DSC per determinare la solubilità ideale? Dimmi come!

Classificazione dei farmaci in base alla solubilità

La solubilità acquosa è essenziale affinché un farmaco raggiunga il suo obiettivo terapeutico, dato che la velocità di dissoluzione influenza direttamente la biodisponibilità del farmaco. La Farmacopea degli Stati Uniti e la Farmacopea Europea classificano i farmaci in base al loro intervallo di solubilità approssimativo in mg/ml. Ad esempio, 100-1000 mg/ml è l'intervallo di solubilità per una molecola considerata liberamente solubile, mentre 0,1-1 mg/ml è l'intervallo per una molecola di farmaco caratterizzata da una solubilità in acqua molto lieve. Pertanto, la determinazione della solubilità acquosa e non acquosa definirà il miglior approccio formulativo possibile per un buon candidato farmaco.

La solubilità ideale fornisce la concentrazione satura di un soluto, in frazione molare, quando si utilizza un solvente ideale, cioè il caso teorico in cui un soluto viene disciolto in un solvente senza alcuna perdita di energia durante il processo di dissoluzione. In pratica, ciò non è realizzabile perché l'interazione soluto-solvente è solitamente non ideale e l'interazione chimica tra il soluto e il solvente può ostacolare il processo di dissoluzione. Esempi di queste interazioni intermolecolari sono i legami a idrogeno, le proprietà dielettriche e il momento di dipolo.

Sebbene il metodo di scelta per determinare la solubilità di una molecola sia la spettrofotometria UV, la solubilità ideale può essere calcolata se sono noti il Temperature di fusione ed entalpieL'entalpia di fusione di una sostanza, nota anche come calore latente, è una misura dell'apporto di energia, tipicamente calore, necessario per convertire una sostanza dallo stato solido a quello liquido. Il punto di fusione di una sostanza è la temperatura alla quale essa cambia stato da solido (cristallino) a liquido (fusione isotropa).punto di fusione e l'entalpia diTemperature di fusione ed entalpieL'entalpia di fusione di una sostanza, nota anche come calore latente, è una misura dell'apporto di energia, tipicamente calore, necessario per convertire una sostanza dallo stato solido a quello liquido. Il punto di fusione di una sostanza è la temperatura alla quale essa cambia stato da solido (cristallino) a liquido (fusione isotropa). fusione della sostanza.

Tuttavia, cosa significa solubilità ideale in termini termodinamici?

Nel processo di dissoluzione, i legami soluto-soluto devono essere spezzati. L'energia richiesta per rompere questi legami è pari all'energia necessaria per fondere un solido, cioè l'entalpia diTemperature di fusione ed entalpieL'entalpia di fusione di una sostanza, nota anche come calore latente, è una misura dell'apporto di energia, tipicamente calore, necessario per convertire una sostanza dallo stato solido a quello liquido. Il punto di fusione di una sostanza è la temperatura alla quale essa cambia stato da solido (cristallino) a liquido (fusione isotropa). fusione(_∆Hf). D'altra parte, anche i legami solvente-solvente devono essere rotti, mentre i legami soluto-solvente devono essere formati. L'energia immessa per quest'ultima fase può essere chiamata entalpia di miscelazione(_∆Hmix). Pertanto, l'entalpia di dissoluzione è la somma dell'entalpia diTemperature di fusione ed entalpieL'entalpia di fusione di una sostanza, nota anche come calore latente, è una misura dell'apporto di energia, tipicamente calore, necessario per convertire una sostanza dallo stato solido a quello liquido. Il punto di fusione di una sostanza è la temperatura alla quale essa cambia stato da solido (cristallino) a liquido (fusione isotropa). fusione e dell'entalpia di miscelazione:

_∆Hsol = _∆Hf + _∆Hmix

Se l'entalpia di miscelazione è uguale a zero, l'entalpia di dissoluzione è uguale all'entalpia diTemperature di fusione ed entalpieL'entalpia di fusione di una sostanza, nota anche come calore latente, è una misura dell'apporto di energia, tipicamente calore, necessario per convertire una sostanza dallo stato solido a quello liquido. Il punto di fusione di una sostanza è la temperatura alla quale essa cambia stato da solido (cristallino) a liquido (fusione isotropa). fusione:

_∆Hsol = _∆Hf

Queste sono le principali ipotesi termodinamiche per la dissoluzione ideale di un materiale cristallino. La dissoluzione ideale porta a una solubilità ideale.

Altri presupposti sono che _∆Hf sia positivo (laTemperature di fusione ed entalpieL'entalpia di fusione di una sostanza, nota anche come calore latente, è una misura dell'apporto di energia, tipicamente calore, necessario per convertire una sostanza dallo stato solido a quello liquido. Il punto di fusione di una sostanza è la temperatura alla quale essa cambia stato da solido (cristallino) a liquido (fusione isotropa). fusione è un evento EndotermicoUna transizione campionaria o una reazione è endotermica se per la conversione è necessario il calore.endotermico) e che lo sia anche _∆Hsol. Tuttavia, affinché si verifichi una reazione spontanea, l'energia libera di Gibbs(∆G = _∆Hf -T∆S)deve essere negativa; di conseguenza, l'entropia(S) deve essere positiva. Considerando che laTemperature di fusione ed entalpieL'entalpia di fusione di una sostanza, nota anche come calore latente, è una misura dell'apporto di energia, tipicamente calore, necessario per convertire una sostanza dallo stato solido a quello liquido. Il punto di fusione di una sostanza è la temperatura alla quale essa cambia stato da solido (cristallino) a liquido (fusione isotropa). temperatura di fusione e l'entalpia diTemperature di fusione ed entalpieL'entalpia di fusione di una sostanza, nota anche come calore latente, è una misura dell'apporto di energia, tipicamente calore, necessario per convertire una sostanza dallo stato solido a quello liquido. Il punto di fusione di una sostanza è la temperatura alla quale essa cambia stato da solido (cristallino) a liquido (fusione isotropa). fusione sono indipendenti dalla temperatura sperimentale e che la dissoluzione fornirà una soluzione satura, l'equazione di Van't Hoff può essere applicata come segue:

