Что представляет собой капиллярный метод определения температуры плавления?
Большинство фармакопеи рекомендуют для определения температуры плавления капиллярный метод, однако в терминах «температура плавления», «точка плавления» и «область плавления» остается некоторое различие.
Согласно Британской фармакопее 1968 г., отмечают температуру, при которой вещество плавится, на что указывает образование отчетливого мениска. Исправленная температура рассматривается как точка плавления вещества. Если в монографии указан интервал плавления, точка плавления испытуемого вещества должна находиться в указанных пределах.
По Фармакопее США XVII для фармакопейных целей область плавления или температура плавления твердого вещества определяется как та температура, в пределах которой, или та точка, при которой столбик твердого вещества спадается и полностью расплавляется.
Температура, при которой столбик вещества четко спадается вдоль стенок капилляра в любой его точке, считается началом плавления, и температура, при которой вещество полностью расплавлено, считается концом плавления. Эти две температуры должны находиться в указанных пределах.
Международная фармакопея, Первое издание, рекомендовала отмечать начало плавления по возникновению первых капель расплавленного вещества, а конец плавления по образованию отчетливого мениска.
Во Втором издании Международной фармакопеи внесено изменение в отношении определения окончания плавления: «областью (интервалом) плавления вещества является интервал между исправленной температурой, при которой столбик вещества начинает спадаться или на стенке капилляра образуются капли, и исправленной температурой, при которой все вещество расплавлено, на что указывает отсутствие твердой фазы».
Фармакопея Скандинавских стран, как и Второе издание Международной фармакопеи, определяет «область плавления», указывая одновременно, что термин «точка плавления между с° и д°» для вещества означает, что температура, при которой 'вещество полностью расплавлено, должна быть не менее с° и не более д°.
Согласно Государственной фармакопее СССР X издания, практически определяют температурный интервал плавления, т. е. интервал между началом плавления - появлением первых капель жидкости, и концом плавления - полным превращением вещества в жидкое состояние. Для большинства фармакопейных препаратов этот интервал не должен превышать 2°.
Некоторые приведенные выше фармакопейные определения температуры плавления в зависимости от изменений вещества при плавлении обобщены в табл. 2.
При выборе определения «температура плавления» по капиллярному методу используются показатели, которые больше всего приближаются к истинной температуре плавления, а также могут содержать определенную информацию о чистоте исследуемого вещества.
Предлагаем рассмотреть с этой точки зрения отдельные стадии (см. табл. 2), наблюдаемые при нагревании в капилляре вещества А, содержащего примесь другого вещества Б, при условии, что смесь этих двух веществ плавится при определенной эвтектической температуре (Т3).
Таблица 2
{mosimage}
БФ 68 - Британская фармакопея 1968 г.
МФ I -Международная фармакопея, Первое издание.
СШАXVII -Фармакопея США, XVII издание.
МФ II -Международная фармакопея, Второе издание.
ГФ X -Государственная фармакопея СССР, X издание.
Сканд. - Фармакопея Скандинавских стран.
ГДР 7 -Фармакопея ГДР, VII издание.
В процессе нагревания при достижении температуры Тэ примесь вещества Б, образующая эвтектическую смесь с веществом А, будет плавиться. Так как содержание примеси незначительно, то это изменение может остаться незамеченным. При повышении температуры частицы вещества начнут плавиться (T1), затем столбик твердого вещества начнет оседать и уменьшаться (Т2). При определенной температуре (Т3) расплавленное вещество образует отчетливый мениск и, наконец, при температуре (Т4), несколько отличающейся от температуры плавления абсолютно чистого вещества (Т), расплавятся последние частицы твердого тела.
Наблюдение начала плавления при температуре Тэ может указывать на содержание примеси, однако, используя капиллярный метод, невозможно получить данные о количественном содержании примеси, тем более что, как было сказано выше, при незначительном содержании примеси эта температура, как правило, остается незамеченной. С другой стороны, начало плавления при температуре Т, указывает на наличие примеси, так как эта температура будет тем ниже, чем больше содержание примеси. Эта температура не имеет определенного физического значения для смеси двух веществ и допускает лишь приблизительную оценку содержания примесей. Тем не менее определение начала плавления по образованию первых капель жидкости имеет практическое преимущество, так как позволяет отмечать изменение состояния вещества. Температура, при которой наблюдается оседание столбика, менее удобна в этом отношении.
Температура Тз, при которой образуется отчетливый мениск, предпочитается некоторыми исследователями, в то время как другие считают, что ее определение не имеет практического значения.
Температура Т4 больше всего приближается к истинной температуре плавления чистого вещества и поэтому имеет определенное значение при испытаниях на подлинность, в то время как разница в температурах Т и Т4 может быть показателем содержания примеси.
Высокоочищенные вещества имеют обычно резко выраженную температуру плавления, т. е. существует небольшая разница (порядка 1° или менее) между началом и концом плавления.
