29.07.2020 by Dr. Gabriele Kaiser
DSCによる物質の純度調査
示差走査熱量測定（DSC）は、結晶性物質の純度を迅速かつ簡単に測定する方法です。数ミリグラムの試料で1回測定するだけです。その仕組みはこちらをご覧ください！
不純物の存在による融点降下を考慮したVan´t Hoff方程式に基づいて計算されながら、評価は通常自動的に実行されます。この方法の適用には、不純物が融液に溶解し、固相に不溶であることが必要です。
メチルパラベン - 広く使用されている抗菌防腐剤
メチルパラベン（またはニパジン；IUPAC名：4-ヒドロキシ安息香酸メチル）は、化粧品、食品（E218）、経口および局所用医薬製剤に頻繁に使用される成分である。対応するメチルパラベンのモノグラフ（Identification B）に記載されているように、融点125℃～128℃の白色結晶性粉末である。写真はメチルパラベンの微結晶である。
Purity Determination
図1は、窒素雰囲気下、アルミニウム容器中で、0.7 K/分で行ったメチルパラベンのDSC測定結果である。DSCによるPurity Determination をより詳細に記述したASTM E928 (1)では、このような実験にはsmall 加熱速度とsmall 試料質量が推奨されている：
- 加熱速度は0.3 K/分～0.7 K/分。
- 試料質量 1 mg～3 mg
さらに、メルト領域で最低200点を取得する必要がある。
本測定値は、Purity Determination のすべての要件を満たしている：
- メチルパラベンは結晶性物質である。
- 加熱中に多形性が変化しない（単斜晶I型が存在する）。
- 撹乱のない明確な融解効果がある。
- 溶融時に生じる質量損失が1％未満である（ASTM E928の閾値）。
結果として得られるVan´t Hoffプロット（図2）は、部分面積の逆数（x軸として1/F）を、その融解量が観察される温度（y軸）とともに表示する。非線形データは測定曲線から直接取り出したもので、直線は線形化後のデータを表す。不純物の総量は直線曲線の傾きから導き出され、今回のケースでは0.14 mol%を占めている。したがって、使用したメチルパラベンの純度は99.86 mol%である。1/F=0におけるy軸と一次曲線の交点から、純度100%の試料の理論融解温度が得られ、ここでは126.063℃である。測定物質の融解温度は、1/F = 1に対応する温度値と関連している。Van´t Hoffプロットに関する詳細は、こちらをご覧ください。
図2：メチルパラベンのPurity Determination 、Van´t Hoffプロット 非線形データ（+）と線形化データ（x）の両方を、結果の表とともに表示。TmeltingとTmeltingpureは、線形化データの外挿によって導き出される。