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

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

Pevné lékové formy. Vlastnosti pevných látek. Charakterizace pevných látek ke zlepšení vlastností je vhodné využít materiálové inženýrství

charakterizaci polymerů,, kopolymerů

3. Vlastnosti skla za normální teploty (mechanické, tepelné, optické, chemické, elektrické).

Základy Mössbauerovy spektroskopie. Libor Machala

Termická analýza. Pavel Štarha. Zdeněk Marušák. Katedra anorganické chemie Přírodovědecká fakulta Univerzita Palackého v Olomouci

Inovace profesní přípravy budoucích učitelů chemie

Cysteinové adukty globinu jako potenciální biomarkery expozice styrenu

Speciální analytické metody pro léčiva

Aminokyseliny příručka pro učitele. Obecné informace: Téma otevírá kapitolu Bílkoviny, která svým rozsahem překračuje rámec jedné vyučovací hodiny.

Určení molekulové hmotnosti: ESI a nanoesi

Vybrané spektroskopické metody

Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti URČOVÁNÍ PRIMÁRNÍ STRUKTURY BÍLKOVIN

NMR biomakromolekul RCSB PDB. Progr. NMR

Laserová technika prosince Katedra fyzikální elektroniky.

DIELEKTRIKA A IZOLANTY

Oddělení fyziky vrstev a povrchů makromolekulárních struktur

8. Povrchová analýza Dynamická sorpce par. Příprava předmětu byla podpořena projektem OPPA č. CZ.2.17/3.1.00/33253

METODY FARMACEUTICKÉ TECHNOLOGIE ČL 2009, D PharmDr. Zdenka Šklubalová, Ph.D

Metabolismus aminokyselin. Vladimíra Kvasnicová

Pevná fáze ve farmacii

Struktura proteinů. - testík na procvičení. Vladimíra Kvasnicová

Nekovalentní interakce

Rentgenová spektrální analýza Elektromagnetické záření s vlnovou délkou 10-2 až 10 nm

5. Isotermická kalorimetrická analýza. Příprava předmětu byla podpořena projektem OPPA č. CZ.2.17/3.1.00/33253

13. Patentování. Příprava předmětu byla podpořena projektem OPPA č. CZ.2.17/3.1.00/33253

Nekovalentní interakce

VIBRAČNÍ SPEKTROMETRIE

Metody využívající rentgenové záření. Rentgenovo záření. Vznik rentgenova záření. Metody využívající RTG záření

Metody využívající rentgenové záření. Rentgenografie, RTG prášková difrakce

STANOVENÍ AMINOKYSELINOVÉHO SLOŽENÍ BÍLKOVIN. Postup stanovení aminokyselinového složení

Metody pro studium pevných látek

Analytické laboratoře výzkumu a vývoje aktivních farmaceutických substancí (API) generické farmaceutické firmy. Aleš Gavenda

Aminokyseliny. Gymnázium a Jazyková škola s právem státní jazykové zkoušky Zlín. Tematická oblast Datum vytvoření Ročník Stručný obsah Způsob využití

Modulace a šum signálu

Experimentální metody

Stanovení korozní rychlosti elektrochemickými polarizačními metodami

Úvod do spektrálních metod pro analýzu léčiv

HMOTNOSTNÍ SPEKTROMETRIE - kvalitativní i kvantitativní detekce v GC a LC - pyrolýzní hmotnostní spektrometrie - analýza polutantů v životním

Základem molekulové fyziky je kinetická teorie látek. Vychází ze tří pouček:

Termická analýza. Pavel Štarha. Katedra anorganické chemie Přírodovědecká fakulta Univerzita Palackého v Olomouci

KOMPLEXY EUROPIA(III) LUMINISCENČNÍ VLASTNOSTI A VYUŽITÍ V ANALYTICKÉ CHEMII. Pavla Pekárková

Přednáška IX: Elektronová spektroskopie II.

HPLC - Detektory A.Braithwaite and F.J.Smith; Chromatographic Methods, Fifth edition, Blackie Academic & Professional 1996 Colin F. Poole and Salwa K.