Чистота исходного сырья, наличие изомеров или других химических примесей, образовавшихся в процессе производства, а также присутствие следов растворителей определяют свойства конечного продукта и оказывают влияние на характер плавления.
В фармакопейном анализе при определении температуры плавления капиллярным способом в первую очередь преследуется цель подтверждения подлинности анализируемого вещества. Чистота вещества может быть также приблизительно установлена, если отмечаются начальная температура T1 и конечная температура плавления Т4. Поэтому большинство фармакопеи рекомендует определять температурный интервал плавления, который обозначается термином «температура плавления». В этом случае так называемая исправленная температура плавления обычно должна находиться в определенных указанных пределах.
Простейшим прибором для определения температуры плавления капиллярным способом служит открытый стакан, наполненный подходящей жидкостью и снабженный мешалкой (рис. 5). Некоторые другие приборы, рекомендуемые различными фармакопеями, приведены иа рис 6, 7, 8 и 9.
{mosimage}
Определение температуры плавления по Государственной фармакопее СССР X издания производят в приборе из термостойкого стекла. Прибор (см. рис. 6) состоит из круглодонной колбы емкостью 100-150 мл с горлом длиной 20 см, диаметром 3-4 см и вставленной в него пробиркой диаметром 2-2,5 см, отстоящей от дна колбы на 1 см.
{mosimage}
Колбу заполняют на 3/4 объема шара одной из следующих жидкостей:
а) водой для веществ с температурой плавления ниже 80°,
б) концентрированной серной кислотой для вещества с температурой плавления 80-260°,
в) раствором 30 частей сульфата калия в 70 частях (весовых) концентрированной серной кислоты, для веществ с температурой плавления выше 260°.
Для получения раствора смесь ингредиентов кипятят в течение 5 минут при энергичном перемешивании, так как при недостаточном перемешивании могут образоваться два слоя, в результате чего может произойти взрывообразное закипание смеси.
Вместо концентрированной серной кислоты можно применять вазелиновое масло и жидкие силиконы. Однако некоторые силиконы имеют тенденцию к полимеризации, что может выражаться в увеличении вязкости среды и привести к неравномерному нагреванию. Вазелиновое масло темнеет при многократном использовании.
Прибор снабжают укороченным термометром с ценой деления не менее 0,5°, укрепленным при помощи пробки с прорезом так, чтобы конец его отстоял от дна внутренней пробирки прибора на 1 см.
Методика определения температуры плавления в капилляре (ГФХ).
Метод 1 и 1а - для твердых веществ, легко превращаемых в порошок: устойчивых при нагревании (метод 1) и неустойчивых при нагревании (метод 1а).
Если нет других указаний, тонко измельченное вещество предварительно сушат в вакуум-эксикаторе над серной кислотой |в течение 24 часов или при температуре 100-105° в течение 2 часов. Высушенное вещество помещают в капиллярную трубку диаметром 0,9-1,2 мм, длиной 6-8 см, с толщиной стенки 0,1-0,15 ,мм, запаянную с одного конца. Для уплотнения вещества капилляр многократно бросают в стеклянную трубку высотой 80 см, поставленную вертикально на стекло, или уплотняют с помощью капиллярной палочки. Высота слоя в капиллярной трубке должна быть 3-4 мм. Капиллярную трубку с веществом сохраняют до начала определения в эксикаторе.
Во внутреннюю пробирку прибора помещают термометр так, чтобы его конец отстоял от дна пробирки на 1 см. Нагревание проводят сначала быстро, а затем регулируют его так, чтобы к моменту плавления была достигнута необходимая скорость подъема температуры, указанная ниже.
За 10° до ожидаемого начала плавления капиллярную трубку с веществом вносят в прибор, опуская ее на нитке или другим каким-либо способом, например быстро вынув термометр; прикрепляют к нему капиллярную трубку с веществом с помощью резинового колечка или тонкой проволоки и снова вносят в прибор. Капилляр помещают таким образом, чтобы запаянный конец его находился на уровне середины ртутного шарика термометра.
Продолжают нагревание со скоростью:
для веществ, плавящихся по методу 1, в зависимости от определяемой температуры;
0,5-1° в минуту при определении температуры плавления ниже 100°;
1-1,5° в минуту при определении температуры плавления от 100 до 150°;
1,5-2° в минуту при определении температуры плавления выше 150°.
Для веществ, плавящихся по методу 1а - 3±0,5° в минуту.
Проводят не менее двух определений; за температуру плавления принимают среднее значение нескольких определений, проведенных в одинаковых условиях и отличающихся друг от друга не более чем на 1°.
Метод 2. а) Для мягких веществ. Капиллярную трубку длиной 6 см и внутренним диаметром 1-2 мм, открытую с обоих концов, погружают в вещество так, чтобы оно заполнило нижнюю часть трубки и образовался слой высотой 10 мм.
