Capiacutetulo 1

2

3

1 Introduccedilatildeo

11 Interesse no tema

Em trabalhos de investigaccedilatildeo e de controlo de qualidade e na actividade quiacutemica ligada agrave induacutestria em laboratoacute-

rios torna-se necessaacuterio caracterizar compostos soacutelidos natildeo soacute sob o ponto de vista quiacutemico mas tambeacutem sob

o ponto de vista estrutural

As propriedades manifestadas por uma dada forma estrutural podem ser muito diferentes das apresentadas por

outras formas do mesmo composto Assim existe a necessidade de investigaccedilatildeo da estrutura de um dado com-

posto no sentido de obter os arranjos estruturais desejados e de os caracterizar A actividade cientiacutefica dirigida

nesse sentido eacute assinalaacutevel em muitas induacutestrias nomeadamente na induacutestria farmacecircutica e alimentar No que

respeita agrave induacutestria farmacecircutica eacute de salientar o interesse despertado pelo polimorfismo apoacutes ter sido desco-

berto que diferentes polimorfos podem ter diferente actividade bioloacutegica Mas natildeo eacute somente a biodisponibili-

dade que interessa considerar no medicamento As propriedades relacionadas com o modo de preparaccedilatildeo com

a estabilidade teacutermica e estrutural satildeo aspectos a ter em conta na tecnologia farmacecircutica Por exemplo o haacutebito

cristalino as dimensotildees dos cristais o grau de cristalinidade facilitam ou dificultam as diferentes formulaccedilotildees

com que o produto eacute lanccedilado no mercado

Pesquisar polimorfos e identificar a sua estabilidade relativa satildeo um ponto muito importante em preacute-formulaccedilatildeo

farmacecircutica

12 Caracterizaccedilatildeo Estrutural do Estado Soacutelido

A noccedilatildeo intuitiva de soacutelido eacute a de um corpo riacutegido em que a separaccedilatildeo meacutedia entre aacutetomos eacute pequena quando

comparada agrave separaccedilatildeo meacutedia entre aacutetomos em gases e onde as posiccedilotildees relativas entre aacutetomos natildeo mudam

com o tempo Num liacutequido as distacircncias meacutedias entre os aacutetomos satildeo da mesma ordem de grandeza que nos

soacutelidos mas as posiccedilotildees relativas entre os aacutetomos natildeo satildeo fixas

Os soacutelidos podem ser classificados como amorfos ou cristalinos de acordo com o grau de ordem encontrado

na sua estrutura Nos soacutelidos amorfos as moleacuteculas estatildeo dispostas mais ou menos ao acaso nos soacutelidos crista-

linos para aleacutem da ordem posicional a estrutura eacute ainda determinada pela orientaccedilatildeo das unidades constituintes

umas relativamente agraves outras Como consequecircncia o cristal tem uma estrutura caracterizada por uma repeticcedilatildeo

regular dos componentes apresentando propriedades de sistemas homogeacuteneos simeacutetricos e anisotroacutepicos Os

soacutelidos amorfos satildeo homogeacuteneos e isotroacutepicos e natildeo apresentam simetria

As estruturas cristalinas satildeo formadas por unidades baacutesicas e repetitivas denominadas ceacutelulas unitaacuterias (menor

arranjo de aacutetomos iotildees ou moleacuteculas que pode representar um soacutelido cristalino) Estas ceacutelulas satildeo a menor

unidade paralelepipeacutedica que representa a simetria da estrutura cristalina

4

A partir das ceacutelulas unitaacuterias e levando em conta os eixos de simetria e a posiccedilatildeo do centro geomeacutetrico de cada

elemento do cristal eacute possiacutevel descrever qualquer cristal com base em diagramas designados por redes de Bravais

nome que homenageia Auguste Bravais (1811-1863) um dos pioneiros do seu estudo Por sua vez em funccedilatildeo

das possiacuteveis localizaccedilotildees das partiacuteculas (aacutetomos iotildees ou moleacuteculas) na ceacutelula unitaacuteria estabelecem-se 14 estru-

turas cristalinas baacutesicas as denominadas redes de Bravais (ver Tabela 11)[1 2]

Tabela 11 - Distribuiccedilatildeo das redes de Bravais pelos sistemas cristalinos

Tipos de rede Paracircmetros

da ceacutelula Simples (P) Base

centrada (C) Corpo

centrado (I) Face

centrada (F)

Tricliacutenico α ne β ne γ ne 90ordm

a ne b ne c

Monocliacutenico α = γ = 90ordm ne β

a ne b ne c

Ortorrocircmbico α = β = γ = 90ordm

a ne b ne c

Tetragonal α = β = γ = 90ordm

a = b ne c

Trigonal a = b = c

α = β = γ ne 90ordm

Hexagonal

α = β = 90ordm γ =

120ordm

a = b ne c

Sis

tem

as c

rist

alin

os

Cuacutebico α = β = γ = 90ordm

a = b = c

Todos os materiais cristalinos ateacute agora identificados pertencem a um dos 14 arranjos tridimensionais corres-

pondentes agraves estruturas cristalinas baacutesicas de Bravais A estrutura de cada cristal pode ser representada por uma

das estruturas constantes da Tabela 11 agrupando-se depois num dos sete sistemas de cristalizaccedilatildeo Cada uma

das estruturas agrega uma ceacutelula unitaacuteria contendo aacutetomos em coordenadas especiacuteficas de cada ponto da malha

cristalina

5

A simetria apresentada pelos soacutelidos cristalinos estaacute relacionada com a simetria molecular Entre os compostos

inorgacircnicos e orgacircnicos existe uma grande diferenccedila em relaccedilatildeo agraves simetrias encontradas nos respectivos cris-

tais Nos cristais inorgacircnicos encontram-se predominantemente simetrias cuacutebica hexagonal tetragonal ou

trigonal enquanto os cristais orgacircnicos se apresentam essencialmente com simetria monocliacutenica ou ortorrocircm-

bica Soacute em casos muitos especiais por exemplo em moleacuteculas globulares se encontram cristais orgacircnicos com

simetria cuacutebica Haacute tambeacutem diferenccedila em relaccedilatildeo ao tipo de ceacutelulas encontradas num e noutro caso Enquanto

nos cristais de compostos inorgacircnicos se podem encontrar todos os tipos de ceacutelulas nos orgacircnicos a ceacutelula

primitiva de Bravais eacute predominante[3]

13 Polimorfismo

131 ndash Definiccedilatildeo

De acordo com a definiccedilatildeo de McCronersquos ldquoO polimorfismo de qualquer composto eacute a sua habilidade para cris-

talizar em vaacuterias estruturas distintasrdquo[4] Quando diferentes confoacutermeros da mesma moleacutecula surgem em dife-

rentes formas cristalinas o fenoacutemeno eacute chamado de polimorfismo conformacional Ocasionalmente a mesma

estrutura cristalina apresenta mais do que um confoacutermero [56]

Os diferentes cristais formados satildeo designados de polimorfos No caso de substacircncias elementares a designa-

ccedilatildeo comum eacute a de aloacutetropos O exemplo mais conhecido de polimorfismo alotropia eacute o do carbono que pode

existir na forma de grafite ou como diamante[4] Eacute importante distinguir estas formas e pseudopolimorfos nos

quais haacute inclusatildeo de moleacuteculas de solvente na estrutura cristalina Diferentes interacccedilotildees inter e intramolecula-

res tais como as interacccedilotildees de van der Waals e ligaccedilotildees de hidrogeacutenio estaratildeo presentes nas diferentes estrutu-

ras polimoacuterficas

132 ndash Aspectos gerais e importacircncia na Induacutestria Farmacecircutica

Muitas substacircncias satildeo capazes de adoptar uma ou mais formas cristalinas puras de forma identificaacutevel e defini-

da ou uma forma amorfa sem estrutura definida dependendo das condiccedilotildees (temperatura solvente tempo)

sob as quais a cristalizaccedilatildeo eacute induzida[6]

Os polimorfos tecircm assim as mesmas propriedades no estado liacutequido e gasoso mas comportam-se de maneira

diferente no estado soacutelido Apesar de serem idecircnticos na sua composiccedilatildeo quiacutemica os polimorfos de uma dada

substacircncia diferem na solubilidade velocidade de dissoluccedilatildeo biodisponibilidade estabilidade quiacutemica estabili-

dade fiacutesica ponto de fusatildeo cor densidade e muitas outras propriedades[7] Vale a pena realccedilar que diferenccedilas

morfoloacutegicas ou macroscoacutepicas nos cristais natildeo revelam necessariamente a ocorrecircncia de polimorfismo Estas

6

alteraccedilotildees morfoloacutegicas podem ser geradas por diferentes direcccedilotildees no crescimento do cristal durante o proces-

so de cristalizaccedilatildeo [8]

O polimorfismo das substacircncias orgacircnicas tem sido um assunto de intenso interesse na induacutestria farmacecircutica

Mais de 90 dos medicamentos satildeo utilizados em formas soacutelidas como comprimidos aerossoacuteis caacutepsulas sus-

pensotildees e supositoacuterios Contecircm o faacutermaco particulado e em geral na forma cristalina Vaacuterias propriedades do

faacutermaco estatildeo directamente ligadas agrave sua estrutura fiacutesica e agraves suas propriedades quiacutemicas como a sua capacidade

de deformaccedilatildeo tamanho da partiacutecula densidades e fluxo dos poacutes caracteriacutesticas coesivas reologia estabilidade

capacidade de transpor barreiras bioloacutegicas entre outras A forma soacutelida afecta tambeacutem a estabilidade o perfil

de dissoluccedilatildeo a biodisponibilidade a compressibilidade a uniformidade de distribuiccedilatildeo da dose entre outras

Uma substacircncia na forma cristalina apresenta menor solubilidade enquanto na forma amorfa a mesma apresen-

ta maior solubilidade e menor estabilidade teacutermica Formulaccedilotildees onde se encontra o faacutermaco parcialmente cris-

talino e amorfo ou formas metaestaacuteveis satildeo muito mais soluacuteveis que as que contecircm o faacutermaco altamente crista-

lino Esta propriedade pode ser utilizada para promover um efeito terapecircutico mais raacutepido do medicamento

aumentando a velocidade de dissoluccedilatildeo e a absorccedilatildeo do faacutermaco Poreacutem formulaccedilotildees contendo formas amor-

fas e metaestaacuteveis satildeo menos estaacuteveis que as elaboradas com as formas cristalinas do faacutermaco e geralmente

apresentam risco de cristalizaccedilatildeo durante o processo produtivo e a vida do produto na prateleira

As propriedades da forma soacutelida podem ter um papel crucial e assim o objectivo final do desenvolvimento da

forma soacutelida eacute encontrar e seleccionar aquela que tenha caracteriacutesticas oacuteptimas para o uso pretendido

Inicialmente quando o API eacute primeiro produzido tem que se ter a certeza que a forma soacutelida desejada eacute obtida

numa forma consistente pura e reprodutiacutevel Subsequentemente quando eacute formulado para obter o medicamen-

to tem de se certificar que natildeo ocorrem transiccedilotildees indesejadas

Quando a substacircncia eacute armazenada eacute imperativo que a forma soacutelida natildeo se transforme ao longo do tempo uma

vez que desse modo propriedades importantes da substacircncia podem mudar drasticamente Termodinamicamen-

te qualquer forma metaestaacutevel transformar-se-aacute na forma mais estaacutevel A cineacutetica da transformaccedilatildeo eacute especiacutefica

do polimorfo No entanto a existecircncia de um polimorfo mais estaacutevel natildeo implica necessariamente que o poli-

morfo metaestaacutevel natildeo se possa desenvolver A estabilidade deve ser avaliada no que diz respeito agraves condiccedilotildees

ambientais armazenamento e acondicionamento

No passo final quando o paciente toma o medicamento a solubilidade e a velocidade de dissoluccedilatildeo da substacircn-

cia seratildeo influenciados pela sua forma soacutelida Em particular a variaccedilatildeo na solubilidade entre diferentes polimor-

fos eacute importante para os farmacecircuticos pois pode afectar a eficaacutecia a biodisponibilidade e seguranccedila do produ-

to

Sob os pontos de vista quer da investigaccedilatildeo de estruturas do estado soacutelido quer da utilizaccedilatildeo dos compostos

noutros estudos eacute indispensaacutevel conhecer o seu comportamento com a variaccedilatildeo de temperatura As teacutecnicas

mais uacuteteis para este tipo de estudo satildeo os meacutetodos de anaacutelise teacutermica Para realizar este tipo de estudos neste

trabalho recorreu-se agrave Calorimetria Diferencial de Varrimento Para efectuar um estudo mais completo e rigo-

roso utilizaram-se ainda outras teacutecnicas tais como a Termomicroscopia a Espectroscopia de Absorccedilatildeo do

Infravermelho e Difracccedilatildeo de Raios X

Dada a importacircncia do polimorfismo este eacute um paracircmetro regulamentado no desenvolvimento de novos faacuter-

macos As autoridades regulamentares Norte Americanas Japonesas e da Uniatildeo Europeia desde os anos 60

7

exigem de forma criteriosa no momento do registo do medicamento a elucidaccedilatildeo de diversas caracteriacutesticas

fiacutesicas quiacutemicas farmacoloacutegicas e toxicoloacutegicas do faacutermaco Quanto agraves caracteriacutesticas fiacutesico-quiacutemicas exigem a

determinaccedilatildeo da pureza solubilidade propriedades cristalinas morfologia tamanho da partiacutecula e aacuterea superfi-

cial O guia da International Conference on Harmonization of Technical Requirements for Registration of Pharmaceuticals for

Human Use ndash ICH que trata de polimorfismo eacute o Q6 que define as especificaccedilotildees de novos faacutermacos e medi-

camentos (substacircncias quiacutemicas) O guia Q6A denominado ldquoTest Procedures and Acceptance Criteria for New Drug

Products Chemical Substancesrdquo define polimorfismo como sendo a ocorrecircncia de diferentes formas cristalinas de

um mesmo faacutermaco Nesta definiccedilatildeo estaacute incluiacuteda a solvataccedilatildeo ou hidrataccedilatildeo de faacutermacos (pseudo-

polimorfismo) e as formas amorfas O guia Q6A eacute acompanhado de um algoritmo de decisotildees que indicam o

procedimento a ser tomado aquando do surgimento de formas polimoacuterficas num faacutermaco (ver ANEXO I)

133 ndash Aspectos Termodinacircmicos Enantiotropia e Monotropia

Baseados nas diferenccedilas nas propriedades termodinacircmicas os polimorfos satildeo classificados como enantiotroacutepi-

cos ou monotroacutepicos dependendo se uma forma se pode transformar reversivelmente noutra ou natildeo Num

sistema enantiotroacutepico a transiccedilatildeo reversiacutevel entre polimorfos eacute possiacutevel agrave temperatura de transiccedilatildeo definida

abaixo do ponto de fusatildeo Num sistema monotroacutepico natildeo se observa nenhuma transiccedilatildeo reversiacutevel entre os

polimorfos abaixo do ponto de fusatildeo Do ponto de vista termodinacircmico o cristal passa sempre de uma forma

menos estaacutevel a uma forma mais estaacutevel Do ponto de vista farmacecircutico a forma mais estaacutevel natildeo eacute sempre a

mais desejada pelos farmacecircuticos uma vez que tem estabilidade termodinacircmica maior (menos soluacutevel) e por

conseguinte teraacute menor biodisponibilidade [9]

Durante a preacute-formulaccedilatildeo de um faacutermaco eacute importante identificar o polimorfo que eacute estaacutevel agrave temperatura

ambiente e determinar que transiccedilotildees polimoacuterficas podem ocorrer dentro da gama de temperaturas usada nos

estudos de estabilidade e durante o processamento (secagem moagem etc) Um composto polimoacuterfico poderaacute

ser caracterizado por meio de diagramas de fase tais como energia de Gibbs vs temperatura pressatildeo vs tempe-

ratura solubilidade vs temperatura Em geral esses diagramas contecircm uma grande quantidade de informaccedilatildeo de

forma compacta e pode fornecer um sumaacuterio visual e facilmente interpretaacutevel das complexas relaccedilotildees entre os

polimorfos [10]

A estabilidade relativa dos polimorfos depende das suas energias de Gibbs e o polimorfo mais estaacutevel a uma

dada pressatildeo e temperatura teraacute menor energia de Gibbs Sob um cenaacuterio de condiccedilotildees experimentais definidas

(com excepccedilatildeo dos pontos de transiccedilatildeo) apenas um polimorfo tem uma menor energia Gibbs Este polimorfo eacute

a forma termodinamicamente estaacutevel e o(s) outro(s) polimorfo(s) eacute(satildeo) determinado(s) como uma forma

metaestaacutevel

Na Figura 11 estatildeo representados os diagramas de energia vs temperatura para sistemas polimoacuterficos

8

a) b)

Figura 11 ndash Diagrama de fases para dois polimorfos com comportamento termodinacircmico a) enantiotroacutepico b) monotroacute-

pico pressatildeo constante

No diagrama da Figura 11 G representa a energia de Gibbs e H a entalpia No sistema enantiotroacutepico Figura

11a) para os polimorfos I e II as curvas GI e GII cruzam-se no ponto de transiccedilatildeo (Ttrs III) que se localiza

abaixo do ponto de fusatildeo dos respectivos polimorfos Nesse ponto os dois polimorfos podem coexistir como

misturas em equiliacutebrio tendo a mesma estabilidade Na relaccedilatildeo termodinacircmica enantiotroacutepica como descrito

anteriormente os polimorfos convertem-se um no outro de forma reversiacutevel A curva Gliq representa a fase

liacutequida e a sua intersecccedilatildeo com as curvas GI e GII representa respectivamente o ponto de fusatildeo desses poli-

morfos Neste caso o polimorfo I eacute a forma mais estaacutevel (tem a menor energia de Gibbs) abaixo de ponto de

transiccedilatildeo Existe uma tendecircncia termodinacircmica para a forma menos estaacutevel se transformar na forma mais estaacute-

vel No sistema monotroacutepico Figura 11b) natildeo haacute ponto de transiccedilatildeo abaixo dos pontos de fusatildeo dos polimor-

fos I e II o que eacute representado pela ausecircncia do cruzamento das curvas GI e GII Nestas condiccedilotildees para a

relaccedilatildeo termodinacircmica monotroacutepica o polimorfo I nunca se converteraacute em II sendo o polimorfo I mais estaacutevel

a todas as temperaturas Monotropia estaacute vinculada agrave existecircncia de formas termodinamicamente metaestaveis

Burger e Ramberger compilaram algumas observaccedilotildees empiacutericas para identificaccedilatildeo de relaccedilotildees de enantiotropia

e monotropia As trecircs regras particularmente uacuteteis que propuseram satildeo a regra do calor de transiccedilatildeo do calor de

fusatildeo e da densidade As duas primeiras exigem medidas calorimeacutetricas que satildeo convenientemente realizadas

por DSC Na 1ordf (calor de transiccedilatildeo) se a uma determinada temperatura eacute observada uma transiccedilatildeo endoteacutermi-

ca entre as formas cristalinas entatildeo haacute um ponto de transiccedilatildeo abaixo desta temperatura e os dois polimorfos

estatildeo relacionados enantiotropicamente Os dois polimorfos satildeo monotroacutepicos se for observada uma transiccedilatildeo

exoteacutermica a uma determinada temperatura e se natildeo ocorrer nenhuma transiccedilatildeo a uma temperatura mais eleva-

da Num sistema enantiotroacutepico o polimorfo que tem um ponto de fusatildeo mais elevado teraacute uma entalpia de

fusatildeo mais baixa se o polimorfo que tem um ponto de fusatildeo mais elevado tem entalpia de fusatildeo mais alta o

Ttrs III Tfus I Tfus II

Temperatura (K)

Energia Energia

Temperatura (K)

Tfus II Tfus I

9

sistema eacute monotroacutepico Se os pontos de fusatildeo dos polimorfos diferirem mais do que 30ordmC esta regra natildeo eacute

vaacutelida e o polimorfo que tem o ponto de fusatildeo mais elevado poderaacute ter a entalpia de fusatildeo mais elevada num

sistema enantiotroacutepico Na 3ordf regra (densidade) se uma modificaccedilatildeo do cristal molecular tem uma densidade

mais baixa do que outra pode ser considerada como menos estaacutevel no zero absoluto [11 12]

A produccedilatildeo de diferentes formas polimoacuterficas a determinaccedilatildeo da modificaccedilatildeo estaacutevel e o conhecimento da

relaccedilatildeo de monotropia e enantiotropia satildeo os estudos iniciais no processo de preacute-formulaccedilatildeo farmacecircutica[6]

134 ndash Aspectos Cineacuteticos

A obtenccedilatildeo de formas soacutelidas de um composto eacute frequentemente levada a cabo por cristalizaccedilatildeo em soluccedilatildeo ou

a partir de fundidos Classicamente o processo de cristalizaccedilatildeo eacute descrito em dois passos nucleaccedilatildeo e cresci-

mento dos cristais com a forma fiacutesica resultante a ser a consequecircncia da relaccedilatildeo cineacutetica entre estes dois pro-

cessos elementares

A Teoria Claacutessica da Nucleaccedilatildeo (CNT) eacute a teoria mais simples e mais amplamente usada que descreve o proces-

so de nucleaccedilatildeo Embora a CNT tenha sido originalmente derivada da condensaccedilatildeo do vapor em liacutequido tam-

beacutem tem sido empregue ldquopor analogiardquo para explicar a precipitaccedilatildeo de cristais a partir de soluccedilotildees sobresatura-

das e fundidos A descriccedilatildeo termodinacircmica deste processo foi desenvolvida ateacute ao final do seacuteculo XIX por

Gibbs que definiu a variaccedilatildeo da energia (∆G) como a soma da variaccedilatildeo da energia livre para a transformaccedilatildeo de

fase (∆GV) e a variaccedilatildeo da energia livre para a formaccedilatildeo da superfiacutecie (∆GS)

A taxa de nucleaccedilatildeo (I) que eacute igual ao nuacutemero de nuacutecleos formados por unidade de tempo e por unidade de

volume eacute expressa na forma da equaccedilatildeo de Arrhenius como

I = A exp

minuskT

E

onde A eacute o factor preacute-exponencial E a energia de activaccedilatildeo para a transformaccedilatildeo liacutequido-soacutelido k a constante

de Boltzmann e T a temperatura absoluta [1314]

A nucleaccedilatildeo pode ocorrer por dois mecanismos o homogeacuteneo e o heterogeacuteneo Na nucleaccedilatildeo homogeacutenea as

flutuaccedilotildees espontacircneas na densidade do liacutequido permitem a formaccedilatildeo da forma soacutelida mais estaacutevel enquanto a

nucleaccedilatildeo heterogeacutenea eacute impulsionada por impurezas ou pela superfiacutecie de contacto com o liacutequido A nucleaccedilatildeo

heterogeacutenea eacute o mecanismo predominante em processos industriais Os processos de nucleaccedilatildeo dependem

basicamente de dois factores a supersaturaccedilatildeo do meio e a tensatildeo interfacial A supersaturaccedilatildeo eacute tida como a

medida de forccedilas termodinacircmicas que levam agrave formaccedilatildeo da fase soacutelida enquanto a tensatildeo interfacial eacute uma

medida termodinacircmica do trabalho reversiacutevel necessaacuterio para aumentar a interface entre o liacutequido e o soluto

Estes factores satildeo pontos a serem considerados na cristalizaccedilatildeo uma vez que deles depende a taxa de cresci-

mento de um determinado cristal e dos seus diferentes polimorfos Ressalta-se tambeacutem a importacircncia de um

10

estudo detalhado do papel de cada solvente e impureza presente no processo de cristalizaccedilatildeo pois estes tecircm

influecircncia directa na possiacutevel formaccedilatildeo de polimorfos durante a purificaccedilatildeo do material

A nucleaccedilatildeo envolve a formaccedilatildeo de agregados de moleacuteculas que excederam um tamanho criacutetico e satildeo portanto

estaacuteveis Uma vez que o nuacutecleo cristalino se formou este comeccedila a crescer pela incorporaccedilatildeo de outras moleacutecu-

las no cristal em crescimento A velocidade de crescimento de um cristal eacute directamente proporcional ao

sobrearrefecimento sobressaturaccedilatildeo e inversamente proporcional agrave viscosidade da soluccedilatildeo Quanto mais alta eacute

a viscosidade mais difiacutecil se torna a troca de mateacuteria entre a fase liacutequida e a superfiacutecie do cristal e mais lento

seraacute seu crescimento Devido a interacccedilotildees atractivas entre os cristais os grandes cristais que podem ser obser-

vados durante a cristalizaccedilatildeo satildeo normalmente formados por pequenos cristais unidos por ligaccedilotildees fracas A

morfologia dos cristais eacute determinada por condiccedilotildees internas e externas A cineacutetica de cristalizaccedilatildeo depende da

velocidade de formaccedilatildeo do nuacutecleo bem como da velocidade de crescimento dos cristais O tamanho e a forma

dos cristais dependem da relaccedilatildeo entre estes dois factores Normalmente o arrefecimento lento resulta em cris-

tais grandes enquanto que o arrefecimento raacutepido produz cristais menores

A forma cristalina resultante do processo de cristalizaccedilatildeo pode variar com o grau de supersaturaccedilatildeo A tempera-

tura pode ser considerada como a segunda variaacutevel mais importante que afecta o resultado da cristalizaccedilatildeo num

sistema polimoacuterfico O solvente os aditivos (e impurezas) a interface e o pH foram classificados como factores

secundaacuterios que afectam o processo de cristalizaccedilatildeo principalmente atraveacutes do seu efeito no grau de supersatu-

raccedilatildeo Figura 12

Figura 12 - Hierarquia dos paracircmetros que controlam o processo de cristalizaccedilatildeo nos sistemas polimoacuterficos [10]

Em suma para aumentar a probabilidade de descobrir todas as formas relevantes o espaccedilo de variaacuteveis que

contribui para a diversidade de formas soacutelidas deve ser abrangido o mais amplamente possiacutevel [10]

Solubilidade dos polimorfos

Controlo da cristalizaccedilatildeo dos polimorfos

Factores Primaacuterios

Supersaturaccedilatildeo Temperatura

Agitaccedilatildeo

Factores Secundaacuterios

Composiccedilatildeo do solvente Aditivos Impurezas

Interface pH

Nucleaccedilatildeo Crescimento dos cristais

Transiccedilotildees de fase

11

135 ndash Geraccedilatildeo de formas polimoacuterficas

Apesar do investimento em processos para encontrar todos os polimorfos dos Ingredientes Farmacecircuticos

Activos (API) novos polimorfos podem ainda aparecer sem aviso O objectivo no que diz respeito ao desen-

volvimento do estado soacutelido eacute identificar todos os polimorfos e solvatos importantes e caracterizaacute-los

Este objectivo de controlo de polimorfismo tem-se desenvolvido rapidamente Na uacuteltima deacutecada muitos novos

meacutetodos de controlo da formaccedilatildeo de polimorfos tecircm sido desenvolvidos e tem-se caracterizado um enorme

nuacutemero de novas formas polimoacuterficas parcialmente como resultado de avanccedilos nos meacutetodos para a caracteri-

zaccedilatildeo de polimorfos

Eacute essencial executar experiecircncias atraveacutes de uma variedade de meacutetodos sob vaacuterias condiccedilotildees (Tabela 12) Em

geral a cristalizaccedilatildeo a partir da soluccedilatildeo (arrefecimento ou evaporaccedilatildeo) e recristalizaccedilatildeo a partir de compostos

puros (sublimaccedilatildeo tratamento teacutermico cristalizaccedilatildeo a partir do fundido e moagem) satildeo os meacutetodos de escolha

para criar formas soacutelidas A cristalizaccedilatildeo a partir da soluccedilatildeo eacute normalmente usada para a formaccedilatildeo de formas

soacutelidas por diversas razotildees Em primeiro lugar pode ser descoberto um grande nuacutemero de polimorfos e solva-

tos por mudanccedila do solvente Em segundo lugar os soacutelidos farmacecircuticos satildeo muitas vezes expostos a diferen-

tes solventes durante o processo e deste modo a tendecircncia para a formaccedilatildeo de solvatos hidratos deve ser

sistematicamente estudada de modo a desenhar processos de fabrico Em terceiro lugar a desidrataccedilatildeo dos

hidratos eacute outra teacutecnica uacutetil e agraves vezes a uacutenica teacutecnica para descobrir uma forma polimoacuterfica Finalmente o

solvato (e especialmente o hidrato) pode ser de interesse como produto comercial

Recentemente satildeo referidas muitas teacutecnicas inovadoras (por exemplo cristalizaccedilatildeo capilar cristalizaccedilatildeo induzi-

da por laser e sonocristalizaccedilatildeo) que promovem a nucleaccedilatildeo e portanto a descoberta de formas cristalinas acti-

vas [15]

12

Tabela 12 ndash Meacutetodos para gerar vaacuterias formas soacutelidas [15]

Meacutetodo Graus de Liberdade

Cristalizaccedilatildeo por arrefecimento Solvente perfil de arrefecimento concentraccedilatildeo mistura

Evaporaccedilatildeo do solvente Solvente concentraccedilatildeo inicial velocidade de evaporaccedilatildeo temperatura

pressatildeo humidade relativa

Precipitaccedilatildeo Solvente anti-solvente velocidade de adiccedilatildeo do anti-solvente mistura

temperatura

Difusatildeo de vapor Solventes temperatura concentraccedilatildeo

Equiliacutebrio de suspensatildeo Solvente temperatura solubilidade programas de temperatura mistura

tempo de equliacutebrio

Cristalizaccedilatildeo a partir do fundido Mudanccedilas de temperatura (miacutenimo maacuteximo gradientes)

Sublimaccedilatildeo Gradiente de temperatura pressatildeo tipo de superfiacutecie

Mudanccedila de pH Temperatura velocidade de mudanccedila relaccedilatildeo aacutecido base conjugada

Tratamento mecacircnico (moagem

crio-moagem)

Tempo de moagem tipo de moinho

Liofilizaccedilatildeo Solvente concentraccedilatildeo programas de temperatura

Em geral os processos de cristalizaccedilatildeo mais raacutepidos tecircm uma grande tendecircncia para formar polimorfos metaes-

taacuteveis do que os processos mais lentos [7] A Figura 13 mostra a escala de tempo para os processos de cristali-

zaccedilatildeo mais tradicionais

13

Meses Dias Horas Minutos Segundos

Figura 13 ndash Diferentes metodologias para obtenccedilatildeo de formas soacutelidas mostrando a escala de tempo que pode favorecer

polimorfos estaacuteveis ou metaestaacuteveis [7]

14 Compostos Estudados

Neste trabalho foram estudados dois activos farmacecircuticos com larga aplicaccedilatildeo em praacutetica meacutedica a pirazina-

mida e o ibuprofeno A primeira um antituberculostaacutetico potente eacute uma carboxamida com um anel aromaacutetico

de pirazina possuindo portanto dois aacutetomos de azoto no anel um em posiccedilatildeo orto e outro meta relativamente

ao grupo amida O Ibuprofeno um anti-inflamatoacuterio natildeo-esteroacuteide eacute um derivado do aacutecido 2-propanoacuteico Foi

tambeacutem investigada uma outra carboxamida a picolinamida cuja estrutura difere da da pirazinamida por ter

apenas no anel aromaacutetico um azoto em posiccedilatildeo orto relativamente ao grupo amida

Para aleacutem do interesse oacutebvio da investigaccedilatildeo do polimorfismo destes compostos o trabalho realizado insere-se

num projecto mais abrangente de pesquisa de co-cristais sendo fundamental nesse acircmbito um conhecimento

profundo do estado soacutelido das substacircncias de partida

141 ndash Pirazinamida

A pirazinamida (PZA) (Figura 14) eacute um membro da famiacutelia da pirazina e eacute conhecida como um agente antitu-

berculostaacutetico muito eficaz recomendado pela Organizaccedilatildeo Mundial de Sauacutede[16]

Evaporaccedilatildeo

Amadurecimento

Cristalizaccedilatildeo por arrefecimento

Cristalizaccedilatildeo a partir de fundidos

Exposiccedilatildeo ao vapor do solvente

Exposiccedilatildeo a Humidade

Ciclos de Temperatura

Sublimaccedilatildeo

Polimorfos estaacuteveis Polimorfos metaestaveis

14

Figura 14 ndash Estrutura da pirazinamida

O mecanismo de acccedilatildeo da Pirazinamida ainda natildeo estaacute bem elucidado A sua actividade anti-microbiana deste

composto depende parcialmente na conversatildeo na sua forma activa o aacutecido pirazinoacuteico em meio aacutecido pela

enzima pirazinamidase (PZase) A sua ingestatildeo pode no entanto provocar efeitos adversos Os mais comuns

satildeo reacccedilotildees aleacutergicas dores articulares naacuteuseas anorexia febre voacutemitos anemia podendo ainda surgir altera-

ccedilotildees hepaacuteticas [17]

Estatildeo descritas 4 formas polimoacuterficas diferentes de PZA com diferentes estruturas cristalinas α- β- γ- e δ-

pirazinamida sendo tambeacutem referido um quinto possiacutevel polimorfo αrsquo semelhante a α[18]

No polimorfo α da Pirazinamida sistema monocliacutenico (a = 2307plusmn002 b = 672plusmn001 c = 372plusmn001 Aring β =

1010plusmn04ordm) o plano do anel e o plano do grupo amida formam um acircngulo de 5ordm As moleacuteculas de PZA estatildeo

ligadas por ligaccedilotildees de hidrogeacutenio NHmiddotmiddotmiddotO (290Aring) formando diacutemeros centrossimeacutetricos (Figura 15) A ligaccedilatildeo

intermolecular mais forte entre os diacutemeros encontra-se entre o aacutetomo de nitrogeacutenio do grupo carboxamida e o

aacutetomo de nitrogeacutenio do anel de pirazina da moleacutecula vizinha NHmiddotmiddotmiddotN[19]

Figura 15 ndash Estrutura do polimorfo α da pirazinamida [19]

Haacute pequenas mas significativas diferenccedilas entre os valores dos comprimentos de ligaccedilatildeo das moleacuteculas de pira-

zinamida nas formas α- e β-PZA tambeacutem cristal do sistema monocliacutenico (a = 14372plusmn0007 b = 3711plusmn0003

(1)

(4)

(2)

(7)

(8)

(9)

(6)

(5) (3)

15

c = 10726plusmn0005 Aring β = 10192plusmn005ordm) indicando que a ressonacircncia entre o grupo amida e o anel de pirazina

dando algum caraacutecter de ligaccedilatildeo dupla da ligaccedilatildeo C(2)ndashC(7) eacute menos notoacuteria na moleacutecula β-PZA do que na α-

PZA O comprimento de ligaccedilatildeo dupla C=O na moleacutecula β-PZA (1231Aring) eacute menor do que a correspondente na

moleacutecula α-PZA (124Aring) Na β-PZA o aacutetomo de carbono da cadeia lateral situa-se perto do plano do anel

Assim o grupo carboxamida desvia-se cerca de 32ordm do plano do anel comparando com 5ordm na estrutura da α-

PZA[19] Na β-PZA existem tambeacutem diacutemeros centrossimeacutetricos ligados por ligaccedilotildees de hidrogeacutenio entre o

aacutetomo de hidrogeacutenio da amida e o aacutetomo de oxigeacutenio do grupo amida (Figura 16)

Figura 16 ndash Estrutura do polimorfo β da pirazinamida [20]

Existem grandes diferenccedilas entre as formas δ e β da pirazinamida no que diz respeito agraves ligaccedilotildees C(2)ndashC(7) e

C(7)ndashO(9) (estas diferenccedilas satildeo mais acentuadas quando comparando as formas δ e β do que comparando as

formas α e β da pirazinamida) A ressonacircncia entre o grupo amida e o anel de pirazina (a ligaccedilatildeo C(2)ndashC(7)

apresenta algum caraacutecter de ligaccedilatildeo dupla) eacute maior na α-PZA do que na β-PZA Neste pressuposto os compri-

mentos de ligaccedilatildeo obtidos para a δ-PZA (sistema tricliacutenico a = 5728plusmn0002 b = 5221plusmn0003 c =

9945plusmn0006 Aring β = 9727plusmn004) parecem indicar uma ressonacircncia reforccedilada entre o grupo amida e o anel de

pirazina na estrutura da δ-PZA do que na estrutura da α-PZA O aacutetomo de carbono C(7) do grupo carboxami-

da da δ-PZA situa-se muito perto do plano do anel da pirazina uma vez que o valor do acircngulo C(5)ndashC(2)ndashC(7)

eacute de (1792plusmn04)Aring Assim o plano do grupo carboxamida tem um desvio de apenas 08ordm em relaccedilatildeo ao anel de

pirazina Neste polimorfo sistema tricliacutenico haacute associaccedilatildeo em diacutemeros e a ligaccedilatildeo de hidrogeacutenio N(8)ndash

H(8rsquorsquo)middotmiddotmiddotO(9) tem um comportamento de 290Aring Natildeo parece existir no entanto nenhuma ligaccedilatildeo de hidrogeacutenio

forte a ligar os diacutemeros na estrutura cristalina da δ-PZA ao contraacuterio do que acontece nas estruturas da α- e β-

PZA (Figura 17)[21]

Em todos os polimorfos foi identificada a ligaccedilatildeo de hidrogeacutenio intramolecular NndashHN

16

Figura 17 ndash Estrutura do polimorfo δ da pirazinamida [21]

A Figura 18 apresenta a estrutura do polimorfo da pirazinamida γ Esta eacute a uacutenica forma de pirazinamida conhe-

cida onde natildeo haacute associaccedilatildeo em unidades dimeacutericas

Figura 18 ndash Estrutura do polimorfo γ da pirazinamida[22]

Apesar das estruturas cristalinas estarem publicadas natildeo eacute conhecida a relaccedilatildeo de estabilidade entre elas e satildeo

referidas na literatura temperaturas de fusatildeo semelhantes para todas as formas

17

142 ndash Picolinamida

A picolinamida (2-piridina carboxamida) Figura 19 foi estudada neste trabalho devido agraves suas semelhanccedilas

estruturais com a pirazinamida

Figura 19 ndash Estrutura da Picolinamida

A picolinamida soacutelido agrave temperatura ambiente muito soluacutevel em soluccedilatildeo aquosa aciacutedica apresenta actividade

bioloacutegica importante como inibidor da acccedilatildeo da poli(ADP-ribose) sintetase[23]

De acordo com a anaacutelise cristalograacutefica por difracccedilatildeo de raios-X foram identificadas duas modificaccedilotildees cristali-

nas da picolinamida ambas pertencentes ao grupo espacial monocliacutenico P21a com quatro moleacuteculas na ceacutelula

unitaacuteria[24] Numa modificaccedilatildeo (fase α a = 1642 b = 711 c = 519 Aring β = 1002ordm) duas moleacuteculas de PA

estatildeo ligadas por um par de ligaccedilotildees de hidrogeacutenio NHO para formar um diacutemero centrossimeacutetrico como

ocorre tambeacutem nos polimorfos α β e δ da pirazinamida (Figura 110) Os diacutemeros estatildeo ligados entre si por um

segundo conjunto de ligaccedilotildees de hidrogeacutenio NHO tal como no polimorfo β da pirazinamida[24] Nesta

modificaccedilatildeo o anel natildeo contribui para a ligaccedilatildeo de hidrogeacutenio e as cadeias moleculares adjacentes satildeo mantidas

juntas por forccedilas de van der Waals A segunda modificaccedilatildeo cristalina da PA para a qual apenas se conhecem os

paracircmetros da ceacutelula (fase β a = 2004 b = 1132 c = 536 Aring β = 986ordm) exibe estrutura dimeacuterica similar agrave da

primeira e segundo Takino e colaboradores teraacute uma associaccedilatildeo molecular semelhante agrave α-pirazinamida ou seja

neste caso a ligaccedilatildeo lateral dos diacutemeros envolve a participaccedilatildeo de um aacutetomo do anel de piridina como aceitador

de ligaccedilotildees de hidrogeacutenio [25]

Figura 110 ndash Arranjos moleculares da PA no polimorfo α a) formaccedilatildeo do diacutemero centrossimeacutetrico b) formaccedilatildeo de

cadeias ou bandas c) estrutura do polimorfo α da picolinamida As linhas a tracejado indicam as ligaccedilotildees de

hidrogeacutenio [24]

a) b) c)

18

143 ndash Ibuprofeno

O Ibuprofeno (IBP) (Figura 111) eacute um faacutermaco do grupo dos anti-inflamatoacuterios natildeo esteroacuteides (do subgrupo

quiacutemico dos derivados do aacutecido propanoacuteico) faacutermacos esses que tecircm em comum a capacidade de combater a

inflamaccedilatildeo a dor e a febre Tal como os outros anti-inflamatoacuterios natildeo esteroacuteides actua inibindo a produccedilatildeo de

prostagladinas substacircncias quiacutemicas produzidas pelo corpo que causam inflamaccedilatildeo e contribuem para a per-

cepccedilatildeo de dor pelo ceacuterebro Este faacutermaco reduz tambeacutem a febre ao bloquear a siacutentese de prostaglandinas no

hipotaacutelamo responsaacutevel pela regulaccedilatildeo da temperatura do corpo Tem ainda propriedades anticoagulantes

Juntamente com o aacutecido acetilsaliciacutelico (princiacutepio activo da Aspirina e de outros medicamentos) e o paracetamol

(princiacutepio activo do Ben-U-Ron e de outros medicamentos) o ibuprofeno faz parte da lista de faacutermacos essen-

ciais da Organizaccedilatildeo Mundial de Sauacutede [26]

Figura 111 ndash Estrutura do Ibuprofeno

A moleacutecula de IBP possui um carbono quiral e satildeo comercializadas quer a mistura raceacutemica de S(+) ndash IBP e

R(ndash) ndash IBP quer o enantioacutemero puro O enantioacutemero com interesse terapecircutico eacute o S(+) ndash IBP mas nas espe-

cialidades farmacecircuticas eacute incorporado o R(ndash) ndash IBP formando uma mistura raceacutemica [27ndash29]

A utilizaccedilatildeo de diversas teacutecnicas para a cristalizaccedilatildeo agrave temperatura ambiente em diferentes solventes cristaliza-

ccedilatildeo por mudanccedila de temperatura e cristalizaccedilatildeo por evaporaccedilatildeo do solvente conduziram agrave obtenccedilatildeo de cristais

de IBP raceacutemico com haacutebitos cristalinos diferentes [30 31] Por exemplo quando foi utilizada a teacutecnica de cris-

talizaccedilatildeo por arrefecimento foram observados cristais com forma de placas achatadas usando aacutelcoois como

solvente Os cristais obtidos a partir de acetona eacuteter etiacutelico e n-hexano tinham a forma de agulhas A cristaliza-

ccedilatildeo por mudanccedila de temperatura usando o diclorometano como solvente formou cristais de morfologia cuacutebi-

ca A partir destes resultados concluiu-se que podiam ser obtidas diferentes morfologias dos cristais (haacutebito

tamanho superfiacutecie) do IBP raceacutemico dependendo da preparaccedilatildeo e dos solventes usados [32] Estes cristais

tinham tambeacutem propriedades fiacutesicas diferentes Mas estas diferentes formas satildeo estruturalmente isomoacuterficas e

natildeo haacute um polimorfismo cristalino verdadeiro

A forma cristalograacutefica obtida nestes solventes forma I possui grupo espacial monocliacutenico P21c [32] Duas

moleacuteculas de ibuprofeno formam um diacutemero ciacuteclico atraveacutes das ligaccedilotildees de hidrogeacutenio dos grupos carboxiacutelicos

O diacutemero RS (plusmn) ndash IBP eacute formado por ligaccedilotildees de hidrogeacutenio atraveacutes de um centro de inversatildeo com uma

moleacutecula na configuraccedilatildeo R e outra na configuraccedilatildeo S (Figura 112)

Adicionalmente agrave bem conhecida fase cristalina I que funde a aproximadamente 75ordmC foi recentemente encon-

trada outra fase cristalina (II) que funde a uma temperatura mais baixa (17ordmC) e eacute menos estaacutevel [30] A compa-

19

raccedilatildeo das entalpias de fusatildeo das duas formas e a ausecircncia de transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido conduz agrave forte suspeita que

estas duas variedades polimoacuterficas formam um sistema monotroacutepico a fase I eacute a forma estaacutevel e a fase II eacute a

metaestaacutevel [32]

Figura 112 ndash Estrutura do polimorfo I da moleacutecula de ibuprofeno[33]

20

21

Capiacutetulo 2

22

23

2 Resultados e Discussatildeo

21 Estudo da Pirazinamida

211 ndash Avaliaccedilatildeo Preliminar

Na tabela 21 satildeo apresentadas imagens registadas sob luz polarizada dos soacutelidos obtidos por cristalizaccedilatildeo a

partir das soluccedilotildees por liofilizaccedilatildeo e tambeacutem da amostra de partida

Tabela 21 ndash Pirazinamida Imagens dos soacutelidos obtidos em diferentes condiccedilotildees experimentais (luz polarizada

ampliaccedilatildeo 200x)

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

1

-

Amostra comercial

4

Acetona

P1

2

-

P2

5

Dioxano

P1

3

Aacutegua

P1

6

Acetonitrilo

P1

Como pode concluir-se das imagens apresentadas na tabela os soacutelidos obtidos apresentam morfologias diferen-

tes Nas amostras obtidas em aacutegua e acetona na amostra comercial e na obtida por liofilizaccedilatildeo os cristais tecircm a

forma de agulhas apesar de apresentarem tamanhos diferentes muito mais finos no caso do liofilizado Os

cristais que precipitaram usando dioxano e acetonitrilo como solvente apresentam-se sob a forma de placas