Fyzikální chemie. ochrana životního prostředí analytická chemie chemická technologie denní. Platnost: od do

Dynamické procesy & Pokročilé aplikace NMR. chemická výměna, translační difuze, gradientní pulsy, potlačení rozpouštědla, NMR proteinů

České vysoké učení technické v Praze Fakulta jaderná a fyzikálně inženýrská. Příloha formuláře C OKRUHY

VODA 1. FYZIKÁLNÍ METODY. Charakteristické vlastnosti vody využívané v analytických metodách. chemická reaktivita. těkavost, rozpouštěcí schopnost

Skupenské stavy látek. Mezimolekulární síly

Okruhy k maturitní zkoušce z fyziky

Elektrická impedanční tomografie

Otázky ke zkoušce z obecné chemie (Prof. RNDr. Karel Procházka, DrSc.)

Test vlastnosti látek a periodická tabulka

Gymnázium Jiřího Ortena, Kutná Hora

Profilová část maturitní zkoušky 2017/2018

Emise vyvolaná působením fotonů nebo částic

Rezistor je součástka kmitočtově nezávislá, to znamená, že se chová stejně v obvodu AC i DC proudu (platí pro ideální rezistor).

5. Stavy hmoty Kapaliny a kapalné krystaly

Inovace studia molekulární a buněčné biologie

Vývoj léčiv. FarmChem 05

Rentgenová difrakce a spektrometrie

Fyzika, maturitní okruhy (profilová část), školní rok 2014/2015 Gymnázium INTEGRA BRNO

C5060 Metody chemického výzkumu

Bílkoviny - proteiny

Sol gel metody, 3. část

Metabolismus bílkovin. Václav Pelouch

INTERAKCE IONTŮ S POVRCHY II.

Technologie a procesy sušení dřeva

Glass temperature history

SPEKTROMETRIE. aneb co jsem se dozvěděla. autor: Zdeňka Baxová

vodič u něho dochází k transportu el. nabitých částic, který je nevratný, dochází ke vzniku proudu a disipaci energie

Diagnostika a zkušebnictví

Molekulární krystal vazebné poměry. Bohumil Kratochvíl

10A1_IR spektroskopie

LABORATOŘ OBORU I ÚSTAV ORGANICKÉ TECHNOLOGIE (111) Použití GC-MS spektrometrie

Západočeská univerzita v Plzni. Fakulta elektrotechnická. Katedra technologií a měření DIPLOMOVÁ PRÁCE

České vysoké učení technické v Praze Fakulta jaderná a fyzikálně inženýrská OKRUHY. ke státním zkouškám DOKTORSKÉ STUDIUM

Přehled veličin elektrických obvodů

Některé základní pojmy

Anizotropie fluorescence

Moderní nástroje pro zobrazování biologicky významných molekul pro zajištění zdraví. René Kizek

9. Chemické reakce Kinetika

CALCIUM CARBONATE PARTICLES AND THEIR APPLICATIONS VÁPENATÉHO A JEJICH APLIKACE

VLASTNOSTI VLÁKEN. 3. Tepelné vlastnosti vláken

6. Isotermická kalorimetrická analýza. Příprava předmětu byla podpořena projektem OPPA č. CZ.2.17/3.1.00/33253

OPVK CZ.1.07/2.2.00/

Vodík jako alternativní ekologické palivo. palivové články a vodíkové hospodářství

Fyzika IV Dynamika jader v molekulách

Hmotnostní spektrometrie

Nukleární Overhauserův efekt (NOE)

Uhlíkové struktury vázající ionty těžkých kovů

Chromatofokusace. separace proteinů na základě jejich pi vysoké rozlišení. není potřeba připravovat ph gradient zaostřovací efekt jednoduchost

Sekunda (2 hodiny týdně) Chemické látky a jejich vlastnosti Směsi a jejich dělení Voda, vzduch

Diskutujte, jak široký bude pás spojený s fosforescencí versus fluorescencí. Udělejte odhad v cm -1.