б) Для твердых веществ. Испытуемое вещество расплавляют на бане при возможно более низкой температуре, хорошо перемешивают и набирают его в капиллярную трубку, как указано выше (см. метод 2а). Капилляр охлаждают при температуре не выше 10° в течение 24 часов или на льду в течение 2 часов. С заполненным тем или другим способом капилляром проводят определение температуры плавления по методу 1.
За температуру плавления принимают ту температуру, при которой столбик вещества становится жидким и поднимается в некоторых случаях по капилляру.
Необходимо проводить два определения и брать средний результат: расхождение между двумя определениями не должно превышать 1°.
Ни колба, ни пробирка во время определения не должны быть закрыты герметически.
Согласно Второму изданию Международной фармакопеи, небольшое количество мелко измельченного вещества сушат в вакуум-эксикаторе над силикагелем или пятиокисью фосфора в течение 24 часов или при температуре, указанной в фармакопейной статье.
Переносят высушенный порошок в капилляр и уплотняют порошок постукиванием капилляра о твердую поверхность таким образом, чтобы получить столбик вещества высотой около 3 мм. Вносят капилляр в баню, нагретую на 5° ниже ожидаемой температуры плавления, и регулируют подъем температуры на 1° в минуту, если это не указано отдельно. Капилляр должен быть помещен в баню таким образом, чтобы его закрытый конец находился посередине шарика ртути термометра.
Если нет специальных указаний, отмечают температуру, при которой вещество начинает образовывать капли или спадаться, и температуру, при которой вещество полностью расплавлено, на что указывает исчезновение твердой фазы.
К показаниям температуры прибавляют поправку на отклонение показаний термометра, применяемого в опыте, от показаний стандартного термометра (см. ниже раздел «Термометр»).
Если термометр, калиброванный на полное погружение, используется в условиях опыта частично погруженным, для определения поправки на выступающий столбик ртути необходим вспомогательный термометр. Эти два термометра должны помещаться в стеклянной трубке, укрепленной над поверхностью нагреваемой бани. В момент плавления вещества отмечают как показания основного, так и показания вспомогательного термометра, прикрепленного таким образом, чтобы шарик ртути его находился на половине расстояния между ожидаемой температурой плавления и поверхностью нагреваемой жидкости. Иногда отмечают среднюю температуру столбика ртути над жидкостью, заполняющей баню, т. е. температуру в средней точке выступающего столбика.
Поправка на выступающий столбик ртути определяется по формуле:
0,00015N(T-t),
где Т - температура основного термометра; t - температура вспомогательного термометра; N - длина столбика в градусах между поверхностью бани и шариком ртути вспомогательного термометра.
Термометры, калиброванные на частичное погружение, следует помещать в прибор точно по метке. Если средняя температура выступающего столбика термометра, используемого в опыте, отличается от температуры, при которой термометр был калиброван, необходимо вносить соответствующую поправку на разность температур. Для этой цели должны быть известны условия калибрования термометра. В этом случае поправку рассчитывают по приведенной выше формуле, в которой значение Т заменено на Тс, что означает среднюю температуру выступающего столбика во время калибрования термометра.
Прибор для определения температуры плавления капиллярном способом по Чехословацкой фармакопее III издания состоит из металлического нагревательного элемента, сделанного преимущественно из алюминия в виде призмы со скошенными углами и с отверстиями для термометра и капилляра, а также с отверстием для наблюдения вещества в капилляре и ручки. Общий вид прибора в нескольких проекциях приведен на рис. 10. Для изоляции тепла прибор обвертывают асбестом.
В качестве источника тепла используют обычную горелку. Вещество в капилляре наблюдают
с помощью увеличительного стекла в проходящем дневном свете или в свете электрической лампы. Пока вещество остается твердым порошком, свет через горизонтальный канал виден очень слабо, но, когда вещество расплавлено, свет становится ярким.
Определение температуры плавления в капилляре используется для идентификации веществ в аптеке и является обязательным. В сомнительных случаях основной является температура, найденная по методу Кофлера под микроскопом и указанная в Чехословацкой фармакопее. В отдельном приложении к этой фармакопее приводится список температур плавления для капиллярного метода.
{mosimage}
Какие факторы влияют на определение температуры плавления капиллярным методом?
Теоретически чистое вещество должно иметь постоянную температуру плавления независимо от того, где и кем проводилось определение. Однако, подобно другим методам, определение температуры плавления подвержено на практике влиянию различных факторов.
Сюда могут относиться:
различие в образце, взятом для анализа, и в обработке, которой подвергается образец,
различие в приборах,
различие среди термометров,
изменение в скорости подъема температуры,
различие в комнатной температуре и, наконец, различие среди персонала, выполняющего определение, их методика и интерпретации температуры плавления.
Учет и оценка степени влияния всех факторов на результаты опыта являются важной частью определения температуры плавления.
26.05.2015