Tips och tricks
Hur påverkas hydraters termiska beteende av locket på smältdegeln?
Hydrater är en grupp kristallina fasta ämnen som avger sitt kristallvatten vid upphettning.
Frigöringstemperaturen är bland annat beroende av den bindningsenergi med vilken vattnet är bundet i strukturen. Detta ger möjlighet att få information om bindningsförhållandena i kristallstrukturen med hjälp av termisk analys. Släpptemperaturen påverkas emellertid också av det degel-system som används. Man kan förvänta sig att diametern på hålet i degelns lock kommer att påverka frigöringstemperaturen. Effekter i DSC- eller TGA-kurvorna som kan spåras tillbaka till samma frisättning av vatten från ett hydrat kan därför variera mycket i fråga om deras temperaturposition, endast baserat på de mätförhållanden som valts.
Med följande exempel på amoxicillintrihydrat kommer det att visas vilka effekter som spelar in för DSC-kurvor. Amoxicillin är ett antibiotikum som används för människor och djur för behandling av bakteriella infektioner, t.ex. mellanöroninflammation, bronkit eller hudsjukdomar. Substansen angrips inte av magsyra och kan därför administreras inte bara som infusion eller injektion utan också som tablett eller suspension. Orala läkemedelsformer innehåller oftast amoxicillin i trihydratform, ett vitt kristallint pulver [1]
Förundersökningar med hjälp av TGA-FT-IR
För att verifiera att amoxicillinets vattenavgivning inte överlappas av nedbrytning av substansen, utfördes först en termogravimetrisk mätning i kombination med en Bruker FT-IR, vars resultat visas i figur 1.
Provet uppvisar flera massförändringar under uppvärmning till 600°C. Det första steget med en DTG-topptemperatur på 132°C motsvarar en massförlust på 12,9%. Detta värde stämmer väl överens med den teoretiska massförlusten på 12,88%, som kan beräknas utifrån amoxicillintrihydratets molmassa på 419 g/mol och frisättningen av alla tre vattenmolekylerna. Figur 2 bekräftar att den gas som frigörs verkligen uteslutande är vatten
DSC-undersökning med olika hål i locken till smältdeglar
Prover med en massa på 2,25 mg vardera vägdes in i Concavus® aluminiumdeglar och deglarna förseglades med lock med olika hål. Bilder av de preparerade hålen visas nedan. Vattenavgivningen syns i DSC-kurvorna som en endotermisk topp. Som tydligt framgår av figur 3 förskjuts både början av toppen och i synnerhet toppen av varje motsvarande topp till högre temperaturer när hålstorleken minskar. En minskning av håldiametern med en faktor 11,5 (från ca 727 µm till ca 63 µm) resulterar i en förskjutning av topptemperaturen med 37 K. Dessutom förändras toppens form: ju mindre hålet i locket är, desto smalare och brantare blir toppen.
Sammanfattning
När aluminiumdeglar med genomborrade lock används för testning av organiska och oorganiska hydrater, har hålets storlek ett betydande inflytande på temperaturpositionen för den resulterande endotermiska förångningstoppen. God reproducerbarhet av DSC-mätresultaten kan endast uppnås när de identiska mätförhållanden som används också inkluderar identisk hålstorlek. På samma sätt kan man förvänta sig ett liknande beteende för alla reaktioner där gaser frigörs, t.ex. förbrännings- eller nedbrytningsreaktioner.