Introducere
Puritatea produselor farmaceutice și alimentare merge mână în mână cu calitatea acestora. Substanțele livrate nu trebuie să conțină niciun contaminant care ar putea fi dăunător pentru un organism. În special în cazul formulărilor, contaminanții nu trebuie să interfereze cu ingredientul activ și să împiedice astfel buna funcționare a acestuia. Din aceste motive, purity determination este esențial pentru substanțele medicamentoase, cosmetice și alimentare.
În exemplul de față, a fost determinată puritatea Nipaginului. Această pulbere albă este cunoscută sub denumirea chimică de metil paraben (figura 1) și este utilizată ca conservant în cosmetice, medicamente și alimente sub denumirea E218 [1, 2].
ASTM E928-08 descrie procedura pentru purity determination prin intermediul măsurătorilor DSC. Aceasta ia în considerare faptul că "intervalul temperaturii de Temperaturile și entalpiile de topireEntalpia de fuziune a unei substanțe, cunoscută și sub denumirea de căldură latentă, este o măsură a aportului de energie, de obicei căldură, care este necesară pentru a transforma o substanță din stare solidă în stare lichidă. Punctul de topire al unei substanțe este temperatura la care aceasta își schimbă starea din solid (cristalin) în lichid (topitură izotropică). topire a unui compus se lărgește odată cu creșterea nivelului de impuritate" [3]. Această metodă este aplicabilă amestecurilor cu impurități care se dizolvă în topitură și sunt insolubile în cristal, deci pentru ceea ce sunt cunoscute sub denumirea de impurități eutectice.
Condiții de testare
Importanța rezistenței termice - Soluție software de economisire a timpului de la NETZSCH
Modificările de temperatură în timpul unei măsurători DSC sunt măsurate de obicei pe partea de referință. Temperatura "reală" a probei depinde de rezistența termică dintre creuzetul de referință și cel al probei, precum și de entalpia proceselor care au loc în probă. Deoarece cunoașterea temperaturii corecte a probei joacă un rol important în determinarea purității, rezistența termică trebuie să fie calculată înainte de teste. În software-ul NETZSCH Proteus® pentru DSC, calibrarea rezistenței termice are loc simultan cu calibrarea temperaturii și a entalpiei, astfel încât curbele rezultate indică automat temperatura reală din interiorul probei.
Măsurători
Înainte de efectuarea măsurătorilor cu DSC 204 F1 Phoenix® , vasele Concavus® din aluminiu au fost spălate cu acetonă și încălzite la 425 °C timp de un minut. După introducerea probei (masa probei 2,12 mg) în creuzet, acesta a fost închis ermetic și poziționat în celula DSC.
Intervalul de temperatură trebuie ales cu atenție pentru a începe încălzirea cu mult înainte de Temperaturile și entalpiile de topireEntalpia de fuziune a unei substanțe, cunoscută și sub denumirea de căldură latentă, este o măsură a aportului de energie, de obicei căldură, care este necesară pentru a transforma o substanță din stare solidă în stare lichidă. Punctul de topire al unei substanțe este temperatura la care aceasta își schimbă starea din solid (cristalin) în lichid (topitură izotropică). topire, deoarece punctul de Temperaturile și entalpiile de topireEntalpia de fuziune a unei substanțe, cunoscută și sub denumirea de căldură latentă, este o măsură a aportului de energie, de obicei căldură, care este necesară pentru a transforma o substanță din stare solidă în stare lichidă. Punctul de topire al unei substanțe este temperatura la care aceasta își schimbă starea din solid (cristalin) în lichid (topitură izotropică). topire poate fi redus de influența impurităților. În plus, trebuie să se ia în considerare pretopirea, care este minimă în cazul materialelor foarte pure, dar poate crește odată cu creșterea contaminării.
În primul segment, proba a fost încălzită de la temperatura camerei la 100 °C la o viteză de încălzire de 20 K/min. În următorul segment, viteza de încălzire a fost redusă la 0,7 K/min, iar temperatura a fost crescută la 130 °C. Pe parcursul întregului experiment, celula DSC a fost purjată cu azot uscat.
Rezultatele testelor
Figura 2 prezintă curba DSC a celui de-al doilea segment de încălzire. Picul EndotermiceO tranziție de probă sau o reacție este endotermă dacă este nevoie de căldură pentru conversie.endotermic rezultă din topirea Nipaginului. Temperatura de debut detectată la 125,4°C este în bună concordanță cu valoarea din literatura de specialitate pentru temperatura de Temperaturile și entalpiile de topireEntalpia de fuziune a unei substanțe, cunoscută și sub denumirea de căldură latentă, este o măsură a aportului de energie, de obicei căldură, care este necesară pentru a transforma o substanță din stare solidă în stare lichidă. Punctul de topire al unei substanțe este temperatura la care aceasta își schimbă starea din solid (cristalin) în lichid (topitură izotropică). topire (125,2°C [1]).