ZÁPADOČESKÁ UNIVERZITA V PLZNI FAKULTA ELEKTROTECHNICKÁ KATEDRA ELEKTROMECHANIKY A VÝKONOVÉ ELEKTRONIKY BAKALÁŘSKÁ PRÁCE

Speciální spektrometrické metody. Zpracování signálu ve spektroskopii

Transkript:

4. Termická analýza Příprava předmětu byla podpořena projektem OPPA č. CZ.2.17/3.1.00/33253 1

Emisní termoanalýza EGA kvalitativní informace těkavé látky simultánní reakce stabilita rozkladné děje stanovení zbytkových rozpouštědel bezpečnost produktu chemické vlastnosti krystalová struktura vypařování, sublimace Nejčastější metody TGA-MS TGA-FTIR TGA-GC-FTIR TGA-GC-MS Spojení technik TGA-DTA TGA-DSC DSC-FTIR DSC-Ramanova spektroskopie 2

TGA-FTIR od roku 1969 nosný plyn: N 2 detekce anorganických i organických plynů studium polymerů, léčiv i přírodních látek (ropa, uhlí, dřevo 3

TGA-MS od roku 1964 (QMS) nejčastěji používaná metoda -150 až 1550 C He jako nosný plyn (N 2 by vadil nemožnost detekce m/z = 28) rozlišení vah: 0,1 mg maximální navážka: 25 g měření před i po stabilizaci rozsah m/z: 0-300 spojení zajištěno křemennou kapilárou tři nezávislé zdroje ohřevu TGA, kapilára, MS 4

Emisní termoanalýza 5

Emisní termoanalýza 6

Emisní termoanalýza TGA voda m/z = 18 ethanol m/z = 31 MS aceton m/z = 58 7

TGA-MS (CaC 2 O 4. H 2 O) 8

TGA-MS (rozpouštědla) 9

TGA-FTIR (PVC) 10

TGA-FTIR (ftalát) 11

Termická analýza 12

Amorfní látky Amorfní forma pod Tg označovaná jako skelný stav chybí makroskopické a mikroskopické vlastnosti známé z krystalů: tvar částic, dvojlom XRPD poskytuje široký pás bez znatelné difrakce v ssnmr jsou pásy široké nebo nezřetelné pouze lokální uspořádání < 1 nm termodynamicky méně stabilní než příslušné krystalické formy Příprava vymražováním sušením rozprašováním rychlým ochlazením z taveniny (nevhodné pro léčiva) Tg teplota skelného přechodu charakteristická pro každý systém pod Tg jsou molekuly konfiguračně zmraženy ve skelném stavu nad Tg je materiál pružný Tg je teplotní rozsah, nikoli konkrétní hodnota teploty 13

Amorfní látky Sloučenina Tg (K) Tt (K) Tg/Tt Acetaminofen 302 441 0.69 Antipyrin 256 380 0.67 Aspirin 243 408 0.59 Atropin 281 379 0.74 Cholekalciferol 296 352 0.84 Cholová kyselina 393 473 0.83 Dehydrocholová kyselina 348 502 0.69 Deoxycholová kyselina 377 447 0.84 Ergokalciferol 290 376 0.77 Progesteron 279 399 0.70 Salicin 333 466 0.71 Tg/Tt mezi 0,60 0,85 z Tt lze určit Tg zjištění maximální teploty skladování k zajištění stability amorfní látky Tg lze snížit přidáním změkčovadel (i absorpcí vody) 14

Vysokorychlostní DSC amorfní laktóza 15

Vysokorychlostní DSC laktóza - 500 C/min % amorfní laktózy 16

Stanovení amorfní laktózy LOD = 0,57 % LOQ = 1,89 % 17

DSC stanovení čistoty Typy nečistot organické nečistoty (související s procesem a léčivem) anorganické nečistoty zbytková rozpouštědla Organické nečistoty výchozí materiál vedlejší produkty meziprodukty degradační produkty reakční činidla, ligandy a katalyzátory Anorganické nečistoty reakční činidla, ligandy a katalyzátory těžké kovy nebo zbytky kovů anorganické sole další látky (filtry a aktivní uhlí, ) Profilování nečistot podle pokynů mezinárodních orgánů identifikace nečistot s obsahem pod 0,1 % není většinou nutná 18

