• Nie Znaleziono Wyników

SUBSTANCJE TOPIĄCE SIĘ Z ROZKŁADEM

W dokumencie [2017/Nr 7] Nr 7/2017 (pełna wersja) (Stron 35-38)

KWAS ACETYLOSALICYLOWY

Z danych uzyskanych dla kwasu acetylosalicy­

lowego przedstawionych na rycinie 5 wynika, że związek ten rozkłada się dwuetapowo.

W pierwszym etapie rozkłada się około 60% sub­

stancji. Maksymalna szybkość rozkładu 10,92%/

min następuje w temperaturze 173,3°C. 0,5% sub­

stancji rozłożyło się w temperaturze 118,6°C; 1,0%

w 127,7°C; 2,0% w 136,1°C. Drugi etap rozkładu na­

stępuje w temperaturze ok. 250°C. W tym etapie de­

kompozycji ulega ok. 40% substancji. Dla tego etapu maksimum na krzywej DTG wypada w temperatu­

rze 343,3°C, co odpowiada rozkładowi 6,17%/min.

Badana substancja uległa całkowitemu rozkładowi w temperaturze ok. 400°C. Z pomiarów DSC wyni­

ka, że kwas acetylosalicylowy topi się w temperatu­

rze 141,0°C, ciepło topnienia tego procesu wyno­

si 188,2 J/g. Zestawiając powyższe dane, możemy jednoznacznie zakwalifikować kwas acetylosalicylo­

wy do związków topiących się z rozkładem, ponie­

waż piroliza rozpoczęła się w 118,6°C, a topnienie dopiero w 141,0°C. W literaturze maksima na krzy­

wej DTG wypadają w temperaturze 185°C oraz 378°C,

w porównaniu do otrzymanych w tej pracy wartości 173,3°C oraz 343,3°C [18–20]. Różnice te mogą wy­

nikać z zastosowania przez autorów tych prac innych warunków pomiarowych. Podczas eksperymentu za­

stosowali oni tygle platynowe oraz większe naważki próbek (od 7 do 20 mg) [18]. Pozostałe dane: liczba etapów rozkładu, ubytki masy, temperatura topnienia odpowiadają doniesieniom literaturowym [18–20].

KWAS CYTRYNOWY BEZWODNY

Rycina 6 przedstawia krzywe TGA, DTG i DSC dla bezwodnego kwasu cytrynowego.

Rycina 4. Krzywa TGA, DTG oraz DSC dla ibuprofenu

Rycina 5. Krzywa TGA, DTG oraz DSC dla kwasu acetylosalicylowego

Rycina 6. Krzywa TGA, DTG oraz DSC dla bezwodnego kwasu cytrynowego

Wynika z nich, że kwas ten rozkłada się jed­

noetapowo i prawie całkowicie (pozostałość po procesie rozkładu w temperaturze 450°C wyno­

si 2,15% początkowej masy substancji). Maksi­

mum na krzywej DTG w temperaturze 223,6°C odpowiada rozkładowi 24,21% związku na mi­

nutę. 0,5% kwasu rozłożyło się w 159,8°C; 1,0%

w 163,7°C; 2,0% w 168,2°C. Z pomiarów uzy­

skanych metodą DSC obliczona temperatura top­

nienia to 155,6°C; temperatura maksimum piku 160,9°C, a entalpia topnienia 236,6 J/g. Z prak­

tycznego punktu widzenia oznacza to, iż top­

nienie i rozkład zachodzą jednocześnie. Dane przedstawione w tej pracy dla bezwodnego kwa­

su cytrynowego są również zgodne z danymi literaturowymi [21, 22].

CHLOROWODOREK EFEDRYNY

Na podstawie wyników badań chlorowodor­

ku efedryny przedstawionych na rycinie 7 można stwierdzić, iż związek ten rozkłada się całkowicie w temperaturze około 350°C w procesie jednoeta­

powym.