Diagrama Van't Hoff, punctele de Temperaturile și entalpiile de topireEntalpia de fuziune a unei substanțe, cunoscută și sub denumirea de căldură latentă, este o măsură a aportului de energie, de obicei căldură, care este necesară pentru a transforma o substanță din stare solidă în stare lichidă. Punctul de topire al unei substanțe este temperatura la care aceasta își schimbă starea din solid (cristalin) în lichid (topitură izotropică). topire și puritatea
Pentru calcularea purității, se utilizează ecuația Van't Hoff, astfel cum este descrisă în metoda A din ASTM E928-08:
TS: temperatura probei [K]
T0: temperatura de Temperaturile și entalpiile de topireEntalpia de fuziune a unei substanțe, cunoscută și sub denumirea de căldură latentă, este o măsură a aportului de energie, de obicei căldură, care este necesară pentru a transforma o substanță din stare solidă în stare lichidă. Punctul de topire al unei substanțe este temperatura la care aceasta își schimbă starea din solid (cristalin) în lichid (topitură izotropică). topire a Nipaginei pure [K]
R: constanta gazului (= 8,314 J/mol-1-K-1)
X: fracția molară a impurității
H: căldura de Temperaturile și entalpiile de topireEntalpia de fuziune a unei substanțe, cunoscută și sub denumirea de căldură latentă, este o măsură a aportului de energie, de obicei căldură, care este necesară pentru a transforma o substanță din stare solidă în stare lichidă. Punctul de topire al unei substanțe este temperatura la care aceasta își schimbă starea din solid (cristalin) în lichid (topitură izotropică). topire [J-mol-1], calculată din aria vârfului
F: fracția topită
Graficul Van't Hoff este o reprezentare grafică a datelor de la purity determination. Acesta compară datele de măsurare reale pentru 1/F (reciproca fracțiunii vârfului de Temperaturile și entalpiile de topireEntalpia de fuziune a unei substanțe, cunoscută și sub denumirea de căldură latentă, este o măsură a aportului de energie, de obicei căldură, care este necesară pentru a transforma o substanță din stare solidă în stare lichidă. Punctul de topire al unei substanțe este temperatura la care aceasta își schimbă starea din solid (cristalin) în lichid (topitură izotropică). topire) cu temperatura la care se observă acea cantitate de Temperaturile și entalpiile de topireEntalpia de fuziune a unei substanțe, cunoscută și sub denumirea de căldură latentă, este o măsură a aportului de energie, de obicei căldură, care este necesară pentru a transforma o substanță din stare solidă în stare lichidă. Punctul de topire al unei substanțe este temperatura la care aceasta își schimbă starea din solid (cristalin) în lichid (topitură izotropică). topire. Aceste date sunt de obicei neliniare; neliniaritatea crește odată cu scăderea purității. Abaterea de la liniaritate este cauzată de pretopire, care nu poate fi detectată cu ajutorul DSC. Trebuie remarcat faptul că curbura este influențată de programul de temperatură al măsurării DSC (începerea prea aproape de vârful de Temperaturile și entalpiile de topireEntalpia de fuziune a unei substanțe, cunoscută și sub denumirea de căldură latentă, este o măsură a aportului de energie, de obicei căldură, care este necesară pentru a transforma o substanță din stare solidă în stare lichidă. Punctul de topire al unei substanțe este temperatura la care aceasta își schimbă starea din solid (cristalin) în lichid (topitură izotropică). topire) și de limitele pentru calcularea zonei vârfului (de exemplu, limita stângă prea aproape de vârful de topire).
Pentru liniarizarea curbei, software-ul calculează o valoare revizuită pentru F prin adăugarea unui factor de corecție c la suprafața totală și la fiecare suprafață fracționată. Această procedură realizează în final liniaritatea curbeiTs=f(1/F).
În plus, greutatea moleculară trebuie introdusă în software pentru a calcula valoarea mol%.
Figura 3 prezintă datele observate și datele corectate (curbă liniară).
Puritatea se calculează din panta datelor liniare corectate. Punctul de topire teoretic al materialului 100% pur poate fi, de asemenea, obținut din grafic ca punct în care fracția topită (1/F) este 0 (T topire pură în caseta din figura 3). Acesta se ridică la 126,063°C în comparație cu temperatura de topire de 125,995°C. Programul NETZSCH Purity calculează conținutul de impurități al probei Nipagin măsurate la 0,14 mol%.
Rezultatele sunt fiabile numai atunci când datele ajustate prezintă linearitate, nivelul de puritate este mai mare de 98,5% și factorul de corecție c este mai mic de 20% [3].
După măsurare, proba a fost cântărită din nou pentru a se asigura că nu a avut loc nicio pierdere de masă în timpul măsurării. O modificare a masei inițiale ar indica evaporarea substanțelor volatile, ceea ce ar duce la un efect EndotermiceO tranziție de probă sau o reacție este endotermă dacă este nevoie de căldură pentru conversie.endotermic. Astfel, vârful EndotermiceO tranziție de probă sau o reacție este endotermă dacă este nevoie de căldură pentru conversie.endotermic nu ar fi cauzat doar de topire, ci și de eliberarea de substanțe volatile. Acest lucru ar denatura evaluarea vârfului.
Concluzie
Metoda DSC oferă o modalitate ușoară de a determina puritatea materialelor cristaline pure. Puritatea se calculează folosind rata de topire a materialului investigat. Din vârful de topire DSC, se determină depresiunea punctului de topire, care este direct legată de prezența impurităților.
O condiție prealabilă pentru purity determination cu ajutorul DSC este ca impuritățile să se dizolve în topitură și să fie insolubile în cristal. Pentru un purity determination corect, trebuie, de asemenea, împiedicată sublimarea probei.