DSC stanovení čistoty 19

DSC stanovení čistoty Praxe nad vzorkem by neměl být v pánvičce volný prostor vzorek musí být v pánvičce dobře stlačen nutné zjistit konstantu tepelného odporu reference na 100 % čistou látku (indium) navážka cca 1 mg rychlost skenování 1 C/min He jako čistící plyn pánvička by měla být uzavřena vhodný výběr integračních mezí 20

DSC stanovení čistoty 21

Kompatibilita pomocné látky Pomocné látky pojiva rozvolňovadla plniva maziva Screening dlouhodobá měření (týdny) dostatečně ověřené metody: - TLC - HPLC - spektroskopie - DSC DSC léčivo + pomocná látka 1:1 profil tání srovnán s profily tání jednotlivých složek není možné odlišit fyzikální a chemické interakce falešné výsledky nutnost použít další analytické metody: HPLC, MS, 22

Dielektrická spektroskopie Příprava předmětu byla podpořena projektem OPPA č. CZ.2.17/3.1.00/33253 23

Dielektrická spektroskopie 24

Dielektrická spektroskopie 25

Dielektrická spektroskopie Širokopásmová dielektrická spektroskopie Časově rozlišená dielektrická spektroskopie 10-6 10-4 10-2 10 0 10 2 10 4 10 6 10 8 10 10 10 12 Porézní materiály a koloidy Makromolekuly Klastry Amorfní látky pod Tg Jednotlivé kapky a póry Voda f (Hz) Led 26

Dielektrická spektroskopie Širokopásmová dielektrická spektroskopie Časově rozlišená dielektrická spektroskopie 10-1 0 10 1 10 2 10 3 10 4 10 5 10 6 10 7 10 8 10 9 10 10 10 11 10 12 10 13 10 14 DNA, RNA Led Buňky Proteiny H H 3 N + C COO - R Ala Aminokyseliny Asp Arg Asn Cys Glu Gln His Ile Leu Lys Met Phe Ser Thr Trp Tyr Val Voda f (Hz) Tkáně Lipidy N + P - Oblast hlavy -Disperze - Disperze - Disperze - Disperze 27

Provedení Dielektrická spektroskopie dvě elektrody připojené ke vzorku (permanentní x indukovaný dipól) nevodivý materiál (dielektrikum) většinou stejné destičkové elektrody v rovnoběžném uspořádání aplikace elektrického pole se sinusoidním průběhem s frekvencí od mhz po GHz vznik indukovaných dipólů a/nebo orientace permanentních dipólů snímání vzniklého elektrického (polarizačního) proudu výsledkem měření je dielektrické spektrum 28

Dielektrická spektroskopie 29

Dielektrická spektroskopie 30

Dielektrická spektroskopie Teorie spektra polarizace - rychlá (pružná, elastická): prakticky okamžitě a beze ztrát, není závislá na teplotě ani frekvenci; př.: elektronová a iontová polarizace - pomalá (relaxační): 10-8 až 10-6 s je třeba k ustálení odezvy, je teplotně a frekvenčně závislá, ohřev dielektrika ideální vzorek by měl fázový posun 90 reálný vzorek je fázově posunut a fázový posun se skládá z - reálné komponenty (90 ), reálná kapacitance (C ), energie systému - imaginární komp., imaginární kapacitance (C ), konduktance/ω G/ω (ω = 2πf, f je frekvence v Hz), energetické ztráty systému 31

Dielektrická spektroskopie 32

Dielektrická spektroskopie 33

Dielektrická spektroskopie Matematické vyjádření *( ) = ( ) - i ( ) komplexní ( *), reálná ( ) a imaginární ( ) permitivita C( ) = A 0 ( )/d kapacitance (C), plocha elektrody (A), vzdálenost elektrod (d), permitivita okolí ( 0 ) G( )/ = Aε 0 ε ( )/d energetická ztráta systému (G( )/ ) ω v rozsahu například 10-2 až 10 6 Hz 34

