DSC pour déterminer la solubilité idéale ? Dites-moi comment !

Classification des médicaments en fonction de leur solubilité

La solubilité aqueuse est essentielle pour qu'un médicament atteigne sa cible thérapeutique, étant donné que la vitesse de dissolution influence directement la biodisponibilité du médicament. La pharmacopée américaine et la pharmacopée européenne classent les médicaments en fonction de leur plage de solubilité approximative en mg/ml. Par exemple, 100-1000 mg/ml est la plage de solubilité pour une molécule considérée comme librement soluble, et 0,1-1 mg/ml est la plage pour une molécule de médicament caractérisée par une très faible solubilité dans l'eau. Par conséquent, la détermination de la solubilité aqueuse et non aqueuse définira la meilleure approche de formulation possible pour un bon candidat-médicament.

La solubilité idéale donne la concentration saturée d'un soluté, en fraction molaire, lorsqu'un solvant idéal est utilisé, c'est-à-dire le cas théorique d'un soluté dissous dans un solvant sans aucune perte d'énergie au cours du processus de dissolution. Dans la pratique, cela n'est pas possible car l'interaction soluté-solvant n'est généralement pas idéale et l'interaction chimique entre le soluté et le solvant peut entraver le processus de dissolution. Les liaisons hydrogène, les propriétés diélectriques et le moment dipolaire sont des exemples de ces interactions intermoléculaires.

Bien que la méthode de choix pour déterminer la solubilité d'une molécule soit la spectrophotométrie UV, la solubilité idéale peut être calculée si le Températures et enthalpies de fusionL'enthalpie de fusion d'une substance, également connue sous le nom de chaleur latente, est une mesure de l'apport d'énergie, généralement de la chaleur, nécessaire pour convertir une substance de l'état solide à l'état liquide. Le point de fusion d'une substance est la température à laquelle elle passe de l'état solide (cristallin) à l'état liquide (fusion isotrope).point de fusion et l'enthalpie de Températures et enthalpies de fusionL'enthalpie de fusion d'une substance, également connue sous le nom de chaleur latente, est une mesure de l'apport d'énergie, généralement de la chaleur, nécessaire pour convertir une substance de l'état solide à l'état liquide. Le point de fusion d'une substance est la température à laquelle elle passe de l'état solide (cristallin) à l'état liquide (fusion isotrope). fusion de la substance sont connus.

Cependant, que signifie la solubilité idéale en termes thermodynamiques ?

Dans le processus de dissolution, les liaisons soluté-soluté doivent être rompues. L'énergie nécessaire pour rompre ces liaisons est égale à l'énergie nécessaire pour faire fondre un solide, c'est-à-dire l'enthalpie de Températures et enthalpies de fusionL'enthalpie de fusion d'une substance, également connue sous le nom de chaleur latente, est une mesure de l'apport d'énergie, généralement de la chaleur, nécessaire pour convertir une substance de l'état solide à l'état liquide. Le point de fusion d'une substance est la température à laquelle elle passe de l'état solide (cristallin) à l'état liquide (fusion isotrope). fusion(_∆Hf). D'autre part, les liaisons solvant-soluté doivent également être rompues, tandis que les liaisons soluté-solvant doivent être formées. L'apport d'énergie pour cette dernière étape peut être appelé enthalpie de mélange(_∆Hmix). Ainsi, l'enthalpie de dissolution est la somme de l'enthalpie de Températures et enthalpies de fusionL'enthalpie de fusion d'une substance, également connue sous le nom de chaleur latente, est une mesure de l'apport d'énergie, généralement de la chaleur, nécessaire pour convertir une substance de l'état solide à l'état liquide. Le point de fusion d'une substance est la température à laquelle elle passe de l'état solide (cristallin) à l'état liquide (fusion isotrope). fusion et de l'enthalpie de mélange :

_∆Hsol = _∆Hf + _∆Hmix

Si l'enthalpie de mélange est égale à zéro, l'enthalpie de dissolution est égale à l'enthalpie de Températures et enthalpies de fusionL'enthalpie de fusion d'une substance, également connue sous le nom de chaleur latente, est une mesure de l'apport d'énergie, généralement de la chaleur, nécessaire pour convertir une substance de l'état solide à l'état liquide. Le point de fusion d'une substance est la température à laquelle elle passe de l'état solide (cristallin) à l'état liquide (fusion isotrope). fusion :

_∆Hsol = _∆Hf

Telles sont les principales hypothèses thermodynamiques pour la dissolution idéale d'un matériau cristallin. Une dissolution idéale entraîne une solubilité idéale.

D'autres hypothèses sont que _∆Hf est positif (la Températures et enthalpies de fusionL'enthalpie de fusion d'une substance, également connue sous le nom de chaleur latente, est une mesure de l'apport d'énergie, généralement de la chaleur, nécessaire pour convertir une substance de l'état solide à l'état liquide. Le point de fusion d'une substance est la température à laquelle elle passe de l'état solide (cristallin) à l'état liquide (fusion isotrope). fusion est un événement EndothermiqueA sample transition or a reaction is endothermic if heat is needed for the conversion.endothermique) et qu'il en est de même pour _∆Hsol. Cependant, pour qu'une réaction spontanée se produise, l'énergie libre de Gibbs(∆G = _∆Hf -T∆S)doit être négative ; par conséquent, l'entropie(S) doit être positive. Si l'on considère que la Températures et enthalpies de fusionL'enthalpie de fusion d'une substance, également connue sous le nom de chaleur latente, est une mesure de l'apport d'énergie, généralement de la chaleur, nécessaire pour convertir une substance de l'état solide à l'état liquide. Le point de fusion d'une substance est la température à laquelle elle passe de l'état solide (cristallin) à l'état liquide (fusion isotrope). température de fusion et l'enthalpie de Températures et enthalpies de fusionL'enthalpie de fusion d'une substance, également connue sous le nom de chaleur latente, est une mesure de l'apport d'énergie, généralement de la chaleur, nécessaire pour convertir une substance de l'état solide à l'état liquide. Le point de fusion d'une substance est la température à laquelle elle passe de l'état solide (cristallin) à l'état liquide (fusion isotrope). fusion sont indépendantes de la température expérimentale et que la dissolution fournira une solution saturée, l'équation de Van't Hoff peut être appliquée comme suit :