A caracterizaccedilatildeo dos soacutelidos 1 a 5 foi efectuada por difracccedilatildeo de raios-X de poacute Os difractogramas obtidos

experimentalmente estatildeo representados nas Figuras 21 a 24 conjuntamente com os espectros simulados que

mais se lhe aproximam

24

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Inte

nsid

ade

2Theta

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Inte

nsid

ade

2Theta

Figura 21 ndash Espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute a) pirazinamida comercial b) simulado para a forma α

O difractograma de poacute da forma α da pirazinamida tem picos caracteriacutesticos a 2θ = 78 137 153 177 243

264 274 276 278ordm A semelhanccedila dos perfis dos difractogramas da pirazinamida comercial com o desta for-

ma natildeo deixa duacutevidas de que a amostra de partida eacute o polimorfo α

Para a pirazinamida cristalizada em aacutegua (conforme descrito na secccedilatildeo 4111) fez-se um estudo semelhante

natildeo foram encontradas mudanccedilas significativas na estrutura do soacutelido relativamente agrave amostra comercial pois

apesar de ter sido cristalizada a partir de aacutegua o difractograma possui picos com localizaccedilatildeo e intensidade relati-

va idecircnticas agraves presentes no polimorfo alfa da pirazinamida tendo assim sido o soacutelido identificado com a forma

α

Do mesmo modo a coincidecircncia do espectro obtido para a amostra obtida por liofilizaccedilatildeo e do simulado para a

forma γ permitiu concluir que por liofilizaccedilatildeo se obteve o polimorfo γ Figura 22 com picos caracteriacutesticos a 2θ

= 129 173 184 239 254 259 272 274 297 303 336 393ordm

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Inte

nsid

ad

e

2Theta

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Inte

nsid

ad

e

2Theta

Figura 22 ndash Espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute a) amostra de pirazinamida obtida por liofilizaccedilatildeo b) simulado para o

polimorfo γ

A cristalizaccedilatildeo de acetona origina a forma δ da pirazinamida (Figura 23) com picos caracteriacutesticos a 2θ = 91

164 173 182 200 235 277ordm

a) b)

a) b)

25

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Inte

nsid

ad

e

2Theta

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Inte

nsid

ad

e

2Theta

Figura 23 ndash Espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute a) pirazinamida cristalizada em acetona b) simulado para a forma δ

Em dioxano foi obtida uma mistura das formas β ( 2θ = 126 168 169 253 255 267 272ordm) e γ como se

conclui da Figura 24

0 5 10 15 20 25 30 35 40

2Theta

Inte

nsid

ad

e

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Inte

nsid

ad

e

2Theta

γγγγ

ββββ

Figura 24 ndash Espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute a) amostra cristalizada em dioxano b) espectro simulado das formas

β e γ

A amostra cristalizada em acetonitrilo natildeo foi avaliada por este meacutetodo de estudo e seraacute discutida mais agrave frente

Dispomos de amostras puras dos polimorfos α δ e γ da pirazinamida sendo portanto possiacutevel fazer a sua

caracterizaccedilatildeo por espectroscopia de infravermelho e investigar a relaccedilatildeo de estabilidade entre as fases

212 ndash Caracterizaccedilatildeo por Espectroscopia de Infravermelho

A anaacutelise por espectrofotometria de infravermelho pode ser de grande utilidade na caracterizaccedilatildeo de estruturas

polimoacuterficas quanto agrave sua estrutura quiacutemica fornecendo indicaccedilatildeo de ocorrecircncia de modificaccedilotildees apoacutes o pro-

a) b)

a) b)

26

cesso de cristalizaccedilatildeo Para poder ser utilizada com esta finalidade eacute necessaacuterio produzir amostras puras de cada

um dos polimorfos e caracterizaacute-los previamente

Nos estudos publicados sobre infravermelho da pirazinamida no estado soacutelido foi utilizada a forma α [3435] e

em muitos trabalhos natildeo eacute identificado o polimorfo utilizado [36ndash40] Neste trabalho estamos em condiccedilotildees de

fazer a caracterizaccedilatildeo espectroscoacutepica das formas α γ e δ da pirazinamida

Neste composto satildeo de particular relevacircncia os modos vibracionais envolvendo os grupos NndashH e C=O (grupos

envolvidos na formaccedilatildeo de ligaccedilotildees de hidrogeacutenio) que seratildeo alvo de anaacutelise mais detalhada

Os espectros de infravermelho registados para os polimorfos α δ e γ da pirazinamida satildeo apresentados nas

Figuras 25 a 27 Estes espectros foram obtidos em pastilha de KBr Espectros obtidos no modo de reflectacircncia

total atenuada provaram que a preparaccedilatildeo da pastilha natildeo tem efeito nas formas polimoacuterficas

3600 3500 3400 3300 3200 3100 3000 2900 2800

Absorvancia au

Numero de onda cm-1

3412

3289

3161

2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400

Absorvancia au

439

551

669

786

874

1022

1165

1389

1510

1598

Numero de onda cm-1

1707

1620

Figura 25 ndash Espectro de IV da pza comercial polimorfo α a) 3650 ndash 2800 cm-1 b) 2000 ndash 400 cm-1

Satildeo registadas diferenccedilas notoacuterias nos espectros dos trecircs polimorfos Iremos referir as mais significativas

O espectro de absorccedilatildeo na regiatildeo do infravermelho da pirazinamida comercial (Figura 25 polimorfo α) apre-

senta bandas intensas em 3412 3289 e 3161 cm-1 atribuiacutedas agrave elongaccedilatildeo do NndashH e em 1707 cm-1 atribuiacuteda ao

grupo amida (elongaccedilatildeo C=O e deformaccedilatildeo angular NH2 amida I)) No caso do polimorfo γ Figura 26 a

elongaccedilatildeo do NndashH daacute origem a bandas em 3433 3308 3252 e 3166 e a vibraccedilatildeo Amida I daacute lugar a bandas em

1707 e 1686 cm-1

a) b)

27

3600 3500 3400 3300 3200 3100 3000 2900 2800

00

05

10

15

Numero de onda cm-1

Absorvancia au 3433

3308

3252

3166

2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400

00

05

10

15

1585

434549

653779

876

1027

1053

1168

1373

1524

1603

Numero de onda cm-1

Absorvancia au 1707

1686

Figura 26 ndash Espectro de IV da pza liofilizada polimorfo γ a) 3650 ndash 2800 cm-1 b) 2000 ndash 400 cm-1

O espectro de IV do polimorfo δ Figura 27 apresenta na regiatildeo de elongaccedilatildeo do NndashH um perfil proacuteximo do

do polimorfo α mas os maacuteximos de absorvacircncia situam-se a 3426 3287 e 3168 cm-1 Recordar que na estrutura

cristalina de ambos os polimorfos estatildeo presentes diacutemeros centrossimeacutetricos os quais natildeo existem no polimorfo

γ A vibraccedilatildeo Amida I tem o maacuteximo de absorvacircncia no valor de energia mais baixo dos trecircs polimorfos 1674

cm-1

3600 3500 3400 3300 3200 3100 3000 2900 2800

02

04

06

08

10

12

14

16

18

20

Absorvancia au

Numero de onda cm-1

3426

3287

3168

2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400

02

04

06

08

10

12

14

16

18

20

439561657

873

1027

1063

1089

1176

1385

1436

1524

1591

Absorvancia au

Numero de onda cm-1

1674

Figura 27 ndash Espectro de IV da pza cristalizada de acetona a 25ordmC polimorfo δ a) 3650 ndash 2800 cm-1 b) 2000 ndash 400 cm-1

213 ndash Investigaccedilatildeo de relaccedilotildees de estabilidade dos polimorfos da Pirazinamida

Iniciou-se a investigaccedilatildeo com o estudo de pza comercial polimorfo α por calorimetria diferencial de varrimen-

to com velocidade de varrimento β = 10ordmCmin efectuando aquecimento entre 25ordmC e 197ordmC

A Figura 28 mostra um termograma tiacutepico obtido nestas condiccedilotildees para a pza comercial

a) b)

a) b)

28

60 80 100 120 140 160 180 200

20

30

40

50

60

70

Flu

xo

de

Ca

lor

(mw

)

Temperatura (C)

Figura 28 ndash Curva de DSC do polimorfo α da pirazinamida aquecimento de 75ordmC ateacute 197ordmC β = 10ordmCmin

m = 122mg

A curva de de DSC do polimorfo α apresenta dois sinais endoteacutermicos De um conjunto de 6 amostras inde-

pendentes obteve-se para o 1ordmpico os valores de Tonset = (1462 plusmn 03) ordmC e ∆H = (14 plusmn 03) kJmol e para o

2ordmpico Tonset = (1881 plusmn 05) ordmC e ∆H = (281 plusmn 02) kJmol A Tabela 22 sumaria os resultados obtidos

Tabela 22 ndash Valores de temperatura e de entalpia das transiccedilotildees observadas no aquecimento da

pirazinamida polimorfo α β = 10ordmCmin

1ordmPico 2ordmPico

Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) 1 1462 15 1883 280 2 1464 17 1886 284 3 1459 12 1878 281 4 1466 09 1873 280 5 1458 16 1881 283 6 1463 12 1883 279

Meacutedia e desvio padratildeo 1462plusmn03 14plusmn03 1881plusmn05 281plusmn02

A partir do conhecimento termodinacircmico que se tem e dos valores de entalpia calculados podemos prever que

o 1ordmpico da curva de DSC da Figura 28 corresponde a uma transiccedilatildeo de fase soacutelido-soacutelido do composto e o 2ordm

pico corresponde agrave sua fusatildeo uma vez que o valor de entalpia deste uacuteltimo eacute muito superior quando compara-

do com o primeiro Um processo de aquecimento de 25ordmC ateacute 197ordmC efectuado por termomicroscopia permitiu

registar as imagens apresentadas na Figura 29

29

34ordmC 97ordmC 135ordmC 153ordmC

155ordmC 158ordmC 172ordmC 177ordmC

184ordmC 187ordmC 189ordmC 192ordmC

Figura 29 ndash Transiccedilotildees de fase observadas para a pza comercial por termomicroscopia de luz polarizada no decurso do

aquecimento de 25ordmC a 197ordmC β = 10ordmCmin ampliaccedilatildeo 200x

Estas imagens confirmam a identificaccedilatildeo das transiccedilotildees discutidas acima

Seguidamente fez-se um estudo mais pormenorizado destes resultados realizando dois aquecimentos um pri-

meiro ateacute ao fim da transiccedilatildeo de fase (de 25ordmC ateacute 160ordmC) seguido de arrefecimento ateacute 25ordmC e depois de aque-

cimento ateacute agrave fusatildeo (de 25ordmC ateacute 197ordmC) Os resultados obtidos estatildeo exemplificados na Figura 210 Nos pro-

cessos de arrefecimento natildeo foi registado qualquer pico (arrefecimento conduzido a 20ordmCmin 10ordmCmin

5ordmCmin e 2ordmCmin)

20000 40000 60000 80000 100000 120000 140000 160000 180000 200000

200000

300000

400000

500000

600000

2

Flu

xo d

e C

alo

r (m

W)

Temperatura (C)

1

Figura 210 ndash Curva de DSC da pza comercial com β = 10ordmCmin e m = 115mg a) 1ordm aquecimento de 25ordmC a 160ordmC

b) 2ordm aquecimento de 25ordmC a 197ordmC apoacutes arrefecimento do soacutelido 2 ateacute agrave temperatura ambiente

a)

b)

20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

Temperatura (ordmC)

20

30

40

50

60

30

Os resultados de quatro experiecircncias levadas a cabo nestas condiccedilotildees estatildeo indicados na Tabela 23

Tabela 23 ndash Valores de temperatura e de entalpia de transiccedilatildeo obtidos por aquecimento da

pirazinamida polimorfo α nas condiccedilotildees indicadas na Figura 210 β = 10ordmCmin

Curva a) Curva b)

Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) 1 1464 14 1885 281 2 1462 12 1879 284 3 1462 16 1882 277 4 1465 14 1884 282

Meacutedia e desvio padratildeo 1463plusmn02 14plusmn02 1883plusmn02 281plusmn03

Com estes resultados podemos confirmar a existecircncia de uma transiccedilatildeo de fase por volta dos 146ordmC (no 1ordm

aquecimento) Tonset = (1463 plusmn 02)ordmC ∆H = (14 plusmn 02) kJmol n = 4 e apenas a ocorrecircncia de fusatildeo por

volta dos 188ordmC no 2ordm aquecimento Tonset = (1883 plusmn 02)ordmC ∆H = (281 plusmn 03) kJmol Pode concluir-se que a

forma inicial da pza comercial se transforma noutra e que eacute esta segunda que sofre fusatildeo

O espectro de infravermelho da amostra obtida apoacutes a transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido Figura 211 aponta para a trans-

formaccedilatildeo do polimorfo α no polimorfo γ

3600 3450 3300 3150 3000

-01

00

01

02

03

04

05

06

07

08

09

10

3285

3414

Absorvancia au

Numero de onda cm-1

a)

b)

3430

33073244

3164

3085

2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400

-01

00

01

02

03

04

05

06

07

08

09

10

4371523

1601

617

1157

1512

1578

1610

546

651775

877

1025

10541169

1374

1582

Absorvancia au

Numero de onda cm-1

a)

b)

1706

1687

Figura 211 ndash Espectro de IV da pza comercial a) composto de partida b) apoacutes transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido i) 3650 ndash 2800 cm-

1 ii) 2000 ndash 400 cm-1

Com a teacutecnica de difracccedilatildeo de raios X aplicada a uma amostra de pza comercial aquecida ateacute 160ordmC confirmou-

se que a forma cristalina final (apoacutes transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido) eacute a forma gama (γ-pirazinamida)

Uma amostra obtida por aquecimento do polimorfo α ateacute 160ordmC foi deixada agrave temperatura ambiente e foi

novamente analisada 3 meses depois efectuando um aquecimento ateacute 197ordmC verificando-se que mesmo apoacutes

este tempo natildeo sofreu alteraccedilatildeo o termograma obtido eacute similar ao apresentado na Figura 210 b)

Para o polimorfo obtido por liofilizaccedilatildeo polimorfo γ o estudo calorimeacutetrico por DSC conduziu a curvas

exemplificadas na Figura 212 o que era o esperado atendendo aos resultados jaacute referidos

i) ii)

31

20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

20

40

60

80

Temperatura (C)

Flu

xo

de

ca

lor

(mW

)

Figura 212 ndash Curva de DSC do polimorfo γ da pirazinamida aquecimento de 25ordmC ateacute 197ordmC β = 10ordmCmin

m = 303mg

Na curva de DSC do polimorfo γ (Figura 212) observa-se apenas um sinal endoteacutermico correspondente agrave

fusatildeo da amostra De um conjunto de 3 amostras independentes obteve-se para o processo de fusatildeo os valores

de Tonset = (1882 plusmn 01)ordmC e ∆H = (280 plusmn 02)kJmol Tabela 24

Tabela 24 ndash Valores de temperatura e de entalpia de transiccedilatildeo de fase registada no aque-

cimento da pirazinamida polimorfo γ β = 10ordmCmin

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

1 1881 280 2 1881 278 3 1883 282

Meacutedia e desvio padratildeo 1882plusmn01 280plusmn02

Com estes resultados podemos concluir que esta forma polimoacuterfica da pirazinamida natildeo experimenta qualquer

transformaccedilatildeo soacutelido-soacutelido antes da fusatildeo

A amostra de pza cristalizada de acetona (polimorfo δ) foi tambeacutem caracterizada por calorimetria diferencial de

varrimento realizando ensaios de aquecimento ateacute 197ordmC com velocidade de 10ordmCmin (Figura 213)

32

20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

20

40

60

Temperatura (C)

Flu

xo

de

ca

lor

(mW

)

Figura 213 ndash Curva de DSC do polimorfo δ da pirazinamida (aquecimento de 25ordmC ateacute 197ordmC β = 10ordmCmin

m = 147mg)

Podemos verificar novamente a ocorrecircncia de duas transformaccedilotildees endoteacutermicas sendo que a primeira corres-

ponde a transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido Tonset = (1305 plusmn 03) ordmC ∆H = (17 plusmn 02) kJmol n = 5 e a segunda agrave fusatildeo

Tonset = (1883 plusmn 01) ordmC ∆H = (276 plusmn 06) kJmol n = 5 A Tabela 25 resume os resultados obtidos

O polimorfo δ foi entatildeo aquecido ateacute 165ordmC (apoacutes a transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido) natildeo se tendo observado qualquer

transiccedilatildeo de fase no arrefecimento subsequente ateacute agrave temperatura ambiente O espectro de difracccedilatildeo de raios-X

de poacute da amostra resultante deste ciclo de aquecimento arrefecimento permitiu concluir que a forma delta se

transforma no polimorfo gama apoacutes aquecimento

Tabela 25 ndash Valores de temperatura e de entalpia das transiccedilotildees de fase registadas no aqueci-

mento da pirazinamida polimorfo δ β = 10ordmCmin

1ordmPico 2ordmPico

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) 1 1308 18 1884 279 2 1303 17 1881 268 3 1304 18 1884 275 4 1301 14 1883 279 5 1307 17 1882 278

Meacutedia e desvio padratildeo 1305plusmn03 17plusmn02 1883plusmn01 276plusmn06

Na Figura 214 a) podemos verificar a existecircncia de uma grande irregularidade no pico correspondente agrave transi-

ccedilatildeo soacutelido-soacutelido o que poderaacute indicar a co-existecircncia de vaacuterias transformaccedilotildees Sendo assim fez-se um novo

estudo efectuando um aquecimento ateacute 137ordmC que eacute a zona onde existem os vaacuterios picos (Figura 214 b)) O

espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute desta amostra confirmou tratar-se da forma γ da pirazinamida natildeo ocor-

33

rendo qualquer outra transiccedilatildeo de fase apesar da irregularidade apresentada nos picos que poderaacute resultar de

heterogeneidade das partiacuteculas soacutelidas

120 140

32

34

36

Flu

xo

de

Calo

r (m

W)

Temperatura (C)

b) Aquecimento ateacute 165 C

a) Aquecimento ateacute 137 C

Figura 214 ndash Curvas de DSC para a pza cristalizada em acetona β = 10ordmCmin a) aquecimento de 25ordmC ateacute 137ordmC m =

147 mg b) aquecimento de 25ordmC ateacute165ordmC m = 152 mg

Foram obtidas para a amostra de pirazinamida gerada por cristalizaccedilatildeo em acetonitrilo amostra 6 na Tabela

21 as curvas de DSC apresentadas na Figura 215 registadas em diferentes condiccedilotildees experimentais aquecimen-

to ateacute agrave fusatildeo no caso da curva a e num ciclo de aquecimentos arrefecimentos no caso das curvas b Os arrefe-

cimentos foram realizados a 10ordmCmin natildeo se registando qualquer transiccedilatildeo de fase nesses varrimentos

Figura 215 ndash Curvas de DSC para a pza cristalizada em acetonitrilo (polimorfos α e δ) a m = 161 mg aquecimento de

25ordmC ateacute 197ordmC b1 m = 181 mg aquecimento de 25ordmC ateacute 135ordmC b2 aquecimento de 25ordmC ateacute 165ordmC apoacutes

arrefecimento de b1 ateacute 25ordmC b3 aquecimento de 25ordmC ateacute 197ordmC apoacutes arrefecimento de b2 ateacute 25ordmC β =

10ordmCmin

Temperatura (ordmC)

Flu

xo d

e C

alo

r (m

W)

34

Na Figura 215 observam-se duas transiccedilotildees endoteacutermicas antes do pico de fusatildeo Estas transformaccedilotildees de fase

foram estudadas por espectroscopia de IV

O espectro de IV da amostra de partida Figura 216 a) confirma que na cristalizaccedilatildeo em acetonitrilo foi gerada

uma mistura dos polimorfos α e δ (Figura 216 a)) Registou-se tambeacutem espectros de IV da amostra aquecida ateacute

135ordmC (como na curva de DSC b1 da Figura 215) Figura 216 b)) seguida de arrefecimento ateacute 25ordmC e da

amostra aquecida ateacute 165ordmC Figura 216 c)

Figura 216 ndash Espectro de Infravermelho de a) amostra de pirazinamida cristalizada em acetonitrilo b) amostra anterior

apoacutes aquecimento ateacute 135ordmC c) amostra apoacutes aquecimento ateacute 165ordmC A) espectros dos polimorfos α e

δ puros B) espectro do polimorfo γ puro

Satildeo evidentes a partir da Figura 216 as transiccedilotildees do polimorfo δ para o polimorfo α que posteriormente se

transforma no polimorfo γ A identidade das fases soacutelidas foi ainda confirmada por difracccedilatildeo de raios-X reali-

zadas em amostras preparadas de forma similar

Apesar de natildeo poder ser obtida a forma polimoacuterfica β pura os dados de DSC e termomicroscopia realizados na

amostra 5 (β + γ) mostram uma transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido endoteacutermica aos 95ordmC β = 10ordmCmin (Figura 217)

originando o polimorfo γ como depois foi confirmado por espectroscopia de IV e pela temperatura de fusatildeo

caracteriacutestica

Numero de onda cm-1

Absorv

ancia

u

a

a)

b)

c)

A

B

35

Figura 217 ndash a) Curvas de aquecimento da pza cristalizada de dioxano polimorfos β e γ m = 166 mg β = 10ordmCmin b)

Imagens de termomicroscopia registadas antes e depois da transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido

Estabilidade relativa dos polimorfos de pirazinamida

Todas as transiccedilotildees de fase verificadas no estudo da pirazinamida satildeo endoteacutermicas e na ausecircncia de mudanccedilas

conformacionais significativas da moleacutecula de pza nos diferentes polimorfos este comportamento aponta para

uma relaccedilatildeo enantiotroacutepica entre as fases envolvidas [122641] De acordo com Burger e Ramberger esta regra

da entalpia da transiccedilatildeo faz previsotildees correctas em 99 dos casos [26] A partir do estudo do comportamento

teacutermico das formas α β δ e γ da pirazinamida pode-se prever o diagrama energia de Gibbs em funccedilatildeo da tem-

peratura que se apresenta na Figura 218

Figura 218 ndash Diagrama de energia temperatura das formas cristalinas (α β δ e γ) da pirazinamida G representa a ener-

gia de Gibbs T a temperatura de transiccedilatildeo

Temperatura (ordmC)

dQ

dt

(mW

)

a) b)

Antes da transiccedilatildeo Depois da Transiccedilatildeo

Temperatura

Energ

ia

36

De acordo com este diagrama o polimorfo δ eacute a forma soacutelida termodinamicamente estaacutevel agrave temperatura

ambiente e o polimorfo γ eacute a forma cristalina mais estaacutevel acima de ~ 145ordmC De realccedilar a elevada estabilidade

cineacutetica de todas as formas polimoacuterficas da pirazinamida

22 Estudo da Picolinamida

Na tabela satildeo apresentadas imagens registadas sob luz polarizada das formas soacutelidas obtidas por cristalizaccedilatildeo a

partir das soluccedilotildees e tambeacutem da amostra de partida

Tabela 26 ndash Picolinamida Imagens dos soacutelidos obtidos em diferentes condiccedilotildees experimentais (luz polarizada

ampliaccedilatildeo 200x)

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

1

-

Amostra comercial

4

Etanol

P1

2

Acetato de etilo

P1

5

Etanol

P2

3

Acetato de etilo

P2

Foram observadas formas cristalinas com diferentes morfologias Quer na utilizaccedilatildeo de acetato de etilo quer na

amostra comercial foram obtidos cristais com a forma de placas apesar de apresentarem tamanhos diferentes

Os cristais que precipitaram usando etanol como solvente apresentam a forma de aglomerados esfeacutericos

Devido a problemas teacutecnicos com o difractoacutemetro de raios-X de poacute do Departamento de Fiacutesica da Universida-

de de Coimbra natildeo foi possiacutevel caracterizar as amostras por este meacutetodo

221 ndash Estudo da Picolinamida comercial

Apenas a picolinamida comercial foi caracterizada num equipamento de difracccedilatildeo de raios-X de poacute sendo a

amostra sujeita a moagem antes do ensaio O difractograma obtido estaacute representado na Figura 219 juntamen-

te com o espectro simulado da forma cristalina de picolinamida que se encontra caracterizada estruturalmente

37

[24] O difractograma de poacute da picolinamida comercial tem picos caracteriacutesticos a 2θ = 1665 1737 2068

2516 2802 3500ordm

10 20 30 40

Inte

nsid

ade

2Theta

b) Simulado

a) Experimental

Figura 219 ndash Espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute da picolinamida comercial a) experimental b) simulado

Da comparaccedilatildeo entre os dois difractogramas natildeo eacute possiacutevel afirmar que nos dois casos as moleacuteculas tenham a

mesma orientaccedilatildeo cristalograacutefica Voltaremos a discutir estes resultados mais tarde

O comportamento teacutermico da amostra de picolinamida comercial foi investigado por calorimetria diferencial de

varrimento e por termomicroscopia com luz polarizada

Na Figura 220 eacute apresentada uma curva tiacutepica obtida no estudo da picolinamida comercial por calorimetria

diferencial de varrimento com uma velocidade de varrimento β = 10ordmCmin realizando um aquecimento de

25ordmC ateacute 115ordmC

20 40 60 80 100

20

40

Temperatura (C)

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Figura 220 ndash Curva de DSC para a PA comercial aquecimento de 25ordmC ateacute 115ordmC β = 10ordmCmin m = 138mg

A curva de DSC da PA comercial Figura 220 apresenta tipicamente trecircs sinais endoteacutermicos De um conjunto

de 3 amostras independentes obteve-se para o 1ordmpico os valores de Tonset = (802plusmn005) ordmC e ∆H =

38

(020plusmn001)kJmol para o 2ordmpico os valores de Tonset = (10175plusmn008) ordmC e ∆H = (022plusmn001) kJmol e para o

3ordmpico os valores de Tonset = (1067plusmn01) ordmC e ∆H = (187plusmn005) kJmol Tabela 27

Tabela 27 ndash Valores de temperatura e de entalpia das transiccedilotildees de fase registadas no aquecimento da pico-

linamida amostra comercial β = 10ordmCmin

1ordmPico 2ordmPico 3ordmPico

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) 1 802 020 1018 022 1066 187 2 802 019 1017 022 1068 187 3 802 020 1018 021 1067 188

Meacutedia e desvio padratildeo 802plusmn005 020plusmn001 10175plusmn008 022plusmn001 1067plusmn01 187plusmn005

Imagens de termomicroscopia obtidas num varrimento realizado em condiccedilotildees idecircnticas satildeo apresentadas na

Figura 221 e confirmam o primeiro processo endoteacutermico como uma transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido

25ordmC 86ordmC 96ordmC 98ordmC

108ordmC 115ordmC

Figura 221 ndash Transiccedilotildees de fase observadas para a PA comercial por termomicroscopia de luz polarizada no decurso do

aquecimento de 25ordmC a 115ordmC β = 10ordmCmin ampliaccedilatildeo 200x

Uma vez confirmada a existecircncia de transiccedilotildees soacutelido-soacutelido no aquecimento da amostra de picolinamida

comercial estudou-se este processo em mais pormenor Fizeram-se ciclos de aquecimento arrefecimento ateacute

95ordmC e ateacute 105ordmC (temperaturas a que se verifica o fim da transiccedilatildeo) que se encontram representadas nas Figu-

ras 222 e 223

39

20 30 40 50 60 70 80 90 100

19

20

21F

luxo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

Arrefecimento

1 Aquecimento

20 40 60 80 100 120

20

30

40

Temperatura (C)

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Figura 222 ndash Curvas de DSC para a PA comercial β = 10ordmCmin m = 147mg a) aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC segui-

do de arrefecimento ateacute 25ordmC b) 2ordm aquecimento de 25ordmC ateacute 115ordmC

20 30 40 50 60 70 80 90 100 110

19

20

21

22

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

Arrefecimento

1 Aquecimento

20 40 60 80 100 120

20

30

40

Temperatura (C)

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Figura 223 ndash Curvas de DSC para a PA comercial β = 10ordmCmin m = 143mg a) aquecimento de 25ordmC ateacute 105ordmC segui-

do de arrefecimento ateacute 25ordmC b) 2ordm aquecimento de 25ordmC ateacute 115ordmC

Como eacute visiacutevel na Figura 222 no processo de arrefecimento natildeo eacute registada qualquer transiccedilatildeo de fase o que se

confirma pela ausecircncia de endoteacutermica correspondente agrave transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido na curva b) Em contrapartida

no processo de arrefecimento ilustrado na Figura 223 regista-se um processo exoteacutermico de baixa energia e no

aquecimento subsequente apenas o principal pico de fusatildeo eacute observado

Antes de passar agrave avaliaccedilatildeo por espectroscopia de Infravermelho dos diferentes soacutelidos obtidos nestes ciclos de

aquecimento arrefecimento referiremos os resultados de estudos por DSC dos soacutelidos obtidos por arrefeci-

mento do fundido

Nas Figuras 224 e 225 ilustram-se alguns resultados de ciclos de aquecimento arrefecimento a partir do fun-

dido β = 10ordmCmin Como se vecirc na Figura 224 c) apoacutes a cristalizaccedilatildeo do fundido satildeo obtidos dois picos de

elevada entalpia com Tonset = 102ordmC e 106ordmC que indiciam fusatildeo de duas formas polimoacuterficas diferentes Com

base nestes resultados eacute razoaacutevel interpretar a transiccedilatildeo a 102ordmC como um processo de fusatildeo Neste sentido o

ciclo aquecimento arrefecimento ilustrado na Figura 223 a) terminaria com a fusatildeo de uma contribuiccedilatildeo resi-

a) b)

a) b)

40

dual de uma forma soacutelida que no arrefecimento cristaliza no polimorfo mais abundante obtendo-se em seguida

fusatildeo desta forma pura Figura 223 b) Pode concluir-se que da comparaccedilatildeo das Figuras 224 e 225 que o arre-

fecimento do fundido pode resultar em formaccedilatildeo de estruturas diferentes em ciclos diferentes

20 40 60 80 100 120

-20

-10

0

10

20

30

40

50

Flu

xo

de C

alo

r (m

W)

Temperatura (C)

c) 2 Aquecimento

b) Arrefecimento

a) 1 Aquecimento

Figura 224 ndash Curvas de DSC para a PA comercial β = 10ordmCmin m = 164mg aquecimento seguido de arrefecimento e

novo aquecimento

20 40 60 80 100 120

-50

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

50

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

e) 3 Aquecimento

d) 2 Arrefecimento

c) 2 Aquecimento

b) 1 Arrefecimento

a) 1 Aquecimento

Figura 225 ndash Curvas de DSC para a PA comercial m = 147mg 1ordmaquecimento β = 10ordmCmin 1ordmarrefecimento β =

1ordmCmin 2ordmaquecimento β = 10ordmCmin 2ordmarrefecimento β = 10ordmCmin 3ordmaquecimento β =

10ordmCmin

Foram registados os espectros de FTIRATR da amostra obtida em ciclos de aquecimento arrefecimento

como referidos na Figura 222 a) e 223 a) Os espectros satildeo apresentados na Figura 226 onde estatildeo tambeacutem

identificadas as bandas principais

41

000

005

010

015

1612

316832751294

695

749

784

825

996

1043

10881155

1221

1246

1288

1386

1440

1468

15671586

1668

C 105

000

007

014

16143060

327434113450

1567

695

749

793

825

910

996

104310911164

1250

1288

1386

1443

1468

1586

Ab

so

rva

ncia

u

a

C 95

3300 3000 2700 1600 1400 1200 1000 800

000

008

016

3060

3451

15671601

1662

31663432

698

755

793

828907

996

10401094

1145

1285

1386

1440

15861659

3166

3273

Numero de onda cm-1

C 253415

Figura 226 ndash Espectro de IVATR da PA comercial a) composto de partida b) apoacutes aquecimento ateacute 95ordmC c) apoacutes

aquecimento ateacute 105ordmC

Eacute interessante verificar a semelhanccedila do perfil das bandas do espectro da picolinamida comercial Figura 226 a)

na regiatildeo de elongaccedilatildeo do NndashH com o dos espectros dos polimorfos α e δ da pirazinamida (Figuras 25 e 27)

Relembremos que nestas duas fases da pirazinamida haacute associaccedilatildeo molecular com a formaccedilatildeo de dois diacutemeros

centrossimeacutetricos que estatildeo tambeacutem presentes no cristal da picolinamida

Os espectros dos soacutelidos resultantes dos diferentes tratamentos teacutermicos diferem principalmente como espera-

do na regiatildeo de elongaccedilatildeo do NndashH e na amida I O espectro c) apresenta grande semelhanccedila com o obtido por

Fausto e Colaboradores [23 25] para um cristal obtido por annealing dum filme de vidro a T = 280 K e corres-

ponde a um polimorfo diferente do que estaacute presente na amostra de partida

O espectro apresentado na Figura 226 b) na interpretaccedilatildeo que temos vindo a fazer seria originado por uma

mistura de polimorfos Para a validaccedilatildeo desta interpretaccedilatildeo seraacute essencial proceder ao estudo por difracccedilatildeo de

raios-X de poacute das amostras preparadas de modo idecircntico

Numa nota final apresenta-se na Figura 227 A o espectro FTIRATR registado apoacutes moagem da amostra de

picolinamida comercial em almofariz no procedimento habitualmente usado na preparaccedilatildeo de pastilha para

infravermelho Como eacute evidente da comparaccedilatildeo com o espectro da amostra analisada sem preparaccedilatildeo Figura

227 B a moagem produz alteraccedilatildeo da forma polimoacuterfica Lembremos que na obtenccedilatildeo do espectro de difrac-

ccedilatildeo de raios-X de poacute apresentado na Figura 219 se procedeu agrave moagem do composto Seraacute portanto necessaacute-

rio realizar mais ensaios sobre a amostra comercial para confirmar as conclusotildees que a Figura 219 indica as

diferenccedilas observadas nos difractogramas poderatildeo resultar da moagem da amostra

a)

b)

c)

42

3600 3500 3400 3300 3200 3100 3000 2900 2800

000

005

010

015

Ab

so

rvacircn

cia

(u

a)

Numero de onda (cm-1)

B Amostra comercial

A Amostra comercial sujeita a moagem

1600 1400 1200 1000 800 600

000

005

010

015

020

025

030

Abso

rvacirc

ncia

(u a

)

Numero de onda (cm-1)

B Amostra comercial

A Amostra comercial sujeita a moagem

Figura 227 ndash Espectro de IVATR da picolinamida a) 3600 ndash 2800 cm-1 b) 1700 ndash 600 cm-1 A amostra comercial sujeita

a moagem B amostra comercial

222 ndash Estudo da Picolinamida cristalizada em acetato de etilo e em etanol

A investigaccedilatildeo do comportamento teacutermico das diferentes amostras obtidas por cristalizaccedilatildeo em soluccedilatildeo por

calorimetria diferencial de varrimento de 25ordmC ateacute agrave fusatildeo estaacute ilustrado nas Figuras 228 a 229 Para os soacutelidos

obtidos por cristalizaccedilatildeo em etanol e em acetato de etilo agrave temperatura ambiente eacute registado um pico de fusatildeo

largo com temperatura de onset entre 96 e 97ordmC e entalpia compreendida entre 15 e 18 kJmol Os ensaios

foram efectuados 3 semanas apoacutes a preparaccedilatildeo das amostras e natildeo eacute expectaacutevel que a largura do pico possa ser

devida agrave contaminaccedilatildeo com o solvente Em ensaios realizados dois meses mais tarde verificou-se que natildeo ocor-

reu alteraccedilatildeo na amostra cristalizada de etanol enquanto que evoluccedilatildeo niacutetida teve lugar na amostra cristalizada

de acetato de etilo agrave temperatura ambiente Figuras 230 e 231

Na amostra obtida por cristalizaccedilatildeo em acetato de etilo com evaporaccedilatildeo do solvente a 4ordmC para aleacutem deste

primeiro pico eacute tambeacutem observado um segundo pico com temperatura de onset Tonset ~ 105ordmC Estes resulta-

dos apontam para a existecircncia de polimorfos gerados concomitantemente por este meacutetodo de cristalizaccedilatildeo

estando previstas novas experiecircncias para verificar a reprodutibilidade dos resultados e caso esta se confirme a

investigaccedilatildeo do soacutelido obtido por difracccedilatildeo de raios-X de poacute e de monocristal

a) b)

43

20 40 60 80 100 120

20

25

30

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

b) PA em acetato de etilo (frio)

a) PA em acetato de etilo (T amb)

Figura 228 ndash Curvas de DSC para a PA cristalizada em acetato de etilo β = 10ordmCmin a) meacutetodo P1prime m = 147 mg b)

meacutetodo P2prime m = 148 mg

20 40 60 80 100 120

20

25

30

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

b) PA em etanol (frio)

a) PA em etanol (T amb)

Figura 229 ndash Curvas de DSC para a PA cristalizada em etanol β = 10ordmCmin a) meacutetodo P1prime m = 152 mg b) meacutetodo

P2prime m = 149 mg

44

20 40 60 80 100 120

20

30

40

50

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

b) Aquecimento em Maio

a) Aquecimento em Marccedilo

Figura 230 ndash Curvas de DSC para a PA cristalizada em acetato de etilo agrave temperatura ambiente β = 10ordmCmin a) aque-

cimento em Marccedilo m = 138 mg b) aquecimento em Maio m = 135 mg

20 40 60 80 100 120

20

22

24

26

28

Flu

xo

de

Calo

r (m

W)

Temperatura (C)

b) Aquecimento em Maio

a) Aquecimento em Marccedilo

Figura 231 ndash Curvas de DSC para a PA cristalizada em etanol agrave temperatura ambiente β = 10ordmCmin a) aquecimento em

Marccedilo m = 139 mg b) aquecimento em Maio m = 144 mg

23 Estudo do Ibuprofeno

Como referido na secccedilatildeo 143 estaacute descrito que a mesma forma polimoacuterfica do ibuprofeno eacute obtida por crista-

lizaccedilatildeo em vaacuterios solventes e seguindo vaacuterios meacutetodos experimentais Os cristais tecircm morfologias diferentes e

propriedades mecacircnicas diferentes [28303142]

45

Neste capiacutetulo apresentam-se os resultados preliminares dum estudo calorimeacutetrico das amostras soacutelidas do ibu-

profeno cristalizadas em diferentes solventes e tambeacutem de amostras comerciais de duas origens distintas reali-

zado com o objectivo de averiguar o seu comportamento teacutermico

As formas soacutelidas obtidas por cristalizaccedilatildeo a partir das soluccedilotildees do ibuprofeno estatildeo apresentadas na tabela

seguinte

Tabela 28 ndash Imagens de formas soacutelidas do Ibuprofeno obtidas em diferentes condiccedilotildees experimentais (luz pola-

rizada 200x)

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

1

-

Comercial Sigma

4

Acetona

P2

2

Acetona

P1

5

n-Hexano

P2

3

n-Hexano

P1

Efectuou-se um estudo por difracccedilatildeo de raios-X de poacute das amostras de Ibuprofeno da Sigma e da amostra cris-

talizada de n-Hexano agrave temperatura ambiente O difractograma obtido experimentalmente para a amostra da

Sigma e o simulado para a forma I estatildeo representados na Figura 232 O espectro obtido para a amostra crista-

lizada em n-hexano era indistinguiacutevel destes

0 10 20 30 40

Inte

nsid

ad

e

2Theta

b) IBP Sigma

a) IBP forma I

Figura 232 ndash Espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute do ibuprofeno a) forma I b) Sigma

46

Da comparaccedilatildeo entre os dois difractogramas eacute possiacutevel afirmar que em ambos os casos as moleacuteculas tecircm a

mesma orientaccedilatildeo cristalograacutefica

Iniciou-se o estudo das amostras de ibuprofeno comercial da Sigma e da USP por Calorimetria Diferencial de

Varrimento com uma velocidade de varrimento β = 10ordmCmin realizando um aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC

(Figuras 233 e 234)

20 30 40 50 60 70 80 90

20

25

30

35

40

Temperatura (C)

Flu

xo d

e C

alo

r (m

W)

Figura 233 ndash Curva de DSC para o IBP comercial Sigma aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC β = 10ordmCmin m = 125mg

20 30 40 50 60 70 80 90

20

22

24

26

28

Temperatura (C)

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Figura 234 ndash Curva de DSC para o IBP USP aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC β = 10ordmCmin m = 134mg

As curvas de DSC apresentam apenas um sinal endoteacutermico estando os paracircmetros caracteriacutesticos da curva de

fusatildeo apresentados na Tabela 29

47

Tabela 29 ndash Valores de temperatura e de entalpia da transiccedilatildeo de fase registada no

aquecimento do ibuprofeno amostra da Sigma e da USP β = 10ordmCmin

Sigma USP

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

1 747 251 752 257 2 753 253 752 256 3 751 260 752 256 4 751 246 752 257

Meacutedia e desvio padratildeo 751plusmn03 253plusmn05 752plusmn005 257plusmn005

Natildeo haacute diferenccedilas significativas entre os resultados obtidos para as duas amostras apesar do pico de fusatildeo da

amostra da USP ser mais estreito

O estudo das amostras ibuprofeno obtidas por cristalizaccedilatildeo de acetona (P1 e P2) foi realizado por calorimetria

diferencial de varrimento na mesma gama de temperatura com velocidades de varrimento diferentes (β =

10ordmCmin e β = 2ordmCmin Figura 235)

70 75 80

18

20

22

24

26

28

30

32

34

36

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

2 - Cristalizaccedilao a frio

1 - Cristalizaccedilao agrave T amb

70 75 80

18

20

22

24

26

28

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

4 - Cristalizaccedilao a frio

3 - Cristalizaccedilao agrave T amb

Figura 235 ndash Curva de DSC para o IBP cristalizado de acetona procedimentos P1rsquo e P2rsquo aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC

a) β = 10ordmCmin m = 134mg b) β = 2ordmCmin 3 m = 138mg 4 m = 135 mg

O pico de fusatildeo obtido a partir da amostra cristalizada agrave temperatura ambiente apresenta-se parcialmente divi-

dido Uma explicaccedilatildeo comum para este facto eacute a existecircncia de polimorfismo Os paracircmetros caracteriacutesticos

destas curvas estatildeo apresentados na Tabela 210

a) b)

3

4

48

Tabela 210 ndash Valores de temperatura e de entalpia da transiccedilatildeo de fase registada no aquecimento do ibuprofeno

cristalizado de acetona β = 10ordmCmin e β = 2ordmCmin

A partir dos resultados apresentados na Tabela 210 podemos concluir que os cristais obtidos por cristalizaccedilatildeo a

baixa temperatura fundem aproximadamente 1ordmC abaixo dos cristais obtidos por cristalizaccedilatildeo agrave temperatura

ambiente Verifica-se ainda que mesmo a velocidades de varrimento diferentes os cristais obtidos nas mesmas

condiccedilotildees apresentam temperatura de fusatildeo muito semelhante

Os termogramas obtidos no estudo do ibuprofeno cristalizado de n-hexano (P1 e P2) por calorimetria dife-

rencial de varrimento com velocidades de varrimento diferentes (β = 10ordmCmin e β = 2ordmCmin) estatildeo apre-

sentados na Figura 236 e na Tabela 211

70 75 80

12

14

16

18

20

22

24

26

28

30

32

34

36

38

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

2 - Cristalizaccedilao a frio

1 - Cristalizaccedilao agrave T amb

70 75 80

20

22

24

26

28

30

Flu

xo d

e C

alo

r (m

W)

Temperatura (C)

4 - Cristalizaccedilao a frio

3 - Cristalizaccedilao agrave T amb

Figura 236 ndash Curva de DSC para o IBP cristalizado de n-hexano procedimentos P1rsquo e P2rsquo aquecimento de 25ordmC ateacute

95ordmC a) β = 10ordmCmin 1 m = 143mg 2 m = 139 mg b) β = 2ordmCmin 3 m = 140mg 4 m = 137 mg

A partir dos resultados podemos concluir que os cristais obtidos agrave temperatura ambiente e os cristais obtidos

com a cristalizaccedilatildeo a frio natildeo apresentam grande diferenccedila a niacutevel de temperatura e entalpia de fusatildeo No entan-

to o sinal obtido a partir da amostra cristalizada agrave temperatura ambiente aquecida tanto a 10ordmCmin como a

2ordmCmin apresenta-se dividido apesar da divisatildeo ser mais notoacuteria a 2ordmCmin

Cristalizaccedilatildeo agrave T amb Cristalizaccedilatildeo a frio

β 10ordmCmin 2ordmCmin 10ordmCmin 2ordmCmin

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

1 747 215 751 203 733 223 737 232

2 739 233 731 201 733 219 738 228

3 752 228 731 219 744 223 739 229

4 749 237 745 237 738 223 739 231

5 752 249 746 243 742 218 740 230

6 749 235 760 241 743 224 736 229

Meacutedia e desvio padratildeo 748plusmn05 233plusmn11 744plusmn10 224plusmn17 739plusmn05 222plusmn03 738plusmn02 230plusmn02

a) b)

