热分析法测定固体药物的多晶型

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1、热分析法测定固体药物的多晶型一、实验目的1.熟悉热分析的基本原理与实验方法及其在药学研究中的主要应用2.掌握热谱图的分析与多晶型确定的方法3.了解热分析仪的主要结构二、基本原理热分析是在程序控温条件下，测量物质物理化学性质随温度变化的函数关系的一种技术。程序控温可采用线性、对数或倒数程序。热分析法依照所测样品物理性质的不同有以下几种：差热分析法，差示扫描量热法，热重分析法，热膨胀分析及热－力分析法等，在药物研究中前三种技术应用广泛。（一）差热分析差热分析（differentialthermalanalysis,DTA）法是在程序控温下，测量物质与参比物之间温度差随温度或时间变

2、化的一种技术。根据国际热分析协会(internationalconfederationforthermalanalysis,ICTA)规定，DTA曲线放热峰向上，吸热峰向下，灵敏度单位为微伏（μV）。如图1-1为苦味酸（三硝基苯酚）的DTA曲线。139图1-1苦味酸在动态空气中的DTA曲线可见，体系在程序控温下，不断加热或冷却降温，物质将按照它固有的运动规律而发生量变或质变，从而产生吸热或放热，根据吸热或放热便可判定物质内在性质的变化。如：晶型转变、熔化、升华、挥发、还原、分解、脱水或降解等。差热分析测量原理如图1-2所示。13图1-2差热分析仪工作原理示意图1测定时将试样与

3、参比物（常用α-Al2O3）分别放在两只坩埚中，置于样品杆的托盘上（底部装有一对热电偶，并接成差接形式），然后使加热炉按一定速度升温（如10℃·min-1）。如果试样在升温过程中没有热反应（吸热或放热），则其与参比物之间的温差ΔT＝0；如果试样产生相变或气化则吸热，产生氧化分解则放热，从而产生温差ΔT，将ΔT所对应的电势差（电位）放大并记录，便得到差热曲线。各种物质因物理特性不同，因此表现出其特有的差热曲线。大展机电技术研究所专业生产差热分析仪DTA（DZ3320A）差示扫描量热仪DSC（DZ3335）联系方式：周艺光13851485841025-52154157zyg@nj

4、dzyq.com（二）差示扫描量热法（差动热分析法）差示扫描量热法（differentialscanningcalorimeter,DSC）是在程序控温下，测量物质与参比物之间能量差随温度变化的一种技术。其测定原理如图1-3。13图1-3差动热分析仪工作原理示意图DSC原理与DTA相似，所不同的是在试样和参比物的容器下面，设置了一组补偿加热丝，在加热过程中，当试样由于热反应而出现温差ΔT时，通过微伏放大器和热量补偿器，使流入补偿加热丝的电流发生变化。试样吸热时，温度Ts下降，热量补偿放大器使电流Is增大。反之试样放热时，则参比物一边的温度Tr下降，热量补偿放大器使电流Ir增大

5、，直至试样与参比物的温度达到平衡，温差ΔT→0。由此可知，试样的热量变化（吸热或放热）由输入电功率来补偿，因此只要测得功率的大小，就可测得试样吸热或放热的多少。吸（放）热量与功率补偿之间的关系式为：(1－1)(1－2)式中:C为热容量；Ws为吸（放）热量（即样品产生的热量变化的电功率）；Wc为电功率补偿量；K为放大器放大倍数。将式（1－1）代入式（1－2）可得到下式：(1－3)移项整理(1－4)若K>>1,则式中K值越大越好，从而使Wc≈Ws13即电功率补偿量约等于试样吸（放）热的热量。根据ICTA规定：DSC曲线的纵轴为热流速率dQ/dt，横轴为温度或时间。表示当保持试样和

6、参比物的温度相等时输给两者的功率之差，曲线的吸热峰朝上，放热峰朝下，灵敏度单位为mJ·s-1。如扑热息痛的DSC曲线，测得熔点为170.5℃，存在一个吸热峰，如图1-4。图1-4扑热息痛的DSC曲线DSC比DTA易于定量，可测定样品在发生转变时热量的变化，其热函变化值ΔH与吸热或放热峰的面积A成比例，即：ΔH＝KA(1－5)式中A为吸热或放热峰的峰面积；K为校正系数，与样品的导热系数和测定池的种类、气氛有关。K值可由已知焓的标准物测得的热谱图的峰面积求出。物质如表1－1。表1-1校正测定温度与系数K的标准物质标准物质熔点/℃熔化焓/J·g-1偶氮苯34.690.4硬脂酸69.

7、0198.9菲99.3104.7铟156.428.6锡231.960.3铅327.423.0锌419.5102.1铝660.339713（三）热重分析热重分析（thermogravimetricanalysis,TG）是在程序控温下，测量物质的质量随温度和时间变化的一种技术，只适用于加热过程中有脱溶剂化（脱水）、升华、蒸发与分解等量变化的物质。TG曲线以质量减少百分率和质量减少速率为纵轴，温度或时间为横轴，其仪器设备和TG曲线如图1-5，1-6。图1-5热重分析仪示意图图1-6热重（TG）曲线例1：氨苄