0,5% substancji rozkłada się w 199,8°C;

1,0% w 210,7°C; 2,0% w 220,3°C. Z pomiarów DSC wynika, że chlorowodorek efedryny topi się w 219,3°C, temperatura maksimum piku 223,2°C, entalpia topnienia 183,9 J/g. Efedryna topi się z rozkładem. Dane literaturowe potwierdzają uzy­

skane informacje [23, 24]. Różnice zaobserwowa­

ne odnośnie do maksimum na krzywej DTG są nie­

znaczne: 267,79°C w porównaniu do otrzymanej wartości 274°C [24].

Wszystkie dane otrzymane dla przebadanych substancji metodą termograwimetryczną i różnico­

wej kalorymetrii skaningowej zostały zebrane i za­

mieszczone w tabelach 1 i 2.

Oznaczanie wody hydratacyjnej

Obecność cząsteczek wody w strukturze kry­

stalizacyjnej wpływa na interakcje międzycząstecz­

kowe, co z kolei rzutuje na rozpuszczalność, szyb­

kość rozpuszczania, aktywność termodynamiczną oraz stabilność substancji. To z kolei pociąga za sobą zmiany w ich biodostępności [25]. Ponadto obec­

ność wody zaadsorbowanej, zaabsorbowanej lub związanej w sieci krystalicznej ma duże znaczenie w procesie formulacji leków, ponieważ wiele cech fizykochemicznych substancji w stanie stałym ulega zmianom w zależności od zawartości wody. Powo­

duje to konieczność modyfikacji procesów techno­

logicznych, takich jak mielenie czy tabletkowanie.

Dodatkowo, podczas rozdrabniania substancji może dochodzić do utraty wody krystalizacyjnej, co może wpływać na dalsze etapy produkcji i właściwości produktu finalnego.

Poniższy przykład ilustruje zastosowanie ter­

mograwimetrii do oznaczenia ilości wody krysta­

lizacyjnej w laktozie jednowodnej. Na podstawie wyników zaprezentowanych na rycinie 8 można stwierdzić, że laktoza rozkłada się dwuetapowo.

Początkowo następuje dehydratacja, dla której maksymalna szybkość procesu odpowiada ubytko­

wi 2,53%/min w 144,4°C. Ubytek tej masy stanowi 5,01% masy początkowej substancji (M=360,312 g/

mol), co odpowiada 18,05 g/mol; wskazuje to, że na jeden mol laktozy przypada 1 mol wody. Drugi ubytek masy odpowiada pierwszemu etapowi de­

kompozycji, w którym rozłożyło się 10,51% ba­

danego związku, maksymalna szybkość tego pro­

cesu ma miejsce w 235,8°C i wynosi 3,34%/min.

Trzeci ubytek masy, będący drugim etapem rozkła­

du, to ubytek masy na poziomie 67,84%. Najwięk­

sza szybkość rozkładu dla tego etapu ma miejsce Rycina 7. Krzywa TGA, DTG oraz DSC dla chlorowodorku efedryny

Tabela 2. Zestawienie danych uzyskanych metodą DSC

Substancja Tonset [°C] Tend [°C] Tmax [°C] Entalpia topnienia [J/g]

Ibuprofen 75,6 80,5 78,3 135,2

Paracetamol 168,8 173,6 172,4 194,5

Lidokaina 67,8 71,7 70,0 76,16

Kwas acetylosalicylowy 141,0 146,8 145,3 188,2

Kwas cytrynowy 155,6 163,1 160,9 236,6

Chlorowodorek efedryny 219,3 227,5 223,2 183,9

Tabela 1. Zestawienie danych termograwimetrycznych

Substancja L. etapów Pozostałość [%] T0,5% [°C] T1,0% [°C] T2,0% [°C] Tmax [°C]

