Bevezetés
Különböző szilárd anyagok, például bizonyos polimerek, zsírsavak, Ionic folyadékok és gyógyszeripari vegyületek Olvadási hőmérsékletek és EnthalpiákEgy anyag fúziós entalpiája, más néven látens hő, annak az energiabevitelnek, jellemzően hőnek a mértéke, amely ahhoz szükséges, hogy egy anyag szilárd állapotból folyékony állapotba kerüljön. Egy anyag olvadáspontja az a hőmérséklet, amelyen szilárd (kristályos) állapotból folyékony (izotróp olvadék) állapotot vált.olvadási hőmérsékletét jelentősen csökkentik szuperkritikus szén-dioxid (scCO2) jelenlétében, mivela CO2 oldódik az olvadékban. Ez a hatás előnyös lehet az anyagok feldolgozása vagy az olvadékukból történő kristályosítása során, különösen, ha azok hőérzékenyek. Az anyag Olvadási hőmérsékletek és EnthalpiákEgy anyag fúziós entalpiája, más néven látens hő, annak az energiabevitelnek, jellemzően hőnek a mértéke, amely ahhoz szükséges, hogy egy anyag szilárd állapotból folyékony állapotba kerüljön. Egy anyag olvadáspontja az a hőmérséklet, amelyen szilárd (kristályos) állapotból folyékony (izotróp olvadék) állapotot vált.olvadáspont-csökkenésre való érzékenységét scCO2 jelenlétében nagynyomású DSC (HP-DSC) alkalmazásával lehet vizsgálni, hogy az anyag olvadáshőmérsékletét aCO2 megnövelt nyomása alatt mérjük, még a szuperkritikus állapotok elérése nélkül is. Ebben a tanulmányban a nagy szén-dioxid nyomás hatását vizsgáltuk a piroxikám nevű gyógyszerkészítmény, egy nem-szteroid gyulladáscsökkentő (NSAID) olvadáspontjára. A vegyület négy vízmentes kristályos formájáról (polimorf) számoltak be [1]. A kereskedelmi forgalomban kapható I. forma, amelynek olvadási hőmérséklete kb. 201 °C, a legstabilabb kristályos forma. Kimutatták, hogy az I. forma olvadáspontja scCO2 jelenlétében jelentősen csökken [1]. Mivel a piroxikám olvadáskor bomlik, a vegyület olvadáspontjának csökkentése előnyös lehet más kristályos formák (pl. a III. forma) olvadékból történő kinyeréséhez, amelyekhez szerves oldószeres oldatokból történő kristályosítással nehéz hozzáférni.
Kísérleti részletek
A piroxikámot (TCI America) a kapott formában használták. A DSC-méréseket a NETZSCH DSC 204 HP Phoenix® készülékkel végeztük 4-6 mg-os mintákon, nyitott 25 μl-es alumíniumtégelyekben. A mintákat 10 K/perc sebességgel melegítettük N2 vagyCO2 áramlás mellett, 1 és 40 bar közötti nyomáson 100 ml/perc áramlási sebességgel, vagy statikusCO2 atmoszféra alatt, >55 bar nyomás elérése érdekében. A műszer hőmérsékleti kalibrációjának ellenőrzésére egy indium standardot használtak, amely nem változott a különböző atmoszférák és nyomások alatt.
Eredmények
Az 1. ábra a piroxikám I. formájának DSC-görbéin az olvadási átmeneteket mutatja környezetiCO2-nyomás, valamint 40 bar és 63 barCO2-nyomás mellett. Míg a környezeti nyomáson és a 40 bar nyomáson végzett méréseketCO2 dinamikus áramlása mellett végeztük, a 63 bar nyomáson végzett méréseket zárt rendszerben, statikusCO2 atmoszférában végeztük. ACO2-tartályból származó 55 bar maximális nyomást környezeti hőmérsékleten engedtük be a HP-DSC-be, és a rendszert úgy zártuk, hogy a nyomás a melegítéssel növekedett, és a minta Olvadási hőmérsékletek és EnthalpiákEgy anyag fúziós entalpiája, más néven látens hő, annak az energiabevitelnek, jellemzően hőnek a mértéke, amely ahhoz szükséges, hogy egy anyag szilárd állapotból folyékony állapotba kerüljön. Egy anyag olvadáspontja az a hőmérséklet, amelyen szilárd (kristályos) állapotból folyékony (izotróp olvadék) állapotot vált.olvadásának kezdetén elérte a 63 bar-t. A rendszerben aCO2-tartályból származó 55 bar maximális nyomást a minta Olvadási hőmérsékletek és EnthalpiákEgy anyag fúziós entalpiája, más néven látens hő, annak az energiabevitelnek, jellemzően hőnek a mértéke, amely ahhoz szükséges, hogy egy anyag szilárd állapotból folyékony állapotba kerüljön. Egy anyag olvadáspontja az a hőmérséklet, amelyen szilárd (kristályos) állapotból folyékony (izotróp olvadék) állapotot vált.olvadásának kezdetén a HP-DSC-be engedtük be. A piroxikám olvadási csúcsának 201,3 °C-os extrapolált kezdeti hőmérséklete környezeti nyomáson összhangban van az irodalmi értékkel1. Az Olvadási hőmérsékletek és EnthalpiákEgy anyag fúziós entalpiája, más néven látens hő, annak az energiabevitelnek, jellemzően hőnek a mértéke, amely ahhoz szükséges, hogy egy anyag szilárd állapotból folyékony állapotba kerüljön. Egy anyag olvadáspontja az a hőmérséklet, amelyen szilárd (kristályos) állapotból folyékony (izotróp olvadék) állapotot vált.olvadás kezdete 40 barCO2 alatt körülbelül 5,5 K-mal 196°C-ra csökkent. További 2,5 K értékkel csökkent 63 barCO2-nyomáson.
Annak igazolására, hogy aCO2-nyomás növelésével a piroxikám olvadáspontját csökkentő hatás aCO2-re jellemző, megvizsgálták az N2-nyomás növelésének hatását a vegyület olvadási viselkedésére. A 2. ábra a piroxikám olvadási csúcsait mutatja N2 alatt környezeti nyomáson, 10 bar és 40 bar nyomáson. A növekvőCO2-nyomás olvadáspontcsökkentő hatásával ellentétben a növekvő N2-nyomás a piroxikám olvadáspontjának enyhe növekedését okozta, ami összhangban van a legtöbb anyag viselkedésével, amelyek szilárd anyagból folyadékká váláskor táguláson mennek keresztül.
Összefoglaló
A HP-DSC mérések azt mutatták, hogy a piroxikám olvadáspontja 63 barCO2 atmoszféra jelenlétében körülbelül 8 K értékkel csökken a környezeti nyomáson mérthez képest. Ez a vizsgálat bebizonyította a HP-DSC mérések hasznosságát a szilárd anyagok scCO2-ben történő potenciális Olvadási hőmérsékletek és EnthalpiákEgy anyag fúziós entalpiája, más néven látens hő, annak az energiabevitelnek, jellemzően hőnek a mértéke, amely ahhoz szükséges, hogy egy anyag szilárd állapotból folyékony állapotba kerüljön. Egy anyag olvadáspontja az a hőmérséklet, amelyen szilárd (kristályos) állapotból folyékony (izotróp olvadék) állapotot vált.olvadáspont-csökkenésének szűrésére, még akkor is, ha a nyomás a szuperkritikus fázis eléréséhez szükséges nyomás alatt van.