49

Tabela 211 ndash Valores de temperatura e de entalpia da transiccedilatildeo de fase registada no aquecimento do ibuprofeno

cristalizado de n-hexano β = 10ordmCmin e β = 2ordmCmin

A partir dos resultados obtidos por DSC verificou-se que tanto a amostra cristalizada de acetona como a amos-

tra cristalizada de n-hexano ambas agrave temperatura ambiente apresentavam um pico de fusatildeo composto o que

pode indicar a ocorrecircncia de transiccedilotildees soacutelido-soacutelido e aleacutem disso temperatura de fusatildeo que difere da das

amostras obtidas na Sigma e na USP Sendo assim fez-se um estudo mais pormenorizado das amostras cristali-

zadas de n-hexano por comparaccedilatildeo com as amostras de ibp da Sigma e da USP por espectroscopia de IV para

caracterizaccedilatildeo da forma inicial A Figura 237 mostra os espectros de espectroscopia de IV-ATR das amostras

3000 2800 2600 2400

000

005

010

015

020

2540

2540

2540

2542

2601

2601

2601

2601

2631

2631

2631

2631

2729

2728

2728

2728

2850

2850

2850

2850

2868

2868

2868

2868

2877

2875

2875

2876

2924

2922

2922

2924

2954

2954

2956

Ab

so

rvacirc

ncia

(u

a

)

Numero de Onda (cm-1)

IBP USP

IBP comercial

IBP n-Hexano (frio)

IBP n-Hexano (Tamb)

2954

1800 1600 1400 1200 1000 800

000

005

010

015

020

025

030

035

040

045

050668

690747

779

849

867936

948

9701007

1070

1092

1124

1184

1231

12681320

1379

1419

14621506

Ab

so

rvacircncia

(u

a

)

Numero de Onda (cm-1)

IBP USP

IBP comercial

IBP n-Hexano (frio)

IBP n-Hexano (Tamb)

1712

Figura 237 ndash Espectro de IV (25ordmC) ibp USP ibp Sigma e ibp cristalizado de n-hexano a) 3100 ndash 2400 cm-1 b) 1800 ndash

650 cm-1

Os espectros de infravermelho das amostras a 25ordmC apontam para que se trate da mesma forma polimoacuterfica

Espectros de difracccedilatildeo de raios-X de poacute da amostra da Sigma e da amostra obtida por cristalizaccedilatildeo em n-

hexano natildeo mostraram tambeacutem diferenccedilas

Assim sendo a partir destes resultados natildeo satildeo detectadas diferenccedilas significativas entre as amostras de partida

e entatildeo as diferenccedilas registadas no comportamento teacutermico natildeo apontam para polimorfismo mas para altera-

ccedilotildees na formaccedilatildeo dos cristais nomeadamente no crescimento e tamanho das partiacuteculas[43ndash45] Estudos adicio-

nais satildeo necessaacuterios para confirmar esta hipoacutetese

Cristalizaccedilatildeo agrave T amb Cristalizaccedilatildeo a frio

β 10ordmCmin 2ordmCmin 10ordmCmin 2ordmCmin

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

1 741 224 744 236 742 247 744 249

2 744 223 748 234 746 242 742 247 3 740 225 745 238 743 246 740 242

4 743 227 747 237 743 243 745 240 Meacutedia e desvio padratildeo 742plusmn02 225plusmn02 746plusmn02 236plusmn02 743plusmn01 244plusmn02 743plusmn02 245plusmn04

50

51

Capiacutetulo 3

52

53

3 Conclusotildees

Alguns pontos discutidos nesta dissertaccedilatildeo merecem ser referidos como observaccedilotildees conclusivas A Calorime-

tria Diferencial de Varrimento (DSC) eacute um valioso instrumento de investigaccedilatildeo para caracterizar formas poli-

moacuterficas Com esta teacutecnica recolhe-se uma grande riqueza de informaccedilatildeo em relaccedilatildeo agrave estabilidade da substacircn-

cia em estudo tipo de transformaccedilatildeo que ocorre a uma dada temperatura por aquecimento ou arrefecimento e

mecanismo que preside a cada uma das transformaccedilotildees observadas Mas por si soacute esta teacutecnica natildeo eacute suficiente

para identificar a existecircncia de diferentes polimorfos de um mesmo composto Daiacute haver a necessidade de efec-

tuar um estudo mais completo utilizando teacutecnicas como a termomicroscopia espectroscopia de absorccedilatildeo no

infravermelho e ainda difracccedilatildeo de raios X de poacute

Conseguiram obter-se amostras puras de trecircs formas polimoacuterficas da pirazinamida a forma alfa (PZA comercial

e cristalizada em aacutegua) a forma delta (PZA cristalizada de acetona) e a forma gama (PZA obtida por liofiliza-

ccedilatildeo) as quais foram caracterizadas por espectroscopia de infravermelho

O polimorfo alfa da pirazinamida (α-PZA) e a forma delta (δ-PZA) por aquecimento transformam-se no poli-

morfo gama (γ-PZA) A forma gama por sua vez por aquecimento natildeo sofre qualquer transformaccedilatildeo de fase

ateacute agrave fusatildeo Foi possiacutevel tambeacutem identificar a transiccedilatildeo δrarrα em amostra do polimorfo delta quando contami-

nado com a forma alfa

Podemos ainda concluir mediante os resultados obtidos e com os conhecimentos adquiridos que estamos

perante casos de enantiotropia sendo o polimorfo delta a forma termodinamicamente estaacutevel agrave temperatura

ambiente Todos os polimorfos de pirazinamida satildeo cineticamente estaacuteveis agrave temperatura ambiente

No que diz respeito agrave picolinamida eacute interessante verificar a semelhanccedila do perfil das bandas do espectro da

picolinamida comercial na regiatildeo de elongaccedilatildeo do NndashH com o dos espectros dos polimorfos α e δ da pirazi-

namida Relembremos que nestas duas fases da pirazinamida haacute associaccedilatildeo molecular com a formaccedilatildeo de dois

diacutemeros centrossimeacutetricos que estatildeo tambeacutem presentes no cristal da forma I da picolinamida Verificou-se

ainda que a amostra comercial de picolinamida quando sujeita a moagem sofre alteraccedilatildeo da forma polimoacuterfica

No estudo realizado por DSC foi possiacutevel identificar pelo menos duas formas polimoacuterficas

Em ciclos de aquecimento arrefecimento verifica-se que o arrefecimento do fundido pode resultar em forma-

ccedilatildeo de estruturas diferentes em ciclos diferentes

A cristalizaccedilatildeo em acetato de etilo a 4ordmC aponta para a existecircncia de polimorfos gerados concomitantemente

por este meacutetodo de cristalizaccedilatildeo Estatildeo previstas novas experiecircncias para verificar a reprodutibilidade dos resul-

tados e caso esta se confirme a investigaccedilatildeo dos soacutelidos obtidos por difracccedilatildeo de raios-X de poacute e de monocris-

tal Quanto ao estudo das amostras cristalizadas em etanol e acetato de etilo em ensaios realizados dois meses

apoacutes a preparaccedilatildeo das amostras verificou-se que natildeo ocorreu alteraccedilatildeo na amostra cristalizada de etanol

enquanto que evoluccedilatildeo niacutetida teve lugar na amostra cristalizada de acetato de etilo por evaporaccedilatildeo do solvente agrave

temperatura ambiente

No estudo das amostras do ibuprofeno a partir dos resultados obtidos por DSC verificou-se que tanto a amos-

tra cristalizada de acetona como a amostra cristalizada de n-hexano ambas agrave temperatura ambiente apresenta-

54

vam um pico de fusatildeo composto o que poderia indicar a presenccedila de uma mistura de polimorfos mas atraveacutes

de um estudo mais pormenorizado usando Espectroscopia de Infravermelho e Difracccedilatildeo de Raios-X de poacute

esta hipoacutetese natildeo eacute aparentemente suportada podendo a divisatildeo dos picos dever-se ao tamanho das partiacuteculas

formadas durante o crescimento dos cristais Esta hipoacutetese teraacute de ser confirmada em trabalho futuro Este eacute

um exemplo interessante da importacircncia da utilizaccedilatildeo combinada de diferentes meacutetodos de estudo na investiga-

ccedilatildeo de polimorfismo

55

Capiacutetulo 4

56

57

4 Experimental

41 Materiais e Meacutetodos

411 ndash Materiais

4111 - Preparaccedilatildeo das amostras

A pirazinamida utilizada neste trabalho foi fornecida pela Fluka com uma pureza superior a 99 As amostras

de partida de picolinamida e ibuprofeno foram adquiridas agrave Sigma com purezas de 98 e 99 respectivamen-

te tendo-se usado tambeacutem ibuprofeno padratildeo USP

Na geraccedilatildeo das formas polimoacuterficas da pirazinamida foram usados diferentes processos de cristalizaccedilatildeo No

procedimento cristalizaccedilatildeo a partir de soluccedilotildees P1 usaram-se ~ 005 mmol do composto de partida dissolvidas

em 6 mL de um dado solvente agrave temperatura ambiente as soluccedilotildees foram filtradas para uma caixa de Petri e o

solvente evaporado agrave temperatura ambiente (~ 20ordmC) Foram usados como solventes aacutegua acetona dioxano

acetonitrilo e os soacutelidos obtidos foram analizados apoacutes um periacuteodo de duas semanas O segundo procedimento

ensaiado P2 consistiu num processo de liofilizaccedilatildeo efectuado num equipamento Labconco 5 soluccedilatildeo aquosa

preacute-congelada a -80ordmC ciclo de liofilizaccedilatildeo -30ordmC durante 2h -10ordmC durante 4h 0ordmC durante 6h 5ordmC durante

6h 10ordmC durante 48h e depois mantida agrave temperatura ambiente

No caso da picolinamida foi avaliada a formaccedilatildeo de formas soacutelidas usando o procedimento P1 descrito para a

pirazinamida (P1) empregando como solventes acetato de etilo e etanol tendo-se tambeacutem estudado cristaliza-

dos a partir do fundido (P2)

Na geraccedilatildeo das formas polimoacuterficas do ibuprofeno foram igualmente usados diferentes processos de cristaliza-

ccedilatildeo usando diferentes condiccedilotildees O procedimento 1 (P1) foi realizado da mesma forma da usada em P1 da

pirazinamida No procedimento 2 (P2) as soluccedilotildees foram preparadas da mesma forma que em P1 e apoacutes a

filtraccedilatildeo foram colocadas num frigoriacutefico a 4ordmC e o solvente evaporou a esta temperatura

Foram utilizados solventes de qualidade analiacutetica

412 ndash Meacutetodos

4121 ndash Calorimetria Diferencial de Varrimento (DSC)

A teacutecnica de Calorimetria Diferencial de Varrimento (DSC) ocupa um lugar de relevo de entre os meacutetodos de

investigaccedilatildeo da estrutura dos soacutelidos Trata-se de um meacutetodo largamente vulgarizado para o qual se dispotildee de

58

equipamento que apresenta na actualidade muitas potencialidades e que permite a obtenccedilatildeo de propriedades

termodinacircmicas com elevado grau de precisatildeo

A Calorimetria Diferencial de Varrimento eacute uma teacutecnica de anaacutelise teacutermica que regista a diferenccedila de fluxo teacuter-

mico entre a amostra e a referecircncia em funccedilatildeo do tempo ou da temperatura no decorrer de um programa de

temperatura preacute-seleccionado Eacute um meacutetodo de variaccedilatildeo entaacutelpica no qual a diferenccedila no fornecimento de

energia caloriacutefica entre uma substacircncia e um material de referecircncia eacute medida em funccedilatildeo da temperatura

enquanto a substacircncia em estudo e a referecircncia satildeo submetidas a um mesmo programa de aquecimento rigoro-

samente controlado

Estas medidas fornecem dados qualitativos e quantitativos em processos endoteacutermicos (absorccedilatildeo de energia

caloriacutefica) e exoteacutermicos (libertaccedilatildeo de energia caloriacutefica) permitindo obter informaccedilotildees referentes a alteraccedilotildees

de propriedades fiacutesicas eou quiacutemicas com por exemplo temperaturas caracteriacutesticas (temperatura de fusatildeo

cristalizaccedilatildeo transiccedilatildeo viacutetrea) grau de cristalinidade de um poliacutemero diagramas de fase entalpias de transiccedilatildeo

de fase e de reacccedilatildeo estabilidade teacutermica e oxidativa grau de pureza e cineacutetica de reacccedilotildees Por este motivo a

DSC eacute amplamente aplicada na caracterizaccedilatildeo de materiais orgacircnicos e inorgacircnicos cristalinos e amorfos assim

como nas induacutestrias farmacecircutica e cosmeacutetica alimentar etc

Como limitaccedilotildees desta teacutecnica refira-se a dificuldade de interpretaccedilatildeo (acontece algum processo mas qual)

requerendo normalmente outros meacutetodos complementares para a interpretaccedilatildeo dos resultados Para aleacutem dis-

so necessita de calibraccedilatildeo em toda a gama de temperatura

De acordo com os princiacutepios operacionais os caloriacutemetros diferenciais de varrimento podem ser divididos em

dois tipos de potecircncia compensada e de fluxo de energia caloriacutefica Neste trabalho utilizou-se o DSC do pri-

meiro tipo

Nos caloriacutemetros diferenciais de varrimento de potecircncia compensada (Figura 41) as ceacutelulas ou plataformas

onde se colocam a amostra e a referecircncia encontram-se equipadas individualmente com um sensor de resistecircn-

cia de platina que mede a temperatura de cada uma e uma resistecircncia de aquecimento

Figura 41 ndash Caloriacutemetro diferencial de varrimento de potecircncia compensada

Quando eacute detectada uma diferenccedila de temperatura entre a amostra e a referecircncia devido a uma alteraccedilatildeo da

amostra eacute alterada a energia teacutermica ( tH partpart ) fornecida agrave amostra de modo a manter um diferencial de tem-

peraturas nulo entre ambas (Tamostra = Treferecircncia) Uma vez que essa quantidade de energia eacute exactamente equiva-

1 ndash Resistecircncia de aquecimento 2 ndash Termoacutemetro

59

lente agrave quantidade de energia absorvida ou libertada na transformaccedilatildeo ocorrida na amostra o seu registo forne-

ce uma medida calorimeacutetrica directa da energia associada agrave transformaccedilatildeo

Como todos os instrumentos de medida os aparelhos de DSC apresentam um certo tempo de resposta devido

a alguma resistecircncia teacutermica o que se traduz pelo aparecimento de desvios da linha de base Para aumentar o

rigor das determinaccedilotildees o sinal calorimeacutetrico (SC) determinado pelo aparelho a aacuterea do pico eacute calibrado

determinando-se uma constante de calibraccedilatildeo K tal que realQ

SCK = sendo Qreal a energia caloriacutefica realmente

dissipado na ceacutelula A constante K eacute assim funccedilatildeo da temperatura da atmosfera em torno das ceacutelulas e de

quaisquer resistecircncias que conduzam a perdas de energia caloriacutefica As temperaturas de fusatildeo de padrotildees como

o iacutendio estanho chumbo por exemplo podem ser utilizadas para calibrar a temperatura indicada pelo equipa-

mento enquanto que a entalpia de fusatildeo destas substacircncias pode ser utilizada na calibraccedilatildeo do sinal calorimeacutetri-

co

Podem realizar-se ciclos de aquecimento arrefecimento percorridos entre a temperatura do azoto liacutequido e

700ordmC que eacute o limite superior de utilizaccedilatildeo da instrumentaccedilatildeo deste tipo recolhendo uma grande riqueza de

informaccedilatildeo relativamente agrave estabilidade da substacircncia em estudo tipo de transformaccedilatildeo que ocorre a uma dada

temperatura por aquecimento ou arrefecimento mecanismo que preside a cada uma das transformaccedilotildees obser-

vadas etc

Aproveitando as potencialidades do equipamento fazendo variar a velocidade de varrimento eacute ainda possiacutevel

estudar aspectos importantes relacionados com o mecanismo das transformaccedilotildees estruturais e pocircr em evidecircn-

cia a sobreposiccedilatildeo de sinais

Estes equipamentos aleacutem de possibilitarem medidas de baixos valores de variaccedilatildeo de entalpia possibilitam

ainda a utilizaccedilatildeo de pequenas quantidades de amostra (geralmente entre 1 e 20mg)

Procedimento experimental e equipamento utilizado

Os estudos de DSC foram realizados num caloriacutemetro Perkin-Elmer Pyris 1 equipado com sistema de refrige-

raccedilatildeo Intracooler com liacutequido de refrigeraccedilatildeo etilenoglicolaacutegua (11 vv) a ndash10ordmC usando azoto como gaacutes de

purga 20mLmin

As amostras foram preparadas em caacutepsulas em alumiacutenio de 10microl e 30microl Como ceacutelula de referecircncia usou-se uma

caacutepsula vazia idecircntica agrave usada para as amostras

A calibraccedilatildeo do aparelho foi feita de forma usual agrave velocidade de 10ordmCmin utilizada na grande maioria das

amostras A calibraccedilatildeo da temperatura [4647] foi realizada com padrotildees de elevada qualidade como o bifenilo

(CRM LGC 2610 Tfus = 6893plusmn003 ordmC) aacutecido benzoacuteico (CRM LGC 2606 Tfus = 12235 plusmn 002 ordmC) iacutendio

(Perkin-Elmer x = 9999 Tfus = 15660 ordmC) e cafeiacutena (substacircncia de calibraccedilatildeo Mettler Toledo ME 18 872

Tfus = 2356 plusmn 02 ordmC) A calibraccedilatildeo da entalpia foi realizada com iacutendio (∆fusH = 3286 plusmn 13 Jmol)

As amostras foram estudadas em ciclos de aquecimento arrefecimento a vaacuterias velocidade de varrimento

como seraacute referido posteriormente na apresentaccedilatildeo dos resultados e a calibraccedilatildeo confirmada a cada caso

60

4122 ndash Termomicroscopia

A termomicroscopia consiste na observaccedilatildeo microscoacutepica das amostras submetidas a aquecimento ou arrefeci-

mento usando luz polarizada As transformaccedilotildees que podem ocorrer na amostra em estudo podem ser obser-

vadas directamente na ocular do microscoacutepio ou registadas por meio de uma cacircmara fotograacutefica em viacutedeo com

a vantagem de serem gravadas e poderem ser estudadas em pormenor posteriormente Esta teacutecnica permite a

observaccedilatildeo dos efeitos dependentes da temperatura como por exemplo a fusatildeo dos cristais detecccedilatildeo de formas

cristalinas (polimorfismo)[48ndash49]

Com base no comportamento oacuteptico eacute costume dividir as substacircncias em dois grandes grupos Num o iacutendice

de refracccedilatildeo eacute independente da direcccedilatildeo de propagaccedilatildeo da radiaccedilatildeo apresenta um valor uacutenico para uma dada

substacircncia Estas substacircncias satildeo designadas opticamente por isotroacutepicas A este grupo pertencem os soacutelidos

amorfos e os soacutelidos cristalinos com arranjo reticular cuacutebico O outro grupo eacute caracterizado por apresentar um

iacutendice de refracccedilatildeo dependente da direcccedilatildeo de propagaccedilatildeo da luz As substacircncias que a ele pertencem satildeo

designadas opticamente por anisotroacutepicas Deste grupo fazem parte todos os soacutelidos cristalinos com excepccedilatildeo

daqueles que tecircm arranjo reticular cuacutebico

Na Figura 42 representa-se o dispositivo utilizado na observaccedilatildeo de uma amostra com luz polarizada

Figura 42 ndash Esquema de um sistema para observaccedilatildeo de uma amostra com luz polarizada

Um meio isotroacutepico natildeo altera a cor da radiaccedilatildeo que nela incide Contudo produz um decreacutescimo de intensida-

de da radiaccedilatildeo que torna visiacuteveis contornos na amostra e portanto permite acompanhar variaccedilotildees de forma e

volume que nela ocorram As amostras anisotroacutepicas apresentam cor diferente da luz incidente

Procedimento experimental e equipamento utilizado

O equipamento usado esquematicamente representado na Figura 43 eacute constituiacutedo por uma placa de aqueci-

mento DSC 600 da Linkam systems por um bloco central constituiacutedo por uma unidade CI94 cuja funccedilatildeo eacute

controlar a temperatura nas etapas de aquecimento arrefecimento uma unidade LNP942 que controla a

refrigeraccedilatildeo uma unidade VTO232 e um computador Intel (R) Pentium (R) 4 que controla todo o sistema A

ceacutelula eacute aquecida com um microforno cuja temperatura eacute controlada por sensores de Pt100 Para a observaccedilatildeo

Polarizador Amostra Analisador Detector

61

oacuteptica foi utilizado um microscoacutepio Leica DMRB uma cacircmara de viacutedeo Sony CCD-IRISRGB modelo DXC-

151 AP um monitor Sony HR Triniton modelo PVM-2053MD e um gravador de viacutedeo Sony SV0-1500P VHS

VCR Na anaacutelise de imagem usou-se o software da Linkam systems com RTVMS (Real Time Viacutedeo Measurement

System)

As amostras foram preparadas por dispersatildeo de uma pequena quantidade do material a estudar na ceacutelula da

amostra sendo esta coberta com uma tampa A dispersatildeo do material na ceacutelula permite estudar o comporta-

mento de partiacuteculas isoladas o que poderaacute ser uacutetil no caso da amostra ter comportamento heterogeacuteneo As

imagens foram obtidas por utilizaccedilatildeo combinada de luz polarizada e de compensadores de onda o que confere

agrave imagem de fundo uma cor uacutenica e natildeo negra Usou-se uma ampliaccedilatildeo de 200X

As amostras foram estudadas aquecendo a amostra entre os 25ordmC e a fusatildeo tendo sido usada uma velocidade

de 10ordmCmin

Figura 43 ndash Representaccedilatildeo esquemaacutetica do equipamento usado em termomicroscopia A ndash Placa de aquecimento B ndash

Microscoacutepio C ndash Cacircmara de viacutedeo D ndash Computador E ndash Interface graacutefica F ndash Sistema de controle da refri-

geraccedilatildeo G ndash Interface de computador H ndash Viacutedeo gravador I ndash Monitor J ndash Depoacutesito de azoto liacutequido

4123 ndash Conjugaccedilatildeo dos meacutetodos de Termomicroscopia e DSC

Os resultados obtidos a partir de medidas de DSC satildeo normalmente reprodutiacuteveis e quantitativos mas natildeo

podem estar sempre prontamente correlacionadas com a respectiva transformaccedilatildeo de fase ou reacccedilatildeo quiacutemica

que ocorre na substacircncia Tecircm sido feitas tentativas para melhorar alguns meacutetodos termoanaliacuteticos atraveacutes de

uma correlaccedilatildeo entre os seus resultados e as mudanccedilas fiacutesicas ou quiacutemicas da substacircncia em questatildeo As combi-

naccedilotildees destes dois meacutetodos tecircm demonstrado grande sucesso Os efeitos que natildeo mostram nenhuma mudanccedila

de entalpia significativa com DSC podem muitas vezes ser detectadas com microscopia Por outro lado as

investigaccedilotildees termomicroscoacutepicas requerem muitas vezes estimativas dos calores de transformaccedilatildeo fusatildeo e

cristalizaccedilatildeo[50ndash51]

62

4124 ndash Espectroscopia de Absorccedilatildeo no Infravermelho

A Espectroscopia de Absorccedilatildeo no IV estaacute associada ao uso de radiaccedilatildeo electromagneacutetica nesta regiatildeo do espec-

tro para estudar a composiccedilatildeo e a estrutura da mateacuteria

A energia associada agrave absorccedilatildeo na gama do infravermelho eacute capaz de promover transiccedilotildees vibracionais-

rotacionais vibracionais ou rotacionais Considerando que a faixa mais usual de utilizaccedilatildeo corresponde agrave regiatildeo

do infravermelho meacutedio (4000 a 400 cm-1) o estudo das transiccedilotildees vibracionais eacute o mais importante Para que

uma moleacutecula seja capaz de absorver no infravermelho eacute necessaacuterio que ela apresente variaccedilotildees de momento

dipolar associada ao modo vibracional considerado[3652ndash54]

Assim quando um material for avaliado utilizando radiaccedilatildeo infravermelha seraacute obtido um espectro que rela-

ciona absorvacircncia versus comprimento de onda (normalmente eacute utilizado o nuacutemero de onda que eacute o inverso do

comprimento de onda) que indica a ocorrecircncia ou natildeo de absorccedilatildeo pelo material de energia associada agravequele

comprimento de onda Como os grupos funcionais absorvem em diferentes comprimentos de onda eacute possiacutevel

identificar os grupos quiacutemicos presentes na amostra

O polimorfismo em cristais de compostos orgacircnicos eacute causado por diferentes arranjos estruturais da mesma

moleacutecula Se as interacccedilotildees moleculares no cristal satildeo bastantes fortes decorrentes de um fenoacutemeno como as

ligaccedilotildees de hidrogeacutenio as diferenccedilas nas formas polimoacuterficas podem ser evidenciadas com teacutecnicas como a

Espectroscopia de Absorccedilatildeo no Infravermelho IV

Reflectacircncia Total Atenuada (ATR)

Em 1961 Fahrenfort descreveu uma nova teacutecnica para obtenccedilatildeo de espectros de infravermelho para compostos

orgacircnicos a Reflectacircncia Total Atenuada (ATR ndash Attenuated Total Reflectance)

O modo de ATR eacute uma teacutecnica natildeo destrutiva que permite a obtenccedilatildeo de espectros de amostras soacutelidas ou

liacutequidas tais como soacutelidos pouco soluacuteveis poacutes pastas entre outras Eacute tambeacutem adequado para caracterizaccedilatildeo de

materiais que sejam demasiado finos ou que absorvam demasiado intensamente quando analisados por espec-

troscopia de transmitacircncia Na espectroscopia de infravermelhos por ATR a superfiacutecie da amostra eacute colocada

em contacto com a superfiacutecie de um cristal apropriado muitas vezes feito de Germeacutenio (Ge) ou de Seleneto de

Zinco (ZnSe) A radiaccedilatildeo infravermelha proveniente da fonte passa atraveacutes do cristal Quando o acircngulo de

incidecircncia na interface amostra cristal excede o acircngulo criacutetico a reflexatildeo total interna da radiaccedilatildeo ocorre e uma

onda evanescente eacute estabelecida na interface A radiaccedilatildeo eacute reflectida atraveacutes do cristal penetrando na amostra a

cada reflexatildeo ao longo da superfiacutecie do cristal (como esquematizado na figura seguinte Figura 44)

63

Figura 44 ndash Sistema ATR de muacuteltipla reflexatildeo

O feixe de radiaccedilatildeo perde energia no comprimento de onda em que o material da amostra absorve Apoacutes este

processo a radiaccedilatildeo atenuada resultante eacute direccionada do cristal para o percurso normal do feixe no espectro-

fotoacutemetro sendo medida pelo detector originando o espectro da amostra A profundidade da penetraccedilatildeo da

radiaccedilatildeo na amostra e o nuacutemero total de reflexotildees ao longo do cristal podem ser controlados pela variaccedilatildeo do

acircngulo de incidecircncia assim como pela selecccedilatildeo do tipo de cristal

Num espectrofotoacutemetro ATR tem de existir um contacto muito proacuteximo entre a amostra e a superfiacutecie do cris-

tal uma vez que o efeito ATR tem lugar nesta Daiacute que se utilize por vezes uma prensa de modo a garantir um

perfeito contacto entre a superfiacutecie da amostra e o cristal como no caso dos soacutelidos particulados

Nesta teacutecnica pouca ou nenhuma preparaccedilatildeo da amostra eacute requerida o que constitui uma grande vantagem nos

estudos de polimorfismo podendo ser usada na anaacutelise de uma grande variedade de soacutelidos e liacutequidos consoan-

te o tipo de cristal

Eacute importante realccedilar que apesar dos benefiacutecios esta teacutecnica possui algumas limitaccedilotildees que incluem a sensibili-

dade inferior em comparaccedilatildeo agrave proporcionada pelos meacutetodos convencionais

Procedimento experimental e equipamento utilizado

Os estudos de espectroscopia de absorccedilatildeo no infravermelho foram realizados num espectroacutemetro FTIR Ther-

moNicolet IR300 resoluccedilatildeo de 1cm-1 com a teacutecnica da pastilha de KBr e num PerkinElmer Spectrum 400 FT-

IRATR resoluccedilatildeo de 1cm-1

As amostras foram preparadas misturando-se uma certa quantidade de amostra com brometo de potaacutessio (cer-

ca de 07 mg de amostra e 100 mg de KBr)

4125 ndash Difracccedilatildeo de Raios X

Dentre as vaacuterias teacutecnicas de caracterizaccedilatildeo de materiais a teacutecnica de difracccedilatildeo de raios X eacute a mais indicada na

determinaccedilatildeo das fases cristalinas presentes nesses materiais Isto eacute possiacutevel porque nos cristais os aacutetomos se

64

ordenam em planos cristalinos separados entre si por distacircncias da mesma ordem de grandeza dos comprimen-

tos de onda dos raios X

Ao incidir um feixe de raios X num cristal o mesmo interage com os aacutetomos presentes originando o fenoacutemeno

de difracccedilatildeo A difracccedilatildeo de raios X ocorre segundo a Lei de Bragg (Equaccedilatildeo 1) a qual estabelece a relaccedilatildeo

entre o acircngulo de difracccedilatildeo e a distacircncia entre os planos que a originaram (caracteriacutesticos para cada fase cristali-

na)[55]

Figura 45 ndash Difracccedilatildeo de raios X e a Lei de Bragg[56]

A principal aplicaccedilatildeo da difracccedilatildeo de raios X refere-se agrave identificaccedilatildeo de compostos cristalinos sejam eles orgacirc-

nicos ou inorgacircnicos

Os planos de difracccedilatildeo e as suas respectivas distacircncias interplanares bem como as densidades de aacutetomos (elec-

trotildees) ao longo de cada plano cristalino satildeo caracteriacutesticas especiacuteficas e uacutenicas de cada substacircncia cristalina da

mesma forma que o padratildeo difractomeacutetrico por ela gerado Dentre as vantagens da teacutecnica de difracccedilatildeo de raios

X para a caracterizaccedilatildeo de fases destacam-se a simplicidade e rapidez do meacutetodo a confiabilidade dos resulta-

dos obtidos (pois o perfil de difracccedilatildeo obtido eacute caracteriacutestico para cada fase cristalina) a possibilidade de anaacutelise

de materiais compostos por uma mistura de fases e uma anaacutelise quantitativa destas fases[55]

Os ensaios de difracccedilatildeo de raios X de poacute foram realizados no Centro de Estudos de Materiais no Departamen-

to de Fiacutesica da Universidade de Coimbra

Procedimento experimental e equipamento utilizado

Foi preenchido um capilar de vidro com o poacute obtido pela moagem dos soacutelidos As amostras foram colocadas

num difractoacutemetro de poacute ENRAF-NONIUS (equipado com um detector CPS120 por INEL) e os dados foram

recolhidos durante 5h usando a geometria Debye-Scherrer Foi usada radiaccedilatildeo Cu Kα1 (λ = 1540598Aring) Como

calibrante externo foi usado o AlK(SO4)212H2O

Lei de Bragg nλ = 2d sen θ (Equaccedilatildeo 1) n nuacutemero inteiro (ordem de difracccedilatildeo) λ comprimento de onda dos raios X incidentes d distacircncia interplanar θ acircngulo de difracccedilatildeo

65

Bibliografia

[1] ndash Vencato I Estruturas Cristalinas por Difracccedilatildeo de Raios-X Caderno Brasileiro de Ensino de Fiacutesica Volume 5

(1988)

[2] ndash Atkins P Paula J Atkins Fiacutesico-Quiacutemica LTC Volume 1 7ordfEdiccedilatildeo (2003-2004)

[3] ndash Drago R Physical Methods For Chemists 2ordf Ed Saunders amp H B J College Publishers 17 (1992) 702

[4] ndash Giron D Thermochimica Acta 248 (1995) 1

[5] ndash Nangia A Accounts of Chemical Research 41 5 (2008) 595

[6] ndash Froehlich PE Gasparotto FS Journal of Basic and Applied Pharm Sciences 26 3 (2005) 205

[7] ndash Llinagraves A Goodman J Drug Discovery Today 13 516 (2008) 198

[8] ndash Costa L Universidade Federal do Rio Grande do Sul ldquoAvaliaccedilatildeo do Polimorfismo de Faacutermacos utiliza-

dos para a produccedilatildeo de medicamentos geneacutericos no Brasilrdquo (2005)

[9] ndash Lachman L Liebeman HA et all Teoria e Praacutetica na Induacutestria Farmacecircutica 1 (2005) 505

[10] ndash Bernstein J Crystal Polymorphism Engineering of Crystalline Materials Properties Springer Netherlands (2008) 87

[11] ndash Rodriacuteguez-Spong B Price C et all D Advanced Drug Delivery 56 (2004) 241

[12] ndash Buerger A Ramberger R Mikrochimica Acta 2 (1979) 259

[13] ndash Erdemir D Lee A et all Accounts of Chemical Research 42 (2009) 621

[14] ndash Manrich S Zanotto E et all Poliacutemeros Ciecircncia e Tecnologia ldquoAplicabilidade da Teoria Claacutessica da Nuclea-

ccedilatildeo Modificada (CD-CNT) agrave Cristalizaccedilatildeo de Poliacutemerosrdquo

[15] ndash Aaltonen J Allesoslash M et all European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics 71 (2009) 23

[16] ndash Chis V Picircrnau A et all Chemical Physics 316 (2005) 153

[17] ndash wwwffuppttoxicologiamonografiasano0304TuberculosedocPIRAZINAMIDAhtml

[18] ndash Becker C Dressman JB et all Journal of Pharmaceutical Sciences 97 9 (2008) 3709

[19] ndash Takaki Y Sasada Y Watanabeacute T Acta Crystallographica 13 (1960) 693

[20] ndash Ro G Sorum H Acta Crystallographica B28 (1972) 991

[21] ndash Ro G Sorum H Acta Crystallographica B28 (1972) 1677

[22] ndash Nakata K Takaki Y Memoirs of Osaka Kyoiku University Ser III Natural science and applied science 36 (1987)

93

[23] ndash Borba A Albrecht M et all Physical Chemistry Chemical Physics 10 (2008) 7010

[24] ndash Takano T Sasada Y et all Acta Crystallographica 21 (1966) 514

[25] ndash Borba A Zavaglia A et all Journal of Physical Chemistry A 112 (2008) 45

[26] ndash Marques L Departamento e Centro de Quiacutemica da Universidade de Eacutevora ldquoO Ibuprofeno Um faacutermaco com

sucessordquo

[27] ndash Perlovich G Kurkov S et all Journal of Pharmaceutical Sciences 93 (2004) 654

[28] ndash Rasenack N Muumlller B International Journal of Pharmaceutics 245 (2002) 9

[29] ndash Carvalho P Cass Q et all Brazilian Journal of Chemical Engineering 23 (2006) 291

[30] ndash Khan G Jiabi Z Drug Development and Industrial Pharmacy 24(5) (1998) 463

[31] ndash Rasenack N Muumlller W Development and Industrial Pharmacy 28 (2002) 1077

66

[32] ndash Dudognon E Danegravede F et all Pharmaceutical Research 25 (2008) 2853

[33] ndash wwwscribdcomdoc4003825Fisica-Difraccao-de-Raio-X (28082010)

[34] ndash Delgado M Marquez F et all Spectroscopy Lett 21 (1998) 841

[35] ndash Lautie A Froment F et all Spectroscopy Lett 9 (1976) 289

[36] ndash Chis V Pirnau A et all Chemical Physics 316 (2005) 153

[37] ndash Kalkar K Bhosekar M et all Spectrochimica Acta Part A 45 (1989) 635

[38] ndash Favila A Gallo M Mitnik D Journal of Molecular Modeling 13 (2007) 505

[39] ndash Gunasekaran S Sailatha E et all Indian Journal of Pure and Applied Physics 47 (2009) 259

[40] ndash Akyuz S Journal of Molecular Structure 651 (2003) 541

[41] ndash Jurneacuteen P Werngren J et all Antimicrobial Agents and Chemotheraphy 52 5 (2008) 1852

[42] ndash Garekani H Sadeghi F et all Drug Development and Industrial Pharmacy 27(8) (2001) 803

[43] ndash Kawakami K Miyoshi K et all Journal of Pharmaceuticals Sciences 95 (2006) 1354

[44] ndash Lee T Chang G Crystal Growth and Design 9 (2009) 3551

[45] ndash Xue Y Zhao Q et all Journal of Colloid and Interface Science 243 (2001) 388

[46] ndash Sabbah R An W et all Thermochimica Acta 331 (1999) 93

[47] ndash Gatta G Richardson J et all Pure and Applied Chemistry 78 (2006) 1455

[48] ndash Seefeldt K Miller J et all Journal of Pharmaceutical Sciences 96 5 (2007) 1147

[49] ndash Charsley E Stewart C et all Journal of Thermal Analysis and Calorimetry 72 (2003) 1087

[50] ndash Celis K Driessche I et all Measurement Science Review 1 1 (2001) 181

[51] ndash Wiedemann H Bayer G Journal of Thermal Analysis 30 (1985) 1273

[52] ndash wwwgooglept

[53] ndash Brittain H Journal of Pharmaceutical Sciences 86 4 (1997) 405

[54] ndash Norris T Aldridge P Sekulic S Analyst 122 (1997) 549

[55] ndash Albers A Melchiades F et all Ceracircmica 48 305 (2002) 34

[56] ndash Kahn H PMI-2201 Difracccedilatildeo de Raios X 1

[57] ndash Tuberculosis 88 2 (2008) 141

[58] ndash Akyuz S Journal of Molecular Structure 651-653 (2003) 541

[59] ndash Brittain H (ed) Physical Characterization of Pharmaceutical Solids (1995)

[60] ndash Šestaacutek J Comprehensive Analytical Chemistry XII XI (1984)

[61] ndash Casimiro MH Leal JP et all Anaacutelise Calorimeacutetrica aplicada a Poliacutemeros Bioloacutegicos 29

[62] ndash Yu-Chu M Li Thermochimica Acta 476 (2008) 1

[63] ndash Morbidoni H Quiacutemica Viva 3 (2004)

[64] ndash Yoshida S Pharmaceutical Society of Japan 11 5 (1963) 628

[65] ndash Sreevatsan S Pan X et all Antimicrobial Agents and Chemotheraphy 41 3 (1997) 636

[66] ndash Wesotowski M Konarski T Journal of Thermal Analysis 45 (1995) 1199

[67] ndash Vippagunta S Brittain H Grant D Advanced Drug Delivery 48 (2001) 3

[68] ndash Nunes S Euseacutebio M et all International Journal of Pharmaceutics 285 (2004) 13

[69] ndash Akalin E Akyuz S Vibrational Spectroscopy 42 (2006) 333

[70] ndash Szablowicz M Karpiński A et all Transition Metal Chemistry 31 (2006) 1075

67

[71] ndash Castro R Maria T et all Crystal Growth amp Design 10 (2010) 274

[72] ndash Correcirca R Lima D et all Laboratoacuterio de Cristalografia Instituto de Fiacutesica de Satildeo CarlosUSP

[73] - Buerger A Ramberger R Mikrochimica Acta 2 (1979) 273

[74] ndash Wirth D Stephenson G Organic Process Research amp Development 1 (1997) 55

[75] ndash Wang Y Li Y et all Spectrochimica Acta Part A 56 (2000) 2637

[76] ndash Byrn S Pfeiffer R et all Pharmaceutical Research 12 (1995) 945

[77] ndash Khankari R Grant D Thermochimica Acta 248 (1995) 61

[78] ndash Gavezzotti A Fillippini G Journal of the American Chemical Society 117 (1995) 12299

[79] ndash Hancock B Zografi G Journal of Pharmaceuticals Sciences 86 (1997) 1

[80] ndash Yu L Advanced Drug Delivery Reviews 48 (2001) 27

[81] ndash Kitamura M Journal of Crystal Growth 237-239 (2002) 2205

[82] ndash Snider D Addicks W et all Advanced Drug Delivery Reviews 56 (2004) 391

[83] ndash Allesoslash M Berg F et all Journal of Pharmaceuticals Sciences 97 (2008) 2145

[84] ndash Lerdkanchanaporn S Dollimore D Journal of Thermal Analysis 49 (1997) 879

[85] ndash Beach J Park M et all Pharmaceutical Development and Technology 10 (2005) 413

[86] ndash Passerini N Albertini B et all European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics 15 (2002) 71

68

69

Apecircndice

70

71

Algoriacutetmo de decisatildeo Q6A

(1)

Pesquisa de polimor-fos com o novo

faacutermaco

Apresenta diferentes polimorfos

NAtildeO Nenhuma acccedilatildeo a ser

tomada

SIM

Caracterizar as formas por - Difracccedilatildeo de raios-X de poacute - DSC Anaacutelise Teacutermica - Microscopia - Espectroscopia

IR PARA 2

72

(2)

Os polimorfos apre-sentam diferentes

propriedades

NAtildeO

SIM

Afecta a seguranccedila e a eficaacutecia do faacutermaco

Nenhum teste ou criteacuterio de aceitaccedilatildeo para o faacutermaco

NAtildeO

SIM

Estabelecer um criteacuterio de aceitaccedilatildeo para os polimorfos do faacutermaco IR PARA 3

73

(3)

Observa-se em (1) que primeiramente se estabelecem as caracteriacutesticas das possiacuteveis formas cristalinas do faacuter-

maco e as suas propriedades fiacutesico-quiacutemicas conforme o caso bem como a sua forma de detecccedilatildeo pelas meto-

dologias indicadas

Posteriormente a acccedilatildeo (2) visa estabelecer o impacto destas formas polimoacuterficas na seguranccedila e eficaacutecia do

faacutermaco auxiliando na determinaccedilatildeo de criteacuterios de aceitaccedilatildeo do faacutermaco e na avaliaccedilatildeo do risco sanitaacuterio que

representa tal fenoacutemeno num caso especiacutefico Havendo este risco o ICH estabeleceu em (3) vias de monitori-

zaccedilatildeo das alteraccedilotildees

O faacutermaco encontra-se dentro dos criteacuterios de

aceitaccedilatildeo dos ensaios de qualidade com modifica-

ccedilatildeo na proporccedilatildeo dos polimorfos

SIM Nenhum teste ou criteacuterio de aceitaccedilatildeo

para o faacutermaco

NAtildeO

Monitorar o polimorfismo durante a estabilidade do faacutermaco

A modificaccedilatildeo pode afectar a seguranccedila ou a

eficaacutecia

NAtildeO Natildeo haacute necessidade de estabelecer criteacuterios de aceitaccedilatildeo para polimorfis-

mo do faacutermaco

SIM

Estabelecer criteacuterios de aceitaccedilatildeo consis-tente com a seguranccedila eou eficaacutecia

2

3

1 Introduccedilatildeo

11 Interesse no tema

Em trabalhos de investigaccedilatildeo e de controlo de qualidade e na actividade quiacutemica ligada agrave induacutestria em laboratoacute-

rios torna-se necessaacuterio caracterizar compostos soacutelidos natildeo soacute sob o ponto de vista quiacutemico mas tambeacutem sob

o ponto de vista estrutural

As propriedades manifestadas por uma dada forma estrutural podem ser muito diferentes das apresentadas por

outras formas do mesmo composto Assim existe a necessidade de investigaccedilatildeo da estrutura de um dado com-

posto no sentido de obter os arranjos estruturais desejados e de os caracterizar A actividade cientiacutefica dirigida

nesse sentido eacute assinalaacutevel em muitas induacutestrias nomeadamente na induacutestria farmacecircutica e alimentar No que

respeita agrave induacutestria farmacecircutica eacute de salientar o interesse despertado pelo polimorfismo apoacutes ter sido desco-

berto que diferentes polimorfos podem ter diferente actividade bioloacutegica Mas natildeo eacute somente a biodisponibili-

dade que interessa considerar no medicamento As propriedades relacionadas com o modo de preparaccedilatildeo com

a estabilidade teacutermica e estrutural satildeo aspectos a ter em conta na tecnologia farmacecircutica Por exemplo o haacutebito

cristalino as dimensotildees dos cristais o grau de cristalinidade facilitam ou dificultam as diferentes formulaccedilotildees

com que o produto eacute lanccedilado no mercado

Pesquisar polimorfos e identificar a sua estabilidade relativa satildeo um ponto muito importante em preacute-formulaccedilatildeo

farmacecircutica

12 Caracterizaccedilatildeo Estrutural do Estado Soacutelido

A noccedilatildeo intuitiva de soacutelido eacute a de um corpo riacutegido em que a separaccedilatildeo meacutedia entre aacutetomos eacute pequena quando

comparada agrave separaccedilatildeo meacutedia entre aacutetomos em gases e onde as posiccedilotildees relativas entre aacutetomos natildeo mudam

com o tempo Num liacutequido as distacircncias meacutedias entre os aacutetomos satildeo da mesma ordem de grandeza que nos

soacutelidos mas as posiccedilotildees relativas entre os aacutetomos natildeo satildeo fixas

Os soacutelidos podem ser classificados como amorfos ou cristalinos de acordo com o grau de ordem encontrado

na sua estrutura Nos soacutelidos amorfos as moleacuteculas estatildeo dispostas mais ou menos ao acaso nos soacutelidos crista-

linos para aleacutem da ordem posicional a estrutura eacute ainda determinada pela orientaccedilatildeo das unidades constituintes

umas relativamente agraves outras Como consequecircncia o cristal tem uma estrutura caracterizada por uma repeticcedilatildeo

regular dos componentes apresentando propriedades de sistemas homogeacuteneos simeacutetricos e anisotroacutepicos Os

soacutelidos amorfos satildeo homogeacuteneos e isotroacutepicos e natildeo apresentam simetria