Ibuprofen 1 0,8 126,2 138,1 149,4 222,1

Paracetamol 1 0 193,5 204,3 216,4 295,3

Lidokaina 1 0 129,3 141,3 153,5 234,8

Kwas acetylosalicylowy

2 40,76;

0

118,6 127,7 136,1 173,3;

343,3

Kwas cytrynowy 1 2,15 159,8 163,7 168,2 223,6

Chlorowodorek

efedryny 1 0 199,8 210,7 220,3 274,5

A N A L I Z A FA R M A C E U T Y C Z N A

w 301,4°C i wynosi 14,14%/min. Literatura poda­

je, iż rozkład laktozy zachodzi w 3 etapach [26, 27].

Pierwszy etap – dehydratacja, zachodzi w przedzia­

le temperatur od 85 do 170°C, a maksima dla tego procesu mieszczą się w zakresie od 110 do 153°C, natomiast obserwowany ubytek masy wynosi ok. 4,5%. Pierwszy etap dekompozycji ma miej­

sce w przedziale 220–260°C lub 140–320°C [26, 27]. Drugi etap rozkładu następuje w przedziale od 270 do powyżej 300°C. Otrzymane w tej pra­

cy wyniki mieszczą się w tych zakresach [26–28].

Powyżej 800°C masa substancji nie zmieniła się, w temperaturze 900°C masa pozostałości wynio­

sła 15,23%. W 900°C zamieniona została atmosfe­

ra z obojętnej na utleniającą (gaz omywający z azotu przełączono na powietrze), w wyniku czego doszło do utlenienia sadzy powstającej podczas rozkładu termicznego substancji, umożliwiając wyznaczenie masy popiołu. W omawianym przypadku masa po­

zostałości wynosiła 1,41% masy początkowej sub­

stancji, co odpowiada głównie zawartości związków nieorganicznych w popiołach.

Oznaczanie

pozostałości rozpuszczalników

Oznaczenie pozostałości rozpuszczalników (głównie organicznych) w produktach farmaceu­

tycznych ma duże znaczenie w kontekście ich wpły­

wu na zdrowie ludzi. Produkowany preparat musi spełniać normy czystości zapewniające bezpieczeń­

stwo stosowania. Pozostałość rozpuszczalników ma także istotne znaczenie, jeśli chodzi o właściwo­

ści fizykochemiczne substancji czynnych i pomoc­

niczych [29]. Termograwimetria znajduje zastoso­

wanie w oznaczaniu lotnych związków, szczególnie w połączeniu ze spektrometrią mas bądź spektro­

skopią w podczerwieni, umożliwiając wykonanie oznaczeń ilościowych i jakościowych. Przykładem może być oznaczenie etanolu w suszonym rozpy­

łowo kromoglikanie disodowym lub określenie za­

wartości butanolu i wody w esomeprazolu magne­

zu [30, 31].

Mimo że surowce roślinne do celów leczniczych stosowane są w postaci wysuszonej, obecna jest w nich pewna ilość wody. Może to sprzyjać rozwo­

jowi pleśni i bakterii, prowadząc do zmiany barwy surowca, jego smaku oraz zapachu. Możliwe jest także uaktywnienie enzymów katalizujących sze­

reg niekorzystnych procesów, takich jak: hydroliza estrów i glikozydów, utlenianie związków polifeno­

lowych, polimeryzacja. Zbytnie przesuszenie może z kolei prowadzić do nadmiernego kruszenia su­

rowca w czasie przepakowywania i transportu [32].

Poniższy przykład ilustruje zastosowanie ter­

mograwimetrii do określenia wilgotności substan­

cji. W tym przypadku badania dotyczyły chloro­

wodorku oksytetracykliny, który jest związkiem

higroskopijnym. Z rezultatów badań przedstawio­

nych na rycinie 9 wynika, że związek ten rozkłada się wieloetapowo.

