Primerjava DSC določitve polimorfizma sulfapiridina z dvema načinoma merjenja: kompenzacijo moči ter toplotnim tokom

Štojs, Neja (avtor), Čelan Korošin, Nataša (mentor)

V diplomskem delu sem s pomočjo diferenčne dinamične kalorimetrije (DSC) primerjala termične lastnosti sulfapiridina pri različnih merilnih pogojih in dvema načinoma merjenja: kompenzacijo moči in toplotnim tokom. Glavni poudarek je bil na primerjavi med dvema instrumentoma; starejšim Mettler Toledo DSC1, ki meri po principu toplotnega toka (HF), ter novim Mettler Toledo DSC5+, ki poleg toplotnega toka (HF) omogoča merjenje tudi s kompenzacijo moči (PC). Rezultati prve grelne krivulje vzorca sulfapiridina v polimorfni obliki I so pokazali, da so vsi instrumenti natančno kalibrirani, saj se začetek taljenja (T$_{Onset}$) pojavi znotraj 0,79 °C razlike: med 190,12 °C in 190,91 °C. To dokazuje, da hitrost gretja praktično ne vpliva na začetek taljenja vzorca. Način merjenja pa je vplival na končno temperaturo taljenja (T$_{Endset}$) in s tem na širino talilnega intervala, ki je bil najširši pri DSC5+ v načinu HF, in sicer 3,70 °C pri hitrosti gretja 5 °C/min ter 5,67 °C pri 10 °C/min. Pri 5 °C/min je bil talilni interval pri DSC1 in DSC5+ PC praktično enak (2,64 °C), pri višji hitrosti pa nekoliko širši (3,98 °C), v primerjavi s 3,72 °C pri DSC5+ PC, ki se je izkazal kot najbolj občutljiv način merjenja za zaznavanje termičnih efektov. Med segrevanjem po počasnem in hitrem (100 °C/min) hlajenju so se jasno izrazili steklast prehod, hladna kristalizacija in polimorfne spremembe. Določili smo tri znane polimorfne oblike. Pri DSC1 je polimorfizem najizraziteje izražen in so polimorfi najbolj ločeni, pri DSC5+ PC pa se je pri višji hitrosti segrevanja bolje izrazil drugi polimorf, ki je bil bolj intenziven kot pri HF načinu merjenja. Po hitrem hlajenju so grelne krivulje prikazale manj polimorfnih modifikacij kot po počasnem hlajenju. Celokupne entalpije taljenja polimorfov so bile manjše kot pri gretju po počasnem hlajenju. Primerjava med instrumentoma je pokazala, da je DSC1 še vedno izjemno kakovosten instrument in popolnoma ustrezen za rutinske analize ter raziskovalno delo pri običajnih hitrostih gretja in hlajenja. Naprava DSC5+ pa se je v načinu PC merjenja izkazala kot bolj zmogljiva pri zaznavanju termičnih prehodov z nizko intenziteto, zlasti kristalizacije in steklastega prehoda, kar jo uvršča med primernejše izbire za poglobljeno karakterizacijo kompleksnih termičnih vedenj.

• Jezik: Slovenski jezik
• Ključne besede: sulfapiridin, polimorfizem, DSC, toplotni tok, kompenzacija moči
• Vrsta gradiva: Diplomsko delo/naloga
• Tipologija: 2.11 - Diplomsko delo
• Organizacija: FKKT - Fakulteta za kemijo in kemijsko tehnologijo
• Leto izida: 2025
• PID: 20.500.12556/RUL-176381
• COBISS.SI-ID: 264962307
• Datum objave v RUL: 28.11.2025

Sekundarni jezik

• Jezik: Angleški jezik
• Naslov: Comparison of DSC Determination of Sulfapyridine Polymorphism Using Two Measurement Methods: Power Compensation and Heat Flow

Izvleček

In my thesis, I used differential scanning calorimetry (DSC) to compare the thermal properties of sulfapyridine under different measurement conditions and with two measurement methods: power compensation and heat flow. The main focus was on comparing two instruments: the older Mettler Toledo DSC1, which operates according to the heat flow (HF) principle, and the newer Mettler Toledo DSC5+, which, in addition to heat flow (HF), also allows measurement with power compensation (PC). The results from the first heating curve of the sulfapyridine sample in polymorphic form I showed that all instruments were accurately calibrated, as the onset of melting (T$_{Onset}$) occurred within a difference of 0.79 °C, between 190.12 °C and 190.91 °C. This demonstrates that the heating rate has practically no effect on the onset of melting of the sample. However, the measurement mode did affect the final melting temperature (T$_{Endset}$) and thus the width of the melting interval, which was widest for the DSC5+ in HF mode: 3.70 °C at a heating rate of 5 °C/min and 5.67 °C at 10 °C/min. At 5 °C/min, the melting interval for the DSC1 and DSC5+ PC was practically the same (2.64 °C), but at higher rates it was slightly wider (3.98 °C) compared to 3.72 °C for DSC5+ PC, which proved to be the most sensitive measurement mode for detecting thermal effects. During heating after slow and rapid (100 °C/min) cooling, glass transition, cold crystallisation, and polymorphic changes were clearly observed. We identified three known polymorphic forms. In the DSC1, polymorphism was most pronounced, and the polymorphs were most distinct, while in the DSC5+ PC, at a higher heating rate, the second polymorph was more pronounced and more intense than in the HF measurement mode. After rapid cooling, the heating curves showed fewer polymorphic modifications than after slow cooling. The total melting enthalpies of the polymorphs were lower than during heating after slow cooling. A comparison between the instruments showed that the DSC1 remains an extremely highquality instrument and is perfectly suitable for routine analyses and research work at normal heating and cooling rates. However, in PC measurement mode, the DSC5+ proved more capable of detecting thermal transitions with low intensity, particularly crystallisation and glass transition, making it a more suitable choice for in-depth characterisation of complex thermal behaviours

• Ključne besede: sulfapyridine, polymorphism, DSC, heat flow, power compensation