As estruturas cristalinas satildeo formadas por unidades baacutesicas e repetitivas denominadas ceacutelulas unitaacuterias (menor

arranjo de aacutetomos iotildees ou moleacuteculas que pode representar um soacutelido cristalino) Estas ceacutelulas satildeo a menor

unidade paralelepipeacutedica que representa a simetria da estrutura cristalina

4

A partir das ceacutelulas unitaacuterias e levando em conta os eixos de simetria e a posiccedilatildeo do centro geomeacutetrico de cada

elemento do cristal eacute possiacutevel descrever qualquer cristal com base em diagramas designados por redes de Bravais

nome que homenageia Auguste Bravais (1811-1863) um dos pioneiros do seu estudo Por sua vez em funccedilatildeo

das possiacuteveis localizaccedilotildees das partiacuteculas (aacutetomos iotildees ou moleacuteculas) na ceacutelula unitaacuteria estabelecem-se 14 estru-

turas cristalinas baacutesicas as denominadas redes de Bravais (ver Tabela 11)[1 2]

Tabela 11 - Distribuiccedilatildeo das redes de Bravais pelos sistemas cristalinos

Tipos de rede Paracircmetros

da ceacutelula Simples (P) Base

centrada (C) Corpo

centrado (I) Face

centrada (F)

Tricliacutenico α ne β ne γ ne 90ordm

a ne b ne c

Monocliacutenico α = γ = 90ordm ne β

a ne b ne c

Ortorrocircmbico α = β = γ = 90ordm

a ne b ne c

Tetragonal α = β = γ = 90ordm

a = b ne c

Trigonal a = b = c

α = β = γ ne 90ordm

Hexagonal

α = β = 90ordm γ =

120ordm

a = b ne c

Sis

tem

as c

rist

alin

os

Cuacutebico α = β = γ = 90ordm

a = b = c

Todos os materiais cristalinos ateacute agora identificados pertencem a um dos 14 arranjos tridimensionais corres-

pondentes agraves estruturas cristalinas baacutesicas de Bravais A estrutura de cada cristal pode ser representada por uma

das estruturas constantes da Tabela 11 agrupando-se depois num dos sete sistemas de cristalizaccedilatildeo Cada uma

das estruturas agrega uma ceacutelula unitaacuteria contendo aacutetomos em coordenadas especiacuteficas de cada ponto da malha

cristalina

5

A simetria apresentada pelos soacutelidos cristalinos estaacute relacionada com a simetria molecular Entre os compostos

inorgacircnicos e orgacircnicos existe uma grande diferenccedila em relaccedilatildeo agraves simetrias encontradas nos respectivos cris-

tais Nos cristais inorgacircnicos encontram-se predominantemente simetrias cuacutebica hexagonal tetragonal ou

trigonal enquanto os cristais orgacircnicos se apresentam essencialmente com simetria monocliacutenica ou ortorrocircm-

bica Soacute em casos muitos especiais por exemplo em moleacuteculas globulares se encontram cristais orgacircnicos com

simetria cuacutebica Haacute tambeacutem diferenccedila em relaccedilatildeo ao tipo de ceacutelulas encontradas num e noutro caso Enquanto

nos cristais de compostos inorgacircnicos se podem encontrar todos os tipos de ceacutelulas nos orgacircnicos a ceacutelula

primitiva de Bravais eacute predominante[3]

13 Polimorfismo

131 ndash Definiccedilatildeo

De acordo com a definiccedilatildeo de McCronersquos ldquoO polimorfismo de qualquer composto eacute a sua habilidade para cris-

talizar em vaacuterias estruturas distintasrdquo[4] Quando diferentes confoacutermeros da mesma moleacutecula surgem em dife-

rentes formas cristalinas o fenoacutemeno eacute chamado de polimorfismo conformacional Ocasionalmente a mesma

estrutura cristalina apresenta mais do que um confoacutermero [56]

Os diferentes cristais formados satildeo designados de polimorfos No caso de substacircncias elementares a designa-

ccedilatildeo comum eacute a de aloacutetropos O exemplo mais conhecido de polimorfismo alotropia eacute o do carbono que pode

existir na forma de grafite ou como diamante[4] Eacute importante distinguir estas formas e pseudopolimorfos nos

quais haacute inclusatildeo de moleacuteculas de solvente na estrutura cristalina Diferentes interacccedilotildees inter e intramolecula-

res tais como as interacccedilotildees de van der Waals e ligaccedilotildees de hidrogeacutenio estaratildeo presentes nas diferentes estrutu-

ras polimoacuterficas

132 ndash Aspectos gerais e importacircncia na Induacutestria Farmacecircutica

Muitas substacircncias satildeo capazes de adoptar uma ou mais formas cristalinas puras de forma identificaacutevel e defini-

da ou uma forma amorfa sem estrutura definida dependendo das condiccedilotildees (temperatura solvente tempo)

sob as quais a cristalizaccedilatildeo eacute induzida[6]

Os polimorfos tecircm assim as mesmas propriedades no estado liacutequido e gasoso mas comportam-se de maneira

diferente no estado soacutelido Apesar de serem idecircnticos na sua composiccedilatildeo quiacutemica os polimorfos de uma dada

substacircncia diferem na solubilidade velocidade de dissoluccedilatildeo biodisponibilidade estabilidade quiacutemica estabili-

dade fiacutesica ponto de fusatildeo cor densidade e muitas outras propriedades[7] Vale a pena realccedilar que diferenccedilas

morfoloacutegicas ou macroscoacutepicas nos cristais natildeo revelam necessariamente a ocorrecircncia de polimorfismo Estas

6

alteraccedilotildees morfoloacutegicas podem ser geradas por diferentes direcccedilotildees no crescimento do cristal durante o proces-

so de cristalizaccedilatildeo [8]

O polimorfismo das substacircncias orgacircnicas tem sido um assunto de intenso interesse na induacutestria farmacecircutica

Mais de 90 dos medicamentos satildeo utilizados em formas soacutelidas como comprimidos aerossoacuteis caacutepsulas sus-

pensotildees e supositoacuterios Contecircm o faacutermaco particulado e em geral na forma cristalina Vaacuterias propriedades do

faacutermaco estatildeo directamente ligadas agrave sua estrutura fiacutesica e agraves suas propriedades quiacutemicas como a sua capacidade

de deformaccedilatildeo tamanho da partiacutecula densidades e fluxo dos poacutes caracteriacutesticas coesivas reologia estabilidade

capacidade de transpor barreiras bioloacutegicas entre outras A forma soacutelida afecta tambeacutem a estabilidade o perfil

de dissoluccedilatildeo a biodisponibilidade a compressibilidade a uniformidade de distribuiccedilatildeo da dose entre outras

Uma substacircncia na forma cristalina apresenta menor solubilidade enquanto na forma amorfa a mesma apresen-

ta maior solubilidade e menor estabilidade teacutermica Formulaccedilotildees onde se encontra o faacutermaco parcialmente cris-

talino e amorfo ou formas metaestaacuteveis satildeo muito mais soluacuteveis que as que contecircm o faacutermaco altamente crista-

lino Esta propriedade pode ser utilizada para promover um efeito terapecircutico mais raacutepido do medicamento

aumentando a velocidade de dissoluccedilatildeo e a absorccedilatildeo do faacutermaco Poreacutem formulaccedilotildees contendo formas amor-

fas e metaestaacuteveis satildeo menos estaacuteveis que as elaboradas com as formas cristalinas do faacutermaco e geralmente

apresentam risco de cristalizaccedilatildeo durante o processo produtivo e a vida do produto na prateleira

As propriedades da forma soacutelida podem ter um papel crucial e assim o objectivo final do desenvolvimento da

forma soacutelida eacute encontrar e seleccionar aquela que tenha caracteriacutesticas oacuteptimas para o uso pretendido

Inicialmente quando o API eacute primeiro produzido tem que se ter a certeza que a forma soacutelida desejada eacute obtida

numa forma consistente pura e reprodutiacutevel Subsequentemente quando eacute formulado para obter o medicamen-

to tem de se certificar que natildeo ocorrem transiccedilotildees indesejadas

Quando a substacircncia eacute armazenada eacute imperativo que a forma soacutelida natildeo se transforme ao longo do tempo uma

vez que desse modo propriedades importantes da substacircncia podem mudar drasticamente Termodinamicamen-

te qualquer forma metaestaacutevel transformar-se-aacute na forma mais estaacutevel A cineacutetica da transformaccedilatildeo eacute especiacutefica

do polimorfo No entanto a existecircncia de um polimorfo mais estaacutevel natildeo implica necessariamente que o poli-

morfo metaestaacutevel natildeo se possa desenvolver A estabilidade deve ser avaliada no que diz respeito agraves condiccedilotildees

ambientais armazenamento e acondicionamento

No passo final quando o paciente toma o medicamento a solubilidade e a velocidade de dissoluccedilatildeo da substacircn-

cia seratildeo influenciados pela sua forma soacutelida Em particular a variaccedilatildeo na solubilidade entre diferentes polimor-

fos eacute importante para os farmacecircuticos pois pode afectar a eficaacutecia a biodisponibilidade e seguranccedila do produ-

to

Sob os pontos de vista quer da investigaccedilatildeo de estruturas do estado soacutelido quer da utilizaccedilatildeo dos compostos

noutros estudos eacute indispensaacutevel conhecer o seu comportamento com a variaccedilatildeo de temperatura As teacutecnicas

mais uacuteteis para este tipo de estudo satildeo os meacutetodos de anaacutelise teacutermica Para realizar este tipo de estudos neste

trabalho recorreu-se agrave Calorimetria Diferencial de Varrimento Para efectuar um estudo mais completo e rigo-

roso utilizaram-se ainda outras teacutecnicas tais como a Termomicroscopia a Espectroscopia de Absorccedilatildeo do

Infravermelho e Difracccedilatildeo de Raios X

Dada a importacircncia do polimorfismo este eacute um paracircmetro regulamentado no desenvolvimento de novos faacuter-

macos As autoridades regulamentares Norte Americanas Japonesas e da Uniatildeo Europeia desde os anos 60

7

exigem de forma criteriosa no momento do registo do medicamento a elucidaccedilatildeo de diversas caracteriacutesticas

fiacutesicas quiacutemicas farmacoloacutegicas e toxicoloacutegicas do faacutermaco Quanto agraves caracteriacutesticas fiacutesico-quiacutemicas exigem a

determinaccedilatildeo da pureza solubilidade propriedades cristalinas morfologia tamanho da partiacutecula e aacuterea superfi-

cial O guia da International Conference on Harmonization of Technical Requirements for Registration of Pharmaceuticals for

Human Use ndash ICH que trata de polimorfismo eacute o Q6 que define as especificaccedilotildees de novos faacutermacos e medi-

camentos (substacircncias quiacutemicas) O guia Q6A denominado ldquoTest Procedures and Acceptance Criteria for New Drug

Products Chemical Substancesrdquo define polimorfismo como sendo a ocorrecircncia de diferentes formas cristalinas de

um mesmo faacutermaco Nesta definiccedilatildeo estaacute incluiacuteda a solvataccedilatildeo ou hidrataccedilatildeo de faacutermacos (pseudo-

polimorfismo) e as formas amorfas O guia Q6A eacute acompanhado de um algoritmo de decisotildees que indicam o

procedimento a ser tomado aquando do surgimento de formas polimoacuterficas num faacutermaco (ver ANEXO I)

133 ndash Aspectos Termodinacircmicos Enantiotropia e Monotropia

Baseados nas diferenccedilas nas propriedades termodinacircmicas os polimorfos satildeo classificados como enantiotroacutepi-

cos ou monotroacutepicos dependendo se uma forma se pode transformar reversivelmente noutra ou natildeo Num

sistema enantiotroacutepico a transiccedilatildeo reversiacutevel entre polimorfos eacute possiacutevel agrave temperatura de transiccedilatildeo definida

abaixo do ponto de fusatildeo Num sistema monotroacutepico natildeo se observa nenhuma transiccedilatildeo reversiacutevel entre os

polimorfos abaixo do ponto de fusatildeo Do ponto de vista termodinacircmico o cristal passa sempre de uma forma

menos estaacutevel a uma forma mais estaacutevel Do ponto de vista farmacecircutico a forma mais estaacutevel natildeo eacute sempre a

mais desejada pelos farmacecircuticos uma vez que tem estabilidade termodinacircmica maior (menos soluacutevel) e por

conseguinte teraacute menor biodisponibilidade [9]

Durante a preacute-formulaccedilatildeo de um faacutermaco eacute importante identificar o polimorfo que eacute estaacutevel agrave temperatura

ambiente e determinar que transiccedilotildees polimoacuterficas podem ocorrer dentro da gama de temperaturas usada nos

estudos de estabilidade e durante o processamento (secagem moagem etc) Um composto polimoacuterfico poderaacute

ser caracterizado por meio de diagramas de fase tais como energia de Gibbs vs temperatura pressatildeo vs tempe-

ratura solubilidade vs temperatura Em geral esses diagramas contecircm uma grande quantidade de informaccedilatildeo de

forma compacta e pode fornecer um sumaacuterio visual e facilmente interpretaacutevel das complexas relaccedilotildees entre os

polimorfos [10]

A estabilidade relativa dos polimorfos depende das suas energias de Gibbs e o polimorfo mais estaacutevel a uma

dada pressatildeo e temperatura teraacute menor energia de Gibbs Sob um cenaacuterio de condiccedilotildees experimentais definidas

(com excepccedilatildeo dos pontos de transiccedilatildeo) apenas um polimorfo tem uma menor energia Gibbs Este polimorfo eacute

a forma termodinamicamente estaacutevel e o(s) outro(s) polimorfo(s) eacute(satildeo) determinado(s) como uma forma

metaestaacutevel

Na Figura 11 estatildeo representados os diagramas de energia vs temperatura para sistemas polimoacuterficos

8

a) b)

Figura 11 ndash Diagrama de fases para dois polimorfos com comportamento termodinacircmico a) enantiotroacutepico b) monotroacute-

pico pressatildeo constante

No diagrama da Figura 11 G representa a energia de Gibbs e H a entalpia No sistema enantiotroacutepico Figura

11a) para os polimorfos I e II as curvas GI e GII cruzam-se no ponto de transiccedilatildeo (Ttrs III) que se localiza

abaixo do ponto de fusatildeo dos respectivos polimorfos Nesse ponto os dois polimorfos podem coexistir como

misturas em equiliacutebrio tendo a mesma estabilidade Na relaccedilatildeo termodinacircmica enantiotroacutepica como descrito

anteriormente os polimorfos convertem-se um no outro de forma reversiacutevel A curva Gliq representa a fase

liacutequida e a sua intersecccedilatildeo com as curvas GI e GII representa respectivamente o ponto de fusatildeo desses poli-

morfos Neste caso o polimorfo I eacute a forma mais estaacutevel (tem a menor energia de Gibbs) abaixo de ponto de

transiccedilatildeo Existe uma tendecircncia termodinacircmica para a forma menos estaacutevel se transformar na forma mais estaacute-

vel No sistema monotroacutepico Figura 11b) natildeo haacute ponto de transiccedilatildeo abaixo dos pontos de fusatildeo dos polimor-

fos I e II o que eacute representado pela ausecircncia do cruzamento das curvas GI e GII Nestas condiccedilotildees para a

relaccedilatildeo termodinacircmica monotroacutepica o polimorfo I nunca se converteraacute em II sendo o polimorfo I mais estaacutevel

a todas as temperaturas Monotropia estaacute vinculada agrave existecircncia de formas termodinamicamente metaestaveis

Burger e Ramberger compilaram algumas observaccedilotildees empiacutericas para identificaccedilatildeo de relaccedilotildees de enantiotropia

e monotropia As trecircs regras particularmente uacuteteis que propuseram satildeo a regra do calor de transiccedilatildeo do calor de

fusatildeo e da densidade As duas primeiras exigem medidas calorimeacutetricas que satildeo convenientemente realizadas

por DSC Na 1ordf (calor de transiccedilatildeo) se a uma determinada temperatura eacute observada uma transiccedilatildeo endoteacutermi-

ca entre as formas cristalinas entatildeo haacute um ponto de transiccedilatildeo abaixo desta temperatura e os dois polimorfos

estatildeo relacionados enantiotropicamente Os dois polimorfos satildeo monotroacutepicos se for observada uma transiccedilatildeo

exoteacutermica a uma determinada temperatura e se natildeo ocorrer nenhuma transiccedilatildeo a uma temperatura mais eleva-

da Num sistema enantiotroacutepico o polimorfo que tem um ponto de fusatildeo mais elevado teraacute uma entalpia de

fusatildeo mais baixa se o polimorfo que tem um ponto de fusatildeo mais elevado tem entalpia de fusatildeo mais alta o

Ttrs III Tfus I Tfus II

Temperatura (K)

Energia Energia

Temperatura (K)

Tfus II Tfus I

9

sistema eacute monotroacutepico Se os pontos de fusatildeo dos polimorfos diferirem mais do que 30ordmC esta regra natildeo eacute

vaacutelida e o polimorfo que tem o ponto de fusatildeo mais elevado poderaacute ter a entalpia de fusatildeo mais elevada num

sistema enantiotroacutepico Na 3ordf regra (densidade) se uma modificaccedilatildeo do cristal molecular tem uma densidade

mais baixa do que outra pode ser considerada como menos estaacutevel no zero absoluto [11 12]

A produccedilatildeo de diferentes formas polimoacuterficas a determinaccedilatildeo da modificaccedilatildeo estaacutevel e o conhecimento da

relaccedilatildeo de monotropia e enantiotropia satildeo os estudos iniciais no processo de preacute-formulaccedilatildeo farmacecircutica[6]

134 ndash Aspectos Cineacuteticos

A obtenccedilatildeo de formas soacutelidas de um composto eacute frequentemente levada a cabo por cristalizaccedilatildeo em soluccedilatildeo ou

a partir de fundidos Classicamente o processo de cristalizaccedilatildeo eacute descrito em dois passos nucleaccedilatildeo e cresci-

mento dos cristais com a forma fiacutesica resultante a ser a consequecircncia da relaccedilatildeo cineacutetica entre estes dois pro-

cessos elementares

A Teoria Claacutessica da Nucleaccedilatildeo (CNT) eacute a teoria mais simples e mais amplamente usada que descreve o proces-

so de nucleaccedilatildeo Embora a CNT tenha sido originalmente derivada da condensaccedilatildeo do vapor em liacutequido tam-

beacutem tem sido empregue ldquopor analogiardquo para explicar a precipitaccedilatildeo de cristais a partir de soluccedilotildees sobresatura-

das e fundidos A descriccedilatildeo termodinacircmica deste processo foi desenvolvida ateacute ao final do seacuteculo XIX por

Gibbs que definiu a variaccedilatildeo da energia (∆G) como a soma da variaccedilatildeo da energia livre para a transformaccedilatildeo de

fase (∆GV) e a variaccedilatildeo da energia livre para a formaccedilatildeo da superfiacutecie (∆GS)

A taxa de nucleaccedilatildeo (I) que eacute igual ao nuacutemero de nuacutecleos formados por unidade de tempo e por unidade de

volume eacute expressa na forma da equaccedilatildeo de Arrhenius como

I = A exp

minuskT

E

onde A eacute o factor preacute-exponencial E a energia de activaccedilatildeo para a transformaccedilatildeo liacutequido-soacutelido k a constante

de Boltzmann e T a temperatura absoluta [1314]

A nucleaccedilatildeo pode ocorrer por dois mecanismos o homogeacuteneo e o heterogeacuteneo Na nucleaccedilatildeo homogeacutenea as

flutuaccedilotildees espontacircneas na densidade do liacutequido permitem a formaccedilatildeo da forma soacutelida mais estaacutevel enquanto a

nucleaccedilatildeo heterogeacutenea eacute impulsionada por impurezas ou pela superfiacutecie de contacto com o liacutequido A nucleaccedilatildeo

heterogeacutenea eacute o mecanismo predominante em processos industriais Os processos de nucleaccedilatildeo dependem

basicamente de dois factores a supersaturaccedilatildeo do meio e a tensatildeo interfacial A supersaturaccedilatildeo eacute tida como a

medida de forccedilas termodinacircmicas que levam agrave formaccedilatildeo da fase soacutelida enquanto a tensatildeo interfacial eacute uma

medida termodinacircmica do trabalho reversiacutevel necessaacuterio para aumentar a interface entre o liacutequido e o soluto

Estes factores satildeo pontos a serem considerados na cristalizaccedilatildeo uma vez que deles depende a taxa de cresci-

mento de um determinado cristal e dos seus diferentes polimorfos Ressalta-se tambeacutem a importacircncia de um

10

estudo detalhado do papel de cada solvente e impureza presente no processo de cristalizaccedilatildeo pois estes tecircm

influecircncia directa na possiacutevel formaccedilatildeo de polimorfos durante a purificaccedilatildeo do material

A nucleaccedilatildeo envolve a formaccedilatildeo de agregados de moleacuteculas que excederam um tamanho criacutetico e satildeo portanto

estaacuteveis Uma vez que o nuacutecleo cristalino se formou este comeccedila a crescer pela incorporaccedilatildeo de outras moleacutecu-

las no cristal em crescimento A velocidade de crescimento de um cristal eacute directamente proporcional ao

sobrearrefecimento sobressaturaccedilatildeo e inversamente proporcional agrave viscosidade da soluccedilatildeo Quanto mais alta eacute

a viscosidade mais difiacutecil se torna a troca de mateacuteria entre a fase liacutequida e a superfiacutecie do cristal e mais lento

seraacute seu crescimento Devido a interacccedilotildees atractivas entre os cristais os grandes cristais que podem ser obser-

vados durante a cristalizaccedilatildeo satildeo normalmente formados por pequenos cristais unidos por ligaccedilotildees fracas A

morfologia dos cristais eacute determinada por condiccedilotildees internas e externas A cineacutetica de cristalizaccedilatildeo depende da

velocidade de formaccedilatildeo do nuacutecleo bem como da velocidade de crescimento dos cristais O tamanho e a forma

dos cristais dependem da relaccedilatildeo entre estes dois factores Normalmente o arrefecimento lento resulta em cris-

tais grandes enquanto que o arrefecimento raacutepido produz cristais menores

A forma cristalina resultante do processo de cristalizaccedilatildeo pode variar com o grau de supersaturaccedilatildeo A tempera-

tura pode ser considerada como a segunda variaacutevel mais importante que afecta o resultado da cristalizaccedilatildeo num

sistema polimoacuterfico O solvente os aditivos (e impurezas) a interface e o pH foram classificados como factores

secundaacuterios que afectam o processo de cristalizaccedilatildeo principalmente atraveacutes do seu efeito no grau de supersatu-

raccedilatildeo Figura 12

Figura 12 - Hierarquia dos paracircmetros que controlam o processo de cristalizaccedilatildeo nos sistemas polimoacuterficos [10]

Em suma para aumentar a probabilidade de descobrir todas as formas relevantes o espaccedilo de variaacuteveis que

contribui para a diversidade de formas soacutelidas deve ser abrangido o mais amplamente possiacutevel [10]

Solubilidade dos polimorfos

Controlo da cristalizaccedilatildeo dos polimorfos

Factores Primaacuterios

Supersaturaccedilatildeo Temperatura

Agitaccedilatildeo

Factores Secundaacuterios

Composiccedilatildeo do solvente Aditivos Impurezas

Interface pH

Nucleaccedilatildeo Crescimento dos cristais

Transiccedilotildees de fase

11

135 ndash Geraccedilatildeo de formas polimoacuterficas

Apesar do investimento em processos para encontrar todos os polimorfos dos Ingredientes Farmacecircuticos

Activos (API) novos polimorfos podem ainda aparecer sem aviso O objectivo no que diz respeito ao desen-

volvimento do estado soacutelido eacute identificar todos os polimorfos e solvatos importantes e caracterizaacute-los

Este objectivo de controlo de polimorfismo tem-se desenvolvido rapidamente Na uacuteltima deacutecada muitos novos

meacutetodos de controlo da formaccedilatildeo de polimorfos tecircm sido desenvolvidos e tem-se caracterizado um enorme

nuacutemero de novas formas polimoacuterficas parcialmente como resultado de avanccedilos nos meacutetodos para a caracteri-

zaccedilatildeo de polimorfos

Eacute essencial executar experiecircncias atraveacutes de uma variedade de meacutetodos sob vaacuterias condiccedilotildees (Tabela 12) Em

geral a cristalizaccedilatildeo a partir da soluccedilatildeo (arrefecimento ou evaporaccedilatildeo) e recristalizaccedilatildeo a partir de compostos

puros (sublimaccedilatildeo tratamento teacutermico cristalizaccedilatildeo a partir do fundido e moagem) satildeo os meacutetodos de escolha

para criar formas soacutelidas A cristalizaccedilatildeo a partir da soluccedilatildeo eacute normalmente usada para a formaccedilatildeo de formas

soacutelidas por diversas razotildees Em primeiro lugar pode ser descoberto um grande nuacutemero de polimorfos e solva-

tos por mudanccedila do solvente Em segundo lugar os soacutelidos farmacecircuticos satildeo muitas vezes expostos a diferen-

tes solventes durante o processo e deste modo a tendecircncia para a formaccedilatildeo de solvatos hidratos deve ser

sistematicamente estudada de modo a desenhar processos de fabrico Em terceiro lugar a desidrataccedilatildeo dos

hidratos eacute outra teacutecnica uacutetil e agraves vezes a uacutenica teacutecnica para descobrir uma forma polimoacuterfica Finalmente o

solvato (e especialmente o hidrato) pode ser de interesse como produto comercial

Recentemente satildeo referidas muitas teacutecnicas inovadoras (por exemplo cristalizaccedilatildeo capilar cristalizaccedilatildeo induzi-

da por laser e sonocristalizaccedilatildeo) que promovem a nucleaccedilatildeo e portanto a descoberta de formas cristalinas acti-

vas [15]

12

Tabela 12 ndash Meacutetodos para gerar vaacuterias formas soacutelidas [15]

Meacutetodo Graus de Liberdade

Cristalizaccedilatildeo por arrefecimento Solvente perfil de arrefecimento concentraccedilatildeo mistura

Evaporaccedilatildeo do solvente Solvente concentraccedilatildeo inicial velocidade de evaporaccedilatildeo temperatura

pressatildeo humidade relativa

Precipitaccedilatildeo Solvente anti-solvente velocidade de adiccedilatildeo do anti-solvente mistura

temperatura

Difusatildeo de vapor Solventes temperatura concentraccedilatildeo

Equiliacutebrio de suspensatildeo Solvente temperatura solubilidade programas de temperatura mistura

tempo de equliacutebrio

Cristalizaccedilatildeo a partir do fundido Mudanccedilas de temperatura (miacutenimo maacuteximo gradientes)

Sublimaccedilatildeo Gradiente de temperatura pressatildeo tipo de superfiacutecie

Mudanccedila de pH Temperatura velocidade de mudanccedila relaccedilatildeo aacutecido base conjugada

Tratamento mecacircnico (moagem

crio-moagem)

Tempo de moagem tipo de moinho

Liofilizaccedilatildeo Solvente concentraccedilatildeo programas de temperatura

Em geral os processos de cristalizaccedilatildeo mais raacutepidos tecircm uma grande tendecircncia para formar polimorfos metaes-

taacuteveis do que os processos mais lentos [7] A Figura 13 mostra a escala de tempo para os processos de cristali-

zaccedilatildeo mais tradicionais

13

Meses Dias Horas Minutos Segundos

Figura 13 ndash Diferentes metodologias para obtenccedilatildeo de formas soacutelidas mostrando a escala de tempo que pode favorecer

polimorfos estaacuteveis ou metaestaacuteveis [7]

14 Compostos Estudados

Neste trabalho foram estudados dois activos farmacecircuticos com larga aplicaccedilatildeo em praacutetica meacutedica a pirazina-

mida e o ibuprofeno A primeira um antituberculostaacutetico potente eacute uma carboxamida com um anel aromaacutetico

de pirazina possuindo portanto dois aacutetomos de azoto no anel um em posiccedilatildeo orto e outro meta relativamente

ao grupo amida O Ibuprofeno um anti-inflamatoacuterio natildeo-esteroacuteide eacute um derivado do aacutecido 2-propanoacuteico Foi

tambeacutem investigada uma outra carboxamida a picolinamida cuja estrutura difere da da pirazinamida por ter

apenas no anel aromaacutetico um azoto em posiccedilatildeo orto relativamente ao grupo amida

Para aleacutem do interesse oacutebvio da investigaccedilatildeo do polimorfismo destes compostos o trabalho realizado insere-se

num projecto mais abrangente de pesquisa de co-cristais sendo fundamental nesse acircmbito um conhecimento

profundo do estado soacutelido das substacircncias de partida

141 ndash Pirazinamida

A pirazinamida (PZA) (Figura 14) eacute um membro da famiacutelia da pirazina e eacute conhecida como um agente antitu-

berculostaacutetico muito eficaz recomendado pela Organizaccedilatildeo Mundial de Sauacutede[16]

Evaporaccedilatildeo

Amadurecimento

Cristalizaccedilatildeo por arrefecimento

Cristalizaccedilatildeo a partir de fundidos

Exposiccedilatildeo ao vapor do solvente

Exposiccedilatildeo a Humidade

Ciclos de Temperatura

Sublimaccedilatildeo

Polimorfos estaacuteveis Polimorfos metaestaveis

14

Figura 14 ndash Estrutura da pirazinamida

O mecanismo de acccedilatildeo da Pirazinamida ainda natildeo estaacute bem elucidado A sua actividade anti-microbiana deste

composto depende parcialmente na conversatildeo na sua forma activa o aacutecido pirazinoacuteico em meio aacutecido pela

enzima pirazinamidase (PZase) A sua ingestatildeo pode no entanto provocar efeitos adversos Os mais comuns

satildeo reacccedilotildees aleacutergicas dores articulares naacuteuseas anorexia febre voacutemitos anemia podendo ainda surgir altera-

ccedilotildees hepaacuteticas [17]

Estatildeo descritas 4 formas polimoacuterficas diferentes de PZA com diferentes estruturas cristalinas α- β- γ- e δ-

pirazinamida sendo tambeacutem referido um quinto possiacutevel polimorfo αrsquo semelhante a α[18]

No polimorfo α da Pirazinamida sistema monocliacutenico (a = 2307plusmn002 b = 672plusmn001 c = 372plusmn001 Aring β =

1010plusmn04ordm) o plano do anel e o plano do grupo amida formam um acircngulo de 5ordm As moleacuteculas de PZA estatildeo

ligadas por ligaccedilotildees de hidrogeacutenio NHmiddotmiddotmiddotO (290Aring) formando diacutemeros centrossimeacutetricos (Figura 15) A ligaccedilatildeo

intermolecular mais forte entre os diacutemeros encontra-se entre o aacutetomo de nitrogeacutenio do grupo carboxamida e o

aacutetomo de nitrogeacutenio do anel de pirazina da moleacutecula vizinha NHmiddotmiddotmiddotN[19]

Figura 15 ndash Estrutura do polimorfo α da pirazinamida [19]

Haacute pequenas mas significativas diferenccedilas entre os valores dos comprimentos de ligaccedilatildeo das moleacuteculas de pira-

zinamida nas formas α- e β-PZA tambeacutem cristal do sistema monocliacutenico (a = 14372plusmn0007 b = 3711plusmn0003

(1)

(4)

(2)

(7)

(8)

(9)

(6)

(5) (3)

15

c = 10726plusmn0005 Aring β = 10192plusmn005ordm) indicando que a ressonacircncia entre o grupo amida e o anel de pirazina

dando algum caraacutecter de ligaccedilatildeo dupla da ligaccedilatildeo C(2)ndashC(7) eacute menos notoacuteria na moleacutecula β-PZA do que na α-

PZA O comprimento de ligaccedilatildeo dupla C=O na moleacutecula β-PZA (1231Aring) eacute menor do que a correspondente na

moleacutecula α-PZA (124Aring) Na β-PZA o aacutetomo de carbono da cadeia lateral situa-se perto do plano do anel

Assim o grupo carboxamida desvia-se cerca de 32ordm do plano do anel comparando com 5ordm na estrutura da α-

PZA[19] Na β-PZA existem tambeacutem diacutemeros centrossimeacutetricos ligados por ligaccedilotildees de hidrogeacutenio entre o

aacutetomo de hidrogeacutenio da amida e o aacutetomo de oxigeacutenio do grupo amida (Figura 16)

Figura 16 ndash Estrutura do polimorfo β da pirazinamida [20]

Existem grandes diferenccedilas entre as formas δ e β da pirazinamida no que diz respeito agraves ligaccedilotildees C(2)ndashC(7) e

C(7)ndashO(9) (estas diferenccedilas satildeo mais acentuadas quando comparando as formas δ e β do que comparando as

formas α e β da pirazinamida) A ressonacircncia entre o grupo amida e o anel de pirazina (a ligaccedilatildeo C(2)ndashC(7)

apresenta algum caraacutecter de ligaccedilatildeo dupla) eacute maior na α-PZA do que na β-PZA Neste pressuposto os compri-

mentos de ligaccedilatildeo obtidos para a δ-PZA (sistema tricliacutenico a = 5728plusmn0002 b = 5221plusmn0003 c =

9945plusmn0006 Aring β = 9727plusmn004) parecem indicar uma ressonacircncia reforccedilada entre o grupo amida e o anel de

pirazina na estrutura da δ-PZA do que na estrutura da α-PZA O aacutetomo de carbono C(7) do grupo carboxami-

da da δ-PZA situa-se muito perto do plano do anel da pirazina uma vez que o valor do acircngulo C(5)ndashC(2)ndashC(7)

eacute de (1792plusmn04)Aring Assim o plano do grupo carboxamida tem um desvio de apenas 08ordm em relaccedilatildeo ao anel de

pirazina Neste polimorfo sistema tricliacutenico haacute associaccedilatildeo em diacutemeros e a ligaccedilatildeo de hidrogeacutenio N(8)ndash

H(8rsquorsquo)middotmiddotmiddotO(9) tem um comportamento de 290Aring Natildeo parece existir no entanto nenhuma ligaccedilatildeo de hidrogeacutenio

forte a ligar os diacutemeros na estrutura cristalina da δ-PZA ao contraacuterio do que acontece nas estruturas da α- e β-

PZA (Figura 17)[21]

Em todos os polimorfos foi identificada a ligaccedilatildeo de hidrogeacutenio intramolecular NndashHN

16

Figura 17 ndash Estrutura do polimorfo δ da pirazinamida [21]

A Figura 18 apresenta a estrutura do polimorfo da pirazinamida γ Esta eacute a uacutenica forma de pirazinamida conhe-

cida onde natildeo haacute associaccedilatildeo em unidades dimeacutericas

Figura 18 ndash Estrutura do polimorfo γ da pirazinamida[22]

Apesar das estruturas cristalinas estarem publicadas natildeo eacute conhecida a relaccedilatildeo de estabilidade entre elas e satildeo

referidas na literatura temperaturas de fusatildeo semelhantes para todas as formas

17

142 ndash Picolinamida

A picolinamida (2-piridina carboxamida) Figura 19 foi estudada neste trabalho devido agraves suas semelhanccedilas

estruturais com a pirazinamida

Figura 19 ndash Estrutura da Picolinamida

A picolinamida soacutelido agrave temperatura ambiente muito soluacutevel em soluccedilatildeo aquosa aciacutedica apresenta actividade

bioloacutegica importante como inibidor da acccedilatildeo da poli(ADP-ribose) sintetase[23]

De acordo com a anaacutelise cristalograacutefica por difracccedilatildeo de raios-X foram identificadas duas modificaccedilotildees cristali-

nas da picolinamida ambas pertencentes ao grupo espacial monocliacutenico P21a com quatro moleacuteculas na ceacutelula

unitaacuteria[24] Numa modificaccedilatildeo (fase α a = 1642 b = 711 c = 519 Aring β = 1002ordm) duas moleacuteculas de PA

estatildeo ligadas por um par de ligaccedilotildees de hidrogeacutenio NHO para formar um diacutemero centrossimeacutetrico como

ocorre tambeacutem nos polimorfos α β e δ da pirazinamida (Figura 110) Os diacutemeros estatildeo ligados entre si por um

segundo conjunto de ligaccedilotildees de hidrogeacutenio NHO tal como no polimorfo β da pirazinamida[24] Nesta

modificaccedilatildeo o anel natildeo contribui para a ligaccedilatildeo de hidrogeacutenio e as cadeias moleculares adjacentes satildeo mantidas

juntas por forccedilas de van der Waals A segunda modificaccedilatildeo cristalina da PA para a qual apenas se conhecem os

paracircmetros da ceacutelula (fase β a = 2004 b = 1132 c = 536 Aring β = 986ordm) exibe estrutura dimeacuterica similar agrave da

primeira e segundo Takino e colaboradores teraacute uma associaccedilatildeo molecular semelhante agrave α-pirazinamida ou seja

neste caso a ligaccedilatildeo lateral dos diacutemeros envolve a participaccedilatildeo de um aacutetomo do anel de piridina como aceitador

de ligaccedilotildees de hidrogeacutenio [25]

Figura 110 ndash Arranjos moleculares da PA no polimorfo α a) formaccedilatildeo do diacutemero centrossimeacutetrico b) formaccedilatildeo de

cadeias ou bandas c) estrutura do polimorfo α da picolinamida As linhas a tracejado indicam as ligaccedilotildees de

hidrogeacutenio [24]

a) b) c)

18

143 ndash Ibuprofeno

O Ibuprofeno (IBP) (Figura 111) eacute um faacutermaco do grupo dos anti-inflamatoacuterios natildeo esteroacuteides (do subgrupo

quiacutemico dos derivados do aacutecido propanoacuteico) faacutermacos esses que tecircm em comum a capacidade de combater a

inflamaccedilatildeo a dor e a febre Tal como os outros anti-inflamatoacuterios natildeo esteroacuteides actua inibindo a produccedilatildeo de

prostagladinas substacircncias quiacutemicas produzidas pelo corpo que causam inflamaccedilatildeo e contribuem para a per-

cepccedilatildeo de dor pelo ceacuterebro Este faacutermaco reduz tambeacutem a febre ao bloquear a siacutentese de prostaglandinas no

hipotaacutelamo responsaacutevel pela regulaccedilatildeo da temperatura do corpo Tem ainda propriedades anticoagulantes

Juntamente com o aacutecido acetilsaliciacutelico (princiacutepio activo da Aspirina e de outros medicamentos) e o paracetamol

(princiacutepio activo do Ben-U-Ron e de outros medicamentos) o ibuprofeno faz parte da lista de faacutermacos essen-

ciais da Organizaccedilatildeo Mundial de Sauacutede [26]

Figura 111 ndash Estrutura do Ibuprofeno

A moleacutecula de IBP possui um carbono quiral e satildeo comercializadas quer a mistura raceacutemica de S(+) ndash IBP e

R(ndash) ndash IBP quer o enantioacutemero puro O enantioacutemero com interesse terapecircutico eacute o S(+) ndash IBP mas nas espe-

cialidades farmacecircuticas eacute incorporado o R(ndash) ndash IBP formando uma mistura raceacutemica [27ndash29]

A utilizaccedilatildeo de diversas teacutecnicas para a cristalizaccedilatildeo agrave temperatura ambiente em diferentes solventes cristaliza-

ccedilatildeo por mudanccedila de temperatura e cristalizaccedilatildeo por evaporaccedilatildeo do solvente conduziram agrave obtenccedilatildeo de cristais

de IBP raceacutemico com haacutebitos cristalinos diferentes [30 31] Por exemplo quando foi utilizada a teacutecnica de cris-

talizaccedilatildeo por arrefecimento foram observados cristais com forma de placas achatadas usando aacutelcoois como

solvente Os cristais obtidos a partir de acetona eacuteter etiacutelico e n-hexano tinham a forma de agulhas A cristaliza-

ccedilatildeo por mudanccedila de temperatura usando o diclorometano como solvente formou cristais de morfologia cuacutebi-

ca A partir destes resultados concluiu-se que podiam ser obtidas diferentes morfologias dos cristais (haacutebito

tamanho superfiacutecie) do IBP raceacutemico dependendo da preparaccedilatildeo e dos solventes usados [32] Estes cristais

tinham tambeacutem propriedades fiacutesicas diferentes Mas estas diferentes formas satildeo estruturalmente isomoacuterficas e

natildeo haacute um polimorfismo cristalino verdadeiro

A forma cristalograacutefica obtida nestes solventes forma I possui grupo espacial monocliacutenico P21c [32] Duas

moleacuteculas de ibuprofeno formam um diacutemero ciacuteclico atraveacutes das ligaccedilotildees de hidrogeacutenio dos grupos carboxiacutelicos

O diacutemero RS (plusmn) ndash IBP eacute formado por ligaccedilotildees de hidrogeacutenio atraveacutes de um centro de inversatildeo com uma

moleacutecula na configuraccedilatildeo R e outra na configuraccedilatildeo S (Figura 112)

Adicionalmente agrave bem conhecida fase cristalina I que funde a aproximadamente 75ordmC foi recentemente encon-

trada outra fase cristalina (II) que funde a uma temperatura mais baixa (17ordmC) e eacute menos estaacutevel [30] A compa-

19

raccedilatildeo das entalpias de fusatildeo das duas formas e a ausecircncia de transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido conduz agrave forte suspeita que

estas duas variedades polimoacuterficas formam um sistema monotroacutepico a fase I eacute a forma estaacutevel e a fase II eacute a

metaestaacutevel [32]

Figura 112 ndash Estrutura do polimorfo I da moleacutecula de ibuprofeno[33]

20

21

Capiacutetulo 2

22

23

2 Resultados e Discussatildeo

21 Estudo da Pirazinamida

211 ndash Avaliaccedilatildeo Preliminar

Na tabela 21 satildeo apresentadas imagens registadas sob luz polarizada dos soacutelidos obtidos por cristalizaccedilatildeo a

partir das soluccedilotildees por liofilizaccedilatildeo e tambeacutem da amostra de partida

Tabela 21 ndash Pirazinamida Imagens dos soacutelidos obtidos em diferentes condiccedilotildees experimentais (luz polarizada

ampliaccedilatildeo 200x)

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

1

-

Amostra comercial

4

Acetona

P1

2

-

P2

5

Dioxano

P1

3

Aacutegua

P1

6

Acetonitrilo

P1

Como pode concluir-se das imagens apresentadas na tabela os soacutelidos obtidos apresentam morfologias diferen-

tes Nas amostras obtidas em aacutegua e acetona na amostra comercial e na obtida por liofilizaccedilatildeo os cristais tecircm a

forma de agulhas apesar de apresentarem tamanhos diferentes muito mais finos no caso do liofilizado Os

cristais que precipitaram usando dioxano e acetonitrilo como solvente apresentam-se sob a forma de placas

A caracterizaccedilatildeo dos soacutelidos 1 a 5 foi efectuada por difracccedilatildeo de raios-X de poacute Os difractogramas obtidos

experimentalmente estatildeo representados nas Figuras 21 a 24 conjuntamente com os espectros simulados que

mais se lhe aproximam

24

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Inte

nsid

ade

2Theta

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Inte

nsid

ade

2Theta

Figura 21 ndash Espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute a) pirazinamida comercial b) simulado para a forma α

O difractograma de poacute da forma α da pirazinamida tem picos caracteriacutesticos a 2θ = 78 137 153 177 243

264 274 276 278ordm A semelhanccedila dos perfis dos difractogramas da pirazinamida comercial com o desta for-

ma natildeo deixa duacutevidas de que a amostra de partida eacute o polimorfo α

Para a pirazinamida cristalizada em aacutegua (conforme descrito na secccedilatildeo 4111) fez-se um estudo semelhante

natildeo foram encontradas mudanccedilas significativas na estrutura do soacutelido relativamente agrave amostra comercial pois

apesar de ter sido cristalizada a partir de aacutegua o difractograma possui picos com localizaccedilatildeo e intensidade relati-

va idecircnticas agraves presentes no polimorfo alfa da pirazinamida tendo assim sido o soacutelido identificado com a forma

α

Do mesmo modo a coincidecircncia do espectro obtido para a amostra obtida por liofilizaccedilatildeo e do simulado para a

forma γ permitiu concluir que por liofilizaccedilatildeo se obteve o polimorfo γ Figura 22 com picos caracteriacutesticos a 2θ

= 129 173 184 239 254 259 272 274 297 303 336 393ordm

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Inte

nsid

ad

e

2Theta

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Inte

nsid

ad

e

2Theta

Figura 22 ndash Espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute a) amostra de pirazinamida obtida por liofilizaccedilatildeo b) simulado para o

polimorfo γ

A cristalizaccedilatildeo de acetona origina a forma δ da pirazinamida (Figura 23) com picos caracteriacutesticos a 2θ = 91

164 173 182 200 235 277ordm

a) b)

a) b)

25

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Inte

nsid

ad

e

2Theta

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Inte

nsid

ad

e

2Theta

Figura 23 ndash Espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute a) pirazinamida cristalizada em acetona b) simulado para a forma δ

