DSC voor het bepalen van de ideale oplosbaarheid? Vertel me hoe!

Classificatie van geneesmiddelen op basis van oplosbaarheid

De waterige oplosbaarheid is essentieel voor een geneesmiddel om zijn therapeutische doel te bereiken, aangezien de oplossnelheid een directe invloed heeft op de biologische beschikbaarheid van het geneesmiddel. De Farmacopee van de Verenigde Staten en de Europese Farmacopee classificeren geneesmiddelen op basis van hun oplosbaarheidsbereik bij benadering in mg/ml. 100-1000 mg/ml is bijvoorbeeld het oplosbaarheidsbereik voor een molecuul dat als vrij oplosbaar wordt beschouwd en 0,1-1 mg/ml is het bereik voor een molecuul dat wordt gekenmerkt door een zeer geringe oplosbaarheid in water. Daarom zal het bepalen van de waterige en niet-waterige oplosbaarheid de best mogelijke formulering bepalen voor een goed kandidaat-geneesmiddel.

Ideale oplosbaarheid geeft de verzadigde concentratie van een opgeloste stof, in molfractie, wanneer een ideaal oplosmiddel wordt gebruikt, d.w.z. het theoretische geval waarin een opgeloste stof wordt opgelost in een oplosmiddel zonder energieverlies tijdens het oplossingsproces. In de praktijk is dit niet haalbaar omdat de interactie tussen het oplosmiddel en de opgeloste stof meestal niet-ideaal is en de chemische interactie tussen de opgeloste stof en het oplosmiddel het oplossingsproces kan belemmeren. Voorbeelden van deze intermoleculaire interacties zijn waterstofbruggen, diëlektrische eigenschappen en dipoolmoment.

Hoewel de beste methode om de oplosbaarheid van een molecuul te bepalen UV-spectrofotometrie is, kan de ideale oplosbaarheid worden berekend als het Smelttemperaturen en -getallenDe enthalpie van fusie van een stof, ook wel latente warmte genoemd, is een maat voor de energie-input, meestal warmte, die nodig is om een stof om te zetten van vaste naar vloeibare toestand. Het smeltpunt van een stof is de temperatuur waarbij de toestand verandert van vast (kristallijn) naar vloeibaar (isotroop smeltpunt).smeltpunt en de enthalpie van fusie van de stof bekend zijn.

Maar wat betekent ideale oplosbaarheid in thermodynamische termen?

Tijdens het oplossingsproces moeten de bindingen tussen de oplossing en de vaste stof worden verbroken. De energie die nodig is om deze bindingen te verbreken is gelijk aan de energie die nodig is om een vaste stof te Smelttemperaturen en -getallenDe enthalpie van fusie van een stof, ook wel latente warmte genoemd, is een maat voor de energie-input, meestal warmte, die nodig is om een stof om te zetten van vaste naar vloeibare toestand. Het smeltpunt van een stof is de temperatuur waarbij de toestand verandert van vast (kristallijn) naar vloeibaar (isotroop smeltpunt). smelten, d.w.z. de enthalpie van fusie,(_∆Hf). Aan de andere kant moeten oplosmiddel-vloeistof bindingen ook worden verbroken, terwijl oplosmiddel-vloeistof bindingen moeten worden gevormd. De energie-input voor deze laatste stap kan enthalpie van mengen(_∆Hmix) worden genoemd. De enthalpie van oplossen is dus de som van de enthalpie van Smelttemperaturen en -getallenDe enthalpie van fusie van een stof, ook wel latente warmte genoemd, is een maat voor de energie-input, meestal warmte, die nodig is om een stof om te zetten van vaste naar vloeibare toestand. Het smeltpunt van een stof is de temperatuur waarbij de toestand verandert van vast (kristallijn) naar vloeibaar (isotroop smeltpunt). smelten en de enthalpie van mengen:

_∆Hsol = _∆Hf + _∆Hmix

Als de enthalpie van het mengen gelijk is aan nul, dan is de enthalpie van het oplossen gelijk aan de enthalpie van het Smelttemperaturen en -getallenDe enthalpie van fusie van een stof, ook wel latente warmte genoemd, is een maat voor de energie-input, meestal warmte, die nodig is om een stof om te zetten van vaste naar vloeibare toestand. Het smeltpunt van een stof is de temperatuur waarbij de toestand verandert van vast (kristallijn) naar vloeibaar (isotroop smeltpunt). smelten:

_∆Hsol = _∆Hf

Dit zijn de belangrijkste thermodynamische aannames voor het ideale oplossen van een kristallijn materiaal. Ideaal oplossen leidt tot ideale oplosbaarheid.