Dove: _x2 = concentrazione satura del farmaco in unità di frazione molare

_∆Hf = entalpia diTemperature di fusione ed entalpieL'entalpia di fusione di una sostanza, nota anche come calore latente, è una misura dell'apporto di energia, tipicamente calore, necessario per convertire una sostanza dallo stato solido a quello liquido. Il punto di fusione di una sostanza è la temperatura alla quale essa cambia stato da solido (cristallino) a liquido (fusione isotropa). fusione (J/mol)

r = costante dei gas (J/K∙mol)

t = temperatura data (K)

_tm = temperatura diTemperature di fusione ed entalpieL'entalpia di fusione di una sostanza, nota anche come calore latente, è una misura dell'apporto di energia, tipicamente calore, necessario per convertire una sostanza dallo stato solido a quello liquido. Il punto di fusione di una sostanza è la temperatura alla quale essa cambia stato da solido (cristallino) a liquido (fusione isotropa). fusione (K)

Il risultato fornisce la concentrazione satura di un soluto nel solvente ideale, in frazione molare. In altre parole, si tratta della massima concentrazione ottenibile del farmaco nel miglior solvente possibile. Il libro Pharmaceutica di Aulton [1] cita l'esempio dell'acido acetilsalicilico. La solubilità ideale (calcolata) dell'acido acetilsalicilico è di 0,037 moli di frazione; il miglior solvente indicato è il tetraidrofurano (THF), la cui solubilità determinata sperimentalmente è di 0,036 moli di frazione. Il THF è quindi prossimo a essere il solvente ideale per l'acido acetilsalicilico. Tuttavia, è importante tenere presente che anche le interazioni intermolecolari possono favorire la dissoluzione, fornendo una solubilità sperimentale superiore a quella stimata dall'equazione di Van't Hoff.

La curva DSC per l'acido acetilsalicilico con i valori sperimentali per laTemperature di fusione ed entalpieL'entalpia di fusione di una sostanza, nota anche come calore latente, è una misura dell'apporto di energia, tipicamente calore, necessario per convertire una sostanza dallo stato solido a quello liquido. Il punto di fusione di una sostanza è la temperatura alla quale essa cambia stato da solido (cristallino) a liquido (fusione isotropa). temperatura di fusione (temperatura di insorgenza estrapolata) e l'entalpia diTemperature di fusione ed entalpieL'entalpia di fusione di una sostanza, nota anche come calore latente, è una misura dell'apporto di energia, tipicamente calore, necessario per convertire una sostanza dallo stato solido a quello liquido. Il punto di fusione di una sostanza è la temperatura alla quale essa cambia stato da solido (cristallino) a liquido (fusione isotropa). fusione (area sotto il picco) sono mostrati nella figura 1. Entrambi i valori concordano molto bene con i valori di riferimento forniti dal National Institute Standards Technology (NIST), come si può vedere nella tabella 1. Entrambi i valori concordano molto bene con i valori di riferimento forniti dal National Institute of Standards and Technology (NIST), come si può notare nella tabella 1.

Tabella 1 - Valori sperimentali e di riferimento per laTemperature di fusione ed entalpieL'entalpia di fusione di una sostanza, nota anche come calore latente, è una misura dell'apporto di energia, tipicamente calore, necessario per convertire una sostanza dallo stato solido a quello liquido. Il punto di fusione di una sostanza è la temperatura alla quale essa cambia stato da solido (cristallino) a liquido (fusione isotropa). temperatura di fusione e l'entalpia diTemperature di fusione ed entalpieL'entalpia di fusione di una sostanza, nota anche come calore latente, è una misura dell'apporto di energia, tipicamente calore, necessario per convertire una sostanza dallo stato solido a quello liquido. Il punto di fusione di una sostanza è la temperatura alla quale essa cambia stato da solido (cristallino) a liquido (fusione isotropa). fusione dell'acido acetilsalicilico.

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

Occorre prestare attenzione se la sostanza analizzata può subire una degradazione termica durante la misurazione DSC. Nel caso dell'esempio dell'acido acetilsalicilico qui riportato, si registra una perdita di massa dell'1,01%, determinata con una TGA NETZSCH, figura 2. Questo valore è accettabile in quanto l'ASTM 9.0 è stata modificata per garantire che la sostanza non subisca una degradazione termica. Questo valore è accettabile in quanto l'ASTM 928 stabilisce l'1% come massa massima nell'intervallo di fusione. Se la TGA non è disponibile, il modo migliore per monitorare la perdita di massa è pesare il crogiolo e il campione prima e dopo la misurazione.

Condividi questo articolo: