el primer segmento, la muestra se calentó desde temperatura ambiente hasta 100°C a una velocidad de calentamiento de 20 K/min. En el siguiente segmento, la velocidad de calentamiento se redujo a 0,7 K/min y la temperatura se aumentó a 130°C. Durante todo el experimento, la célula DSC se purgó con nitrógeno seco.
Resultados de las pruebas
La figura 2 muestra la curva DSC del 2º segmento de calentamiento. El pico EndotérmicoA sample transition or a reaction is endothermic if heat is needed for the conversion.endotérmico es el resultado de la fusión del Nipagin. La temperatura de inicio detectada a 125,4°C concuerda bien con el valor de la literatura para la Temperaturas y entalpías de fusiónLa entalpía de fusión de una sustancia, también conocida como calor latente, es una medida del aporte de energía, normalmente calor, que es necesario para convertir una sustancia del estado sólido al líquido. El punto de fusión de una sustancia es la temperatura a la que cambia de estado sólido (cristalino) a líquido (fusión isotrópica).temperatura de fusión (125,2°C [1]).
Diagrama de Van't Hoff, puntos de fusión y pureza
Para el cálculo de la pureza, se utiliza la ecuación de Van't Hoff, como se describe en el método A de ASTM E928-08:

TS: temperatura de la muestra [K]
T0: Temperaturas y entalpías de fusiónLa entalpía de fusión de una sustancia, también conocida como calor latente, es una medida del aporte de energía, normalmente calor, que es necesario para convertir una sustancia del estado sólido al líquido. El punto de fusión de una sustancia es la temperatura a la que cambia de estado sólido (cristalino) a líquido (fusión isotrópica).temperatura de fusión del Nipagin puro [K]
R: constante del gas (= 8,314 J/mol-1-K-1)
X: fracción mol de impureza
H: calor de fusión [J-mol-1], calculado a partir del área del pico
F: fracción fundida

El diagrama de Van't Hoff es una representación gráfica de los datos de purity determination. Compara los datos de medición reales de 1/F (el recíproco de la fracción del pico de fusión) con la temperatura a la que se observa esa cantidad de fusión. Estos datos suelen ser no lineales; la no linealidad aumenta con la disminución de la pureza. La desviación de la linealidad se debe a la prefusión, que no puede detectarse mediante DSC. Hay que tener en cuenta que la curvatura está influenciada por el programa de temperatura de la medición DSC (empezando demasiado cerca del pico de fusión) y los límites para el cálculo del área del pico (por ejemplo, límite izquierdo demasiado cerca del pico de fusión).
Para la linealización de la curva, el software calcula un valor revisado para F añadiendo un factor de corrección c al área total y a cada área fraccionada. Este procedimiento consigue finalmente la linealidad de la curvaTs=f(1/F).

Además, debe introducirse el peso molecular en el software para calcular el valor del porcentaje molar.
La figura 3 muestra los datos observados y corregidos (curva lineal).

La pureza se calcula a partir de la pendiente de los datos lineales corregidos. El Temperaturas y entalpías de fusiónLa entalpía de fusión de una sustancia, también conocida como calor latente, es una medida del aporte de energía, normalmente calor, que es necesario para convertir una sustancia del estado sólido al líquido. El punto de fusión de una sustancia es la temperatura a la que cambia de estado sólido (cristalino) a líquido (fusión isotrópica).punto de fusión teórico de un material 100% puro también puede obtenerse a partir del gráfico como el punto en el que la fracción fundida (1/F) es 0 (T de fusión pura en el recuadro de la Figura 3). Asciende a 126,063°C frente a la Temperaturas y entalpías de fusiónLa entalpía de fusión de una sustancia, también conocida como calor latente, es una medida del aporte de energía, normalmente calor, que es necesario para convertir una sustancia del estado sólido al líquido. El punto de fusión de una sustancia es la temperatura a la que cambia de estado sólido (cristalino) a líquido (fusión isotrópica).temperatura de fusión de 125,995°C. El software NETZSCH Purity calcula que el contenido de impurezas de la muestra de Nipagin medida es de 0,14 mol-%.
Los resultados sólo son fiables cuando los datos ajustados muestran linealidad, el nivel de pureza es superior al 98,5% y el factor de corrección c es inferior al 20% [3].
Después de la medición, la muestra se pesó de nuevo para asegurarse de que no se había producido ninguna pérdida de masa durante la medición. Un cambio en la masa inicial indicaría evaporación de volátiles, lo que daría lugar a un efecto EndotérmicoA sample transition or a reaction is endothermic if heat is needed for the conversion.endotérmico. Así, el pico endotérmico no sólo estaría causado por la fusión, sino también por la liberación de volátiles. Esto distorsionaría la evaluación del pico.
Conclusión
El método DSC permite determinar fácilmente la pureza de los materiales cristalinos puros. La pureza se calcula utilizando la velocidad de fusión del material investigado. A partir del pico de fusión del DSC, se determina la depresión del Temperaturas y entalpías de fusiónLa entalpía de fusión de una sustancia, también conocida como calor latente, es una medida del aporte de energía, normalmente calor, que es necesario para convertir una sustancia del estado sólido al líquido. El punto de fusión de una sustancia es la temperatura a la que cambia de estado sólido (cristalino) a líquido (fusión isotrópica).punto de fusión, que está directamente relacionada con la presencia de impurezas.
Un requisito previo para purity determination mediante DSC es que las impurezas se disuelvan en la masa fundida y sean insolubles en el cristal. Para una correcta purity determination, también debe evitarse la sublimación de la muestra.