Andere aannames zijn dat _∆Hf positief is (fusie is een endotherme gebeurtenis) en _∆Hsol ook. Maar om een spontane reactie te laten plaatsvinden, moet de Gibbs vrije energie(∆G = _∆Hf -T∆S)negatief zijn; de entropie(S) moet dus positief zijn. Ervan uitgaande dat de Smelttemperaturen en -getallenDe enthalpie van fusie van een stof, ook wel latente warmte genoemd, is een maat voor de energie-input, meestal warmte, die nodig is om een stof om te zetten van vaste naar vloeibare toestand. Het smeltpunt van een stof is de temperatuur waarbij de toestand verandert van vast (kristallijn) naar vloeibaar (isotroop smeltpunt). smelttemperatuur en enthalpie van fusie onafhankelijk zijn van de experimentele temperatuur, en dat de oplossing een verzadigde oplossing oplevert, kan de vergelijking van Van't Hoff als volgt worden toegepast:

Waarbij: _x2 = verzadigde concentratie van het geneesmiddel in molfractie-eenheden

_∆Hf = enthalpie van fusie (J/mol)

r = gasconstante (J/K∙mol)

t = gegeven temperatuur (K)

_tm = Smelttemperaturen en -getallenDe enthalpie van fusie van een stof, ook wel latente warmte genoemd, is een maat voor de energie-input, meestal warmte, die nodig is om een stof om te zetten van vaste naar vloeibare toestand. Het smeltpunt van een stof is de temperatuur waarbij de toestand verandert van vast (kristallijn) naar vloeibaar (isotroop smeltpunt). smelttemperatuur (K)

Het resultaat geeft de verzadigde concentratie van een opgeloste stof in het ideale oplosmiddel, in molfractie. Met andere woorden, dit is de maximaal haalbare concentratie van het geneesmiddel in het best mogelijke oplosmiddel. Aulton's Pharmaceutics boek [1] noemt het voorbeeld van acetylsalicylzuur. De (berekende) ideale oplosbaarheid van acetylsalicylzuur is 0,037 molfractie; als beste oplosmiddel wordt tetrahydrofuraan (THF) genoemd, waarvan de experimenteel bepaalde oplosbaarheid 0,036 molfractie is. THF is dus bijna het ideale oplosmiddel voor acetylsalicylzuur. Het is echter belangrijk om in gedachten te houden dat de intermoleculaire interacties de oplossing ook kunnen bevorderen, waardoor de experimentele oplosbaarheid hoger is dan die geschat door de vergelijking van Van't Hoff.

De DSC-curve voor acetylsalicylzuur met de experimentele waarden voor de Smelttemperaturen en -getallenDe enthalpie van fusie van een stof, ook wel latente warmte genoemd, is een maat voor de energie-input, meestal warmte, die nodig is om een stof om te zetten van vaste naar vloeibare toestand. Het smeltpunt van een stof is de temperatuur waarbij de toestand verandert van vast (kristallijn) naar vloeibaar (isotroop smeltpunt). smelttemperatuur (geëxtrapoleerde begintemperatuur) en de enthalpie van smelting (gebied onder de piek) worden getoond in figuur 1. Beide waarden komen goed overeen met de referentiewaarden van het National Institute of Standards (NIST), zoals te zien is in tabel 1. Beide waarden komen goed overeen met de referentiewaarden van het National Institute of Standards and Technology (NIST), zoals te zien is in tabel 1.

Tabel 1 - Experimentele en referentiewaarden voor Smelttemperaturen en -getallenDe enthalpie van fusie van een stof, ook wel latente warmte genoemd, is een maat voor de energie-input, meestal warmte, die nodig is om een stof om te zetten van vaste naar vloeibare toestand. Het smeltpunt van een stof is de temperatuur waarbij de toestand verandert van vast (kristallijn) naar vloeibaar (isotroop smeltpunt). smelttemperatuur en enthalpie van smelting voor acetylsalicylzuur.

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

Voorzichtigheid is geboden als de geanalyseerde stof mogelijk thermische afbraak ondergaat tijdens de DSC-meting. In het geval van het hier getoonde voorbeeld van acetylsalicylzuur wordt een massaverlies van 1,01% geregistreerd, bepaald met een NETZSCH TGA, figuur 2. Deze waarde is aanvaardbaar omdat ASTM 928 de stof niet analyseert. Deze waarde is acceptabel omdat ASTM 928 1% voorschrijft als de maximale massa in het smelttraject. Als er geen TGA beschikbaar is, is het wegen van de kroes en het monster voor en na de meting de beste manier om het massaverlies te controleren.

Deel dit artikel: