Wprowadzenie
Stwierdzono, że temperatury topnienia różnych ciał stałych, takich jak niektóre polimery, kwasy tłuszczowe, Ionic ciecze i związki farmaceutyczne, ulegają znacznemu obniżeniu w obecności dwutlenku węgla w stanie nadkrytycznym (scCO2) ze względu na rozpuszczalnośćCO2 w stopionym materiale. Efekt ten może być korzystny dla przetwarzania lub krystalizacji materiałów z ich stopów, zwłaszcza jeśli są one wrażliwe termicznie. Podatność materiału na obniżenie temperatury topnienia w obecności scCO2 można zbadać za pomocą wysokociśnieniowej DSC (HP-DSC) do pomiaru temperatury topnienia materiału pod podwyższonym ciśnieniemCO2, nawet bez osiągania warunków nadkrytycznych. W niniejszym badaniu zbadano wpływ wysokiego ciśnienia dwutlenku węgla na temperaturę topnienia związku farmaceutycznego piroksykamu, niesteroidowego leku przeciwzapalnego (NLPZ). Opisano cztery bezwodne formy krystaliczne (polimorfy) tego związku [1]. Dostępna w handlu forma I, o temperaturze topnienia około 201°C, jest najbardziej stabilną formą krystaliczną. Wykazano, że Temperatury i entalpie topnieniaEntalpia syntezy substancji, znana również jako ciepło utajone, jest miarą nakładu energii, zazwyczaj ciepła, która jest niezbędna do przekształcenia substancji ze stanu stałego w ciekły. Temperatura topnienia substancji to temperatura, w której zmienia ona stan ze stałego (krystalicznego) na ciekły (stopiony izotropowo).temperatura topnienia formy I ulega znacznemu obniżeniu w obecności scCO2 [1]. Ponieważ piroksykam rozkłada się po stopieniu, obniżenie temperatury topnienia związku może być korzystne dla wzrostu innych form krystalicznych (np. formy III) ze stopu, które są trudno dostępne przez krystalizację z roztworów w rozpuszczalnikach organicznych.
Szczegóły eksperymentu
Piroxicam (TCI America) stosowano w postaci otrzymanej. Pomiary DSC przeprowadzono za pomocą urządzenia NETZSCH DSC 204 HP Phoenix® na próbkach o masie 4-6 mg w otwartych tyglach aluminiowych o pojemności 25 μl. Próbki ogrzewano z prędkością 10 K/min w strumieniu N2 lubCO2 o ciśnieniu od 1 do 40 barów przy natężeniu przepływu 100 ml/min lub w statycznej atmosferzeCO2 w celu uzyskania ciśnienia >55 barów.libraWzorzec indowy został użyty do weryfikacji temperatury przyrządu, która nie zmieniała się pod wpływem różnych atmosfer i ciśnień.
Wyniki
Rysunek 1 przedstawia przejścia topnienia na krzywych DSC piroksykamu w postaci I pod ciśnieniemCO2 w otoczeniu oraz pod ciśnieniemCO2 40 barów i 63 barów. Podczas gdy pomiary przy ciśnieniu otoczenia i 40 barów przeprowadzono przy dynamicznym przepływieCO2, pomiar przy ciśnieniu 63 barów przeprowadzono w statycznej atmosferzeCO2 w układzie zamkniętym. Maksymalne ciśnienie 55 barów ze zbiornikaCO2 zostało wpuszczone do HP-DSC w temperaturze otoczenia, a system został zamknięty tak, że ciśnienie wzrosło wraz z ogrzewaniem, osiągając 63 bary na początku topnienia próbki. Ekstrapolowana temperatura początku piku topnienia piroksykamu wynosząca 201,3°C przy ciśnieniu otoczenia jest zgodna z wartością literaturową1. Początek topnienia został obniżony o około 5,5 K do 196°C pod ciśnieniem 40 barówCO2. Obniżyła się ona o dodatkowe 2,5 K pod ciśnieniemCO2 wynoszącym 63 bary.
Aby sprawdzić, czy efekt obniżenia temperatury topnienia piroksykamu poprzez zwiększenie ciśnieniaCO2 był specyficzny dlaCO2, zbadano wpływ zwiększenia ciśnienia N2 na zachowanie topnienia związku. Rysunek 2 przedstawia piki topnienia piroksykamu pod ciśnieniem N2 przy ciśnieniu otoczenia, 10 barów i 40 barów. W przeciwieństwie do efektu obniżenia temperatury topnienia w wyniku wzrostu ciśnieniaCO2, wzrost ciśnienia N2 spowodował niewielki wzrost temperatury topnienia piroksykamu, co jest zgodne z zachowaniem większości materiałów, które ulegają rozszerzeniu podczas zmiany z ciał stałych w ciecze.
Podsumowanie
Pomiary HP-DSC wykazały, że piroksykam ulega obniżeniu temperatury topnienia o około 8 K w obecności atmosferyCO2 o ciśnieniu 63 barów w porównaniu z sytuacją przy ciśnieniu otoczenia. Badanie to wykazało przydatność pomiarów HP-DSC do badań przesiewowych ciał stałych pod kątem potencjalnego obniżenia temperatury topnienia w scCO2, nawet gdy ciśnienia są niższe niż niezbędne do osiągnięcia fazy nadkrytycznej.