Em dioxano foi obtida uma mistura das formas β ( 2θ = 126 168 169 253 255 267 272ordm) e γ como se

conclui da Figura 24

0 5 10 15 20 25 30 35 40

2Theta

Inte

nsid

ad

e

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Inte

nsid

ad

e

2Theta

γγγγ

ββββ

Figura 24 ndash Espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute a) amostra cristalizada em dioxano b) espectro simulado das formas

β e γ

A amostra cristalizada em acetonitrilo natildeo foi avaliada por este meacutetodo de estudo e seraacute discutida mais agrave frente

Dispomos de amostras puras dos polimorfos α δ e γ da pirazinamida sendo portanto possiacutevel fazer a sua

caracterizaccedilatildeo por espectroscopia de infravermelho e investigar a relaccedilatildeo de estabilidade entre as fases

212 ndash Caracterizaccedilatildeo por Espectroscopia de Infravermelho

A anaacutelise por espectrofotometria de infravermelho pode ser de grande utilidade na caracterizaccedilatildeo de estruturas

polimoacuterficas quanto agrave sua estrutura quiacutemica fornecendo indicaccedilatildeo de ocorrecircncia de modificaccedilotildees apoacutes o pro-

a) b)

a) b)

26

cesso de cristalizaccedilatildeo Para poder ser utilizada com esta finalidade eacute necessaacuterio produzir amostras puras de cada

um dos polimorfos e caracterizaacute-los previamente

Nos estudos publicados sobre infravermelho da pirazinamida no estado soacutelido foi utilizada a forma α [3435] e

em muitos trabalhos natildeo eacute identificado o polimorfo utilizado [36ndash40] Neste trabalho estamos em condiccedilotildees de

fazer a caracterizaccedilatildeo espectroscoacutepica das formas α γ e δ da pirazinamida

Neste composto satildeo de particular relevacircncia os modos vibracionais envolvendo os grupos NndashH e C=O (grupos

envolvidos na formaccedilatildeo de ligaccedilotildees de hidrogeacutenio) que seratildeo alvo de anaacutelise mais detalhada

Os espectros de infravermelho registados para os polimorfos α δ e γ da pirazinamida satildeo apresentados nas

Figuras 25 a 27 Estes espectros foram obtidos em pastilha de KBr Espectros obtidos no modo de reflectacircncia

total atenuada provaram que a preparaccedilatildeo da pastilha natildeo tem efeito nas formas polimoacuterficas

3600 3500 3400 3300 3200 3100 3000 2900 2800

Absorvancia au

Numero de onda cm-1

3412

3289

3161

2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400

Absorvancia au

439

551

669

786

874

1022

1165

1389

1510

1598

Numero de onda cm-1

1707

1620

Figura 25 ndash Espectro de IV da pza comercial polimorfo α a) 3650 ndash 2800 cm-1 b) 2000 ndash 400 cm-1

Satildeo registadas diferenccedilas notoacuterias nos espectros dos trecircs polimorfos Iremos referir as mais significativas

O espectro de absorccedilatildeo na regiatildeo do infravermelho da pirazinamida comercial (Figura 25 polimorfo α) apre-

senta bandas intensas em 3412 3289 e 3161 cm-1 atribuiacutedas agrave elongaccedilatildeo do NndashH e em 1707 cm-1 atribuiacuteda ao

grupo amida (elongaccedilatildeo C=O e deformaccedilatildeo angular NH2 amida I)) No caso do polimorfo γ Figura 26 a

elongaccedilatildeo do NndashH daacute origem a bandas em 3433 3308 3252 e 3166 e a vibraccedilatildeo Amida I daacute lugar a bandas em

1707 e 1686 cm-1

a) b)

27

3600 3500 3400 3300 3200 3100 3000 2900 2800

00

05

10

15

Numero de onda cm-1

Absorvancia au 3433

3308

3252

3166

2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400

00

05

10

15

1585

434549

653779

876

1027

1053

1168

1373

1524

1603

Numero de onda cm-1

Absorvancia au 1707

1686

Figura 26 ndash Espectro de IV da pza liofilizada polimorfo γ a) 3650 ndash 2800 cm-1 b) 2000 ndash 400 cm-1

O espectro de IV do polimorfo δ Figura 27 apresenta na regiatildeo de elongaccedilatildeo do NndashH um perfil proacuteximo do

do polimorfo α mas os maacuteximos de absorvacircncia situam-se a 3426 3287 e 3168 cm-1 Recordar que na estrutura

cristalina de ambos os polimorfos estatildeo presentes diacutemeros centrossimeacutetricos os quais natildeo existem no polimorfo

γ A vibraccedilatildeo Amida I tem o maacuteximo de absorvacircncia no valor de energia mais baixo dos trecircs polimorfos 1674

cm-1

3600 3500 3400 3300 3200 3100 3000 2900 2800

02

04

06

08

10

12

14

16

18

20

Absorvancia au

Numero de onda cm-1

3426

3287

3168

2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400

02

04

06

08

10

12

14

16

18

20

439561657

873

1027

1063

1089

1176

1385

1436

1524

1591

Absorvancia au

Numero de onda cm-1

1674

Figura 27 ndash Espectro de IV da pza cristalizada de acetona a 25ordmC polimorfo δ a) 3650 ndash 2800 cm-1 b) 2000 ndash 400 cm-1

213 ndash Investigaccedilatildeo de relaccedilotildees de estabilidade dos polimorfos da Pirazinamida

Iniciou-se a investigaccedilatildeo com o estudo de pza comercial polimorfo α por calorimetria diferencial de varrimen-

to com velocidade de varrimento β = 10ordmCmin efectuando aquecimento entre 25ordmC e 197ordmC

A Figura 28 mostra um termograma tiacutepico obtido nestas condiccedilotildees para a pza comercial

a) b)

a) b)

28

60 80 100 120 140 160 180 200

20

30

40

50

60

70

Flu

xo

de

Ca

lor

(mw

)

Temperatura (C)

Figura 28 ndash Curva de DSC do polimorfo α da pirazinamida aquecimento de 75ordmC ateacute 197ordmC β = 10ordmCmin

m = 122mg

A curva de de DSC do polimorfo α apresenta dois sinais endoteacutermicos De um conjunto de 6 amostras inde-

pendentes obteve-se para o 1ordmpico os valores de Tonset = (1462 plusmn 03) ordmC e ∆H = (14 plusmn 03) kJmol e para o

2ordmpico Tonset = (1881 plusmn 05) ordmC e ∆H = (281 plusmn 02) kJmol A Tabela 22 sumaria os resultados obtidos

Tabela 22 ndash Valores de temperatura e de entalpia das transiccedilotildees observadas no aquecimento da

pirazinamida polimorfo α β = 10ordmCmin

1ordmPico 2ordmPico

Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) 1 1462 15 1883 280 2 1464 17 1886 284 3 1459 12 1878 281 4 1466 09 1873 280 5 1458 16 1881 283 6 1463 12 1883 279

Meacutedia e desvio padratildeo 1462plusmn03 14plusmn03 1881plusmn05 281plusmn02

A partir do conhecimento termodinacircmico que se tem e dos valores de entalpia calculados podemos prever que

o 1ordmpico da curva de DSC da Figura 28 corresponde a uma transiccedilatildeo de fase soacutelido-soacutelido do composto e o 2ordm

pico corresponde agrave sua fusatildeo uma vez que o valor de entalpia deste uacuteltimo eacute muito superior quando compara-

do com o primeiro Um processo de aquecimento de 25ordmC ateacute 197ordmC efectuado por termomicroscopia permitiu

registar as imagens apresentadas na Figura 29

29

34ordmC 97ordmC 135ordmC 153ordmC

155ordmC 158ordmC 172ordmC 177ordmC

184ordmC 187ordmC 189ordmC 192ordmC

Figura 29 ndash Transiccedilotildees de fase observadas para a pza comercial por termomicroscopia de luz polarizada no decurso do

aquecimento de 25ordmC a 197ordmC β = 10ordmCmin ampliaccedilatildeo 200x

Estas imagens confirmam a identificaccedilatildeo das transiccedilotildees discutidas acima

Seguidamente fez-se um estudo mais pormenorizado destes resultados realizando dois aquecimentos um pri-

meiro ateacute ao fim da transiccedilatildeo de fase (de 25ordmC ateacute 160ordmC) seguido de arrefecimento ateacute 25ordmC e depois de aque-

cimento ateacute agrave fusatildeo (de 25ordmC ateacute 197ordmC) Os resultados obtidos estatildeo exemplificados na Figura 210 Nos pro-

cessos de arrefecimento natildeo foi registado qualquer pico (arrefecimento conduzido a 20ordmCmin 10ordmCmin

5ordmCmin e 2ordmCmin)

20000 40000 60000 80000 100000 120000 140000 160000 180000 200000

200000

300000

400000

500000

600000

2

Flu

xo d

e C

alo

r (m

W)

Temperatura (C)

1

Figura 210 ndash Curva de DSC da pza comercial com β = 10ordmCmin e m = 115mg a) 1ordm aquecimento de 25ordmC a 160ordmC

b) 2ordm aquecimento de 25ordmC a 197ordmC apoacutes arrefecimento do soacutelido 2 ateacute agrave temperatura ambiente

a)

b)

20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

Temperatura (ordmC)

20

30

40

50

60

30

Os resultados de quatro experiecircncias levadas a cabo nestas condiccedilotildees estatildeo indicados na Tabela 23

Tabela 23 ndash Valores de temperatura e de entalpia de transiccedilatildeo obtidos por aquecimento da

pirazinamida polimorfo α nas condiccedilotildees indicadas na Figura 210 β = 10ordmCmin

Curva a) Curva b)

Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) 1 1464 14 1885 281 2 1462 12 1879 284 3 1462 16 1882 277 4 1465 14 1884 282

Meacutedia e desvio padratildeo 1463plusmn02 14plusmn02 1883plusmn02 281plusmn03

Com estes resultados podemos confirmar a existecircncia de uma transiccedilatildeo de fase por volta dos 146ordmC (no 1ordm

aquecimento) Tonset = (1463 plusmn 02)ordmC ∆H = (14 plusmn 02) kJmol n = 4 e apenas a ocorrecircncia de fusatildeo por

volta dos 188ordmC no 2ordm aquecimento Tonset = (1883 plusmn 02)ordmC ∆H = (281 plusmn 03) kJmol Pode concluir-se que a

forma inicial da pza comercial se transforma noutra e que eacute esta segunda que sofre fusatildeo

O espectro de infravermelho da amostra obtida apoacutes a transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido Figura 211 aponta para a trans-

formaccedilatildeo do polimorfo α no polimorfo γ

3600 3450 3300 3150 3000

-01

00

01

02

03

04

05

06

07

08

09

10

3285

3414

Absorvancia au

Numero de onda cm-1

a)

b)

3430

33073244

3164

3085

2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400

-01

00

01

02

03

04

05

06

07

08

09

10

4371523

1601

617

1157

1512

1578

1610

546

651775

877

1025

10541169

1374

1582

Absorvancia au

Numero de onda cm-1

a)

b)

1706

1687

Figura 211 ndash Espectro de IV da pza comercial a) composto de partida b) apoacutes transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido i) 3650 ndash 2800 cm-

1 ii) 2000 ndash 400 cm-1

Com a teacutecnica de difracccedilatildeo de raios X aplicada a uma amostra de pza comercial aquecida ateacute 160ordmC confirmou-

se que a forma cristalina final (apoacutes transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido) eacute a forma gama (γ-pirazinamida)

Uma amostra obtida por aquecimento do polimorfo α ateacute 160ordmC foi deixada agrave temperatura ambiente e foi

novamente analisada 3 meses depois efectuando um aquecimento ateacute 197ordmC verificando-se que mesmo apoacutes

este tempo natildeo sofreu alteraccedilatildeo o termograma obtido eacute similar ao apresentado na Figura 210 b)

Para o polimorfo obtido por liofilizaccedilatildeo polimorfo γ o estudo calorimeacutetrico por DSC conduziu a curvas

exemplificadas na Figura 212 o que era o esperado atendendo aos resultados jaacute referidos

i) ii)

31

20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

20

40

60

80

Temperatura (C)

Flu

xo

de

ca

lor

(mW

)

Figura 212 ndash Curva de DSC do polimorfo γ da pirazinamida aquecimento de 25ordmC ateacute 197ordmC β = 10ordmCmin

m = 303mg

Na curva de DSC do polimorfo γ (Figura 212) observa-se apenas um sinal endoteacutermico correspondente agrave

fusatildeo da amostra De um conjunto de 3 amostras independentes obteve-se para o processo de fusatildeo os valores

de Tonset = (1882 plusmn 01)ordmC e ∆H = (280 plusmn 02)kJmol Tabela 24

Tabela 24 ndash Valores de temperatura e de entalpia de transiccedilatildeo de fase registada no aque-

cimento da pirazinamida polimorfo γ β = 10ordmCmin

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

1 1881 280 2 1881 278 3 1883 282

Meacutedia e desvio padratildeo 1882plusmn01 280plusmn02

Com estes resultados podemos concluir que esta forma polimoacuterfica da pirazinamida natildeo experimenta qualquer

transformaccedilatildeo soacutelido-soacutelido antes da fusatildeo

A amostra de pza cristalizada de acetona (polimorfo δ) foi tambeacutem caracterizada por calorimetria diferencial de

varrimento realizando ensaios de aquecimento ateacute 197ordmC com velocidade de 10ordmCmin (Figura 213)

32

20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

20

40

60

Temperatura (C)

Flu

xo

de

ca

lor

(mW

)

Figura 213 ndash Curva de DSC do polimorfo δ da pirazinamida (aquecimento de 25ordmC ateacute 197ordmC β = 10ordmCmin

m = 147mg)

Podemos verificar novamente a ocorrecircncia de duas transformaccedilotildees endoteacutermicas sendo que a primeira corres-

ponde a transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido Tonset = (1305 plusmn 03) ordmC ∆H = (17 plusmn 02) kJmol n = 5 e a segunda agrave fusatildeo

Tonset = (1883 plusmn 01) ordmC ∆H = (276 plusmn 06) kJmol n = 5 A Tabela 25 resume os resultados obtidos

O polimorfo δ foi entatildeo aquecido ateacute 165ordmC (apoacutes a transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido) natildeo se tendo observado qualquer

transiccedilatildeo de fase no arrefecimento subsequente ateacute agrave temperatura ambiente O espectro de difracccedilatildeo de raios-X

de poacute da amostra resultante deste ciclo de aquecimento arrefecimento permitiu concluir que a forma delta se

transforma no polimorfo gama apoacutes aquecimento

Tabela 25 ndash Valores de temperatura e de entalpia das transiccedilotildees de fase registadas no aqueci-

mento da pirazinamida polimorfo δ β = 10ordmCmin

1ordmPico 2ordmPico

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) 1 1308 18 1884 279 2 1303 17 1881 268 3 1304 18 1884 275 4 1301 14 1883 279 5 1307 17 1882 278

Meacutedia e desvio padratildeo 1305plusmn03 17plusmn02 1883plusmn01 276plusmn06

Na Figura 214 a) podemos verificar a existecircncia de uma grande irregularidade no pico correspondente agrave transi-

ccedilatildeo soacutelido-soacutelido o que poderaacute indicar a co-existecircncia de vaacuterias transformaccedilotildees Sendo assim fez-se um novo

estudo efectuando um aquecimento ateacute 137ordmC que eacute a zona onde existem os vaacuterios picos (Figura 214 b)) O

espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute desta amostra confirmou tratar-se da forma γ da pirazinamida natildeo ocor-

33

rendo qualquer outra transiccedilatildeo de fase apesar da irregularidade apresentada nos picos que poderaacute resultar de

heterogeneidade das partiacuteculas soacutelidas

120 140

32

34

36

Flu

xo

de

Calo

r (m

W)

Temperatura (C)

b) Aquecimento ateacute 165 C

a) Aquecimento ateacute 137 C

Figura 214 ndash Curvas de DSC para a pza cristalizada em acetona β = 10ordmCmin a) aquecimento de 25ordmC ateacute 137ordmC m =

147 mg b) aquecimento de 25ordmC ateacute165ordmC m = 152 mg

Foram obtidas para a amostra de pirazinamida gerada por cristalizaccedilatildeo em acetonitrilo amostra 6 na Tabela

21 as curvas de DSC apresentadas na Figura 215 registadas em diferentes condiccedilotildees experimentais aquecimen-

to ateacute agrave fusatildeo no caso da curva a e num ciclo de aquecimentos arrefecimentos no caso das curvas b Os arrefe-

cimentos foram realizados a 10ordmCmin natildeo se registando qualquer transiccedilatildeo de fase nesses varrimentos

Figura 215 ndash Curvas de DSC para a pza cristalizada em acetonitrilo (polimorfos α e δ) a m = 161 mg aquecimento de

25ordmC ateacute 197ordmC b1 m = 181 mg aquecimento de 25ordmC ateacute 135ordmC b2 aquecimento de 25ordmC ateacute 165ordmC apoacutes

arrefecimento de b1 ateacute 25ordmC b3 aquecimento de 25ordmC ateacute 197ordmC apoacutes arrefecimento de b2 ateacute 25ordmC β =

10ordmCmin

Temperatura (ordmC)

Flu

xo d

e C

alo

r (m

W)

34

Na Figura 215 observam-se duas transiccedilotildees endoteacutermicas antes do pico de fusatildeo Estas transformaccedilotildees de fase

foram estudadas por espectroscopia de IV

O espectro de IV da amostra de partida Figura 216 a) confirma que na cristalizaccedilatildeo em acetonitrilo foi gerada

uma mistura dos polimorfos α e δ (Figura 216 a)) Registou-se tambeacutem espectros de IV da amostra aquecida ateacute

135ordmC (como na curva de DSC b1 da Figura 215) Figura 216 b)) seguida de arrefecimento ateacute 25ordmC e da

amostra aquecida ateacute 165ordmC Figura 216 c)

Figura 216 ndash Espectro de Infravermelho de a) amostra de pirazinamida cristalizada em acetonitrilo b) amostra anterior

apoacutes aquecimento ateacute 135ordmC c) amostra apoacutes aquecimento ateacute 165ordmC A) espectros dos polimorfos α e

δ puros B) espectro do polimorfo γ puro

Satildeo evidentes a partir da Figura 216 as transiccedilotildees do polimorfo δ para o polimorfo α que posteriormente se

transforma no polimorfo γ A identidade das fases soacutelidas foi ainda confirmada por difracccedilatildeo de raios-X reali-

zadas em amostras preparadas de forma similar

Apesar de natildeo poder ser obtida a forma polimoacuterfica β pura os dados de DSC e termomicroscopia realizados na

amostra 5 (β + γ) mostram uma transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido endoteacutermica aos 95ordmC β = 10ordmCmin (Figura 217)

originando o polimorfo γ como depois foi confirmado por espectroscopia de IV e pela temperatura de fusatildeo

caracteriacutestica

Numero de onda cm-1

Absorv

ancia

u

a

a)

b)

c)

A

B

35

Figura 217 ndash a) Curvas de aquecimento da pza cristalizada de dioxano polimorfos β e γ m = 166 mg β = 10ordmCmin b)

Imagens de termomicroscopia registadas antes e depois da transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido

Estabilidade relativa dos polimorfos de pirazinamida

Todas as transiccedilotildees de fase verificadas no estudo da pirazinamida satildeo endoteacutermicas e na ausecircncia de mudanccedilas

conformacionais significativas da moleacutecula de pza nos diferentes polimorfos este comportamento aponta para

uma relaccedilatildeo enantiotroacutepica entre as fases envolvidas [122641] De acordo com Burger e Ramberger esta regra

da entalpia da transiccedilatildeo faz previsotildees correctas em 99 dos casos [26] A partir do estudo do comportamento

teacutermico das formas α β δ e γ da pirazinamida pode-se prever o diagrama energia de Gibbs em funccedilatildeo da tem-

peratura que se apresenta na Figura 218

Figura 218 ndash Diagrama de energia temperatura das formas cristalinas (α β δ e γ) da pirazinamida G representa a ener-

gia de Gibbs T a temperatura de transiccedilatildeo

Temperatura (ordmC)

dQ

dt

(mW

)

a) b)

Antes da transiccedilatildeo Depois da Transiccedilatildeo

Temperatura

Energ

ia

36

De acordo com este diagrama o polimorfo δ eacute a forma soacutelida termodinamicamente estaacutevel agrave temperatura

ambiente e o polimorfo γ eacute a forma cristalina mais estaacutevel acima de ~ 145ordmC De realccedilar a elevada estabilidade

cineacutetica de todas as formas polimoacuterficas da pirazinamida

22 Estudo da Picolinamida

Na tabela satildeo apresentadas imagens registadas sob luz polarizada das formas soacutelidas obtidas por cristalizaccedilatildeo a

partir das soluccedilotildees e tambeacutem da amostra de partida

Tabela 26 ndash Picolinamida Imagens dos soacutelidos obtidos em diferentes condiccedilotildees experimentais (luz polarizada

ampliaccedilatildeo 200x)

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

1

-

Amostra comercial

4

Etanol

P1

2

Acetato de etilo

P1

5

Etanol

P2

3

Acetato de etilo

P2

Foram observadas formas cristalinas com diferentes morfologias Quer na utilizaccedilatildeo de acetato de etilo quer na

amostra comercial foram obtidos cristais com a forma de placas apesar de apresentarem tamanhos diferentes

Os cristais que precipitaram usando etanol como solvente apresentam a forma de aglomerados esfeacutericos

Devido a problemas teacutecnicos com o difractoacutemetro de raios-X de poacute do Departamento de Fiacutesica da Universida-

de de Coimbra natildeo foi possiacutevel caracterizar as amostras por este meacutetodo

221 ndash Estudo da Picolinamida comercial

Apenas a picolinamida comercial foi caracterizada num equipamento de difracccedilatildeo de raios-X de poacute sendo a

amostra sujeita a moagem antes do ensaio O difractograma obtido estaacute representado na Figura 219 juntamen-

te com o espectro simulado da forma cristalina de picolinamida que se encontra caracterizada estruturalmente

37

[24] O difractograma de poacute da picolinamida comercial tem picos caracteriacutesticos a 2θ = 1665 1737 2068

2516 2802 3500ordm

10 20 30 40

Inte

nsid

ade

2Theta

b) Simulado

a) Experimental

Figura 219 ndash Espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute da picolinamida comercial a) experimental b) simulado

Da comparaccedilatildeo entre os dois difractogramas natildeo eacute possiacutevel afirmar que nos dois casos as moleacuteculas tenham a

mesma orientaccedilatildeo cristalograacutefica Voltaremos a discutir estes resultados mais tarde

O comportamento teacutermico da amostra de picolinamida comercial foi investigado por calorimetria diferencial de

varrimento e por termomicroscopia com luz polarizada

Na Figura 220 eacute apresentada uma curva tiacutepica obtida no estudo da picolinamida comercial por calorimetria

diferencial de varrimento com uma velocidade de varrimento β = 10ordmCmin realizando um aquecimento de

25ordmC ateacute 115ordmC

20 40 60 80 100

20

40

Temperatura (C)

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Figura 220 ndash Curva de DSC para a PA comercial aquecimento de 25ordmC ateacute 115ordmC β = 10ordmCmin m = 138mg

A curva de DSC da PA comercial Figura 220 apresenta tipicamente trecircs sinais endoteacutermicos De um conjunto

de 3 amostras independentes obteve-se para o 1ordmpico os valores de Tonset = (802plusmn005) ordmC e ∆H =

38

(020plusmn001)kJmol para o 2ordmpico os valores de Tonset = (10175plusmn008) ordmC e ∆H = (022plusmn001) kJmol e para o

3ordmpico os valores de Tonset = (1067plusmn01) ordmC e ∆H = (187plusmn005) kJmol Tabela 27

Tabela 27 ndash Valores de temperatura e de entalpia das transiccedilotildees de fase registadas no aquecimento da pico-

linamida amostra comercial β = 10ordmCmin

1ordmPico 2ordmPico 3ordmPico

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) 1 802 020 1018 022 1066 187 2 802 019 1017 022 1068 187 3 802 020 1018 021 1067 188

Meacutedia e desvio padratildeo 802plusmn005 020plusmn001 10175plusmn008 022plusmn001 1067plusmn01 187plusmn005

Imagens de termomicroscopia obtidas num varrimento realizado em condiccedilotildees idecircnticas satildeo apresentadas na

Figura 221 e confirmam o primeiro processo endoteacutermico como uma transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido

25ordmC 86ordmC 96ordmC 98ordmC

108ordmC 115ordmC

Figura 221 ndash Transiccedilotildees de fase observadas para a PA comercial por termomicroscopia de luz polarizada no decurso do

aquecimento de 25ordmC a 115ordmC β = 10ordmCmin ampliaccedilatildeo 200x

Uma vez confirmada a existecircncia de transiccedilotildees soacutelido-soacutelido no aquecimento da amostra de picolinamida

comercial estudou-se este processo em mais pormenor Fizeram-se ciclos de aquecimento arrefecimento ateacute

95ordmC e ateacute 105ordmC (temperaturas a que se verifica o fim da transiccedilatildeo) que se encontram representadas nas Figu-

ras 222 e 223

39

20 30 40 50 60 70 80 90 100

19

20

21F

luxo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

Arrefecimento

1 Aquecimento

20 40 60 80 100 120

20

30

40

Temperatura (C)

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Figura 222 ndash Curvas de DSC para a PA comercial β = 10ordmCmin m = 147mg a) aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC segui-

do de arrefecimento ateacute 25ordmC b) 2ordm aquecimento de 25ordmC ateacute 115ordmC

20 30 40 50 60 70 80 90 100 110

19

20

21

22

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

Arrefecimento

1 Aquecimento

20 40 60 80 100 120

20

30

40

Temperatura (C)

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Figura 223 ndash Curvas de DSC para a PA comercial β = 10ordmCmin m = 143mg a) aquecimento de 25ordmC ateacute 105ordmC segui-

do de arrefecimento ateacute 25ordmC b) 2ordm aquecimento de 25ordmC ateacute 115ordmC

Como eacute visiacutevel na Figura 222 no processo de arrefecimento natildeo eacute registada qualquer transiccedilatildeo de fase o que se

confirma pela ausecircncia de endoteacutermica correspondente agrave transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido na curva b) Em contrapartida

no processo de arrefecimento ilustrado na Figura 223 regista-se um processo exoteacutermico de baixa energia e no

aquecimento subsequente apenas o principal pico de fusatildeo eacute observado

Antes de passar agrave avaliaccedilatildeo por espectroscopia de Infravermelho dos diferentes soacutelidos obtidos nestes ciclos de

aquecimento arrefecimento referiremos os resultados de estudos por DSC dos soacutelidos obtidos por arrefeci-

mento do fundido

Nas Figuras 224 e 225 ilustram-se alguns resultados de ciclos de aquecimento arrefecimento a partir do fun-

dido β = 10ordmCmin Como se vecirc na Figura 224 c) apoacutes a cristalizaccedilatildeo do fundido satildeo obtidos dois picos de

elevada entalpia com Tonset = 102ordmC e 106ordmC que indiciam fusatildeo de duas formas polimoacuterficas diferentes Com

base nestes resultados eacute razoaacutevel interpretar a transiccedilatildeo a 102ordmC como um processo de fusatildeo Neste sentido o

ciclo aquecimento arrefecimento ilustrado na Figura 223 a) terminaria com a fusatildeo de uma contribuiccedilatildeo resi-

a) b)

a) b)

40

dual de uma forma soacutelida que no arrefecimento cristaliza no polimorfo mais abundante obtendo-se em seguida

fusatildeo desta forma pura Figura 223 b) Pode concluir-se que da comparaccedilatildeo das Figuras 224 e 225 que o arre-

fecimento do fundido pode resultar em formaccedilatildeo de estruturas diferentes em ciclos diferentes

20 40 60 80 100 120

-20

-10

0

10

20

30

40

50

Flu

xo

de C

alo

r (m

W)

Temperatura (C)

c) 2 Aquecimento

b) Arrefecimento

a) 1 Aquecimento

Figura 224 ndash Curvas de DSC para a PA comercial β = 10ordmCmin m = 164mg aquecimento seguido de arrefecimento e

novo aquecimento

20 40 60 80 100 120

-50

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

50

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

e) 3 Aquecimento

d) 2 Arrefecimento

c) 2 Aquecimento

b) 1 Arrefecimento

a) 1 Aquecimento

Figura 225 ndash Curvas de DSC para a PA comercial m = 147mg 1ordmaquecimento β = 10ordmCmin 1ordmarrefecimento β =

1ordmCmin 2ordmaquecimento β = 10ordmCmin 2ordmarrefecimento β = 10ordmCmin 3ordmaquecimento β =

10ordmCmin

Foram registados os espectros de FTIRATR da amostra obtida em ciclos de aquecimento arrefecimento

como referidos na Figura 222 a) e 223 a) Os espectros satildeo apresentados na Figura 226 onde estatildeo tambeacutem

identificadas as bandas principais

41

000

005

010

015

1612

316832751294

695

749

784

825

996

1043

10881155

1221

1246

1288

1386

1440

1468

15671586

1668

C 105

000

007

014

16143060

327434113450

1567

695

749

793

825

910

996

104310911164

1250

1288

1386

1443

1468

1586

Ab

so

rva

ncia

u

a

C 95

3300 3000 2700 1600 1400 1200 1000 800

000

008

016

3060

3451

15671601

1662

31663432

698

755

793

828907

996

10401094

1145

1285

1386

1440

15861659

3166

3273

Numero de onda cm-1

C 253415

Figura 226 ndash Espectro de IVATR da PA comercial a) composto de partida b) apoacutes aquecimento ateacute 95ordmC c) apoacutes

aquecimento ateacute 105ordmC

Eacute interessante verificar a semelhanccedila do perfil das bandas do espectro da picolinamida comercial Figura 226 a)

na regiatildeo de elongaccedilatildeo do NndashH com o dos espectros dos polimorfos α e δ da pirazinamida (Figuras 25 e 27)

Relembremos que nestas duas fases da pirazinamida haacute associaccedilatildeo molecular com a formaccedilatildeo de dois diacutemeros

centrossimeacutetricos que estatildeo tambeacutem presentes no cristal da picolinamida

Os espectros dos soacutelidos resultantes dos diferentes tratamentos teacutermicos diferem principalmente como espera-

do na regiatildeo de elongaccedilatildeo do NndashH e na amida I O espectro c) apresenta grande semelhanccedila com o obtido por

Fausto e Colaboradores [23 25] para um cristal obtido por annealing dum filme de vidro a T = 280 K e corres-

ponde a um polimorfo diferente do que estaacute presente na amostra de partida

O espectro apresentado na Figura 226 b) na interpretaccedilatildeo que temos vindo a fazer seria originado por uma

mistura de polimorfos Para a validaccedilatildeo desta interpretaccedilatildeo seraacute essencial proceder ao estudo por difracccedilatildeo de

raios-X de poacute das amostras preparadas de modo idecircntico

Numa nota final apresenta-se na Figura 227 A o espectro FTIRATR registado apoacutes moagem da amostra de

picolinamida comercial em almofariz no procedimento habitualmente usado na preparaccedilatildeo de pastilha para

infravermelho Como eacute evidente da comparaccedilatildeo com o espectro da amostra analisada sem preparaccedilatildeo Figura

227 B a moagem produz alteraccedilatildeo da forma polimoacuterfica Lembremos que na obtenccedilatildeo do espectro de difrac-

ccedilatildeo de raios-X de poacute apresentado na Figura 219 se procedeu agrave moagem do composto Seraacute portanto necessaacute-

rio realizar mais ensaios sobre a amostra comercial para confirmar as conclusotildees que a Figura 219 indica as

diferenccedilas observadas nos difractogramas poderatildeo resultar da moagem da amostra

a)

b)

c)

42

3600 3500 3400 3300 3200 3100 3000 2900 2800

000

005

010

015

Ab

so

rvacircn

cia

(u

a)

Numero de onda (cm-1)

B Amostra comercial

A Amostra comercial sujeita a moagem

1600 1400 1200 1000 800 600

000

005

010

015

020

025

030

Abso

rvacirc

ncia

(u a

)

Numero de onda (cm-1)

B Amostra comercial

A Amostra comercial sujeita a moagem

Figura 227 ndash Espectro de IVATR da picolinamida a) 3600 ndash 2800 cm-1 b) 1700 ndash 600 cm-1 A amostra comercial sujeita

a moagem B amostra comercial

222 ndash Estudo da Picolinamida cristalizada em acetato de etilo e em etanol

A investigaccedilatildeo do comportamento teacutermico das diferentes amostras obtidas por cristalizaccedilatildeo em soluccedilatildeo por

calorimetria diferencial de varrimento de 25ordmC ateacute agrave fusatildeo estaacute ilustrado nas Figuras 228 a 229 Para os soacutelidos

obtidos por cristalizaccedilatildeo em etanol e em acetato de etilo agrave temperatura ambiente eacute registado um pico de fusatildeo

largo com temperatura de onset entre 96 e 97ordmC e entalpia compreendida entre 15 e 18 kJmol Os ensaios

foram efectuados 3 semanas apoacutes a preparaccedilatildeo das amostras e natildeo eacute expectaacutevel que a largura do pico possa ser

devida agrave contaminaccedilatildeo com o solvente Em ensaios realizados dois meses mais tarde verificou-se que natildeo ocor-

reu alteraccedilatildeo na amostra cristalizada de etanol enquanto que evoluccedilatildeo niacutetida teve lugar na amostra cristalizada

de acetato de etilo agrave temperatura ambiente Figuras 230 e 231

Na amostra obtida por cristalizaccedilatildeo em acetato de etilo com evaporaccedilatildeo do solvente a 4ordmC para aleacutem deste

primeiro pico eacute tambeacutem observado um segundo pico com temperatura de onset Tonset ~ 105ordmC Estes resulta-

dos apontam para a existecircncia de polimorfos gerados concomitantemente por este meacutetodo de cristalizaccedilatildeo

estando previstas novas experiecircncias para verificar a reprodutibilidade dos resultados e caso esta se confirme a

investigaccedilatildeo do soacutelido obtido por difracccedilatildeo de raios-X de poacute e de monocristal

a) b)

43

20 40 60 80 100 120

20

25

30

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

b) PA em acetato de etilo (frio)

a) PA em acetato de etilo (T amb)

Figura 228 ndash Curvas de DSC para a PA cristalizada em acetato de etilo β = 10ordmCmin a) meacutetodo P1prime m = 147 mg b)

meacutetodo P2prime m = 148 mg

20 40 60 80 100 120

20

25

30

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

b) PA em etanol (frio)

a) PA em etanol (T amb)

Figura 229 ndash Curvas de DSC para a PA cristalizada em etanol β = 10ordmCmin a) meacutetodo P1prime m = 152 mg b) meacutetodo

P2prime m = 149 mg

44

20 40 60 80 100 120

20

30

40

50

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

b) Aquecimento em Maio

a) Aquecimento em Marccedilo

Figura 230 ndash Curvas de DSC para a PA cristalizada em acetato de etilo agrave temperatura ambiente β = 10ordmCmin a) aque-

cimento em Marccedilo m = 138 mg b) aquecimento em Maio m = 135 mg

20 40 60 80 100 120

20

22

24

26

28

Flu

xo

de

Calo

r (m

W)

Temperatura (C)

b) Aquecimento em Maio

a) Aquecimento em Marccedilo

Figura 231 ndash Curvas de DSC para a PA cristalizada em etanol agrave temperatura ambiente β = 10ordmCmin a) aquecimento em

Marccedilo m = 139 mg b) aquecimento em Maio m = 144 mg

23 Estudo do Ibuprofeno

Como referido na secccedilatildeo 143 estaacute descrito que a mesma forma polimoacuterfica do ibuprofeno eacute obtida por crista-

lizaccedilatildeo em vaacuterios solventes e seguindo vaacuterios meacutetodos experimentais Os cristais tecircm morfologias diferentes e

propriedades mecacircnicas diferentes [28303142]

45

Neste capiacutetulo apresentam-se os resultados preliminares dum estudo calorimeacutetrico das amostras soacutelidas do ibu-

profeno cristalizadas em diferentes solventes e tambeacutem de amostras comerciais de duas origens distintas reali-

zado com o objectivo de averiguar o seu comportamento teacutermico

As formas soacutelidas obtidas por cristalizaccedilatildeo a partir das soluccedilotildees do ibuprofeno estatildeo apresentadas na tabela

seguinte

Tabela 28 ndash Imagens de formas soacutelidas do Ibuprofeno obtidas em diferentes condiccedilotildees experimentais (luz pola-

rizada 200x)

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

1

-

Comercial Sigma

4

Acetona

P2

2

Acetona

P1

5

n-Hexano

P2

3

n-Hexano

P1

Efectuou-se um estudo por difracccedilatildeo de raios-X de poacute das amostras de Ibuprofeno da Sigma e da amostra cris-

talizada de n-Hexano agrave temperatura ambiente O difractograma obtido experimentalmente para a amostra da

Sigma e o simulado para a forma I estatildeo representados na Figura 232 O espectro obtido para a amostra crista-

lizada em n-hexano era indistinguiacutevel destes

0 10 20 30 40

Inte

nsid

ad

e

2Theta

b) IBP Sigma

a) IBP forma I

Figura 232 ndash Espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute do ibuprofeno a) forma I b) Sigma

46

Da comparaccedilatildeo entre os dois difractogramas eacute possiacutevel afirmar que em ambos os casos as moleacuteculas tecircm a

mesma orientaccedilatildeo cristalograacutefica

Iniciou-se o estudo das amostras de ibuprofeno comercial da Sigma e da USP por Calorimetria Diferencial de

Varrimento com uma velocidade de varrimento β = 10ordmCmin realizando um aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC

(Figuras 233 e 234)

20 30 40 50 60 70 80 90

20

25

30

35

40

Temperatura (C)

Flu

xo d

e C

alo

r (m

W)

Figura 233 ndash Curva de DSC para o IBP comercial Sigma aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC β = 10ordmCmin m = 125mg

20 30 40 50 60 70 80 90

20

22

24

26

28

Temperatura (C)

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Figura 234 ndash Curva de DSC para o IBP USP aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC β = 10ordmCmin m = 134mg

As curvas de DSC apresentam apenas um sinal endoteacutermico estando os paracircmetros caracteriacutesticos da curva de

fusatildeo apresentados na Tabela 29

47

Tabela 29 ndash Valores de temperatura e de entalpia da transiccedilatildeo de fase registada no

aquecimento do ibuprofeno amostra da Sigma e da USP β = 10ordmCmin

Sigma USP

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

1 747 251 752 257 2 753 253 752 256 3 751 260 752 256 4 751 246 752 257

Meacutedia e desvio padratildeo 751plusmn03 253plusmn05 752plusmn005 257plusmn005

Natildeo haacute diferenccedilas significativas entre os resultados obtidos para as duas amostras apesar do pico de fusatildeo da

amostra da USP ser mais estreito

O estudo das amostras ibuprofeno obtidas por cristalizaccedilatildeo de acetona (P1 e P2) foi realizado por calorimetria

diferencial de varrimento na mesma gama de temperatura com velocidades de varrimento diferentes (β =

10ordmCmin e β = 2ordmCmin Figura 235)

70 75 80

18

20

22

24

26

28

30

32

34

36

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

2 - Cristalizaccedilao a frio

1 - Cristalizaccedilao agrave T amb

70 75 80

18

20

22

24

26

28

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

4 - Cristalizaccedilao a frio

3 - Cristalizaccedilao agrave T amb

Figura 235 ndash Curva de DSC para o IBP cristalizado de acetona procedimentos P1rsquo e P2rsquo aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC

a) β = 10ordmCmin m = 134mg b) β = 2ordmCmin 3 m = 138mg 4 m = 135 mg

O pico de fusatildeo obtido a partir da amostra cristalizada agrave temperatura ambiente apresenta-se parcialmente divi-

dido Uma explicaccedilatildeo comum para este facto eacute a existecircncia de polimorfismo Os paracircmetros caracteriacutesticos

destas curvas estatildeo apresentados na Tabela 210

a) b)

3

4

48

Tabela 210 ndash Valores de temperatura e de entalpia da transiccedilatildeo de fase registada no aquecimento do ibuprofeno

cristalizado de acetona β = 10ordmCmin e β = 2ordmCmin

A partir dos resultados apresentados na Tabela 210 podemos concluir que os cristais obtidos por cristalizaccedilatildeo a

baixa temperatura fundem aproximadamente 1ordmC abaixo dos cristais obtidos por cristalizaccedilatildeo agrave temperatura

ambiente Verifica-se ainda que mesmo a velocidades de varrimento diferentes os cristais obtidos nas mesmas

condiccedilotildees apresentam temperatura de fusatildeo muito semelhante

Os termogramas obtidos no estudo do ibuprofeno cristalizado de n-hexano (P1 e P2) por calorimetria dife-

rencial de varrimento com velocidades de varrimento diferentes (β = 10ordmCmin e β = 2ordmCmin) estatildeo apre-

sentados na Figura 236 e na Tabela 211

70 75 80

12

14

16

18

20

22

24

26

28

30

32

34

36

38

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

2 - Cristalizaccedilao a frio

1 - Cristalizaccedilao agrave T amb

70 75 80

20

22

24

26

28

30

Flu

xo d

e C

alo

r (m

W)

Temperatura (C)

4 - Cristalizaccedilao a frio

3 - Cristalizaccedilao agrave T amb

Figura 236 ndash Curva de DSC para o IBP cristalizado de n-hexano procedimentos P1rsquo e P2rsquo aquecimento de 25ordmC ateacute

95ordmC a) β = 10ordmCmin 1 m = 143mg 2 m = 139 mg b) β = 2ordmCmin 3 m = 140mg 4 m = 137 mg

A partir dos resultados podemos concluir que os cristais obtidos agrave temperatura ambiente e os cristais obtidos

com a cristalizaccedilatildeo a frio natildeo apresentam grande diferenccedila a niacutevel de temperatura e entalpia de fusatildeo No entan-

to o sinal obtido a partir da amostra cristalizada agrave temperatura ambiente aquecida tanto a 10ordmCmin como a

2ordmCmin apresenta-se dividido apesar da divisatildeo ser mais notoacuteria a 2ordmCmin

Cristalizaccedilatildeo agrave T amb Cristalizaccedilatildeo a frio

β 10ordmCmin 2ordmCmin 10ordmCmin 2ordmCmin

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

1 747 215 751 203 733 223 737 232

2 739 233 731 201 733 219 738 228

3 752 228 731 219 744 223 739 229

4 749 237 745 237 738 223 739 231

5 752 249 746 243 742 218 740 230

6 749 235 760 241 743 224 736 229

Meacutedia e desvio padratildeo 748plusmn05 233plusmn11 744plusmn10 224plusmn17 739plusmn05 222plusmn03 738plusmn02 230plusmn02

a) b)

49

Tabela 211 ndash Valores de temperatura e de entalpia da transiccedilatildeo de fase registada no aquecimento do ibuprofeno

cristalizado de n-hexano β = 10ordmCmin e β = 2ordmCmin

A partir dos resultados obtidos por DSC verificou-se que tanto a amostra cristalizada de acetona como a amos-

tra cristalizada de n-hexano ambas agrave temperatura ambiente apresentavam um pico de fusatildeo composto o que

pode indicar a ocorrecircncia de transiccedilotildees soacutelido-soacutelido e aleacutem disso temperatura de fusatildeo que difere da das

amostras obtidas na Sigma e na USP Sendo assim fez-se um estudo mais pormenorizado das amostras cristali-

zadas de n-hexano por comparaccedilatildeo com as amostras de ibp da Sigma e da USP por espectroscopia de IV para

caracterizaccedilatildeo da forma inicial A Figura 237 mostra os espectros de espectroscopia de IV-ATR das amostras

3000 2800 2600 2400

000

005

010

015

020

2540

2540

2540

2542

2601

2601

2601

2601

2631

2631

2631

2631

2729

2728

2728

2728

2850

2850

2850

2850

2868

2868

2868

2868

2877

2875

2875

2876

2924

2922

2922

2924

2954

2954

2956

Ab

so

rvacirc

ncia

(u

a

)

Numero de Onda (cm-1)

IBP USP

IBP comercial

IBP n-Hexano (frio)

IBP n-Hexano (Tamb)

2954

1800 1600 1400 1200 1000 800

000

005

010

015

020

025

030

035

040

045

050668

690747

779

849

867936

948

9701007

1070

1092

1124

1184

1231

12681320

1379

1419

14621506

Ab

so

rvacircncia

(u

a

)

Numero de Onda (cm-1)

IBP USP

IBP comercial

IBP n-Hexano (frio)

IBP n-Hexano (Tamb)

1712

Figura 237 ndash Espectro de IV (25ordmC) ibp USP ibp Sigma e ibp cristalizado de n-hexano a) 3100 ndash 2400 cm-1 b) 1800 ndash

650 cm-1

Os espectros de infravermelho das amostras a 25ordmC apontam para que se trate da mesma forma polimoacuterfica