Où : _x2 = concentration saturée du médicament en unités de fraction molaire

_∆Hf = enthalpie de Températures et enthalpies de fusionL'enthalpie de fusion d'une substance, également connue sous le nom de chaleur latente, est une mesure de l'apport d'énergie, généralement de la chaleur, nécessaire pour convertir une substance de l'état solide à l'état liquide. Le point de fusion d'une substance est la température à laquelle elle passe de l'état solide (cristallin) à l'état liquide (fusion isotrope). fusion (J/mol)

r = constante des gaz (J/K∙mol)

t = température donnée (K)

_tm = Températures et enthalpies de fusionL'enthalpie de fusion d'une substance, également connue sous le nom de chaleur latente, est une mesure de l'apport d'énergie, généralement de la chaleur, nécessaire pour convertir une substance de l'état solide à l'état liquide. Le point de fusion d'une substance est la température à laquelle elle passe de l'état solide (cristallin) à l'état liquide (fusion isotrope). température de fusion (K)

Le résultat donne la concentration saturée d'un soluté dans le solvant idéal, en fraction molaire. En d'autres termes, il s'agit de la concentration maximale réalisable du médicament dans le meilleur solvant possible. L'ouvrage Pharmaceutics d'Aulton [1] cite l'exemple de l'acide acétylsalicylique. La solubilité idéale (calculée) de l'acide acétylsalicylique est de 0,037 fraction molaire ; le meilleur solvant cité est le tétrahydrofurane (THF), dont la solubilité déterminée expérimentalement est de 0,036 fraction molaire. Le THF est donc proche d'être le solvant idéal pour l'acide acétylsalicylique. Cependant, il est important de garder à l'esprit que les interactions intermoléculaires peuvent également favoriser la dissolution, fournissant une solubilité expérimentale plus élevée que celle estimée par l'équation de Van't Hoff.

La courbe DSC de l'acide acétylsalicylique avec les valeurs expérimentales de la Températures et enthalpies de fusionL'enthalpie de fusion d'une substance, également connue sous le nom de chaleur latente, est une mesure de l'apport d'énergie, généralement de la chaleur, nécessaire pour convertir une substance de l'état solide à l'état liquide. Le point de fusion d'une substance est la température à laquelle elle passe de l'état solide (cristallin) à l'état liquide (fusion isotrope). température de fusion (température d'apparition extrapolée) et de l'enthalpie de Températures et enthalpies de fusionL'enthalpie de fusion d'une substance, également connue sous le nom de chaleur latente, est une mesure de l'apport d'énergie, généralement de la chaleur, nécessaire pour convertir une substance de l'état solide à l'état liquide. Le point de fusion d'une substance est la température à laquelle elle passe de l'état solide (cristallin) à l'état liquide (fusion isotrope). fusion (aire sous le pic) est présentée dans la figure 1. Les deux valeurs concordent très bien avec les valeurs de référence données par le National Institute of Standards and Technology (NIST), comme le montre le tableau 1.

Tableau 1 - Valeurs expérimentales et de référence pour la Températures et enthalpies de fusionL'enthalpie de fusion d'une substance, également connue sous le nom de chaleur latente, est une mesure de l'apport d'énergie, généralement de la chaleur, nécessaire pour convertir une substance de l'état solide à l'état liquide. Le point de fusion d'une substance est la température à laquelle elle passe de l'état solide (cristallin) à l'état liquide (fusion isotrope). température de fusion et l'enthalpie de Températures et enthalpies de fusionL'enthalpie de fusion d'une substance, également connue sous le nom de chaleur latente, est une mesure de l'apport d'énergie, généralement de la chaleur, nécessaire pour convertir une substance de l'état solide à l'état liquide. Le point de fusion d'une substance est la température à laquelle elle passe de l'état solide (cristallin) à l'état liquide (fusion isotrope). fusion de l'acide acétylsalicylique.

_{Aspirine (nist.gov)https://webbook.nist.gov/cgi/cbook.cgi?ID=C50782&Units=SI&Mask=4#Thermo-Phase}

Il convient d'être prudent si la substance analysée peut éventuellement subir une dégradation thermique pendant la mesure DSC. Dans le cas de l'exemple de l'acide acétylsalicylique présenté ici, une perte de masse de 1,01% est enregistrée, déterminée avec un TGA NETZSCH, figure 2. Cette valeur est acceptable car l'ASTM 928 stipule que la masse maximale dans la plage de fusion est de 1 %. Si l'on ne dispose pas d'un TGA, la meilleure façon de contrôler la perte de masse est de peser le creuset et l'échantillon avant et après la mesure.

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