はじめに
ある種のポリマー、脂肪酸、Ionic 液体、医薬化合物など、さまざまな固体の融解温度は、超臨界二酸化炭素（scCO2）の存在下で、融液への二酸化炭素の溶解性により大幅に低下することがわかっている。この効果は、特に熱に敏感な材料を融液から加工または結晶化させるのに有益である。scCO2存在下での融点降下に対する材料の感受性は、高圧DSC（HP-DSC）を使用して、超臨界状態に達しない場合でも、CO2の高圧下で材料の融点温度を測定することによって調べることができる。本研究では、非ステロイド性抗炎症薬（NSAID）である医薬化合物ピロキシカムの融点に対する高圧二酸化炭素の影響を調べた。この化合物には4つの無水結晶形（多形性）が報告されている[1]。市販されている形態Iは融点が約201℃で、最も安定な結晶形態である。形態Iの融点は、scCO2の存在下で大幅に低下することが示されている[1]。ピロキシカムは融解すると分解するので、融点を下げることは、有機溶媒中の溶液から結晶化させることが困難な他の結晶形（例えばIII形）を融液から成長させるのに有効である。
実験内容
Piroxicam（TCIアメリカ）は受け取ったまま使用した。DSC測定は、NETZSCH DSC 204 HPPhoenix 、25μLのアルミ製るつぼに入れた4～6mgの試料を用いて行った。試料は、100mL/minの流量で1～40barの圧力を有するN2またはCO2流下、または55barを超える圧力を達成するための静的CO2雰囲気下、10K/minで加熱した。装置の温度較正を検証するためにインジウム標準試料が使用されたが、この温度較正は異なる雰囲気と圧力の下でも変化しなかった。
結果
図1は、CO2常圧下、CO2圧力40barおよび63barにおけるピロキシカムI型のDSC曲線における融解遷移を示している。常圧と40barでの測定はCO2のダイナミックフロー下で行われたのに対し、63barでの測定は閉鎖系でCO2の静的雰囲気下で行われた。CO2タンクからの最大圧力55barが常温でHP-DSCに導入され、システムは加熱とともに圧力が上昇するように閉じられ、試料融解の開始時に63barに達した。常圧でのピロキシカム融解ピークの外挿開始温度201.3℃は文献値1と一致した。融解開始温度は、40barのCO2下では約5.5K低下して196℃となった。63barのCO2圧力下ではさらに2.5K低下した。
CO2圧力の増加によるピロキシカムの融点降下効果がCO2に特異的であることを確認するため、化合物の融解挙動に対するN2圧力の増加効果を調べた。図2は、常圧、10バール、40バールのN2下でのピロキシカムの融解ピークを示している。CO2圧力の増加による融点降下効果とは対照的に、N2圧力の増加はピロキシカムの融点をわずかに上昇させた。これは、固体から液体に変化する際に膨張する多くの物質の挙動と一致している。
概要
HP-DSC測定により、ピロキシカムは63barのCO2雰囲気下において、常圧下と比較して約8Kの融点降下を起こすことが示された。この研究は、圧力が超臨界相に到達するのに必要な圧力以下であっても、scCO2中で融点降下の可能性がある固体をスクリーニングするためのHP-DSC測定の有用性を示した。