Espectros de difracccedilatildeo de raios-X de poacute da amostra da Sigma e da amostra obtida por cristalizaccedilatildeo em n-

hexano natildeo mostraram tambeacutem diferenccedilas

Assim sendo a partir destes resultados natildeo satildeo detectadas diferenccedilas significativas entre as amostras de partida

e entatildeo as diferenccedilas registadas no comportamento teacutermico natildeo apontam para polimorfismo mas para altera-

ccedilotildees na formaccedilatildeo dos cristais nomeadamente no crescimento e tamanho das partiacuteculas[43ndash45] Estudos adicio-

nais satildeo necessaacuterios para confirmar esta hipoacutetese

Cristalizaccedilatildeo agrave T amb Cristalizaccedilatildeo a frio

β 10ordmCmin 2ordmCmin 10ordmCmin 2ordmCmin

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

1 741 224 744 236 742 247 744 249

2 744 223 748 234 746 242 742 247 3 740 225 745 238 743 246 740 242

4 743 227 747 237 743 243 745 240 Meacutedia e desvio padratildeo 742plusmn02 225plusmn02 746plusmn02 236plusmn02 743plusmn01 244plusmn02 743plusmn02 245plusmn04

50

51

Capiacutetulo 3

52

53

3 Conclusotildees

Alguns pontos discutidos nesta dissertaccedilatildeo merecem ser referidos como observaccedilotildees conclusivas A Calorime-

tria Diferencial de Varrimento (DSC) eacute um valioso instrumento de investigaccedilatildeo para caracterizar formas poli-

moacuterficas Com esta teacutecnica recolhe-se uma grande riqueza de informaccedilatildeo em relaccedilatildeo agrave estabilidade da substacircn-

cia em estudo tipo de transformaccedilatildeo que ocorre a uma dada temperatura por aquecimento ou arrefecimento e

mecanismo que preside a cada uma das transformaccedilotildees observadas Mas por si soacute esta teacutecnica natildeo eacute suficiente

para identificar a existecircncia de diferentes polimorfos de um mesmo composto Daiacute haver a necessidade de efec-

tuar um estudo mais completo utilizando teacutecnicas como a termomicroscopia espectroscopia de absorccedilatildeo no

infravermelho e ainda difracccedilatildeo de raios X de poacute

Conseguiram obter-se amostras puras de trecircs formas polimoacuterficas da pirazinamida a forma alfa (PZA comercial

e cristalizada em aacutegua) a forma delta (PZA cristalizada de acetona) e a forma gama (PZA obtida por liofiliza-

ccedilatildeo) as quais foram caracterizadas por espectroscopia de infravermelho

O polimorfo alfa da pirazinamida (α-PZA) e a forma delta (δ-PZA) por aquecimento transformam-se no poli-

morfo gama (γ-PZA) A forma gama por sua vez por aquecimento natildeo sofre qualquer transformaccedilatildeo de fase

ateacute agrave fusatildeo Foi possiacutevel tambeacutem identificar a transiccedilatildeo δrarrα em amostra do polimorfo delta quando contami-

nado com a forma alfa

Podemos ainda concluir mediante os resultados obtidos e com os conhecimentos adquiridos que estamos

perante casos de enantiotropia sendo o polimorfo delta a forma termodinamicamente estaacutevel agrave temperatura

ambiente Todos os polimorfos de pirazinamida satildeo cineticamente estaacuteveis agrave temperatura ambiente

No que diz respeito agrave picolinamida eacute interessante verificar a semelhanccedila do perfil das bandas do espectro da

picolinamida comercial na regiatildeo de elongaccedilatildeo do NndashH com o dos espectros dos polimorfos α e δ da pirazi-

namida Relembremos que nestas duas fases da pirazinamida haacute associaccedilatildeo molecular com a formaccedilatildeo de dois

diacutemeros centrossimeacutetricos que estatildeo tambeacutem presentes no cristal da forma I da picolinamida Verificou-se

ainda que a amostra comercial de picolinamida quando sujeita a moagem sofre alteraccedilatildeo da forma polimoacuterfica

No estudo realizado por DSC foi possiacutevel identificar pelo menos duas formas polimoacuterficas

Em ciclos de aquecimento arrefecimento verifica-se que o arrefecimento do fundido pode resultar em forma-

ccedilatildeo de estruturas diferentes em ciclos diferentes

A cristalizaccedilatildeo em acetato de etilo a 4ordmC aponta para a existecircncia de polimorfos gerados concomitantemente

por este meacutetodo de cristalizaccedilatildeo Estatildeo previstas novas experiecircncias para verificar a reprodutibilidade dos resul-

tados e caso esta se confirme a investigaccedilatildeo dos soacutelidos obtidos por difracccedilatildeo de raios-X de poacute e de monocris-

tal Quanto ao estudo das amostras cristalizadas em etanol e acetato de etilo em ensaios realizados dois meses

apoacutes a preparaccedilatildeo das amostras verificou-se que natildeo ocorreu alteraccedilatildeo na amostra cristalizada de etanol

enquanto que evoluccedilatildeo niacutetida teve lugar na amostra cristalizada de acetato de etilo por evaporaccedilatildeo do solvente agrave

temperatura ambiente

No estudo das amostras do ibuprofeno a partir dos resultados obtidos por DSC verificou-se que tanto a amos-

tra cristalizada de acetona como a amostra cristalizada de n-hexano ambas agrave temperatura ambiente apresenta-

54

vam um pico de fusatildeo composto o que poderia indicar a presenccedila de uma mistura de polimorfos mas atraveacutes

de um estudo mais pormenorizado usando Espectroscopia de Infravermelho e Difracccedilatildeo de Raios-X de poacute

esta hipoacutetese natildeo eacute aparentemente suportada podendo a divisatildeo dos picos dever-se ao tamanho das partiacuteculas

formadas durante o crescimento dos cristais Esta hipoacutetese teraacute de ser confirmada em trabalho futuro Este eacute

um exemplo interessante da importacircncia da utilizaccedilatildeo combinada de diferentes meacutetodos de estudo na investiga-

ccedilatildeo de polimorfismo

55

Capiacutetulo 4

56

57

4 Experimental

41 Materiais e Meacutetodos

411 ndash Materiais

4111 - Preparaccedilatildeo das amostras

A pirazinamida utilizada neste trabalho foi fornecida pela Fluka com uma pureza superior a 99 As amostras

de partida de picolinamida e ibuprofeno foram adquiridas agrave Sigma com purezas de 98 e 99 respectivamen-

te tendo-se usado tambeacutem ibuprofeno padratildeo USP

Na geraccedilatildeo das formas polimoacuterficas da pirazinamida foram usados diferentes processos de cristalizaccedilatildeo No

procedimento cristalizaccedilatildeo a partir de soluccedilotildees P1 usaram-se ~ 005 mmol do composto de partida dissolvidas

em 6 mL de um dado solvente agrave temperatura ambiente as soluccedilotildees foram filtradas para uma caixa de Petri e o

solvente evaporado agrave temperatura ambiente (~ 20ordmC) Foram usados como solventes aacutegua acetona dioxano

acetonitrilo e os soacutelidos obtidos foram analizados apoacutes um periacuteodo de duas semanas O segundo procedimento

ensaiado P2 consistiu num processo de liofilizaccedilatildeo efectuado num equipamento Labconco 5 soluccedilatildeo aquosa

preacute-congelada a -80ordmC ciclo de liofilizaccedilatildeo -30ordmC durante 2h -10ordmC durante 4h 0ordmC durante 6h 5ordmC durante

6h 10ordmC durante 48h e depois mantida agrave temperatura ambiente

No caso da picolinamida foi avaliada a formaccedilatildeo de formas soacutelidas usando o procedimento P1 descrito para a

pirazinamida (P1) empregando como solventes acetato de etilo e etanol tendo-se tambeacutem estudado cristaliza-

dos a partir do fundido (P2)

Na geraccedilatildeo das formas polimoacuterficas do ibuprofeno foram igualmente usados diferentes processos de cristaliza-

ccedilatildeo usando diferentes condiccedilotildees O procedimento 1 (P1) foi realizado da mesma forma da usada em P1 da

pirazinamida No procedimento 2 (P2) as soluccedilotildees foram preparadas da mesma forma que em P1 e apoacutes a

filtraccedilatildeo foram colocadas num frigoriacutefico a 4ordmC e o solvente evaporou a esta temperatura

Foram utilizados solventes de qualidade analiacutetica

412 ndash Meacutetodos

4121 ndash Calorimetria Diferencial de Varrimento (DSC)

A teacutecnica de Calorimetria Diferencial de Varrimento (DSC) ocupa um lugar de relevo de entre os meacutetodos de

investigaccedilatildeo da estrutura dos soacutelidos Trata-se de um meacutetodo largamente vulgarizado para o qual se dispotildee de

58

equipamento que apresenta na actualidade muitas potencialidades e que permite a obtenccedilatildeo de propriedades

termodinacircmicas com elevado grau de precisatildeo

A Calorimetria Diferencial de Varrimento eacute uma teacutecnica de anaacutelise teacutermica que regista a diferenccedila de fluxo teacuter-

mico entre a amostra e a referecircncia em funccedilatildeo do tempo ou da temperatura no decorrer de um programa de

temperatura preacute-seleccionado Eacute um meacutetodo de variaccedilatildeo entaacutelpica no qual a diferenccedila no fornecimento de

energia caloriacutefica entre uma substacircncia e um material de referecircncia eacute medida em funccedilatildeo da temperatura

enquanto a substacircncia em estudo e a referecircncia satildeo submetidas a um mesmo programa de aquecimento rigoro-

samente controlado

Estas medidas fornecem dados qualitativos e quantitativos em processos endoteacutermicos (absorccedilatildeo de energia

caloriacutefica) e exoteacutermicos (libertaccedilatildeo de energia caloriacutefica) permitindo obter informaccedilotildees referentes a alteraccedilotildees

de propriedades fiacutesicas eou quiacutemicas com por exemplo temperaturas caracteriacutesticas (temperatura de fusatildeo

cristalizaccedilatildeo transiccedilatildeo viacutetrea) grau de cristalinidade de um poliacutemero diagramas de fase entalpias de transiccedilatildeo

de fase e de reacccedilatildeo estabilidade teacutermica e oxidativa grau de pureza e cineacutetica de reacccedilotildees Por este motivo a

DSC eacute amplamente aplicada na caracterizaccedilatildeo de materiais orgacircnicos e inorgacircnicos cristalinos e amorfos assim

como nas induacutestrias farmacecircutica e cosmeacutetica alimentar etc

Como limitaccedilotildees desta teacutecnica refira-se a dificuldade de interpretaccedilatildeo (acontece algum processo mas qual)

requerendo normalmente outros meacutetodos complementares para a interpretaccedilatildeo dos resultados Para aleacutem dis-

so necessita de calibraccedilatildeo em toda a gama de temperatura

De acordo com os princiacutepios operacionais os caloriacutemetros diferenciais de varrimento podem ser divididos em

dois tipos de potecircncia compensada e de fluxo de energia caloriacutefica Neste trabalho utilizou-se o DSC do pri-

meiro tipo

Nos caloriacutemetros diferenciais de varrimento de potecircncia compensada (Figura 41) as ceacutelulas ou plataformas

onde se colocam a amostra e a referecircncia encontram-se equipadas individualmente com um sensor de resistecircn-

cia de platina que mede a temperatura de cada uma e uma resistecircncia de aquecimento

Figura 41 ndash Caloriacutemetro diferencial de varrimento de potecircncia compensada

Quando eacute detectada uma diferenccedila de temperatura entre a amostra e a referecircncia devido a uma alteraccedilatildeo da

amostra eacute alterada a energia teacutermica ( tH partpart ) fornecida agrave amostra de modo a manter um diferencial de tem-

peraturas nulo entre ambas (Tamostra = Treferecircncia) Uma vez que essa quantidade de energia eacute exactamente equiva-

1 ndash Resistecircncia de aquecimento 2 ndash Termoacutemetro

59

lente agrave quantidade de energia absorvida ou libertada na transformaccedilatildeo ocorrida na amostra o seu registo forne-

ce uma medida calorimeacutetrica directa da energia associada agrave transformaccedilatildeo

Como todos os instrumentos de medida os aparelhos de DSC apresentam um certo tempo de resposta devido

a alguma resistecircncia teacutermica o que se traduz pelo aparecimento de desvios da linha de base Para aumentar o

rigor das determinaccedilotildees o sinal calorimeacutetrico (SC) determinado pelo aparelho a aacuterea do pico eacute calibrado

determinando-se uma constante de calibraccedilatildeo K tal que realQ

SCK = sendo Qreal a energia caloriacutefica realmente

dissipado na ceacutelula A constante K eacute assim funccedilatildeo da temperatura da atmosfera em torno das ceacutelulas e de

quaisquer resistecircncias que conduzam a perdas de energia caloriacutefica As temperaturas de fusatildeo de padrotildees como

o iacutendio estanho chumbo por exemplo podem ser utilizadas para calibrar a temperatura indicada pelo equipa-

mento enquanto que a entalpia de fusatildeo destas substacircncias pode ser utilizada na calibraccedilatildeo do sinal calorimeacutetri-

co

Podem realizar-se ciclos de aquecimento arrefecimento percorridos entre a temperatura do azoto liacutequido e

700ordmC que eacute o limite superior de utilizaccedilatildeo da instrumentaccedilatildeo deste tipo recolhendo uma grande riqueza de

informaccedilatildeo relativamente agrave estabilidade da substacircncia em estudo tipo de transformaccedilatildeo que ocorre a uma dada

temperatura por aquecimento ou arrefecimento mecanismo que preside a cada uma das transformaccedilotildees obser-

vadas etc

Aproveitando as potencialidades do equipamento fazendo variar a velocidade de varrimento eacute ainda possiacutevel

estudar aspectos importantes relacionados com o mecanismo das transformaccedilotildees estruturais e pocircr em evidecircn-

cia a sobreposiccedilatildeo de sinais

Estes equipamentos aleacutem de possibilitarem medidas de baixos valores de variaccedilatildeo de entalpia possibilitam

ainda a utilizaccedilatildeo de pequenas quantidades de amostra (geralmente entre 1 e 20mg)

Procedimento experimental e equipamento utilizado

Os estudos de DSC foram realizados num caloriacutemetro Perkin-Elmer Pyris 1 equipado com sistema de refrige-

raccedilatildeo Intracooler com liacutequido de refrigeraccedilatildeo etilenoglicolaacutegua (11 vv) a ndash10ordmC usando azoto como gaacutes de

purga 20mLmin

As amostras foram preparadas em caacutepsulas em alumiacutenio de 10microl e 30microl Como ceacutelula de referecircncia usou-se uma

caacutepsula vazia idecircntica agrave usada para as amostras

A calibraccedilatildeo do aparelho foi feita de forma usual agrave velocidade de 10ordmCmin utilizada na grande maioria das

amostras A calibraccedilatildeo da temperatura [4647] foi realizada com padrotildees de elevada qualidade como o bifenilo

(CRM LGC 2610 Tfus = 6893plusmn003 ordmC) aacutecido benzoacuteico (CRM LGC 2606 Tfus = 12235 plusmn 002 ordmC) iacutendio

(Perkin-Elmer x = 9999 Tfus = 15660 ordmC) e cafeiacutena (substacircncia de calibraccedilatildeo Mettler Toledo ME 18 872

Tfus = 2356 plusmn 02 ordmC) A calibraccedilatildeo da entalpia foi realizada com iacutendio (∆fusH = 3286 plusmn 13 Jmol)

As amostras foram estudadas em ciclos de aquecimento arrefecimento a vaacuterias velocidade de varrimento

como seraacute referido posteriormente na apresentaccedilatildeo dos resultados e a calibraccedilatildeo confirmada a cada caso

60

4122 ndash Termomicroscopia

A termomicroscopia consiste na observaccedilatildeo microscoacutepica das amostras submetidas a aquecimento ou arrefeci-

mento usando luz polarizada As transformaccedilotildees que podem ocorrer na amostra em estudo podem ser obser-

vadas directamente na ocular do microscoacutepio ou registadas por meio de uma cacircmara fotograacutefica em viacutedeo com

a vantagem de serem gravadas e poderem ser estudadas em pormenor posteriormente Esta teacutecnica permite a

observaccedilatildeo dos efeitos dependentes da temperatura como por exemplo a fusatildeo dos cristais detecccedilatildeo de formas

cristalinas (polimorfismo)[48ndash49]

Com base no comportamento oacuteptico eacute costume dividir as substacircncias em dois grandes grupos Num o iacutendice

de refracccedilatildeo eacute independente da direcccedilatildeo de propagaccedilatildeo da radiaccedilatildeo apresenta um valor uacutenico para uma dada

substacircncia Estas substacircncias satildeo designadas opticamente por isotroacutepicas A este grupo pertencem os soacutelidos

amorfos e os soacutelidos cristalinos com arranjo reticular cuacutebico O outro grupo eacute caracterizado por apresentar um

iacutendice de refracccedilatildeo dependente da direcccedilatildeo de propagaccedilatildeo da luz As substacircncias que a ele pertencem satildeo

designadas opticamente por anisotroacutepicas Deste grupo fazem parte todos os soacutelidos cristalinos com excepccedilatildeo

daqueles que tecircm arranjo reticular cuacutebico

Na Figura 42 representa-se o dispositivo utilizado na observaccedilatildeo de uma amostra com luz polarizada

Figura 42 ndash Esquema de um sistema para observaccedilatildeo de uma amostra com luz polarizada

Um meio isotroacutepico natildeo altera a cor da radiaccedilatildeo que nela incide Contudo produz um decreacutescimo de intensida-

de da radiaccedilatildeo que torna visiacuteveis contornos na amostra e portanto permite acompanhar variaccedilotildees de forma e

volume que nela ocorram As amostras anisotroacutepicas apresentam cor diferente da luz incidente

Procedimento experimental e equipamento utilizado

O equipamento usado esquematicamente representado na Figura 43 eacute constituiacutedo por uma placa de aqueci-

mento DSC 600 da Linkam systems por um bloco central constituiacutedo por uma unidade CI94 cuja funccedilatildeo eacute

controlar a temperatura nas etapas de aquecimento arrefecimento uma unidade LNP942 que controla a

refrigeraccedilatildeo uma unidade VTO232 e um computador Intel (R) Pentium (R) 4 que controla todo o sistema A

ceacutelula eacute aquecida com um microforno cuja temperatura eacute controlada por sensores de Pt100 Para a observaccedilatildeo

Polarizador Amostra Analisador Detector

61

oacuteptica foi utilizado um microscoacutepio Leica DMRB uma cacircmara de viacutedeo Sony CCD-IRISRGB modelo DXC-

151 AP um monitor Sony HR Triniton modelo PVM-2053MD e um gravador de viacutedeo Sony SV0-1500P VHS

VCR Na anaacutelise de imagem usou-se o software da Linkam systems com RTVMS (Real Time Viacutedeo Measurement

System)

As amostras foram preparadas por dispersatildeo de uma pequena quantidade do material a estudar na ceacutelula da

amostra sendo esta coberta com uma tampa A dispersatildeo do material na ceacutelula permite estudar o comporta-

mento de partiacuteculas isoladas o que poderaacute ser uacutetil no caso da amostra ter comportamento heterogeacuteneo As

imagens foram obtidas por utilizaccedilatildeo combinada de luz polarizada e de compensadores de onda o que confere

agrave imagem de fundo uma cor uacutenica e natildeo negra Usou-se uma ampliaccedilatildeo de 200X

As amostras foram estudadas aquecendo a amostra entre os 25ordmC e a fusatildeo tendo sido usada uma velocidade

de 10ordmCmin

Figura 43 ndash Representaccedilatildeo esquemaacutetica do equipamento usado em termomicroscopia A ndash Placa de aquecimento B ndash

Microscoacutepio C ndash Cacircmara de viacutedeo D ndash Computador E ndash Interface graacutefica F ndash Sistema de controle da refri-

geraccedilatildeo G ndash Interface de computador H ndash Viacutedeo gravador I ndash Monitor J ndash Depoacutesito de azoto liacutequido

4123 ndash Conjugaccedilatildeo dos meacutetodos de Termomicroscopia e DSC

Os resultados obtidos a partir de medidas de DSC satildeo normalmente reprodutiacuteveis e quantitativos mas natildeo

podem estar sempre prontamente correlacionadas com a respectiva transformaccedilatildeo de fase ou reacccedilatildeo quiacutemica

que ocorre na substacircncia Tecircm sido feitas tentativas para melhorar alguns meacutetodos termoanaliacuteticos atraveacutes de

uma correlaccedilatildeo entre os seus resultados e as mudanccedilas fiacutesicas ou quiacutemicas da substacircncia em questatildeo As combi-

naccedilotildees destes dois meacutetodos tecircm demonstrado grande sucesso Os efeitos que natildeo mostram nenhuma mudanccedila

de entalpia significativa com DSC podem muitas vezes ser detectadas com microscopia Por outro lado as

investigaccedilotildees termomicroscoacutepicas requerem muitas vezes estimativas dos calores de transformaccedilatildeo fusatildeo e

cristalizaccedilatildeo[50ndash51]

62

4124 ndash Espectroscopia de Absorccedilatildeo no Infravermelho

A Espectroscopia de Absorccedilatildeo no IV estaacute associada ao uso de radiaccedilatildeo electromagneacutetica nesta regiatildeo do espec-

tro para estudar a composiccedilatildeo e a estrutura da mateacuteria

A energia associada agrave absorccedilatildeo na gama do infravermelho eacute capaz de promover transiccedilotildees vibracionais-

rotacionais vibracionais ou rotacionais Considerando que a faixa mais usual de utilizaccedilatildeo corresponde agrave regiatildeo

do infravermelho meacutedio (4000 a 400 cm-1) o estudo das transiccedilotildees vibracionais eacute o mais importante Para que

uma moleacutecula seja capaz de absorver no infravermelho eacute necessaacuterio que ela apresente variaccedilotildees de momento

dipolar associada ao modo vibracional considerado[3652ndash54]

Assim quando um material for avaliado utilizando radiaccedilatildeo infravermelha seraacute obtido um espectro que rela-

ciona absorvacircncia versus comprimento de onda (normalmente eacute utilizado o nuacutemero de onda que eacute o inverso do

comprimento de onda) que indica a ocorrecircncia ou natildeo de absorccedilatildeo pelo material de energia associada agravequele

comprimento de onda Como os grupos funcionais absorvem em diferentes comprimentos de onda eacute possiacutevel

identificar os grupos quiacutemicos presentes na amostra

O polimorfismo em cristais de compostos orgacircnicos eacute causado por diferentes arranjos estruturais da mesma

moleacutecula Se as interacccedilotildees moleculares no cristal satildeo bastantes fortes decorrentes de um fenoacutemeno como as

ligaccedilotildees de hidrogeacutenio as diferenccedilas nas formas polimoacuterficas podem ser evidenciadas com teacutecnicas como a

Espectroscopia de Absorccedilatildeo no Infravermelho IV

Reflectacircncia Total Atenuada (ATR)

Em 1961 Fahrenfort descreveu uma nova teacutecnica para obtenccedilatildeo de espectros de infravermelho para compostos

orgacircnicos a Reflectacircncia Total Atenuada (ATR ndash Attenuated Total Reflectance)

O modo de ATR eacute uma teacutecnica natildeo destrutiva que permite a obtenccedilatildeo de espectros de amostras soacutelidas ou

liacutequidas tais como soacutelidos pouco soluacuteveis poacutes pastas entre outras Eacute tambeacutem adequado para caracterizaccedilatildeo de

materiais que sejam demasiado finos ou que absorvam demasiado intensamente quando analisados por espec-

troscopia de transmitacircncia Na espectroscopia de infravermelhos por ATR a superfiacutecie da amostra eacute colocada

em contacto com a superfiacutecie de um cristal apropriado muitas vezes feito de Germeacutenio (Ge) ou de Seleneto de

Zinco (ZnSe) A radiaccedilatildeo infravermelha proveniente da fonte passa atraveacutes do cristal Quando o acircngulo de

incidecircncia na interface amostra cristal excede o acircngulo criacutetico a reflexatildeo total interna da radiaccedilatildeo ocorre e uma

onda evanescente eacute estabelecida na interface A radiaccedilatildeo eacute reflectida atraveacutes do cristal penetrando na amostra a

cada reflexatildeo ao longo da superfiacutecie do cristal (como esquematizado na figura seguinte Figura 44)

63

Figura 44 ndash Sistema ATR de muacuteltipla reflexatildeo

O feixe de radiaccedilatildeo perde energia no comprimento de onda em que o material da amostra absorve Apoacutes este

processo a radiaccedilatildeo atenuada resultante eacute direccionada do cristal para o percurso normal do feixe no espectro-

fotoacutemetro sendo medida pelo detector originando o espectro da amostra A profundidade da penetraccedilatildeo da

radiaccedilatildeo na amostra e o nuacutemero total de reflexotildees ao longo do cristal podem ser controlados pela variaccedilatildeo do

acircngulo de incidecircncia assim como pela selecccedilatildeo do tipo de cristal

Num espectrofotoacutemetro ATR tem de existir um contacto muito proacuteximo entre a amostra e a superfiacutecie do cris-

tal uma vez que o efeito ATR tem lugar nesta Daiacute que se utilize por vezes uma prensa de modo a garantir um

perfeito contacto entre a superfiacutecie da amostra e o cristal como no caso dos soacutelidos particulados

Nesta teacutecnica pouca ou nenhuma preparaccedilatildeo da amostra eacute requerida o que constitui uma grande vantagem nos

estudos de polimorfismo podendo ser usada na anaacutelise de uma grande variedade de soacutelidos e liacutequidos consoan-

te o tipo de cristal

Eacute importante realccedilar que apesar dos benefiacutecios esta teacutecnica possui algumas limitaccedilotildees que incluem a sensibili-

dade inferior em comparaccedilatildeo agrave proporcionada pelos meacutetodos convencionais

Procedimento experimental e equipamento utilizado

Os estudos de espectroscopia de absorccedilatildeo no infravermelho foram realizados num espectroacutemetro FTIR Ther-

moNicolet IR300 resoluccedilatildeo de 1cm-1 com a teacutecnica da pastilha de KBr e num PerkinElmer Spectrum 400 FT-

IRATR resoluccedilatildeo de 1cm-1

As amostras foram preparadas misturando-se uma certa quantidade de amostra com brometo de potaacutessio (cer-

ca de 07 mg de amostra e 100 mg de KBr)

4125 ndash Difracccedilatildeo de Raios X

Dentre as vaacuterias teacutecnicas de caracterizaccedilatildeo de materiais a teacutecnica de difracccedilatildeo de raios X eacute a mais indicada na

determinaccedilatildeo das fases cristalinas presentes nesses materiais Isto eacute possiacutevel porque nos cristais os aacutetomos se

64

ordenam em planos cristalinos separados entre si por distacircncias da mesma ordem de grandeza dos comprimen-

tos de onda dos raios X

Ao incidir um feixe de raios X num cristal o mesmo interage com os aacutetomos presentes originando o fenoacutemeno

de difracccedilatildeo A difracccedilatildeo de raios X ocorre segundo a Lei de Bragg (Equaccedilatildeo 1) a qual estabelece a relaccedilatildeo

entre o acircngulo de difracccedilatildeo e a distacircncia entre os planos que a originaram (caracteriacutesticos para cada fase cristali-

na)[55]

Figura 45 ndash Difracccedilatildeo de raios X e a Lei de Bragg[56]

A principal aplicaccedilatildeo da difracccedilatildeo de raios X refere-se agrave identificaccedilatildeo de compostos cristalinos sejam eles orgacirc-

nicos ou inorgacircnicos

Os planos de difracccedilatildeo e as suas respectivas distacircncias interplanares bem como as densidades de aacutetomos (elec-

trotildees) ao longo de cada plano cristalino satildeo caracteriacutesticas especiacuteficas e uacutenicas de cada substacircncia cristalina da

mesma forma que o padratildeo difractomeacutetrico por ela gerado Dentre as vantagens da teacutecnica de difracccedilatildeo de raios

X para a caracterizaccedilatildeo de fases destacam-se a simplicidade e rapidez do meacutetodo a confiabilidade dos resulta-

dos obtidos (pois o perfil de difracccedilatildeo obtido eacute caracteriacutestico para cada fase cristalina) a possibilidade de anaacutelise

de materiais compostos por uma mistura de fases e uma anaacutelise quantitativa destas fases[55]

Os ensaios de difracccedilatildeo de raios X de poacute foram realizados no Centro de Estudos de Materiais no Departamen-

to de Fiacutesica da Universidade de Coimbra

Procedimento experimental e equipamento utilizado

Foi preenchido um capilar de vidro com o poacute obtido pela moagem dos soacutelidos As amostras foram colocadas

num difractoacutemetro de poacute ENRAF-NONIUS (equipado com um detector CPS120 por INEL) e os dados foram

recolhidos durante 5h usando a geometria Debye-Scherrer Foi usada radiaccedilatildeo Cu Kα1 (λ = 1540598Aring) Como

calibrante externo foi usado o AlK(SO4)212H2O

Lei de Bragg nλ = 2d sen θ (Equaccedilatildeo 1) n nuacutemero inteiro (ordem de difracccedilatildeo) λ comprimento de onda dos raios X incidentes d distacircncia interplanar θ acircngulo de difracccedilatildeo

65

Bibliografia

[1] ndash Vencato I Estruturas Cristalinas por Difracccedilatildeo de Raios-X Caderno Brasileiro de Ensino de Fiacutesica Volume 5

(1988)

[2] ndash Atkins P Paula J Atkins Fiacutesico-Quiacutemica LTC Volume 1 7ordfEdiccedilatildeo (2003-2004)

[3] ndash Drago R Physical Methods For Chemists 2ordf Ed Saunders amp H B J College Publishers 17 (1992) 702

[4] ndash Giron D Thermochimica Acta 248 (1995) 1

[5] ndash Nangia A Accounts of Chemical Research 41 5 (2008) 595

[6] ndash Froehlich PE Gasparotto FS Journal of Basic and Applied Pharm Sciences 26 3 (2005) 205

[7] ndash Llinagraves A Goodman J Drug Discovery Today 13 516 (2008) 198

[8] ndash Costa L Universidade Federal do Rio Grande do Sul ldquoAvaliaccedilatildeo do Polimorfismo de Faacutermacos utiliza-

dos para a produccedilatildeo de medicamentos geneacutericos no Brasilrdquo (2005)

[9] ndash Lachman L Liebeman HA et all Teoria e Praacutetica na Induacutestria Farmacecircutica 1 (2005) 505

[10] ndash Bernstein J Crystal Polymorphism Engineering of Crystalline Materials Properties Springer Netherlands (2008) 87

[11] ndash Rodriacuteguez-Spong B Price C et all D Advanced Drug Delivery 56 (2004) 241

[12] ndash Buerger A Ramberger R Mikrochimica Acta 2 (1979) 259

[13] ndash Erdemir D Lee A et all Accounts of Chemical Research 42 (2009) 621

[14] ndash Manrich S Zanotto E et all Poliacutemeros Ciecircncia e Tecnologia ldquoAplicabilidade da Teoria Claacutessica da Nuclea-

ccedilatildeo Modificada (CD-CNT) agrave Cristalizaccedilatildeo de Poliacutemerosrdquo

[15] ndash Aaltonen J Allesoslash M et all European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics 71 (2009) 23

[16] ndash Chis V Picircrnau A et all Chemical Physics 316 (2005) 153

[17] ndash wwwffuppttoxicologiamonografiasano0304TuberculosedocPIRAZINAMIDAhtml

[18] ndash Becker C Dressman JB et all Journal of Pharmaceutical Sciences 97 9 (2008) 3709

[19] ndash Takaki Y Sasada Y Watanabeacute T Acta Crystallographica 13 (1960) 693

[20] ndash Ro G Sorum H Acta Crystallographica B28 (1972) 991

[21] ndash Ro G Sorum H Acta Crystallographica B28 (1972) 1677

[22] ndash Nakata K Takaki Y Memoirs of Osaka Kyoiku University Ser III Natural science and applied science 36 (1987)

93

[23] ndash Borba A Albrecht M et all Physical Chemistry Chemical Physics 10 (2008) 7010

[24] ndash Takano T Sasada Y et all Acta Crystallographica 21 (1966) 514

[25] ndash Borba A Zavaglia A et all Journal of Physical Chemistry A 112 (2008) 45

[26] ndash Marques L Departamento e Centro de Quiacutemica da Universidade de Eacutevora ldquoO Ibuprofeno Um faacutermaco com

sucessordquo

[27] ndash Perlovich G Kurkov S et all Journal of Pharmaceutical Sciences 93 (2004) 654

[28] ndash Rasenack N Muumlller B International Journal of Pharmaceutics 245 (2002) 9

[29] ndash Carvalho P Cass Q et all Brazilian Journal of Chemical Engineering 23 (2006) 291

[30] ndash Khan G Jiabi Z Drug Development and Industrial Pharmacy 24(5) (1998) 463

[31] ndash Rasenack N Muumlller W Development and Industrial Pharmacy 28 (2002) 1077

66

[32] ndash Dudognon E Danegravede F et all Pharmaceutical Research 25 (2008) 2853

[33] ndash wwwscribdcomdoc4003825Fisica-Difraccao-de-Raio-X (28082010)

[34] ndash Delgado M Marquez F et all Spectroscopy Lett 21 (1998) 841

[35] ndash Lautie A Froment F et all Spectroscopy Lett 9 (1976) 289

[36] ndash Chis V Pirnau A et all Chemical Physics 316 (2005) 153

[37] ndash Kalkar K Bhosekar M et all Spectrochimica Acta Part A 45 (1989) 635

[38] ndash Favila A Gallo M Mitnik D Journal of Molecular Modeling 13 (2007) 505

[39] ndash Gunasekaran S Sailatha E et all Indian Journal of Pure and Applied Physics 47 (2009) 259

[40] ndash Akyuz S Journal of Molecular Structure 651 (2003) 541

[41] ndash Jurneacuteen P Werngren J et all Antimicrobial Agents and Chemotheraphy 52 5 (2008) 1852

[42] ndash Garekani H Sadeghi F et all Drug Development and Industrial Pharmacy 27(8) (2001) 803

[43] ndash Kawakami K Miyoshi K et all Journal of Pharmaceuticals Sciences 95 (2006) 1354

[44] ndash Lee T Chang G Crystal Growth and Design 9 (2009) 3551

[45] ndash Xue Y Zhao Q et all Journal of Colloid and Interface Science 243 (2001) 388

[46] ndash Sabbah R An W et all Thermochimica Acta 331 (1999) 93

[47] ndash Gatta G Richardson J et all Pure and Applied Chemistry 78 (2006) 1455

[48] ndash Seefeldt K Miller J et all Journal of Pharmaceutical Sciences 96 5 (2007) 1147

[49] ndash Charsley E Stewart C et all Journal of Thermal Analysis and Calorimetry 72 (2003) 1087

[50] ndash Celis K Driessche I et all Measurement Science Review 1 1 (2001) 181

[51] ndash Wiedemann H Bayer G Journal of Thermal Analysis 30 (1985) 1273

[52] ndash wwwgooglept

[53] ndash Brittain H Journal of Pharmaceutical Sciences 86 4 (1997) 405

[54] ndash Norris T Aldridge P Sekulic S Analyst 122 (1997) 549

[55] ndash Albers A Melchiades F et all Ceracircmica 48 305 (2002) 34

[56] ndash Kahn H PMI-2201 Difracccedilatildeo de Raios X 1

[57] ndash Tuberculosis 88 2 (2008) 141

[58] ndash Akyuz S Journal of Molecular Structure 651-653 (2003) 541

[59] ndash Brittain H (ed) Physical Characterization of Pharmaceutical Solids (1995)

[60] ndash Šestaacutek J Comprehensive Analytical Chemistry XII XI (1984)

[61] ndash Casimiro MH Leal JP et all Anaacutelise Calorimeacutetrica aplicada a Poliacutemeros Bioloacutegicos 29

[62] ndash Yu-Chu M Li Thermochimica Acta 476 (2008) 1

[63] ndash Morbidoni H Quiacutemica Viva 3 (2004)

[64] ndash Yoshida S Pharmaceutical Society of Japan 11 5 (1963) 628

[65] ndash Sreevatsan S Pan X et all Antimicrobial Agents and Chemotheraphy 41 3 (1997) 636

[66] ndash Wesotowski M Konarski T Journal of Thermal Analysis 45 (1995) 1199

[67] ndash Vippagunta S Brittain H Grant D Advanced Drug Delivery 48 (2001) 3

[68] ndash Nunes S Euseacutebio M et all International Journal of Pharmaceutics 285 (2004) 13

[69] ndash Akalin E Akyuz S Vibrational Spectroscopy 42 (2006) 333

[70] ndash Szablowicz M Karpiński A et all Transition Metal Chemistry 31 (2006) 1075

67

[71] ndash Castro R Maria T et all Crystal Growth amp Design 10 (2010) 274

[72] ndash Correcirca R Lima D et all Laboratoacuterio de Cristalografia Instituto de Fiacutesica de Satildeo CarlosUSP

[73] - Buerger A Ramberger R Mikrochimica Acta 2 (1979) 273

[74] ndash Wirth D Stephenson G Organic Process Research amp Development 1 (1997) 55

[75] ndash Wang Y Li Y et all Spectrochimica Acta Part A 56 (2000) 2637

[76] ndash Byrn S Pfeiffer R et all Pharmaceutical Research 12 (1995) 945

[77] ndash Khankari R Grant D Thermochimica Acta 248 (1995) 61

[78] ndash Gavezzotti A Fillippini G Journal of the American Chemical Society 117 (1995) 12299

[79] ndash Hancock B Zografi G Journal of Pharmaceuticals Sciences 86 (1997) 1

[80] ndash Yu L Advanced Drug Delivery Reviews 48 (2001) 27

[81] ndash Kitamura M Journal of Crystal Growth 237-239 (2002) 2205

[82] ndash Snider D Addicks W et all Advanced Drug Delivery Reviews 56 (2004) 391

[83] ndash Allesoslash M Berg F et all Journal of Pharmaceuticals Sciences 97 (2008) 2145

[84] ndash Lerdkanchanaporn S Dollimore D Journal of Thermal Analysis 49 (1997) 879

[85] ndash Beach J Park M et all Pharmaceutical Development and Technology 10 (2005) 413

[86] ndash Passerini N Albertini B et all European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics 15 (2002) 71

68

69

Apecircndice

70

71

Algoriacutetmo de decisatildeo Q6A

(1)

Pesquisa de polimor-fos com o novo

faacutermaco

Apresenta diferentes polimorfos

NAtildeO Nenhuma acccedilatildeo a ser

tomada

SIM

Caracterizar as formas por - Difracccedilatildeo de raios-X de poacute - DSC Anaacutelise Teacutermica - Microscopia - Espectroscopia

IR PARA 2

72

(2)

Os polimorfos apre-sentam diferentes

propriedades

NAtildeO

SIM

Afecta a seguranccedila e a eficaacutecia do faacutermaco

Nenhum teste ou criteacuterio de aceitaccedilatildeo para o faacutermaco

NAtildeO

SIM

Estabelecer um criteacuterio de aceitaccedilatildeo para os polimorfos do faacutermaco IR PARA 3

73

(3)

Observa-se em (1) que primeiramente se estabelecem as caracteriacutesticas das possiacuteveis formas cristalinas do faacuter-

maco e as suas propriedades fiacutesico-quiacutemicas conforme o caso bem como a sua forma de detecccedilatildeo pelas meto-

dologias indicadas

Posteriormente a acccedilatildeo (2) visa estabelecer o impacto destas formas polimoacuterficas na seguranccedila e eficaacutecia do

faacutermaco auxiliando na determinaccedilatildeo de criteacuterios de aceitaccedilatildeo do faacutermaco e na avaliaccedilatildeo do risco sanitaacuterio que

representa tal fenoacutemeno num caso especiacutefico Havendo este risco o ICH estabeleceu em (3) vias de monitori-

zaccedilatildeo das alteraccedilotildees

O faacutermaco encontra-se dentro dos criteacuterios de

aceitaccedilatildeo dos ensaios de qualidade com modifica-

ccedilatildeo na proporccedilatildeo dos polimorfos

SIM Nenhum teste ou criteacuterio de aceitaccedilatildeo

para o faacutermaco

NAtildeO

Monitorar o polimorfismo durante a estabilidade do faacutermaco

A modificaccedilatildeo pode afectar a seguranccedila ou a

eficaacutecia

NAtildeO Natildeo haacute necessidade de estabelecer criteacuterios de aceitaccedilatildeo para polimorfis-

mo do faacutermaco

SIM

Estabelecer criteacuterios de aceitaccedilatildeo consis-tente com a seguranccedila eou eficaacutecia

3

1 Introduccedilatildeo

11 Interesse no tema

Em trabalhos de investigaccedilatildeo e de controlo de qualidade e na actividade quiacutemica ligada agrave induacutestria em laboratoacute-

rios torna-se necessaacuterio caracterizar compostos soacutelidos natildeo soacute sob o ponto de vista quiacutemico mas tambeacutem sob

o ponto de vista estrutural

As propriedades manifestadas por uma dada forma estrutural podem ser muito diferentes das apresentadas por

outras formas do mesmo composto Assim existe a necessidade de investigaccedilatildeo da estrutura de um dado com-

posto no sentido de obter os arranjos estruturais desejados e de os caracterizar A actividade cientiacutefica dirigida

nesse sentido eacute assinalaacutevel em muitas induacutestrias nomeadamente na induacutestria farmacecircutica e alimentar No que

respeita agrave induacutestria farmacecircutica eacute de salientar o interesse despertado pelo polimorfismo apoacutes ter sido desco-

berto que diferentes polimorfos podem ter diferente actividade bioloacutegica Mas natildeo eacute somente a biodisponibili-

dade que interessa considerar no medicamento As propriedades relacionadas com o modo de preparaccedilatildeo com

a estabilidade teacutermica e estrutural satildeo aspectos a ter em conta na tecnologia farmacecircutica Por exemplo o haacutebito

cristalino as dimensotildees dos cristais o grau de cristalinidade facilitam ou dificultam as diferentes formulaccedilotildees

com que o produto eacute lanccedilado no mercado

Pesquisar polimorfos e identificar a sua estabilidade relativa satildeo um ponto muito importante em preacute-formulaccedilatildeo

farmacecircutica

12 Caracterizaccedilatildeo Estrutural do Estado Soacutelido

A noccedilatildeo intuitiva de soacutelido eacute a de um corpo riacutegido em que a separaccedilatildeo meacutedia entre aacutetomos eacute pequena quando

comparada agrave separaccedilatildeo meacutedia entre aacutetomos em gases e onde as posiccedilotildees relativas entre aacutetomos natildeo mudam

com o tempo Num liacutequido as distacircncias meacutedias entre os aacutetomos satildeo da mesma ordem de grandeza que nos

soacutelidos mas as posiccedilotildees relativas entre os aacutetomos natildeo satildeo fixas

Os soacutelidos podem ser classificados como amorfos ou cristalinos de acordo com o grau de ordem encontrado

na sua estrutura Nos soacutelidos amorfos as moleacuteculas estatildeo dispostas mais ou menos ao acaso nos soacutelidos crista-

linos para aleacutem da ordem posicional a estrutura eacute ainda determinada pela orientaccedilatildeo das unidades constituintes

umas relativamente agraves outras Como consequecircncia o cristal tem uma estrutura caracterizada por uma repeticcedilatildeo

regular dos componentes apresentando propriedades de sistemas homogeacuteneos simeacutetricos e anisotroacutepicos Os

soacutelidos amorfos satildeo homogeacuteneos e isotroacutepicos e natildeo apresentam simetria

As estruturas cristalinas satildeo formadas por unidades baacutesicas e repetitivas denominadas ceacutelulas unitaacuterias (menor

arranjo de aacutetomos iotildees ou moleacuteculas que pode representar um soacutelido cristalino) Estas ceacutelulas satildeo a menor

unidade paralelepipeacutedica que representa a simetria da estrutura cristalina

4

A partir das ceacutelulas unitaacuterias e levando em conta os eixos de simetria e a posiccedilatildeo do centro geomeacutetrico de cada

elemento do cristal eacute possiacutevel descrever qualquer cristal com base em diagramas designados por redes de Bravais

nome que homenageia Auguste Bravais (1811-1863) um dos pioneiros do seu estudo Por sua vez em funccedilatildeo

das possiacuteveis localizaccedilotildees das partiacuteculas (aacutetomos iotildees ou moleacuteculas) na ceacutelula unitaacuteria estabelecem-se 14 estru-

turas cristalinas baacutesicas as denominadas redes de Bravais (ver Tabela 11)[1 2]

Tabela 11 - Distribuiccedilatildeo das redes de Bravais pelos sistemas cristalinos

Tipos de rede Paracircmetros

da ceacutelula Simples (P) Base

centrada (C) Corpo

centrado (I) Face

centrada (F)

Tricliacutenico α ne β ne γ ne 90ordm

a ne b ne c

Monocliacutenico α = γ = 90ordm ne β

a ne b ne c

Ortorrocircmbico α = β = γ = 90ordm

a ne b ne c

Tetragonal α = β = γ = 90ordm

a = b ne c

Trigonal a = b = c

α = β = γ ne 90ordm

Hexagonal

α = β = 90ordm γ =

120ordm

a = b ne c

Sis

tem

as c

rist

alin

os

Cuacutebico α = β = γ = 90ordm

a = b = c

Todos os materiais cristalinos ateacute agora identificados pertencem a um dos 14 arranjos tridimensionais corres-

pondentes agraves estruturas cristalinas baacutesicas de Bravais A estrutura de cada cristal pode ser representada por uma

das estruturas constantes da Tabela 11 agrupando-se depois num dos sete sistemas de cristalizaccedilatildeo Cada uma

das estruturas agrega uma ceacutelula unitaacuteria contendo aacutetomos em coordenadas especiacuteficas de cada ponto da malha

cristalina

5

A simetria apresentada pelos soacutelidos cristalinos estaacute relacionada com a simetria molecular Entre os compostos

inorgacircnicos e orgacircnicos existe uma grande diferenccedila em relaccedilatildeo agraves simetrias encontradas nos respectivos cris-

tais Nos cristais inorgacircnicos encontram-se predominantemente simetrias cuacutebica hexagonal tetragonal ou

trigonal enquanto os cristais orgacircnicos se apresentam essencialmente com simetria monocliacutenica ou ortorrocircm-

bica Soacute em casos muitos especiais por exemplo em moleacuteculas globulares se encontram cristais orgacircnicos com

simetria cuacutebica Haacute tambeacutem diferenccedila em relaccedilatildeo ao tipo de ceacutelulas encontradas num e noutro caso Enquanto

nos cristais de compostos inorgacircnicos se podem encontrar todos os tipos de ceacutelulas nos orgacircnicos a ceacutelula

primitiva de Bravais eacute predominante[3]

