Bevezetés
A gyógyszeripari és élelmiszeripari termékek tisztasága kéz a kézben jár azok minőségével. A szállított anyagok nem tartalmazhatnak olyan szennyeződéseket, amelyek károsak lehetnek a szervezetre. Különösen a készítményekben a szennyeződések nem zavarhatják a hatóanyagot, és így nem akadályozhatják annak megfelelő működését. Ezen okokból kifolyólag a gyógyszerek, kozmetikumok és élelmiszerek esetében a Purity Determination cím nélkülözhetetlen.
Jelen példában a Nipagin tisztaságát határozták meg. Ez a fehér por a metil-parabén kémiai nevén ismert (1. ábra), és E218 néven tartósítószerként használják kozmetikumokban, gyógyszerekben és élelmiszerekben [1, 2].
Az ASTM E928-08 leírja a Purity Determination DSC-mérésekkel végzett eljárását. Figyelembe veszi, hogy "a vegyület olvadási hőmérséklettartománya a szennyeződések szintjének növekedésével kiszélesedik" [3]. Ez a módszer olyan szennyeződéseket tartalmazó keverékek esetében alkalmazható, amelyek az olvadékban oldódnak, a kristályban pedig nem oldódnak, tehát az úgynevezett eutektikus szennyeződések esetében.
Vizsgálati feltételek
A hőellenállás fontossága - Időmegtakarító szoftveres megoldás a NETZSCH oldalon.
A DSC-mérés során bekövetkező hőmérsékletváltozást általában a referenciaoldalon mérik. A minta "valódi" hőmérséklete a referencia- és a mintatégely közötti hőellenállástól, valamint a mintában lejátszódó folyamatok entalpiájától függ. Mivel a helyes mintahőmérséklet ismerete fontos szerepet játszik a tisztaság meghatározásában, a hőellenállást a vizsgálatok előtt ki kell számítani. A NETZSCH Proteus® DSC szoftverben a hőellenállás kalibrálása a hőmérséklet- és entalpia-kalibrálással egyidejűleg történik, így a kapott görbék automatikusan a minta valódi hőmérsékletét mutatják.
Mérések
A DSC 204 F1 Phoenix®Concavus® alumíniumból készült edényeket a DSC 204 mérések előtt acetonban kimostuk és egy percig 425 °C-ra hevítettük. Miután a mintát (a minta tömege 2,12 mg) a tégelybe helyeztük, azt hermetikusan lezártuk és a DSC-cellába helyeztük.
A hőmérséklet-tartományt gondosan kell megválasztani, hogy a fűtés jóval 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 előtt kezdődjön, mert az olvadáspontot a szennyeződések hatására le lehet nyomni. Továbbá figyelembe kell venni az előolvadást is, amely a nagyon tiszta anyagok esetében minimális, de a szennyeződés növekedésével fokozódhat.
Az első szakaszban a mintát szobahőmérsékletről 100 °C-ra melegítettük 20 K/perc fűtési sebességgel. A következő szegmensben a fűtési sebességet 0,7 K/perc értékre csökkentettük, és a hőmérsékletet 130°C-ra emeltük. A kísérlet teljes időtartama alatt a DSC-cella száraz nitrogénnel volt átöblítve.
Teszteredmények
A 2. ábra a 2. fűtési szakasz DSC-görbéjét mutatja. Az EndotermikusEgy mintaátalakulás vagy reakció endoterm, ha az átalakuláshoz hőre van szükség.endotermikus csúcs a Nipagin 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.olvadásából ered. A 125,4°C-os detektált kezdeti hőmérséklet jó összhangban van 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.olvadási hőmérséklet irodalmi értékével (125,2°C [1]).
Van't Hoff-ábrázolás, olvadáspontok és tisztaság
A tisztaság kiszámításához a Van't Hoff-egyenletet használtuk az ASTM E928-08 A módszerében leírtak szerint:
TS: a minta hőmérséklete [K]
T0: a tiszta Nipagin olvadási hőmérséklete [K]
R: gázállandó (= 8,314 J/mol-1-K-1)
X: a szennyeződés molfrakciója
H: a csúcsfelületből számított fúziós hő [J-mol-1]
F: az olvadt részarány
A Van't Hoff-ábrázolás a Purity Determination adatainak grafikus megjelenítése. Összehasonlítja az 1/F (az olvadási csúcs törtrészének reciproka) tényleges mérési adatait azzal a hőmérséklettel, amelyen ez az olvadásmennyiség megfigyelhető. Ezek az adatok általában nemlineárisak; a nemlinearitás a tisztaság csökkenésével nő. A linearitástól való eltérést az előOlvadási 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 okozza, amely DSC-vel nem mutatható ki. Meg kell jegyezni, hogy a görbületet befolyásolja a DSC-mérés hőmérsékleti programja (túl közel kezdődik az olvadási csúcshoz) és a csúcsterület számításának határértékei (pl. az olvadási csúcshoz túl közel eső bal oldali határérték).
A görbe linearizálásához a szoftver kiszámítja az F módosított értékét úgy, hogy a teljes területhez és az egyes tört területekhez hozzáad egy c korrekciós tényezőt. Ezzel az eljárással végül elérjük aTs=f(1/F) görbe linearitását.
Ezenkívül a molekulatömeget is meg kell adni a szoftverben a mól%-érték kiszámításához.
A 3. ábra mutatja a megfigyelt és a korrigált adatokat (lineáris görbe).
A tisztaságot a korrigált lineáris adatok meredekségéből számítják ki. A 100%-os tisztaságú anyag elméleti olvadáspontja is megkapható a diagramból, mint az a pont, ahol az olvadékrész (1/F) 0 (T melting pure a 3. ábra dobozában). Ez 126,063 °C, szemben a 125,995 °C-os olvadási hőmérséklettel. A NETZSCH Purity szoftver a mért Nipagin minta szennyezőanyag-tartalmát 0,14 mól-%-ra számítja.
Az eredmények csak akkor megbízhatóak, ha a kiigazított adatok linearitást mutatnak, a tisztasági szint nagyobb, mint 98,5%, és a c korrekciós tényező kisebb, mint 20% [3].
A mérés után a mintát újra megmértük, hogy megbizonyosodjunk arról, hogy a mérés során nem történt tömegveszteség. A kezdeti tömeg változása az illékony anyagok PárologtatásEgy elem vagy vegyület elpárolgása fázisátalakulás a folyékony fázisból gőzzé. A párolgásnak két típusa létezik: a párolgás és a forrás.elpárolgását jelezné, ami EndotermikusEgy mintaátalakulás vagy reakció endoterm, ha az átalakuláshoz hőre van szükség.endotermikus hatást eredményezne. Így az endoterm csúcsot nem csak 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, hanem az illékony anyagok felszabadulása is okozná. Ez torzítaná a csúcs kiértékelését.
Következtetés
A DSC-módszer egyszerű módot biztosít a tiszta kristályos anyagok tisztaságának meghatározására. A tisztaságot a vizsgált anyag olvadási sebessége alapján számítják ki. A DSC olvadási csúcsból meghatározható 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.olvadáspont depressziója, amely közvetlenül összefügg a szennyeződések jelenlétével.
A DSC segítségével történő Purity Determination előfeltétele, hogy a szennyeződések az olvadékban feloldódjanak, és a kristályban ne legyenek oldhatók. A helyes Purity Determination, a minta szublimációját is meg kell akadályozni.