3. Termická analýza. Příprava předmětu byla podpořena projektem OPPA č. CZ.2.17/3.1.00/33253

Transkript

1 3. Termická analýza Příprava předmětu byla podpořena projektem OPPA č. CZ.2.17/3.1.00/

2 DMA Dynamicko-mechanická analýza měření tvrdosti a tuhosti materiálů měření viskozity vzorku na materiál je působeno silou, měří se vzniklá deformace Youngův modul pružnosti (E), Hookův zákon ( = E. ) zátěž: - statická - sinusoidní fázový úhel (δ) zátěž E deformace 2

3 DMA 3

4 Modul pružnosti DMA viskoelastické materiály: viskózní a elastické vlastnosti paměťový modul pružnosti (E ), elastická odezva, tvrdost materiálu ztrátový modul pružnosti (E ), viskosní odezva tangens delta (tg δ, tand) 4

5 DMA epoxid 5

6 DMA 6

7 DMA sacharosa skelný přechod rekrystalizace 7

8 DMA sacharosa suché prostředí 25% vlhkost 50% vlhkost 8

9 Tání Tání x tuhnutí s l x l s látka přijme skupenské teplo tání x odevzdá skupenské teplo tuhnutí teplota tání/tuhnutí je většinou stejná t Hg = -38,83 C agar: tání: 85 C, tuhnutí: C v praxi ale dochází k podchlazení obtížné měření teploty tuhnutí Bod tání před DSC experimentem nutný TGA experiment zjištění rozkladné teploty pík je vždy rozšířený vlivem teplotních gradientů extrapolovaný začátek růstu tání 9

10 Měření Tání identifikace daného polymorfu, izomeru nebo soli dané sloučeniny z plochy pod křivkou lze vypočítat skupenské teplo tání na analýzu stačí několik mg, ale jsou třeba g váhy 10

11 Polymorfy Polymorfismus Schopnost molekul tvořit rozdílné krystalové struktury mohou je tvořit téměř všechny org. látky 70 % léčiv má polymorf McCronův zákon: počet známých polymorfů je přímo úměrný času a penězům polymorfy lze teoreticky vypočítat v moderním pojetí to jsou i solvatační/hydratační produkty a amorfní formy musí být důsledně kontrolovány Různé vlastnosti: bod tání chemická reaktivita zdánlivá rozpustnost rychlost rozpouštění optické a mechanické vlastnosti tlak par hustota biologická dostupnost bioekvivalence 11

12 Polymorfismus Polymorfní konverze sušení mletí mikronizace vlhká granulace sušení rozprašováním zhutnění drcení různá vlhkost různá teplota různý tlak Léčivo většinou je vybrán termodynamicky nejstabilnější polymorf metastabilní forma může být vybrána z důvodu lepší biodostupnosti Krystalizace kinetická preference metastabilní nukleační krystaly fázová konverze do stabilnějšího stavu závisí na teplotě a rozpustnosti 12

13 Polymorfismus 13

14 DSC skeny T Af je teplota tání A; T Bf je teplota tání B A) forma A s vyšším termodynamickým bodem tání taje B) forma s nižší teplotou tání podstupuje exotermický přechod na A C) B taje a A krystalizuje z taveniny, pak A taje 14

15 DSC skeny T 0 je teplota přechodu A na B; T Af je teplota tání A; T Bf je teplota tání B A) endotermní přechod pevné látky na B, pak A nebo B taje a eventuálně B krystalizuje z taveniny B) záznam je naměřen při pokojové teplotě, při které nastává spontánní exotermní přechod na A nebo tání B 15

16 Polymorfní přechody Enantiotropie teplota přechodu < teplota tání I I je stabilní nad teplotou přechodu Monotropie teplota přechodu > teplota tání I I je vždy stabilní II je stabilní pod teplotou přechodu přechod je reverzibilní pod teplotou přechodu je rozpustnost I větší než rozpustnost II nad teplotou přechodu je rozpustnost I menší než rozpustnost II přechod II I je endotermní H fi < H f II hustota I < hustota II přechod je ireverzibilní rozpustnost I je vždy menší než II přechod II I je endotermní H fi > H II f hustota I > hustota II 16

17 Charakterizace Metody RTG XRPD mikroskopie IR Ramanova spektroskopie ssnmr DSC karbamazepin 17

18 DSC polymorfů 18

19 DSC polymorfů 19

20 DSC karbamazepinu 250 C/min karb. III karb. I 20 C/min 20

21 DSC karbamazepinu karb. I 21

22 DSC karbamazepinu karb. I karb. III 22

23 DSC karbamazepinu 23

24 DSC karbamazepinu 24

25 DSC karbamazepinu 25

26 DSC (s s) tání rekrystalizace 26

27 DSC (l s) tání tání rekrystalizace z taveniny 27

28 Solváty a hydráty těkavé látky (rozp.) jsou začleněny do struktury krystalu, ne jen sorbovány na povrch stechiometrické i nestechiometrické poměry těkavé látky (rozp.) jsou nečistota, je třeba hlídat limity DSC experiment Pseudopolymorfismus volba pánvičky -otevřené: ztráta rozp. endotermní pík -uzavřené: pík varu rozp. kontrolní TGA experiment pro zjištění t v rozp. 28

29 CuSO 4.5 H 2 O 29

30 Dehydratace/desolvatace Bez rekrystalizace TGA DSC ztráta těkavých látek (kanálková struktura) tání 30

31 Dehydratace/desolvatace TGA S rekrystalizací a táním DSC 31

32 Dehydratace/desolvatace S rekrystalizací bez tání dehydratace rekrystalizace 32

33 Literatura