13 Polimorfismo

131 ndash Definiccedilatildeo

De acordo com a definiccedilatildeo de McCronersquos ldquoO polimorfismo de qualquer composto eacute a sua habilidade para cris-

talizar em vaacuterias estruturas distintasrdquo[4] Quando diferentes confoacutermeros da mesma moleacutecula surgem em dife-

rentes formas cristalinas o fenoacutemeno eacute chamado de polimorfismo conformacional Ocasionalmente a mesma

estrutura cristalina apresenta mais do que um confoacutermero [56]

Os diferentes cristais formados satildeo designados de polimorfos No caso de substacircncias elementares a designa-

ccedilatildeo comum eacute a de aloacutetropos O exemplo mais conhecido de polimorfismo alotropia eacute o do carbono que pode

existir na forma de grafite ou como diamante[4] Eacute importante distinguir estas formas e pseudopolimorfos nos

quais haacute inclusatildeo de moleacuteculas de solvente na estrutura cristalina Diferentes interacccedilotildees inter e intramolecula-

res tais como as interacccedilotildees de van der Waals e ligaccedilotildees de hidrogeacutenio estaratildeo presentes nas diferentes estrutu-

ras polimoacuterficas

132 ndash Aspectos gerais e importacircncia na Induacutestria Farmacecircutica

Muitas substacircncias satildeo capazes de adoptar uma ou mais formas cristalinas puras de forma identificaacutevel e defini-

da ou uma forma amorfa sem estrutura definida dependendo das condiccedilotildees (temperatura solvente tempo)

sob as quais a cristalizaccedilatildeo eacute induzida[6]

Os polimorfos tecircm assim as mesmas propriedades no estado liacutequido e gasoso mas comportam-se de maneira

diferente no estado soacutelido Apesar de serem idecircnticos na sua composiccedilatildeo quiacutemica os polimorfos de uma dada

substacircncia diferem na solubilidade velocidade de dissoluccedilatildeo biodisponibilidade estabilidade quiacutemica estabili-

dade fiacutesica ponto de fusatildeo cor densidade e muitas outras propriedades[7] Vale a pena realccedilar que diferenccedilas

morfoloacutegicas ou macroscoacutepicas nos cristais natildeo revelam necessariamente a ocorrecircncia de polimorfismo Estas

6

alteraccedilotildees morfoloacutegicas podem ser geradas por diferentes direcccedilotildees no crescimento do cristal durante o proces-

so de cristalizaccedilatildeo [8]

O polimorfismo das substacircncias orgacircnicas tem sido um assunto de intenso interesse na induacutestria farmacecircutica

Mais de 90 dos medicamentos satildeo utilizados em formas soacutelidas como comprimidos aerossoacuteis caacutepsulas sus-

pensotildees e supositoacuterios Contecircm o faacutermaco particulado e em geral na forma cristalina Vaacuterias propriedades do

faacutermaco estatildeo directamente ligadas agrave sua estrutura fiacutesica e agraves suas propriedades quiacutemicas como a sua capacidade

de deformaccedilatildeo tamanho da partiacutecula densidades e fluxo dos poacutes caracteriacutesticas coesivas reologia estabilidade

capacidade de transpor barreiras bioloacutegicas entre outras A forma soacutelida afecta tambeacutem a estabilidade o perfil

de dissoluccedilatildeo a biodisponibilidade a compressibilidade a uniformidade de distribuiccedilatildeo da dose entre outras

Uma substacircncia na forma cristalina apresenta menor solubilidade enquanto na forma amorfa a mesma apresen-

ta maior solubilidade e menor estabilidade teacutermica Formulaccedilotildees onde se encontra o faacutermaco parcialmente cris-

talino e amorfo ou formas metaestaacuteveis satildeo muito mais soluacuteveis que as que contecircm o faacutermaco altamente crista-

lino Esta propriedade pode ser utilizada para promover um efeito terapecircutico mais raacutepido do medicamento

aumentando a velocidade de dissoluccedilatildeo e a absorccedilatildeo do faacutermaco Poreacutem formulaccedilotildees contendo formas amor-

fas e metaestaacuteveis satildeo menos estaacuteveis que as elaboradas com as formas cristalinas do faacutermaco e geralmente

apresentam risco de cristalizaccedilatildeo durante o processo produtivo e a vida do produto na prateleira

As propriedades da forma soacutelida podem ter um papel crucial e assim o objectivo final do desenvolvimento da

forma soacutelida eacute encontrar e seleccionar aquela que tenha caracteriacutesticas oacuteptimas para o uso pretendido

Inicialmente quando o API eacute primeiro produzido tem que se ter a certeza que a forma soacutelida desejada eacute obtida

numa forma consistente pura e reprodutiacutevel Subsequentemente quando eacute formulado para obter o medicamen-

to tem de se certificar que natildeo ocorrem transiccedilotildees indesejadas

Quando a substacircncia eacute armazenada eacute imperativo que a forma soacutelida natildeo se transforme ao longo do tempo uma

vez que desse modo propriedades importantes da substacircncia podem mudar drasticamente Termodinamicamen-

te qualquer forma metaestaacutevel transformar-se-aacute na forma mais estaacutevel A cineacutetica da transformaccedilatildeo eacute especiacutefica

do polimorfo No entanto a existecircncia de um polimorfo mais estaacutevel natildeo implica necessariamente que o poli-

morfo metaestaacutevel natildeo se possa desenvolver A estabilidade deve ser avaliada no que diz respeito agraves condiccedilotildees

ambientais armazenamento e acondicionamento

No passo final quando o paciente toma o medicamento a solubilidade e a velocidade de dissoluccedilatildeo da substacircn-

cia seratildeo influenciados pela sua forma soacutelida Em particular a variaccedilatildeo na solubilidade entre diferentes polimor-

fos eacute importante para os farmacecircuticos pois pode afectar a eficaacutecia a biodisponibilidade e seguranccedila do produ-

to

Sob os pontos de vista quer da investigaccedilatildeo de estruturas do estado soacutelido quer da utilizaccedilatildeo dos compostos

noutros estudos eacute indispensaacutevel conhecer o seu comportamento com a variaccedilatildeo de temperatura As teacutecnicas

mais uacuteteis para este tipo de estudo satildeo os meacutetodos de anaacutelise teacutermica Para realizar este tipo de estudos neste

trabalho recorreu-se agrave Calorimetria Diferencial de Varrimento Para efectuar um estudo mais completo e rigo-

roso utilizaram-se ainda outras teacutecnicas tais como a Termomicroscopia a Espectroscopia de Absorccedilatildeo do

Infravermelho e Difracccedilatildeo de Raios X

Dada a importacircncia do polimorfismo este eacute um paracircmetro regulamentado no desenvolvimento de novos faacuter-

macos As autoridades regulamentares Norte Americanas Japonesas e da Uniatildeo Europeia desde os anos 60

7

exigem de forma criteriosa no momento do registo do medicamento a elucidaccedilatildeo de diversas caracteriacutesticas

fiacutesicas quiacutemicas farmacoloacutegicas e toxicoloacutegicas do faacutermaco Quanto agraves caracteriacutesticas fiacutesico-quiacutemicas exigem a

determinaccedilatildeo da pureza solubilidade propriedades cristalinas morfologia tamanho da partiacutecula e aacuterea superfi-

cial O guia da International Conference on Harmonization of Technical Requirements for Registration of Pharmaceuticals for

Human Use ndash ICH que trata de polimorfismo eacute o Q6 que define as especificaccedilotildees de novos faacutermacos e medi-

camentos (substacircncias quiacutemicas) O guia Q6A denominado ldquoTest Procedures and Acceptance Criteria for New Drug

Products Chemical Substancesrdquo define polimorfismo como sendo a ocorrecircncia de diferentes formas cristalinas de

um mesmo faacutermaco Nesta definiccedilatildeo estaacute incluiacuteda a solvataccedilatildeo ou hidrataccedilatildeo de faacutermacos (pseudo-

polimorfismo) e as formas amorfas O guia Q6A eacute acompanhado de um algoritmo de decisotildees que indicam o

procedimento a ser tomado aquando do surgimento de formas polimoacuterficas num faacutermaco (ver ANEXO I)

133 ndash Aspectos Termodinacircmicos Enantiotropia e Monotropia

Baseados nas diferenccedilas nas propriedades termodinacircmicas os polimorfos satildeo classificados como enantiotroacutepi-

cos ou monotroacutepicos dependendo se uma forma se pode transformar reversivelmente noutra ou natildeo Num

sistema enantiotroacutepico a transiccedilatildeo reversiacutevel entre polimorfos eacute possiacutevel agrave temperatura de transiccedilatildeo definida

abaixo do ponto de fusatildeo Num sistema monotroacutepico natildeo se observa nenhuma transiccedilatildeo reversiacutevel entre os

polimorfos abaixo do ponto de fusatildeo Do ponto de vista termodinacircmico o cristal passa sempre de uma forma

menos estaacutevel a uma forma mais estaacutevel Do ponto de vista farmacecircutico a forma mais estaacutevel natildeo eacute sempre a

mais desejada pelos farmacecircuticos uma vez que tem estabilidade termodinacircmica maior (menos soluacutevel) e por

conseguinte teraacute menor biodisponibilidade [9]

Durante a preacute-formulaccedilatildeo de um faacutermaco eacute importante identificar o polimorfo que eacute estaacutevel agrave temperatura

ambiente e determinar que transiccedilotildees polimoacuterficas podem ocorrer dentro da gama de temperaturas usada nos

estudos de estabilidade e durante o processamento (secagem moagem etc) Um composto polimoacuterfico poderaacute

ser caracterizado por meio de diagramas de fase tais como energia de Gibbs vs temperatura pressatildeo vs tempe-

ratura solubilidade vs temperatura Em geral esses diagramas contecircm uma grande quantidade de informaccedilatildeo de

forma compacta e pode fornecer um sumaacuterio visual e facilmente interpretaacutevel das complexas relaccedilotildees entre os

polimorfos [10]

A estabilidade relativa dos polimorfos depende das suas energias de Gibbs e o polimorfo mais estaacutevel a uma

dada pressatildeo e temperatura teraacute menor energia de Gibbs Sob um cenaacuterio de condiccedilotildees experimentais definidas

(com excepccedilatildeo dos pontos de transiccedilatildeo) apenas um polimorfo tem uma menor energia Gibbs Este polimorfo eacute

a forma termodinamicamente estaacutevel e o(s) outro(s) polimorfo(s) eacute(satildeo) determinado(s) como uma forma

metaestaacutevel

Na Figura 11 estatildeo representados os diagramas de energia vs temperatura para sistemas polimoacuterficos

8

a) b)

Figura 11 ndash Diagrama de fases para dois polimorfos com comportamento termodinacircmico a) enantiotroacutepico b) monotroacute-

pico pressatildeo constante

No diagrama da Figura 11 G representa a energia de Gibbs e H a entalpia No sistema enantiotroacutepico Figura

11a) para os polimorfos I e II as curvas GI e GII cruzam-se no ponto de transiccedilatildeo (Ttrs III) que se localiza

abaixo do ponto de fusatildeo dos respectivos polimorfos Nesse ponto os dois polimorfos podem coexistir como

misturas em equiliacutebrio tendo a mesma estabilidade Na relaccedilatildeo termodinacircmica enantiotroacutepica como descrito

anteriormente os polimorfos convertem-se um no outro de forma reversiacutevel A curva Gliq representa a fase

liacutequida e a sua intersecccedilatildeo com as curvas GI e GII representa respectivamente o ponto de fusatildeo desses poli-

morfos Neste caso o polimorfo I eacute a forma mais estaacutevel (tem a menor energia de Gibbs) abaixo de ponto de

transiccedilatildeo Existe uma tendecircncia termodinacircmica para a forma menos estaacutevel se transformar na forma mais estaacute-

vel No sistema monotroacutepico Figura 11b) natildeo haacute ponto de transiccedilatildeo abaixo dos pontos de fusatildeo dos polimor-

fos I e II o que eacute representado pela ausecircncia do cruzamento das curvas GI e GII Nestas condiccedilotildees para a

relaccedilatildeo termodinacircmica monotroacutepica o polimorfo I nunca se converteraacute em II sendo o polimorfo I mais estaacutevel

a todas as temperaturas Monotropia estaacute vinculada agrave existecircncia de formas termodinamicamente metaestaveis

Burger e Ramberger compilaram algumas observaccedilotildees empiacutericas para identificaccedilatildeo de relaccedilotildees de enantiotropia

e monotropia As trecircs regras particularmente uacuteteis que propuseram satildeo a regra do calor de transiccedilatildeo do calor de

fusatildeo e da densidade As duas primeiras exigem medidas calorimeacutetricas que satildeo convenientemente realizadas

por DSC Na 1ordf (calor de transiccedilatildeo) se a uma determinada temperatura eacute observada uma transiccedilatildeo endoteacutermi-

ca entre as formas cristalinas entatildeo haacute um ponto de transiccedilatildeo abaixo desta temperatura e os dois polimorfos

estatildeo relacionados enantiotropicamente Os dois polimorfos satildeo monotroacutepicos se for observada uma transiccedilatildeo

exoteacutermica a uma determinada temperatura e se natildeo ocorrer nenhuma transiccedilatildeo a uma temperatura mais eleva-

da Num sistema enantiotroacutepico o polimorfo que tem um ponto de fusatildeo mais elevado teraacute uma entalpia de

fusatildeo mais baixa se o polimorfo que tem um ponto de fusatildeo mais elevado tem entalpia de fusatildeo mais alta o

Ttrs III Tfus I Tfus II

Temperatura (K)

Energia Energia

Temperatura (K)

Tfus II Tfus I

9

sistema eacute monotroacutepico Se os pontos de fusatildeo dos polimorfos diferirem mais do que 30ordmC esta regra natildeo eacute

vaacutelida e o polimorfo que tem o ponto de fusatildeo mais elevado poderaacute ter a entalpia de fusatildeo mais elevada num

sistema enantiotroacutepico Na 3ordf regra (densidade) se uma modificaccedilatildeo do cristal molecular tem uma densidade

mais baixa do que outra pode ser considerada como menos estaacutevel no zero absoluto [11 12]

A produccedilatildeo de diferentes formas polimoacuterficas a determinaccedilatildeo da modificaccedilatildeo estaacutevel e o conhecimento da

relaccedilatildeo de monotropia e enantiotropia satildeo os estudos iniciais no processo de preacute-formulaccedilatildeo farmacecircutica[6]

134 ndash Aspectos Cineacuteticos

A obtenccedilatildeo de formas soacutelidas de um composto eacute frequentemente levada a cabo por cristalizaccedilatildeo em soluccedilatildeo ou

a partir de fundidos Classicamente o processo de cristalizaccedilatildeo eacute descrito em dois passos nucleaccedilatildeo e cresci-

mento dos cristais com a forma fiacutesica resultante a ser a consequecircncia da relaccedilatildeo cineacutetica entre estes dois pro-

cessos elementares

A Teoria Claacutessica da Nucleaccedilatildeo (CNT) eacute a teoria mais simples e mais amplamente usada que descreve o proces-

so de nucleaccedilatildeo Embora a CNT tenha sido originalmente derivada da condensaccedilatildeo do vapor em liacutequido tam-

beacutem tem sido empregue ldquopor analogiardquo para explicar a precipitaccedilatildeo de cristais a partir de soluccedilotildees sobresatura-

das e fundidos A descriccedilatildeo termodinacircmica deste processo foi desenvolvida ateacute ao final do seacuteculo XIX por

Gibbs que definiu a variaccedilatildeo da energia (∆G) como a soma da variaccedilatildeo da energia livre para a transformaccedilatildeo de

fase (∆GV) e a variaccedilatildeo da energia livre para a formaccedilatildeo da superfiacutecie (∆GS)

A taxa de nucleaccedilatildeo (I) que eacute igual ao nuacutemero de nuacutecleos formados por unidade de tempo e por unidade de

volume eacute expressa na forma da equaccedilatildeo de Arrhenius como

I = A exp

minuskT

E

onde A eacute o factor preacute-exponencial E a energia de activaccedilatildeo para a transformaccedilatildeo liacutequido-soacutelido k a constante

de Boltzmann e T a temperatura absoluta [1314]

A nucleaccedilatildeo pode ocorrer por dois mecanismos o homogeacuteneo e o heterogeacuteneo Na nucleaccedilatildeo homogeacutenea as

flutuaccedilotildees espontacircneas na densidade do liacutequido permitem a formaccedilatildeo da forma soacutelida mais estaacutevel enquanto a

nucleaccedilatildeo heterogeacutenea eacute impulsionada por impurezas ou pela superfiacutecie de contacto com o liacutequido A nucleaccedilatildeo

heterogeacutenea eacute o mecanismo predominante em processos industriais Os processos de nucleaccedilatildeo dependem

basicamente de dois factores a supersaturaccedilatildeo do meio e a tensatildeo interfacial A supersaturaccedilatildeo eacute tida como a

medida de forccedilas termodinacircmicas que levam agrave formaccedilatildeo da fase soacutelida enquanto a tensatildeo interfacial eacute uma

medida termodinacircmica do trabalho reversiacutevel necessaacuterio para aumentar a interface entre o liacutequido e o soluto

Estes factores satildeo pontos a serem considerados na cristalizaccedilatildeo uma vez que deles depende a taxa de cresci-

mento de um determinado cristal e dos seus diferentes polimorfos Ressalta-se tambeacutem a importacircncia de um

10

estudo detalhado do papel de cada solvente e impureza presente no processo de cristalizaccedilatildeo pois estes tecircm

influecircncia directa na possiacutevel formaccedilatildeo de polimorfos durante a purificaccedilatildeo do material

A nucleaccedilatildeo envolve a formaccedilatildeo de agregados de moleacuteculas que excederam um tamanho criacutetico e satildeo portanto

estaacuteveis Uma vez que o nuacutecleo cristalino se formou este comeccedila a crescer pela incorporaccedilatildeo de outras moleacutecu-

las no cristal em crescimento A velocidade de crescimento de um cristal eacute directamente proporcional ao

sobrearrefecimento sobressaturaccedilatildeo e inversamente proporcional agrave viscosidade da soluccedilatildeo Quanto mais alta eacute

a viscosidade mais difiacutecil se torna a troca de mateacuteria entre a fase liacutequida e a superfiacutecie do cristal e mais lento

seraacute seu crescimento Devido a interacccedilotildees atractivas entre os cristais os grandes cristais que podem ser obser-

vados durante a cristalizaccedilatildeo satildeo normalmente formados por pequenos cristais unidos por ligaccedilotildees fracas A

morfologia dos cristais eacute determinada por condiccedilotildees internas e externas A cineacutetica de cristalizaccedilatildeo depende da

velocidade de formaccedilatildeo do nuacutecleo bem como da velocidade de crescimento dos cristais O tamanho e a forma

dos cristais dependem da relaccedilatildeo entre estes dois factores Normalmente o arrefecimento lento resulta em cris-

tais grandes enquanto que o arrefecimento raacutepido produz cristais menores

A forma cristalina resultante do processo de cristalizaccedilatildeo pode variar com o grau de supersaturaccedilatildeo A tempera-

tura pode ser considerada como a segunda variaacutevel mais importante que afecta o resultado da cristalizaccedilatildeo num

sistema polimoacuterfico O solvente os aditivos (e impurezas) a interface e o pH foram classificados como factores

secundaacuterios que afectam o processo de cristalizaccedilatildeo principalmente atraveacutes do seu efeito no grau de supersatu-

raccedilatildeo Figura 12

Figura 12 - Hierarquia dos paracircmetros que controlam o processo de cristalizaccedilatildeo nos sistemas polimoacuterficos [10]

Em suma para aumentar a probabilidade de descobrir todas as formas relevantes o espaccedilo de variaacuteveis que

contribui para a diversidade de formas soacutelidas deve ser abrangido o mais amplamente possiacutevel [10]

Solubilidade dos polimorfos

Controlo da cristalizaccedilatildeo dos polimorfos

Factores Primaacuterios

Supersaturaccedilatildeo Temperatura

Agitaccedilatildeo

Factores Secundaacuterios

Composiccedilatildeo do solvente Aditivos Impurezas

Interface pH

Nucleaccedilatildeo Crescimento dos cristais

Transiccedilotildees de fase

11

135 ndash Geraccedilatildeo de formas polimoacuterficas

Apesar do investimento em processos para encontrar todos os polimorfos dos Ingredientes Farmacecircuticos

Activos (API) novos polimorfos podem ainda aparecer sem aviso O objectivo no que diz respeito ao desen-

volvimento do estado soacutelido eacute identificar todos os polimorfos e solvatos importantes e caracterizaacute-los

Este objectivo de controlo de polimorfismo tem-se desenvolvido rapidamente Na uacuteltima deacutecada muitos novos

meacutetodos de controlo da formaccedilatildeo de polimorfos tecircm sido desenvolvidos e tem-se caracterizado um enorme

nuacutemero de novas formas polimoacuterficas parcialmente como resultado de avanccedilos nos meacutetodos para a caracteri-

zaccedilatildeo de polimorfos

Eacute essencial executar experiecircncias atraveacutes de uma variedade de meacutetodos sob vaacuterias condiccedilotildees (Tabela 12) Em

geral a cristalizaccedilatildeo a partir da soluccedilatildeo (arrefecimento ou evaporaccedilatildeo) e recristalizaccedilatildeo a partir de compostos

puros (sublimaccedilatildeo tratamento teacutermico cristalizaccedilatildeo a partir do fundido e moagem) satildeo os meacutetodos de escolha

para criar formas soacutelidas A cristalizaccedilatildeo a partir da soluccedilatildeo eacute normalmente usada para a formaccedilatildeo de formas

soacutelidas por diversas razotildees Em primeiro lugar pode ser descoberto um grande nuacutemero de polimorfos e solva-

tos por mudanccedila do solvente Em segundo lugar os soacutelidos farmacecircuticos satildeo muitas vezes expostos a diferen-

tes solventes durante o processo e deste modo a tendecircncia para a formaccedilatildeo de solvatos hidratos deve ser

sistematicamente estudada de modo a desenhar processos de fabrico Em terceiro lugar a desidrataccedilatildeo dos

hidratos eacute outra teacutecnica uacutetil e agraves vezes a uacutenica teacutecnica para descobrir uma forma polimoacuterfica Finalmente o

solvato (e especialmente o hidrato) pode ser de interesse como produto comercial

Recentemente satildeo referidas muitas teacutecnicas inovadoras (por exemplo cristalizaccedilatildeo capilar cristalizaccedilatildeo induzi-

da por laser e sonocristalizaccedilatildeo) que promovem a nucleaccedilatildeo e portanto a descoberta de formas cristalinas acti-

vas [15]

12

Tabela 12 ndash Meacutetodos para gerar vaacuterias formas soacutelidas [15]

Meacutetodo Graus de Liberdade

Cristalizaccedilatildeo por arrefecimento Solvente perfil de arrefecimento concentraccedilatildeo mistura

Evaporaccedilatildeo do solvente Solvente concentraccedilatildeo inicial velocidade de evaporaccedilatildeo temperatura

pressatildeo humidade relativa

Precipitaccedilatildeo Solvente anti-solvente velocidade de adiccedilatildeo do anti-solvente mistura

temperatura

Difusatildeo de vapor Solventes temperatura concentraccedilatildeo

Equiliacutebrio de suspensatildeo Solvente temperatura solubilidade programas de temperatura mistura

tempo de equliacutebrio

Cristalizaccedilatildeo a partir do fundido Mudanccedilas de temperatura (miacutenimo maacuteximo gradientes)

Sublimaccedilatildeo Gradiente de temperatura pressatildeo tipo de superfiacutecie

Mudanccedila de pH Temperatura velocidade de mudanccedila relaccedilatildeo aacutecido base conjugada

Tratamento mecacircnico (moagem

crio-moagem)

Tempo de moagem tipo de moinho

Liofilizaccedilatildeo Solvente concentraccedilatildeo programas de temperatura

Em geral os processos de cristalizaccedilatildeo mais raacutepidos tecircm uma grande tendecircncia para formar polimorfos metaes-

taacuteveis do que os processos mais lentos [7] A Figura 13 mostra a escala de tempo para os processos de cristali-

zaccedilatildeo mais tradicionais

13

Meses Dias Horas Minutos Segundos

Figura 13 ndash Diferentes metodologias para obtenccedilatildeo de formas soacutelidas mostrando a escala de tempo que pode favorecer

polimorfos estaacuteveis ou metaestaacuteveis [7]

14 Compostos Estudados

Neste trabalho foram estudados dois activos farmacecircuticos com larga aplicaccedilatildeo em praacutetica meacutedica a pirazina-

mida e o ibuprofeno A primeira um antituberculostaacutetico potente eacute uma carboxamida com um anel aromaacutetico

de pirazina possuindo portanto dois aacutetomos de azoto no anel um em posiccedilatildeo orto e outro meta relativamente

ao grupo amida O Ibuprofeno um anti-inflamatoacuterio natildeo-esteroacuteide eacute um derivado do aacutecido 2-propanoacuteico Foi

tambeacutem investigada uma outra carboxamida a picolinamida cuja estrutura difere da da pirazinamida por ter

apenas no anel aromaacutetico um azoto em posiccedilatildeo orto relativamente ao grupo amida

Para aleacutem do interesse oacutebvio da investigaccedilatildeo do polimorfismo destes compostos o trabalho realizado insere-se

num projecto mais abrangente de pesquisa de co-cristais sendo fundamental nesse acircmbito um conhecimento

profundo do estado soacutelido das substacircncias de partida

141 ndash Pirazinamida

A pirazinamida (PZA) (Figura 14) eacute um membro da famiacutelia da pirazina e eacute conhecida como um agente antitu-

berculostaacutetico muito eficaz recomendado pela Organizaccedilatildeo Mundial de Sauacutede[16]

Evaporaccedilatildeo

Amadurecimento

Cristalizaccedilatildeo por arrefecimento

Cristalizaccedilatildeo a partir de fundidos

Exposiccedilatildeo ao vapor do solvente

Exposiccedilatildeo a Humidade

Ciclos de Temperatura

Sublimaccedilatildeo

Polimorfos estaacuteveis Polimorfos metaestaveis

14

Figura 14 ndash Estrutura da pirazinamida

O mecanismo de acccedilatildeo da Pirazinamida ainda natildeo estaacute bem elucidado A sua actividade anti-microbiana deste

composto depende parcialmente na conversatildeo na sua forma activa o aacutecido pirazinoacuteico em meio aacutecido pela

enzima pirazinamidase (PZase) A sua ingestatildeo pode no entanto provocar efeitos adversos Os mais comuns

satildeo reacccedilotildees aleacutergicas dores articulares naacuteuseas anorexia febre voacutemitos anemia podendo ainda surgir altera-

ccedilotildees hepaacuteticas [17]

Estatildeo descritas 4 formas polimoacuterficas diferentes de PZA com diferentes estruturas cristalinas α- β- γ- e δ-

pirazinamida sendo tambeacutem referido um quinto possiacutevel polimorfo αrsquo semelhante a α[18]

No polimorfo α da Pirazinamida sistema monocliacutenico (a = 2307plusmn002 b = 672plusmn001 c = 372plusmn001 Aring β =

1010plusmn04ordm) o plano do anel e o plano do grupo amida formam um acircngulo de 5ordm As moleacuteculas de PZA estatildeo

ligadas por ligaccedilotildees de hidrogeacutenio NHmiddotmiddotmiddotO (290Aring) formando diacutemeros centrossimeacutetricos (Figura 15) A ligaccedilatildeo

intermolecular mais forte entre os diacutemeros encontra-se entre o aacutetomo de nitrogeacutenio do grupo carboxamida e o

aacutetomo de nitrogeacutenio do anel de pirazina da moleacutecula vizinha NHmiddotmiddotmiddotN[19]

Figura 15 ndash Estrutura do polimorfo α da pirazinamida [19]

Haacute pequenas mas significativas diferenccedilas entre os valores dos comprimentos de ligaccedilatildeo das moleacuteculas de pira-

zinamida nas formas α- e β-PZA tambeacutem cristal do sistema monocliacutenico (a = 14372plusmn0007 b = 3711plusmn0003

(1)

(4)

(2)

(7)

(8)

(9)

(6)

(5) (3)

15

c = 10726plusmn0005 Aring β = 10192plusmn005ordm) indicando que a ressonacircncia entre o grupo amida e o anel de pirazina

dando algum caraacutecter de ligaccedilatildeo dupla da ligaccedilatildeo C(2)ndashC(7) eacute menos notoacuteria na moleacutecula β-PZA do que na α-

PZA O comprimento de ligaccedilatildeo dupla C=O na moleacutecula β-PZA (1231Aring) eacute menor do que a correspondente na

moleacutecula α-PZA (124Aring) Na β-PZA o aacutetomo de carbono da cadeia lateral situa-se perto do plano do anel

Assim o grupo carboxamida desvia-se cerca de 32ordm do plano do anel comparando com 5ordm na estrutura da α-

PZA[19] Na β-PZA existem tambeacutem diacutemeros centrossimeacutetricos ligados por ligaccedilotildees de hidrogeacutenio entre o

aacutetomo de hidrogeacutenio da amida e o aacutetomo de oxigeacutenio do grupo amida (Figura 16)

Figura 16 ndash Estrutura do polimorfo β da pirazinamida [20]

Existem grandes diferenccedilas entre as formas δ e β da pirazinamida no que diz respeito agraves ligaccedilotildees C(2)ndashC(7) e

C(7)ndashO(9) (estas diferenccedilas satildeo mais acentuadas quando comparando as formas δ e β do que comparando as

formas α e β da pirazinamida) A ressonacircncia entre o grupo amida e o anel de pirazina (a ligaccedilatildeo C(2)ndashC(7)

apresenta algum caraacutecter de ligaccedilatildeo dupla) eacute maior na α-PZA do que na β-PZA Neste pressuposto os compri-

mentos de ligaccedilatildeo obtidos para a δ-PZA (sistema tricliacutenico a = 5728plusmn0002 b = 5221plusmn0003 c =

9945plusmn0006 Aring β = 9727plusmn004) parecem indicar uma ressonacircncia reforccedilada entre o grupo amida e o anel de

pirazina na estrutura da δ-PZA do que na estrutura da α-PZA O aacutetomo de carbono C(7) do grupo carboxami-

da da δ-PZA situa-se muito perto do plano do anel da pirazina uma vez que o valor do acircngulo C(5)ndashC(2)ndashC(7)

eacute de (1792plusmn04)Aring Assim o plano do grupo carboxamida tem um desvio de apenas 08ordm em relaccedilatildeo ao anel de

pirazina Neste polimorfo sistema tricliacutenico haacute associaccedilatildeo em diacutemeros e a ligaccedilatildeo de hidrogeacutenio N(8)ndash

H(8rsquorsquo)middotmiddotmiddotO(9) tem um comportamento de 290Aring Natildeo parece existir no entanto nenhuma ligaccedilatildeo de hidrogeacutenio

forte a ligar os diacutemeros na estrutura cristalina da δ-PZA ao contraacuterio do que acontece nas estruturas da α- e β-

PZA (Figura 17)[21]

Em todos os polimorfos foi identificada a ligaccedilatildeo de hidrogeacutenio intramolecular NndashHN

16

Figura 17 ndash Estrutura do polimorfo δ da pirazinamida [21]

A Figura 18 apresenta a estrutura do polimorfo da pirazinamida γ Esta eacute a uacutenica forma de pirazinamida conhe-

cida onde natildeo haacute associaccedilatildeo em unidades dimeacutericas

Figura 18 ndash Estrutura do polimorfo γ da pirazinamida[22]

Apesar das estruturas cristalinas estarem publicadas natildeo eacute conhecida a relaccedilatildeo de estabilidade entre elas e satildeo

referidas na literatura temperaturas de fusatildeo semelhantes para todas as formas

17

142 ndash Picolinamida

A picolinamida (2-piridina carboxamida) Figura 19 foi estudada neste trabalho devido agraves suas semelhanccedilas

estruturais com a pirazinamida

Figura 19 ndash Estrutura da Picolinamida

A picolinamida soacutelido agrave temperatura ambiente muito soluacutevel em soluccedilatildeo aquosa aciacutedica apresenta actividade

bioloacutegica importante como inibidor da acccedilatildeo da poli(ADP-ribose) sintetase[23]

De acordo com a anaacutelise cristalograacutefica por difracccedilatildeo de raios-X foram identificadas duas modificaccedilotildees cristali-

nas da picolinamida ambas pertencentes ao grupo espacial monocliacutenico P21a com quatro moleacuteculas na ceacutelula

unitaacuteria[24] Numa modificaccedilatildeo (fase α a = 1642 b = 711 c = 519 Aring β = 1002ordm) duas moleacuteculas de PA

estatildeo ligadas por um par de ligaccedilotildees de hidrogeacutenio NHO para formar um diacutemero centrossimeacutetrico como

ocorre tambeacutem nos polimorfos α β e δ da pirazinamida (Figura 110) Os diacutemeros estatildeo ligados entre si por um

segundo conjunto de ligaccedilotildees de hidrogeacutenio NHO tal como no polimorfo β da pirazinamida[24] Nesta

modificaccedilatildeo o anel natildeo contribui para a ligaccedilatildeo de hidrogeacutenio e as cadeias moleculares adjacentes satildeo mantidas

juntas por forccedilas de van der Waals A segunda modificaccedilatildeo cristalina da PA para a qual apenas se conhecem os

paracircmetros da ceacutelula (fase β a = 2004 b = 1132 c = 536 Aring β = 986ordm) exibe estrutura dimeacuterica similar agrave da

primeira e segundo Takino e colaboradores teraacute uma associaccedilatildeo molecular semelhante agrave α-pirazinamida ou seja

neste caso a ligaccedilatildeo lateral dos diacutemeros envolve a participaccedilatildeo de um aacutetomo do anel de piridina como aceitador

de ligaccedilotildees de hidrogeacutenio [25]

Figura 110 ndash Arranjos moleculares da PA no polimorfo α a) formaccedilatildeo do diacutemero centrossimeacutetrico b) formaccedilatildeo de

cadeias ou bandas c) estrutura do polimorfo α da picolinamida As linhas a tracejado indicam as ligaccedilotildees de

hidrogeacutenio [24]

a) b) c)

18

143 ndash Ibuprofeno

O Ibuprofeno (IBP) (Figura 111) eacute um faacutermaco do grupo dos anti-inflamatoacuterios natildeo esteroacuteides (do subgrupo

quiacutemico dos derivados do aacutecido propanoacuteico) faacutermacos esses que tecircm em comum a capacidade de combater a

inflamaccedilatildeo a dor e a febre Tal como os outros anti-inflamatoacuterios natildeo esteroacuteides actua inibindo a produccedilatildeo de

prostagladinas substacircncias quiacutemicas produzidas pelo corpo que causam inflamaccedilatildeo e contribuem para a per-

cepccedilatildeo de dor pelo ceacuterebro Este faacutermaco reduz tambeacutem a febre ao bloquear a siacutentese de prostaglandinas no

hipotaacutelamo responsaacutevel pela regulaccedilatildeo da temperatura do corpo Tem ainda propriedades anticoagulantes

Juntamente com o aacutecido acetilsaliciacutelico (princiacutepio activo da Aspirina e de outros medicamentos) e o paracetamol

(princiacutepio activo do Ben-U-Ron e de outros medicamentos) o ibuprofeno faz parte da lista de faacutermacos essen-

ciais da Organizaccedilatildeo Mundial de Sauacutede [26]

Figura 111 ndash Estrutura do Ibuprofeno

A moleacutecula de IBP possui um carbono quiral e satildeo comercializadas quer a mistura raceacutemica de S(+) ndash IBP e

R(ndash) ndash IBP quer o enantioacutemero puro O enantioacutemero com interesse terapecircutico eacute o S(+) ndash IBP mas nas espe-

cialidades farmacecircuticas eacute incorporado o R(ndash) ndash IBP formando uma mistura raceacutemica [27ndash29]

A utilizaccedilatildeo de diversas teacutecnicas para a cristalizaccedilatildeo agrave temperatura ambiente em diferentes solventes cristaliza-

ccedilatildeo por mudanccedila de temperatura e cristalizaccedilatildeo por evaporaccedilatildeo do solvente conduziram agrave obtenccedilatildeo de cristais

de IBP raceacutemico com haacutebitos cristalinos diferentes [30 31] Por exemplo quando foi utilizada a teacutecnica de cris-

talizaccedilatildeo por arrefecimento foram observados cristais com forma de placas achatadas usando aacutelcoois como

solvente Os cristais obtidos a partir de acetona eacuteter etiacutelico e n-hexano tinham a forma de agulhas A cristaliza-

ccedilatildeo por mudanccedila de temperatura usando o diclorometano como solvente formou cristais de morfologia cuacutebi-

ca A partir destes resultados concluiu-se que podiam ser obtidas diferentes morfologias dos cristais (haacutebito

tamanho superfiacutecie) do IBP raceacutemico dependendo da preparaccedilatildeo e dos solventes usados [32] Estes cristais

tinham tambeacutem propriedades fiacutesicas diferentes Mas estas diferentes formas satildeo estruturalmente isomoacuterficas e

natildeo haacute um polimorfismo cristalino verdadeiro

A forma cristalograacutefica obtida nestes solventes forma I possui grupo espacial monocliacutenico P21c [32] Duas

moleacuteculas de ibuprofeno formam um diacutemero ciacuteclico atraveacutes das ligaccedilotildees de hidrogeacutenio dos grupos carboxiacutelicos

O diacutemero RS (plusmn) ndash IBP eacute formado por ligaccedilotildees de hidrogeacutenio atraveacutes de um centro de inversatildeo com uma

moleacutecula na configuraccedilatildeo R e outra na configuraccedilatildeo S (Figura 112)

Adicionalmente agrave bem conhecida fase cristalina I que funde a aproximadamente 75ordmC foi recentemente encon-

trada outra fase cristalina (II) que funde a uma temperatura mais baixa (17ordmC) e eacute menos estaacutevel [30] A compa-

19

raccedilatildeo das entalpias de fusatildeo das duas formas e a ausecircncia de transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido conduz agrave forte suspeita que

estas duas variedades polimoacuterficas formam um sistema monotroacutepico a fase I eacute a forma estaacutevel e a fase II eacute a

metaestaacutevel [32]

Figura 112 ndash Estrutura do polimorfo I da moleacutecula de ibuprofeno[33]

20

21

Capiacutetulo 2

22

23

2 Resultados e Discussatildeo

21 Estudo da Pirazinamida

211 ndash Avaliaccedilatildeo Preliminar

Na tabela 21 satildeo apresentadas imagens registadas sob luz polarizada dos soacutelidos obtidos por cristalizaccedilatildeo a

partir das soluccedilotildees por liofilizaccedilatildeo e tambeacutem da amostra de partida

Tabela 21 ndash Pirazinamida Imagens dos soacutelidos obtidos em diferentes condiccedilotildees experimentais (luz polarizada

ampliaccedilatildeo 200x)

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

1

-

Amostra comercial

4

Acetona

P1

2

-

P2

5

Dioxano

P1

3

Aacutegua

P1

6

Acetonitrilo

P1

Como pode concluir-se das imagens apresentadas na tabela os soacutelidos obtidos apresentam morfologias diferen-

tes Nas amostras obtidas em aacutegua e acetona na amostra comercial e na obtida por liofilizaccedilatildeo os cristais tecircm a

forma de agulhas apesar de apresentarem tamanhos diferentes muito mais finos no caso do liofilizado Os

cristais que precipitaram usando dioxano e acetonitrilo como solvente apresentam-se sob a forma de placas

A caracterizaccedilatildeo dos soacutelidos 1 a 5 foi efectuada por difracccedilatildeo de raios-X de poacute Os difractogramas obtidos

experimentalmente estatildeo representados nas Figuras 21 a 24 conjuntamente com os espectros simulados que

mais se lhe aproximam

24

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Inte

nsid

ade

2Theta

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Inte

nsid

ade

2Theta

Figura 21 ndash Espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute a) pirazinamida comercial b) simulado para a forma α

O difractograma de poacute da forma α da pirazinamida tem picos caracteriacutesticos a 2θ = 78 137 153 177 243

264 274 276 278ordm A semelhanccedila dos perfis dos difractogramas da pirazinamida comercial com o desta for-

ma natildeo deixa duacutevidas de que a amostra de partida eacute o polimorfo α

Para a pirazinamida cristalizada em aacutegua (conforme descrito na secccedilatildeo 4111) fez-se um estudo semelhante

natildeo foram encontradas mudanccedilas significativas na estrutura do soacutelido relativamente agrave amostra comercial pois

apesar de ter sido cristalizada a partir de aacutegua o difractograma possui picos com localizaccedilatildeo e intensidade relati-

va idecircnticas agraves presentes no polimorfo alfa da pirazinamida tendo assim sido o soacutelido identificado com a forma

α

Do mesmo modo a coincidecircncia do espectro obtido para a amostra obtida por liofilizaccedilatildeo e do simulado para a

forma γ permitiu concluir que por liofilizaccedilatildeo se obteve o polimorfo γ Figura 22 com picos caracteriacutesticos a 2θ

= 129 173 184 239 254 259 272 274 297 303 336 393ordm

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Inte

nsid

ad

e

2Theta

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Inte

nsid

ad

e

2Theta

Figura 22 ndash Espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute a) amostra de pirazinamida obtida por liofilizaccedilatildeo b) simulado para o

polimorfo γ

A cristalizaccedilatildeo de acetona origina a forma δ da pirazinamida (Figura 23) com picos caracteriacutesticos a 2θ = 91

164 173 182 200 235 277ordm

a) b)

a) b)

25

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Inte

nsid

ad

e

2Theta

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Inte

nsid

ad

e

2Theta

Figura 23 ndash Espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute a) pirazinamida cristalizada em acetona b) simulado para a forma δ

Em dioxano foi obtida uma mistura das formas β ( 2θ = 126 168 169 253 255 267 272ordm) e γ como se

conclui da Figura 24

0 5 10 15 20 25 30 35 40

2Theta

Inte

nsid

ad

e

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Inte

nsid

ad

e

2Theta

γγγγ

ββββ

Figura 24 ndash Espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute a) amostra cristalizada em dioxano b) espectro simulado das formas

β e γ

A amostra cristalizada em acetonitrilo natildeo foi avaliada por este meacutetodo de estudo e seraacute discutida mais agrave frente

Dispomos de amostras puras dos polimorfos α δ e γ da pirazinamida sendo portanto possiacutevel fazer a sua

caracterizaccedilatildeo por espectroscopia de infravermelho e investigar a relaccedilatildeo de estabilidade entre as fases

212 ndash Caracterizaccedilatildeo por Espectroscopia de Infravermelho

A anaacutelise por espectrofotometria de infravermelho pode ser de grande utilidade na caracterizaccedilatildeo de estruturas

polimoacuterficas quanto agrave sua estrutura quiacutemica fornecendo indicaccedilatildeo de ocorrecircncia de modificaccedilotildees apoacutes o pro-

a) b)

a) b)

26

cesso de cristalizaccedilatildeo Para poder ser utilizada com esta finalidade eacute necessaacuterio produzir amostras puras de cada

um dos polimorfos e caracterizaacute-los previamente

Nos estudos publicados sobre infravermelho da pirazinamida no estado soacutelido foi utilizada a forma α [3435] e

em muitos trabalhos natildeo eacute identificado o polimorfo utilizado [36ndash40] Neste trabalho estamos em condiccedilotildees de

fazer a caracterizaccedilatildeo espectroscoacutepica das formas α γ e δ da pirazinamida

Neste composto satildeo de particular relevacircncia os modos vibracionais envolvendo os grupos NndashH e C=O (grupos

envolvidos na formaccedilatildeo de ligaccedilotildees de hidrogeacutenio) que seratildeo alvo de anaacutelise mais detalhada

Os espectros de infravermelho registados para os polimorfos α δ e γ da pirazinamida satildeo apresentados nas

Figuras 25 a 27 Estes espectros foram obtidos em pastilha de KBr Espectros obtidos no modo de reflectacircncia

total atenuada provaram que a preparaccedilatildeo da pastilha natildeo tem efeito nas formas polimoacuterficas

3600 3500 3400 3300 3200 3100 3000 2900 2800

Absorvancia au

Numero de onda cm-1

3412

3289

3161

2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400

Absorvancia au

439

551

669

786

874

1022

1165

1389

1510

1598

Numero de onda cm-1

1707

1620

Figura 25 ndash Espectro de IV da pza comercial polimorfo α a) 3650 ndash 2800 cm-1 b) 2000 ndash 400 cm-1