Pierwszy ubytek masy w temperaturze do 100°C, wynoszący 3,77%, odpowiada wilgoci zaadsorbo­

wanej. 0,5% związku rozłożyło się w 163,3°C, 1,0%

w 174,8°C, 2,0% w 188,0°C. Z danych uzyskanych metodą DSC wynika, że chlorowodorek oksytetra­

cykliny topi się w temperaturze 194,1°C. Źródła li­

teraturowe podają, że rozkład chlorowodorku oksy­

tetracykliny zachodzi w 3 etapach. Pierwszy ubytek masy wynosi 9,66% i odpowiada uwolnieniu wody oraz chlorowodoru [33]. Autorzy prac zwracają uwagę, iż temperatura topnienia chlorowodorku oksytetracykliny jest trudna do określenia z racji za­

chodzącego jednocześnie procesu rozkładu związku [33, 34]. Wyznaczona temperatura topnienia wy­

nosi 182,9°C [33]. Można zauważyć znaczne różni­

ce odnośnie do pierwszego ubytku masy substancji.

Podana przez Cervini i współpracowników wartość to 9,66%, a wyznaczony w tej pracy ubytek masy wynosi 3,77%. Autorzy cytowanej pracy dyspo­

nowali substancją o innym stopniu czystości, która Rycina 8. Krzywa TGA i DTG dla laktozy jednowodnej

Rycina 9. Krzywe TGA, DTG oraz DSC dla chlorowodorku oksytetracykliny

Tom 73 · nr 7 · 2017

438

przechowywana była w innych warunkach, a po­

miary wykonane zostały w atmosferze powietrza [33]. Użyty w tym badaniu chlorowodorek oksyte­

tracykliny był fabrycznie zapakowany i otwarty po raz pierwszy przed wykonaniem pomiarów.

Badanie kinetyki

Na przykładzie ibuprofenu zostało przedstawione w niniejszej pracy badanie kinetyki procesu zacho­

dzącego podczas ogrzewania w warunkach nieizo­

termicznych. Pomiary i analizę wyników wykona­

no zgodnie z wytycznymi ICTAC [35, 36], w oparciu o analizę krzywych uzyskanych metodą termogra­

wimetryczną, zarejestrowanych przy czterech szyb­

kościach ogrzewania 2,5; 5,0; 10,0; 15,0 °C/min.

Badania zostały przeprowadzone w tyglach korun­

dowych w atmosferze azotu (przy przepływie gazu 25ml/min), w zakresie temperatur 25–250°C. Śred­

nia masa naważki wyniosła 4,70 mg. Przykłado­

we krzywe TG i ich pierwsze pochodne przedsta­

wia rycina 10.

Na ich podstawie zostały wyznaczone takie pa­

rametry, jak: temperatura (Tmax), odpowiadająca

maksymalnej szybkości procesu (MSP), ekstrapolo­

wana temperatura początku (Tonset) i końca procesu (Tendset), ubytek masy w dowolnym punkcie krzywej termograwimetrycznej, temperatura ubytku 0,5%, 1,0%, 2,0% substancji (T0,5%, T1,0%, T2,0%). Dane te zostały zebrane i zestawione w tabeli 3.

Do wyznaczenia parametrów kinetycznych za­

stosowano metody izokonwersyjne: Friedmana (FR), Flynn­Wall­Ozawa (FWO), Kissinger­Akahira­Su­

nose (KAS) oraz metodę nieizokonwersyjną Kissin­

gera. Umożliwiły one wyznaczenie energii aktywa­

cji bez konieczności zakładania określonego modelu kinetycznego [37–39]. Następnie określono war­

tość czynnika przedeksponencjalnego przy założe­

niu modelu reakcji zerowego rzędu, co odpowiada procesowi parowania ibuprofenu [40, 41]. Według autorów prac podczas ogrzewania ibuprofenu za­

chodzą inne procesy [16, 42].

W dokumencie [2017/Nr 7] Nr 7/2017 (pełna wersja) (Stron 35-38)

Powiązane dokumenty