Ideální spektrum Debayova rovnice pro dipól v neviskózním médiu *( ) = ( ) + (0)/(1+i ) statická susceptibilita (0), relaxační čas ( ) z maximální polarizace do výchozího stavu = 1/ 35

Spektrum s polarizací Maxwell Wagnerova dielektrická odezva Polarizace na rozhraní dvou látek Většinou vodné systémy 36

Proces přenosu náboje Dielektrická odezva částečně stejnosměrného proudu Přesun náboje mezi oddělenými místy Většinou pevné látky 37

Využití analýza vody Dielektrická spektroskopie stanovení molekulové mobility určení distribuce látek ve vzorku jedna z metod charakterizace léčiv lze měřit spektra v závislosti na teplotě stanovení nečistot v léčivu stanovení volné a vázané vody lze sledovat přenosy náboje v inkluzních komplexech látek opačného náboje sledování procesu stárnutí (hydratace/dehydratace) stanovení poměru amorfní a krystalické fáze 38

Polyethylentereftalát 39

Propylenglykol propylene glycol 10 5 235 K 220 K 10 4 10 4 10 3 10 2 10 3 10 2 205 K 10 1 10 0 10-2 10-1 10 0 10 1 10 2 10 3 10 4 10 5 10 6 frequency [Hz] 10 1 190 K 10 0 10-2 10-1 10 0 10 1 10 2 10 3 10 4 10 5 10 6 frequency [Hz] 40

Spektroskopie tepelně stimulovaného proudu 41

Spektroskopie tepelně stimulovaného proudu Tepelně stimulovaná depolarizační spektroskopie na vzorek je aplikováno silné statické elektrické pole dipóly se polarizují, což způsobí ohřev vzorku vzorek je následně zchlazen o 100 K teplota pak lineárně roste zmražené dipóly začínají relaxovat (depolarizovat) do své původní orientace pohyb dipólů vyvolává depolarizační proud počet píků (závislost proudu na teplotě) odpovídá počtu dipolárních pohybů Aplikace porovnání látek z různých várek stanovení amorfního podílu (od 2 %), charakterizace polymorfů stanovení i velmi nezřetelných Tg v DSC studium krystalizačních kinetik z amorfního materiálu 42

Spektroskopie tepelně stimulovaného proudu 43

Spektroskopie tepelně stimulovaného proudu Technika dekonvoluce spektra vzorek je ochlazen pouze o 1 až 10 K pod polarizační teplotu Tp = teplota polarizace 44

Spektroskopie tepelně stimulovaného proudu I relaxační čas I (proud) Analýza relaxačních map kompenzační bod charakteristický pro daný materiál 45

Spektroskopie tepelně stimulovaného proudu Kofein: teplota přechodu II I = 413 K Kofein I 46

Spektroskopie tepelně stimulovaného proudu Kofein II 47

Spektroskopie tepelně stimulovaného proudu Kofein I po přípravě Kofein I po 9 dnech 48

Spektroskopie tepelně stimulovaného proudu Spontánní depolarizační proud (bez aplikace elektrického pole) Kofein I Kofein II 49

Spektroskopie tepelně stimulovaného proudu Spontánní depolarizační proud (bez aplikace elektrického pole) 21 % Kofein I po přípravě 100 % Kofein I po 9 dnech 83 % 50

Spektroskopie tepelně stimulovaného proudu Experiment špatná opakovatelnost problém s kontaktem elektrod a vzorku (obzvlášť amorfní materiál) nad Tg velmi významný pohyb vzorku nereprodukovatelnost měření velmi důležité je nastavení vhodné rychlosti ochlazování a velikosti elektrického pole Výhody a nevýhody + extrémně citlivá, limit detekce až 10-16 A + vysoké rozlišení, nízká hladina šumu + snadná interpretace dat pouze pro nevodivé materiály pouze pro materiály bez velkého obsahu vody materiál musí být při všech teplotách v kontaktu s celou elektrodou 51

Literatura https://www.youtube.com/watch?v=kxdpnuj3ryo https://www.youtube.com/watch?v=q8gvhdk4jio http://www.vscht.cz/clab/lta/index.html 52