Satildeo registadas diferenccedilas notoacuterias nos espectros dos trecircs polimorfos Iremos referir as mais significativas

O espectro de absorccedilatildeo na regiatildeo do infravermelho da pirazinamida comercial (Figura 25 polimorfo α) apre-

senta bandas intensas em 3412 3289 e 3161 cm-1 atribuiacutedas agrave elongaccedilatildeo do NndashH e em 1707 cm-1 atribuiacuteda ao

grupo amida (elongaccedilatildeo C=O e deformaccedilatildeo angular NH2 amida I)) No caso do polimorfo γ Figura 26 a

elongaccedilatildeo do NndashH daacute origem a bandas em 3433 3308 3252 e 3166 e a vibraccedilatildeo Amida I daacute lugar a bandas em

1707 e 1686 cm-1

a) b)

27

3600 3500 3400 3300 3200 3100 3000 2900 2800

00

05

10

15

Numero de onda cm-1

Absorvancia au 3433

3308

3252

3166

2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400

00

05

10

15

1585

434549

653779

876

1027

1053

1168

1373

1524

1603

Numero de onda cm-1

Absorvancia au 1707

1686

Figura 26 ndash Espectro de IV da pza liofilizada polimorfo γ a) 3650 ndash 2800 cm-1 b) 2000 ndash 400 cm-1

O espectro de IV do polimorfo δ Figura 27 apresenta na regiatildeo de elongaccedilatildeo do NndashH um perfil proacuteximo do

do polimorfo α mas os maacuteximos de absorvacircncia situam-se a 3426 3287 e 3168 cm-1 Recordar que na estrutura

cristalina de ambos os polimorfos estatildeo presentes diacutemeros centrossimeacutetricos os quais natildeo existem no polimorfo

γ A vibraccedilatildeo Amida I tem o maacuteximo de absorvacircncia no valor de energia mais baixo dos trecircs polimorfos 1674

cm-1

3600 3500 3400 3300 3200 3100 3000 2900 2800

02

04

06

08

10

12

14

16

18

20

Absorvancia au

Numero de onda cm-1

3426

3287

3168

2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400

02

04

06

08

10

12

14

16

18

20

439561657

873

1027

1063

1089

1176

1385

1436

1524

1591

Absorvancia au

Numero de onda cm-1

1674

Figura 27 ndash Espectro de IV da pza cristalizada de acetona a 25ordmC polimorfo δ a) 3650 ndash 2800 cm-1 b) 2000 ndash 400 cm-1

213 ndash Investigaccedilatildeo de relaccedilotildees de estabilidade dos polimorfos da Pirazinamida

Iniciou-se a investigaccedilatildeo com o estudo de pza comercial polimorfo α por calorimetria diferencial de varrimen-

to com velocidade de varrimento β = 10ordmCmin efectuando aquecimento entre 25ordmC e 197ordmC

A Figura 28 mostra um termograma tiacutepico obtido nestas condiccedilotildees para a pza comercial

a) b)

a) b)

28

60 80 100 120 140 160 180 200

20

30

40

50

60

70

Flu

xo

de

Ca

lor

(mw

)

Temperatura (C)

Figura 28 ndash Curva de DSC do polimorfo α da pirazinamida aquecimento de 75ordmC ateacute 197ordmC β = 10ordmCmin

m = 122mg

A curva de de DSC do polimorfo α apresenta dois sinais endoteacutermicos De um conjunto de 6 amostras inde-

pendentes obteve-se para o 1ordmpico os valores de Tonset = (1462 plusmn 03) ordmC e ∆H = (14 plusmn 03) kJmol e para o

2ordmpico Tonset = (1881 plusmn 05) ordmC e ∆H = (281 plusmn 02) kJmol A Tabela 22 sumaria os resultados obtidos

Tabela 22 ndash Valores de temperatura e de entalpia das transiccedilotildees observadas no aquecimento da

pirazinamida polimorfo α β = 10ordmCmin

1ordmPico 2ordmPico

Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) 1 1462 15 1883 280 2 1464 17 1886 284 3 1459 12 1878 281 4 1466 09 1873 280 5 1458 16 1881 283 6 1463 12 1883 279

Meacutedia e desvio padratildeo 1462plusmn03 14plusmn03 1881plusmn05 281plusmn02

A partir do conhecimento termodinacircmico que se tem e dos valores de entalpia calculados podemos prever que

o 1ordmpico da curva de DSC da Figura 28 corresponde a uma transiccedilatildeo de fase soacutelido-soacutelido do composto e o 2ordm

pico corresponde agrave sua fusatildeo uma vez que o valor de entalpia deste uacuteltimo eacute muito superior quando compara-

do com o primeiro Um processo de aquecimento de 25ordmC ateacute 197ordmC efectuado por termomicroscopia permitiu

registar as imagens apresentadas na Figura 29

29

34ordmC 97ordmC 135ordmC 153ordmC

155ordmC 158ordmC 172ordmC 177ordmC

184ordmC 187ordmC 189ordmC 192ordmC

Figura 29 ndash Transiccedilotildees de fase observadas para a pza comercial por termomicroscopia de luz polarizada no decurso do

aquecimento de 25ordmC a 197ordmC β = 10ordmCmin ampliaccedilatildeo 200x

Estas imagens confirmam a identificaccedilatildeo das transiccedilotildees discutidas acima

Seguidamente fez-se um estudo mais pormenorizado destes resultados realizando dois aquecimentos um pri-

meiro ateacute ao fim da transiccedilatildeo de fase (de 25ordmC ateacute 160ordmC) seguido de arrefecimento ateacute 25ordmC e depois de aque-

cimento ateacute agrave fusatildeo (de 25ordmC ateacute 197ordmC) Os resultados obtidos estatildeo exemplificados na Figura 210 Nos pro-

cessos de arrefecimento natildeo foi registado qualquer pico (arrefecimento conduzido a 20ordmCmin 10ordmCmin

5ordmCmin e 2ordmCmin)

20000 40000 60000 80000 100000 120000 140000 160000 180000 200000

200000

300000

400000

500000

600000

2

Flu

xo d

e C

alo

r (m

W)

Temperatura (C)

1

Figura 210 ndash Curva de DSC da pza comercial com β = 10ordmCmin e m = 115mg a) 1ordm aquecimento de 25ordmC a 160ordmC

b) 2ordm aquecimento de 25ordmC a 197ordmC apoacutes arrefecimento do soacutelido 2 ateacute agrave temperatura ambiente

a)

b)

20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

Temperatura (ordmC)

20

30

40

50

60

30

Os resultados de quatro experiecircncias levadas a cabo nestas condiccedilotildees estatildeo indicados na Tabela 23

Tabela 23 ndash Valores de temperatura e de entalpia de transiccedilatildeo obtidos por aquecimento da

pirazinamida polimorfo α nas condiccedilotildees indicadas na Figura 210 β = 10ordmCmin

Curva a) Curva b)

Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) 1 1464 14 1885 281 2 1462 12 1879 284 3 1462 16 1882 277 4 1465 14 1884 282

Meacutedia e desvio padratildeo 1463plusmn02 14plusmn02 1883plusmn02 281plusmn03

Com estes resultados podemos confirmar a existecircncia de uma transiccedilatildeo de fase por volta dos 146ordmC (no 1ordm

aquecimento) Tonset = (1463 plusmn 02)ordmC ∆H = (14 plusmn 02) kJmol n = 4 e apenas a ocorrecircncia de fusatildeo por

volta dos 188ordmC no 2ordm aquecimento Tonset = (1883 plusmn 02)ordmC ∆H = (281 plusmn 03) kJmol Pode concluir-se que a

forma inicial da pza comercial se transforma noutra e que eacute esta segunda que sofre fusatildeo

O espectro de infravermelho da amostra obtida apoacutes a transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido Figura 211 aponta para a trans-

formaccedilatildeo do polimorfo α no polimorfo γ

3600 3450 3300 3150 3000

-01

00

01

02

03

04

05

06

07

08

09

10

3285

3414

Absorvancia au

Numero de onda cm-1

a)

b)

3430

33073244

3164

3085

2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400

-01

00

01

02

03

04

05

06

07

08

09

10

4371523

1601

617

1157

1512

1578

1610

546

651775

877

1025

10541169

1374

1582

Absorvancia au

Numero de onda cm-1

a)

b)

1706

1687

Figura 211 ndash Espectro de IV da pza comercial a) composto de partida b) apoacutes transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido i) 3650 ndash 2800 cm-

1 ii) 2000 ndash 400 cm-1

Com a teacutecnica de difracccedilatildeo de raios X aplicada a uma amostra de pza comercial aquecida ateacute 160ordmC confirmou-

se que a forma cristalina final (apoacutes transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido) eacute a forma gama (γ-pirazinamida)

Uma amostra obtida por aquecimento do polimorfo α ateacute 160ordmC foi deixada agrave temperatura ambiente e foi

novamente analisada 3 meses depois efectuando um aquecimento ateacute 197ordmC verificando-se que mesmo apoacutes

este tempo natildeo sofreu alteraccedilatildeo o termograma obtido eacute similar ao apresentado na Figura 210 b)

Para o polimorfo obtido por liofilizaccedilatildeo polimorfo γ o estudo calorimeacutetrico por DSC conduziu a curvas

exemplificadas na Figura 212 o que era o esperado atendendo aos resultados jaacute referidos

i) ii)

31

20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

20

40

60

80

Temperatura (C)

Flu

xo

de

ca

lor

(mW

)

Figura 212 ndash Curva de DSC do polimorfo γ da pirazinamida aquecimento de 25ordmC ateacute 197ordmC β = 10ordmCmin

m = 303mg

Na curva de DSC do polimorfo γ (Figura 212) observa-se apenas um sinal endoteacutermico correspondente agrave

fusatildeo da amostra De um conjunto de 3 amostras independentes obteve-se para o processo de fusatildeo os valores

de Tonset = (1882 plusmn 01)ordmC e ∆H = (280 plusmn 02)kJmol Tabela 24

Tabela 24 ndash Valores de temperatura e de entalpia de transiccedilatildeo de fase registada no aque-

cimento da pirazinamida polimorfo γ β = 10ordmCmin

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

1 1881 280 2 1881 278 3 1883 282

Meacutedia e desvio padratildeo 1882plusmn01 280plusmn02

Com estes resultados podemos concluir que esta forma polimoacuterfica da pirazinamida natildeo experimenta qualquer

transformaccedilatildeo soacutelido-soacutelido antes da fusatildeo

A amostra de pza cristalizada de acetona (polimorfo δ) foi tambeacutem caracterizada por calorimetria diferencial de

varrimento realizando ensaios de aquecimento ateacute 197ordmC com velocidade de 10ordmCmin (Figura 213)

32

20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

20

40

60

Temperatura (C)

Flu

xo

de

ca

lor

(mW

)

Figura 213 ndash Curva de DSC do polimorfo δ da pirazinamida (aquecimento de 25ordmC ateacute 197ordmC β = 10ordmCmin

m = 147mg)

Podemos verificar novamente a ocorrecircncia de duas transformaccedilotildees endoteacutermicas sendo que a primeira corres-

ponde a transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido Tonset = (1305 plusmn 03) ordmC ∆H = (17 plusmn 02) kJmol n = 5 e a segunda agrave fusatildeo

Tonset = (1883 plusmn 01) ordmC ∆H = (276 plusmn 06) kJmol n = 5 A Tabela 25 resume os resultados obtidos

O polimorfo δ foi entatildeo aquecido ateacute 165ordmC (apoacutes a transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido) natildeo se tendo observado qualquer

transiccedilatildeo de fase no arrefecimento subsequente ateacute agrave temperatura ambiente O espectro de difracccedilatildeo de raios-X

de poacute da amostra resultante deste ciclo de aquecimento arrefecimento permitiu concluir que a forma delta se

transforma no polimorfo gama apoacutes aquecimento

Tabela 25 ndash Valores de temperatura e de entalpia das transiccedilotildees de fase registadas no aqueci-

mento da pirazinamida polimorfo δ β = 10ordmCmin

1ordmPico 2ordmPico

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) 1 1308 18 1884 279 2 1303 17 1881 268 3 1304 18 1884 275 4 1301 14 1883 279 5 1307 17 1882 278

Meacutedia e desvio padratildeo 1305plusmn03 17plusmn02 1883plusmn01 276plusmn06

Na Figura 214 a) podemos verificar a existecircncia de uma grande irregularidade no pico correspondente agrave transi-

ccedilatildeo soacutelido-soacutelido o que poderaacute indicar a co-existecircncia de vaacuterias transformaccedilotildees Sendo assim fez-se um novo

estudo efectuando um aquecimento ateacute 137ordmC que eacute a zona onde existem os vaacuterios picos (Figura 214 b)) O

espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute desta amostra confirmou tratar-se da forma γ da pirazinamida natildeo ocor-

33

rendo qualquer outra transiccedilatildeo de fase apesar da irregularidade apresentada nos picos que poderaacute resultar de

heterogeneidade das partiacuteculas soacutelidas

120 140

32

34

36

Flu

xo

de

Calo

r (m

W)

Temperatura (C)

b) Aquecimento ateacute 165 C

a) Aquecimento ateacute 137 C

Figura 214 ndash Curvas de DSC para a pza cristalizada em acetona β = 10ordmCmin a) aquecimento de 25ordmC ateacute 137ordmC m =

147 mg b) aquecimento de 25ordmC ateacute165ordmC m = 152 mg

Foram obtidas para a amostra de pirazinamida gerada por cristalizaccedilatildeo em acetonitrilo amostra 6 na Tabela

21 as curvas de DSC apresentadas na Figura 215 registadas em diferentes condiccedilotildees experimentais aquecimen-

to ateacute agrave fusatildeo no caso da curva a e num ciclo de aquecimentos arrefecimentos no caso das curvas b Os arrefe-

cimentos foram realizados a 10ordmCmin natildeo se registando qualquer transiccedilatildeo de fase nesses varrimentos

Figura 215 ndash Curvas de DSC para a pza cristalizada em acetonitrilo (polimorfos α e δ) a m = 161 mg aquecimento de

25ordmC ateacute 197ordmC b1 m = 181 mg aquecimento de 25ordmC ateacute 135ordmC b2 aquecimento de 25ordmC ateacute 165ordmC apoacutes

arrefecimento de b1 ateacute 25ordmC b3 aquecimento de 25ordmC ateacute 197ordmC apoacutes arrefecimento de b2 ateacute 25ordmC β =

10ordmCmin

Temperatura (ordmC)

Flu

xo d

e C

alo

r (m

W)

34

Na Figura 215 observam-se duas transiccedilotildees endoteacutermicas antes do pico de fusatildeo Estas transformaccedilotildees de fase

foram estudadas por espectroscopia de IV

O espectro de IV da amostra de partida Figura 216 a) confirma que na cristalizaccedilatildeo em acetonitrilo foi gerada

uma mistura dos polimorfos α e δ (Figura 216 a)) Registou-se tambeacutem espectros de IV da amostra aquecida ateacute

135ordmC (como na curva de DSC b1 da Figura 215) Figura 216 b)) seguida de arrefecimento ateacute 25ordmC e da

amostra aquecida ateacute 165ordmC Figura 216 c)

Figura 216 ndash Espectro de Infravermelho de a) amostra de pirazinamida cristalizada em acetonitrilo b) amostra anterior

apoacutes aquecimento ateacute 135ordmC c) amostra apoacutes aquecimento ateacute 165ordmC A) espectros dos polimorfos α e

δ puros B) espectro do polimorfo γ puro

Satildeo evidentes a partir da Figura 216 as transiccedilotildees do polimorfo δ para o polimorfo α que posteriormente se

transforma no polimorfo γ A identidade das fases soacutelidas foi ainda confirmada por difracccedilatildeo de raios-X reali-

zadas em amostras preparadas de forma similar

Apesar de natildeo poder ser obtida a forma polimoacuterfica β pura os dados de DSC e termomicroscopia realizados na

amostra 5 (β + γ) mostram uma transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido endoteacutermica aos 95ordmC β = 10ordmCmin (Figura 217)

originando o polimorfo γ como depois foi confirmado por espectroscopia de IV e pela temperatura de fusatildeo

caracteriacutestica

Numero de onda cm-1

Absorv

ancia

u

a

a)

b)

c)

A

B

35

Figura 217 ndash a) Curvas de aquecimento da pza cristalizada de dioxano polimorfos β e γ m = 166 mg β = 10ordmCmin b)

Imagens de termomicroscopia registadas antes e depois da transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido

Estabilidade relativa dos polimorfos de pirazinamida

Todas as transiccedilotildees de fase verificadas no estudo da pirazinamida satildeo endoteacutermicas e na ausecircncia de mudanccedilas

conformacionais significativas da moleacutecula de pza nos diferentes polimorfos este comportamento aponta para

uma relaccedilatildeo enantiotroacutepica entre as fases envolvidas [122641] De acordo com Burger e Ramberger esta regra

da entalpia da transiccedilatildeo faz previsotildees correctas em 99 dos casos [26] A partir do estudo do comportamento

teacutermico das formas α β δ e γ da pirazinamida pode-se prever o diagrama energia de Gibbs em funccedilatildeo da tem-

peratura que se apresenta na Figura 218

Figura 218 ndash Diagrama de energia temperatura das formas cristalinas (α β δ e γ) da pirazinamida G representa a ener-

gia de Gibbs T a temperatura de transiccedilatildeo

Temperatura (ordmC)

dQ

dt

(mW

)

a) b)

Antes da transiccedilatildeo Depois da Transiccedilatildeo

Temperatura

Energ

ia

36

De acordo com este diagrama o polimorfo δ eacute a forma soacutelida termodinamicamente estaacutevel agrave temperatura

ambiente e o polimorfo γ eacute a forma cristalina mais estaacutevel acima de ~ 145ordmC De realccedilar a elevada estabilidade

cineacutetica de todas as formas polimoacuterficas da pirazinamida

22 Estudo da Picolinamida

Na tabela satildeo apresentadas imagens registadas sob luz polarizada das formas soacutelidas obtidas por cristalizaccedilatildeo a

partir das soluccedilotildees e tambeacutem da amostra de partida

Tabela 26 ndash Picolinamida Imagens dos soacutelidos obtidos em diferentes condiccedilotildees experimentais (luz polarizada

ampliaccedilatildeo 200x)

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

1

-

Amostra comercial

4

Etanol

P1

2

Acetato de etilo

P1

5

Etanol

P2

3

Acetato de etilo

P2

Foram observadas formas cristalinas com diferentes morfologias Quer na utilizaccedilatildeo de acetato de etilo quer na

amostra comercial foram obtidos cristais com a forma de placas apesar de apresentarem tamanhos diferentes

Os cristais que precipitaram usando etanol como solvente apresentam a forma de aglomerados esfeacutericos

Devido a problemas teacutecnicos com o difractoacutemetro de raios-X de poacute do Departamento de Fiacutesica da Universida-

de de Coimbra natildeo foi possiacutevel caracterizar as amostras por este meacutetodo

221 ndash Estudo da Picolinamida comercial

Apenas a picolinamida comercial foi caracterizada num equipamento de difracccedilatildeo de raios-X de poacute sendo a

amostra sujeita a moagem antes do ensaio O difractograma obtido estaacute representado na Figura 219 juntamen-

te com o espectro simulado da forma cristalina de picolinamida que se encontra caracterizada estruturalmente

37

[24] O difractograma de poacute da picolinamida comercial tem picos caracteriacutesticos a 2θ = 1665 1737 2068

2516 2802 3500ordm

10 20 30 40

Inte

nsid

ade

2Theta

b) Simulado

a) Experimental

Figura 219 ndash Espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute da picolinamida comercial a) experimental b) simulado

Da comparaccedilatildeo entre os dois difractogramas natildeo eacute possiacutevel afirmar que nos dois casos as moleacuteculas tenham a

mesma orientaccedilatildeo cristalograacutefica Voltaremos a discutir estes resultados mais tarde

O comportamento teacutermico da amostra de picolinamida comercial foi investigado por calorimetria diferencial de

varrimento e por termomicroscopia com luz polarizada

Na Figura 220 eacute apresentada uma curva tiacutepica obtida no estudo da picolinamida comercial por calorimetria

diferencial de varrimento com uma velocidade de varrimento β = 10ordmCmin realizando um aquecimento de

25ordmC ateacute 115ordmC

20 40 60 80 100

20

40

Temperatura (C)

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Figura 220 ndash Curva de DSC para a PA comercial aquecimento de 25ordmC ateacute 115ordmC β = 10ordmCmin m = 138mg

A curva de DSC da PA comercial Figura 220 apresenta tipicamente trecircs sinais endoteacutermicos De um conjunto

de 3 amostras independentes obteve-se para o 1ordmpico os valores de Tonset = (802plusmn005) ordmC e ∆H =

38

(020plusmn001)kJmol para o 2ordmpico os valores de Tonset = (10175plusmn008) ordmC e ∆H = (022plusmn001) kJmol e para o

3ordmpico os valores de Tonset = (1067plusmn01) ordmC e ∆H = (187plusmn005) kJmol Tabela 27

Tabela 27 ndash Valores de temperatura e de entalpia das transiccedilotildees de fase registadas no aquecimento da pico-

linamida amostra comercial β = 10ordmCmin

1ordmPico 2ordmPico 3ordmPico

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) 1 802 020 1018 022 1066 187 2 802 019 1017 022 1068 187 3 802 020 1018 021 1067 188

Meacutedia e desvio padratildeo 802plusmn005 020plusmn001 10175plusmn008 022plusmn001 1067plusmn01 187plusmn005

Imagens de termomicroscopia obtidas num varrimento realizado em condiccedilotildees idecircnticas satildeo apresentadas na

Figura 221 e confirmam o primeiro processo endoteacutermico como uma transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido

25ordmC 86ordmC 96ordmC 98ordmC

108ordmC 115ordmC

Figura 221 ndash Transiccedilotildees de fase observadas para a PA comercial por termomicroscopia de luz polarizada no decurso do

aquecimento de 25ordmC a 115ordmC β = 10ordmCmin ampliaccedilatildeo 200x

Uma vez confirmada a existecircncia de transiccedilotildees soacutelido-soacutelido no aquecimento da amostra de picolinamida

comercial estudou-se este processo em mais pormenor Fizeram-se ciclos de aquecimento arrefecimento ateacute

95ordmC e ateacute 105ordmC (temperaturas a que se verifica o fim da transiccedilatildeo) que se encontram representadas nas Figu-

ras 222 e 223

39

20 30 40 50 60 70 80 90 100

19

20

21F

luxo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

Arrefecimento

1 Aquecimento

20 40 60 80 100 120

20

30

40

Temperatura (C)

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Figura 222 ndash Curvas de DSC para a PA comercial β = 10ordmCmin m = 147mg a) aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC segui-

do de arrefecimento ateacute 25ordmC b) 2ordm aquecimento de 25ordmC ateacute 115ordmC

20 30 40 50 60 70 80 90 100 110

19

20

21

22

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

Arrefecimento

1 Aquecimento

20 40 60 80 100 120

20

30

40

Temperatura (C)

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Figura 223 ndash Curvas de DSC para a PA comercial β = 10ordmCmin m = 143mg a) aquecimento de 25ordmC ateacute 105ordmC segui-

do de arrefecimento ateacute 25ordmC b) 2ordm aquecimento de 25ordmC ateacute 115ordmC

Como eacute visiacutevel na Figura 222 no processo de arrefecimento natildeo eacute registada qualquer transiccedilatildeo de fase o que se

confirma pela ausecircncia de endoteacutermica correspondente agrave transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido na curva b) Em contrapartida

no processo de arrefecimento ilustrado na Figura 223 regista-se um processo exoteacutermico de baixa energia e no

aquecimento subsequente apenas o principal pico de fusatildeo eacute observado

Antes de passar agrave avaliaccedilatildeo por espectroscopia de Infravermelho dos diferentes soacutelidos obtidos nestes ciclos de

aquecimento arrefecimento referiremos os resultados de estudos por DSC dos soacutelidos obtidos por arrefeci-

mento do fundido

Nas Figuras 224 e 225 ilustram-se alguns resultados de ciclos de aquecimento arrefecimento a partir do fun-

dido β = 10ordmCmin Como se vecirc na Figura 224 c) apoacutes a cristalizaccedilatildeo do fundido satildeo obtidos dois picos de

elevada entalpia com Tonset = 102ordmC e 106ordmC que indiciam fusatildeo de duas formas polimoacuterficas diferentes Com

base nestes resultados eacute razoaacutevel interpretar a transiccedilatildeo a 102ordmC como um processo de fusatildeo Neste sentido o

ciclo aquecimento arrefecimento ilustrado na Figura 223 a) terminaria com a fusatildeo de uma contribuiccedilatildeo resi-

a) b)

a) b)

40

dual de uma forma soacutelida que no arrefecimento cristaliza no polimorfo mais abundante obtendo-se em seguida

fusatildeo desta forma pura Figura 223 b) Pode concluir-se que da comparaccedilatildeo das Figuras 224 e 225 que o arre-

fecimento do fundido pode resultar em formaccedilatildeo de estruturas diferentes em ciclos diferentes

20 40 60 80 100 120

-20

-10

0

10

20

30

40

50

Flu

xo

de C

alo

r (m

W)

Temperatura (C)

c) 2 Aquecimento

b) Arrefecimento

a) 1 Aquecimento

Figura 224 ndash Curvas de DSC para a PA comercial β = 10ordmCmin m = 164mg aquecimento seguido de arrefecimento e

novo aquecimento

20 40 60 80 100 120

-50

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

50

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

e) 3 Aquecimento

d) 2 Arrefecimento

c) 2 Aquecimento

b) 1 Arrefecimento

a) 1 Aquecimento

Figura 225 ndash Curvas de DSC para a PA comercial m = 147mg 1ordmaquecimento β = 10ordmCmin 1ordmarrefecimento β =

1ordmCmin 2ordmaquecimento β = 10ordmCmin 2ordmarrefecimento β = 10ordmCmin 3ordmaquecimento β =

10ordmCmin

Foram registados os espectros de FTIRATR da amostra obtida em ciclos de aquecimento arrefecimento

como referidos na Figura 222 a) e 223 a) Os espectros satildeo apresentados na Figura 226 onde estatildeo tambeacutem

identificadas as bandas principais

41

000

005

010

015

1612

316832751294

695

749

784

825

996

1043

10881155

1221

1246

1288

1386

1440

1468

15671586

1668

C 105

000

007

014

16143060

327434113450

1567

695

749

793

825

910

996

104310911164

1250

1288

1386

1443

1468

1586

Ab

so

rva

ncia

u

a

C 95

3300 3000 2700 1600 1400 1200 1000 800

000

008

016

3060

3451

15671601

1662

31663432

698

755

793

828907

996

10401094

1145

1285

1386

1440

15861659

3166

3273

Numero de onda cm-1

C 253415

Figura 226 ndash Espectro de IVATR da PA comercial a) composto de partida b) apoacutes aquecimento ateacute 95ordmC c) apoacutes

aquecimento ateacute 105ordmC

Eacute interessante verificar a semelhanccedila do perfil das bandas do espectro da picolinamida comercial Figura 226 a)

na regiatildeo de elongaccedilatildeo do NndashH com o dos espectros dos polimorfos α e δ da pirazinamida (Figuras 25 e 27)

Relembremos que nestas duas fases da pirazinamida haacute associaccedilatildeo molecular com a formaccedilatildeo de dois diacutemeros

centrossimeacutetricos que estatildeo tambeacutem presentes no cristal da picolinamida

Os espectros dos soacutelidos resultantes dos diferentes tratamentos teacutermicos diferem principalmente como espera-

do na regiatildeo de elongaccedilatildeo do NndashH e na amida I O espectro c) apresenta grande semelhanccedila com o obtido por

Fausto e Colaboradores [23 25] para um cristal obtido por annealing dum filme de vidro a T = 280 K e corres-

ponde a um polimorfo diferente do que estaacute presente na amostra de partida

O espectro apresentado na Figura 226 b) na interpretaccedilatildeo que temos vindo a fazer seria originado por uma

mistura de polimorfos Para a validaccedilatildeo desta interpretaccedilatildeo seraacute essencial proceder ao estudo por difracccedilatildeo de

raios-X de poacute das amostras preparadas de modo idecircntico

Numa nota final apresenta-se na Figura 227 A o espectro FTIRATR registado apoacutes moagem da amostra de

picolinamida comercial em almofariz no procedimento habitualmente usado na preparaccedilatildeo de pastilha para

infravermelho Como eacute evidente da comparaccedilatildeo com o espectro da amostra analisada sem preparaccedilatildeo Figura

227 B a moagem produz alteraccedilatildeo da forma polimoacuterfica Lembremos que na obtenccedilatildeo do espectro de difrac-

ccedilatildeo de raios-X de poacute apresentado na Figura 219 se procedeu agrave moagem do composto Seraacute portanto necessaacute-

rio realizar mais ensaios sobre a amostra comercial para confirmar as conclusotildees que a Figura 219 indica as

diferenccedilas observadas nos difractogramas poderatildeo resultar da moagem da amostra

a)

b)

c)

42

3600 3500 3400 3300 3200 3100 3000 2900 2800

000

005

010

015

Ab

so

rvacircn

cia

(u

a)

Numero de onda (cm-1)

B Amostra comercial

A Amostra comercial sujeita a moagem

1600 1400 1200 1000 800 600

000

005

010

015

020

025

030

Abso

rvacirc

ncia

(u a

)

Numero de onda (cm-1)

B Amostra comercial

A Amostra comercial sujeita a moagem

Figura 227 ndash Espectro de IVATR da picolinamida a) 3600 ndash 2800 cm-1 b) 1700 ndash 600 cm-1 A amostra comercial sujeita

a moagem B amostra comercial

222 ndash Estudo da Picolinamida cristalizada em acetato de etilo e em etanol

A investigaccedilatildeo do comportamento teacutermico das diferentes amostras obtidas por cristalizaccedilatildeo em soluccedilatildeo por

calorimetria diferencial de varrimento de 25ordmC ateacute agrave fusatildeo estaacute ilustrado nas Figuras 228 a 229 Para os soacutelidos

obtidos por cristalizaccedilatildeo em etanol e em acetato de etilo agrave temperatura ambiente eacute registado um pico de fusatildeo

largo com temperatura de onset entre 96 e 97ordmC e entalpia compreendida entre 15 e 18 kJmol Os ensaios

foram efectuados 3 semanas apoacutes a preparaccedilatildeo das amostras e natildeo eacute expectaacutevel que a largura do pico possa ser

devida agrave contaminaccedilatildeo com o solvente Em ensaios realizados dois meses mais tarde verificou-se que natildeo ocor-

reu alteraccedilatildeo na amostra cristalizada de etanol enquanto que evoluccedilatildeo niacutetida teve lugar na amostra cristalizada

de acetato de etilo agrave temperatura ambiente Figuras 230 e 231

Na amostra obtida por cristalizaccedilatildeo em acetato de etilo com evaporaccedilatildeo do solvente a 4ordmC para aleacutem deste

primeiro pico eacute tambeacutem observado um segundo pico com temperatura de onset Tonset ~ 105ordmC Estes resulta-

dos apontam para a existecircncia de polimorfos gerados concomitantemente por este meacutetodo de cristalizaccedilatildeo

estando previstas novas experiecircncias para verificar a reprodutibilidade dos resultados e caso esta se confirme a

investigaccedilatildeo do soacutelido obtido por difracccedilatildeo de raios-X de poacute e de monocristal

a) b)

43

20 40 60 80 100 120

20

25

30

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

b) PA em acetato de etilo (frio)

a) PA em acetato de etilo (T amb)

Figura 228 ndash Curvas de DSC para a PA cristalizada em acetato de etilo β = 10ordmCmin a) meacutetodo P1prime m = 147 mg b)

meacutetodo P2prime m = 148 mg

20 40 60 80 100 120

20

25

30

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

b) PA em etanol (frio)

a) PA em etanol (T amb)

Figura 229 ndash Curvas de DSC para a PA cristalizada em etanol β = 10ordmCmin a) meacutetodo P1prime m = 152 mg b) meacutetodo

P2prime m = 149 mg

44

20 40 60 80 100 120

20

30

40

50

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

b) Aquecimento em Maio

a) Aquecimento em Marccedilo

Figura 230 ndash Curvas de DSC para a PA cristalizada em acetato de etilo agrave temperatura ambiente β = 10ordmCmin a) aque-

cimento em Marccedilo m = 138 mg b) aquecimento em Maio m = 135 mg

20 40 60 80 100 120

20

22

24

26

28

Flu

xo

de

Calo

r (m

W)

Temperatura (C)

b) Aquecimento em Maio

a) Aquecimento em Marccedilo

Figura 231 ndash Curvas de DSC para a PA cristalizada em etanol agrave temperatura ambiente β = 10ordmCmin a) aquecimento em

Marccedilo m = 139 mg b) aquecimento em Maio m = 144 mg

23 Estudo do Ibuprofeno

Como referido na secccedilatildeo 143 estaacute descrito que a mesma forma polimoacuterfica do ibuprofeno eacute obtida por crista-

lizaccedilatildeo em vaacuterios solventes e seguindo vaacuterios meacutetodos experimentais Os cristais tecircm morfologias diferentes e

propriedades mecacircnicas diferentes [28303142]

45

Neste capiacutetulo apresentam-se os resultados preliminares dum estudo calorimeacutetrico das amostras soacutelidas do ibu-

profeno cristalizadas em diferentes solventes e tambeacutem de amostras comerciais de duas origens distintas reali-

zado com o objectivo de averiguar o seu comportamento teacutermico

As formas soacutelidas obtidas por cristalizaccedilatildeo a partir das soluccedilotildees do ibuprofeno estatildeo apresentadas na tabela

seguinte

Tabela 28 ndash Imagens de formas soacutelidas do Ibuprofeno obtidas em diferentes condiccedilotildees experimentais (luz pola-

rizada 200x)

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

1

-

Comercial Sigma

4

Acetona

P2

2

Acetona

P1

5

n-Hexano

P2

3

n-Hexano

P1

Efectuou-se um estudo por difracccedilatildeo de raios-X de poacute das amostras de Ibuprofeno da Sigma e da amostra cris-

talizada de n-Hexano agrave temperatura ambiente O difractograma obtido experimentalmente para a amostra da

Sigma e o simulado para a forma I estatildeo representados na Figura 232 O espectro obtido para a amostra crista-

lizada em n-hexano era indistinguiacutevel destes

0 10 20 30 40

Inte

nsid

ad

e

2Theta

b) IBP Sigma

a) IBP forma I

Figura 232 ndash Espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute do ibuprofeno a) forma I b) Sigma

46

Da comparaccedilatildeo entre os dois difractogramas eacute possiacutevel afirmar que em ambos os casos as moleacuteculas tecircm a

mesma orientaccedilatildeo cristalograacutefica

Iniciou-se o estudo das amostras de ibuprofeno comercial da Sigma e da USP por Calorimetria Diferencial de

Varrimento com uma velocidade de varrimento β = 10ordmCmin realizando um aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC

(Figuras 233 e 234)

20 30 40 50 60 70 80 90

20

25

30

35

40

Temperatura (C)

Flu

xo d

e C

alo

r (m

W)

Figura 233 ndash Curva de DSC para o IBP comercial Sigma aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC β = 10ordmCmin m = 125mg

20 30 40 50 60 70 80 90

20

22

24

26

28

Temperatura (C)

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Figura 234 ndash Curva de DSC para o IBP USP aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC β = 10ordmCmin m = 134mg

As curvas de DSC apresentam apenas um sinal endoteacutermico estando os paracircmetros caracteriacutesticos da curva de

fusatildeo apresentados na Tabela 29

47

Tabela 29 ndash Valores de temperatura e de entalpia da transiccedilatildeo de fase registada no

aquecimento do ibuprofeno amostra da Sigma e da USP β = 10ordmCmin

Sigma USP

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

1 747 251 752 257 2 753 253 752 256 3 751 260 752 256 4 751 246 752 257

Meacutedia e desvio padratildeo 751plusmn03 253plusmn05 752plusmn005 257plusmn005

Natildeo haacute diferenccedilas significativas entre os resultados obtidos para as duas amostras apesar do pico de fusatildeo da

amostra da USP ser mais estreito

O estudo das amostras ibuprofeno obtidas por cristalizaccedilatildeo de acetona (P1 e P2) foi realizado por calorimetria

diferencial de varrimento na mesma gama de temperatura com velocidades de varrimento diferentes (β =

10ordmCmin e β = 2ordmCmin Figura 235)

70 75 80

18

20

22

24

26

28

30

32

34

36

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

2 - Cristalizaccedilao a frio

1 - Cristalizaccedilao agrave T amb

70 75 80

18

20

22

24

26

28

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

4 - Cristalizaccedilao a frio

3 - Cristalizaccedilao agrave T amb

Figura 235 ndash Curva de DSC para o IBP cristalizado de acetona procedimentos P1rsquo e P2rsquo aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC

a) β = 10ordmCmin m = 134mg b) β = 2ordmCmin 3 m = 138mg 4 m = 135 mg

O pico de fusatildeo obtido a partir da amostra cristalizada agrave temperatura ambiente apresenta-se parcialmente divi-

dido Uma explicaccedilatildeo comum para este facto eacute a existecircncia de polimorfismo Os paracircmetros caracteriacutesticos

destas curvas estatildeo apresentados na Tabela 210

a) b)

3

4

48

Tabela 210 ndash Valores de temperatura e de entalpia da transiccedilatildeo de fase registada no aquecimento do ibuprofeno

cristalizado de acetona β = 10ordmCmin e β = 2ordmCmin

A partir dos resultados apresentados na Tabela 210 podemos concluir que os cristais obtidos por cristalizaccedilatildeo a

baixa temperatura fundem aproximadamente 1ordmC abaixo dos cristais obtidos por cristalizaccedilatildeo agrave temperatura

ambiente Verifica-se ainda que mesmo a velocidades de varrimento diferentes os cristais obtidos nas mesmas

condiccedilotildees apresentam temperatura de fusatildeo muito semelhante

Os termogramas obtidos no estudo do ibuprofeno cristalizado de n-hexano (P1 e P2) por calorimetria dife-

rencial de varrimento com velocidades de varrimento diferentes (β = 10ordmCmin e β = 2ordmCmin) estatildeo apre-

sentados na Figura 236 e na Tabela 211

70 75 80

12

14

16

18

20

22

24

26

28

30

32

34

36

38

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

2 - Cristalizaccedilao a frio

1 - Cristalizaccedilao agrave T amb

70 75 80

20

22

24

26

28

30

Flu

xo d

e C

alo

r (m

W)

Temperatura (C)

4 - Cristalizaccedilao a frio

3 - Cristalizaccedilao agrave T amb

Figura 236 ndash Curva de DSC para o IBP cristalizado de n-hexano procedimentos P1rsquo e P2rsquo aquecimento de 25ordmC ateacute

95ordmC a) β = 10ordmCmin 1 m = 143mg 2 m = 139 mg b) β = 2ordmCmin 3 m = 140mg 4 m = 137 mg

A partir dos resultados podemos concluir que os cristais obtidos agrave temperatura ambiente e os cristais obtidos

com a cristalizaccedilatildeo a frio natildeo apresentam grande diferenccedila a niacutevel de temperatura e entalpia de fusatildeo No entan-

to o sinal obtido a partir da amostra cristalizada agrave temperatura ambiente aquecida tanto a 10ordmCmin como a

2ordmCmin apresenta-se dividido apesar da divisatildeo ser mais notoacuteria a 2ordmCmin

Cristalizaccedilatildeo agrave T amb Cristalizaccedilatildeo a frio

β 10ordmCmin 2ordmCmin 10ordmCmin 2ordmCmin

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

1 747 215 751 203 733 223 737 232

2 739 233 731 201 733 219 738 228

3 752 228 731 219 744 223 739 229

4 749 237 745 237 738 223 739 231

5 752 249 746 243 742 218 740 230

6 749 235 760 241 743 224 736 229

Meacutedia e desvio padratildeo 748plusmn05 233plusmn11 744plusmn10 224plusmn17 739plusmn05 222plusmn03 738plusmn02 230plusmn02

a) b)

49

Tabela 211 ndash Valores de temperatura e de entalpia da transiccedilatildeo de fase registada no aquecimento do ibuprofeno

cristalizado de n-hexano β = 10ordmCmin e β = 2ordmCmin

A partir dos resultados obtidos por DSC verificou-se que tanto a amostra cristalizada de acetona como a amos-

tra cristalizada de n-hexano ambas agrave temperatura ambiente apresentavam um pico de fusatildeo composto o que

pode indicar a ocorrecircncia de transiccedilotildees soacutelido-soacutelido e aleacutem disso temperatura de fusatildeo que difere da das

amostras obtidas na Sigma e na USP Sendo assim fez-se um estudo mais pormenorizado das amostras cristali-

zadas de n-hexano por comparaccedilatildeo com as amostras de ibp da Sigma e da USP por espectroscopia de IV para

caracterizaccedilatildeo da forma inicial A Figura 237 mostra os espectros de espectroscopia de IV-ATR das amostras

3000 2800 2600 2400

000

005

010

015

020

2540

2540

2540

2542

2601

2601

2601

2601

2631

2631

2631

2631

2729

2728

2728

2728

2850

2850

2850

2850

2868

2868

2868

2868

2877

2875

2875

2876

2924

2922

2922

2924

2954

2954

2956

Ab

so

rvacirc

ncia

(u

a

)

Numero de Onda (cm-1)

IBP USP

IBP comercial

IBP n-Hexano (frio)

IBP n-Hexano (Tamb)

2954

1800 1600 1400 1200 1000 800

000

005

010

015

020

025

030

035

040

045

050668

690747

779

849

867936

948

9701007

1070

1092

1124

1184

1231

12681320

1379

1419

14621506

Ab

so

rvacircncia

(u

a

)

Numero de Onda (cm-1)

IBP USP

IBP comercial

IBP n-Hexano (frio)

IBP n-Hexano (Tamb)

1712

Figura 237 ndash Espectro de IV (25ordmC) ibp USP ibp Sigma e ibp cristalizado de n-hexano a) 3100 ndash 2400 cm-1 b) 1800 ndash

650 cm-1

Os espectros de infravermelho das amostras a 25ordmC apontam para que se trate da mesma forma polimoacuterfica

Espectros de difracccedilatildeo de raios-X de poacute da amostra da Sigma e da amostra obtida por cristalizaccedilatildeo em n-

hexano natildeo mostraram tambeacutem diferenccedilas

Assim sendo a partir destes resultados natildeo satildeo detectadas diferenccedilas significativas entre as amostras de partida

e entatildeo as diferenccedilas registadas no comportamento teacutermico natildeo apontam para polimorfismo mas para altera-

ccedilotildees na formaccedilatildeo dos cristais nomeadamente no crescimento e tamanho das partiacuteculas[43ndash45] Estudos adicio-

nais satildeo necessaacuterios para confirmar esta hipoacutetese

Cristalizaccedilatildeo agrave T amb Cristalizaccedilatildeo a frio

β 10ordmCmin 2ordmCmin 10ordmCmin 2ordmCmin

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

1 741 224 744 236 742 247 744 249

2 744 223 748 234 746 242 742 247 3 740 225 745 238 743 246 740 242

4 743 227 747 237 743 243 745 240 Meacutedia e desvio padratildeo 742plusmn02 225plusmn02 746plusmn02 236plusmn02 743plusmn01 244plusmn02 743plusmn02 245plusmn04

50

51

Capiacutetulo 3

52

53

3 Conclusotildees

Alguns pontos discutidos nesta dissertaccedilatildeo merecem ser referidos como observaccedilotildees conclusivas A Calorime-

tria Diferencial de Varrimento (DSC) eacute um valioso instrumento de investigaccedilatildeo para caracterizar formas poli-

moacuterficas Com esta teacutecnica recolhe-se uma grande riqueza de informaccedilatildeo em relaccedilatildeo agrave estabilidade da substacircn-

cia em estudo tipo de transformaccedilatildeo que ocorre a uma dada temperatura por aquecimento ou arrefecimento e

mecanismo que preside a cada uma das transformaccedilotildees observadas Mas por si soacute esta teacutecnica natildeo eacute suficiente

para identificar a existecircncia de diferentes polimorfos de um mesmo composto Daiacute haver a necessidade de efec-

tuar um estudo mais completo utilizando teacutecnicas como a termomicroscopia espectroscopia de absorccedilatildeo no

infravermelho e ainda difracccedilatildeo de raios X de poacute

Conseguiram obter-se amostras puras de trecircs formas polimoacuterficas da pirazinamida a forma alfa (PZA comercial

e cristalizada em aacutegua) a forma delta (PZA cristalizada de acetona) e a forma gama (PZA obtida por liofiliza-

ccedilatildeo) as quais foram caracterizadas por espectroscopia de infravermelho

O polimorfo alfa da pirazinamida (α-PZA) e a forma delta (δ-PZA) por aquecimento transformam-se no poli-

morfo gama (γ-PZA) A forma gama por sua vez por aquecimento natildeo sofre qualquer transformaccedilatildeo de fase

ateacute agrave fusatildeo Foi possiacutevel tambeacutem identificar a transiccedilatildeo δrarrα em amostra do polimorfo delta quando contami-

nado com a forma alfa

Podemos ainda concluir mediante os resultados obtidos e com os conhecimentos adquiridos que estamos

perante casos de enantiotropia sendo o polimorfo delta a forma termodinamicamente estaacutevel agrave temperatura

ambiente Todos os polimorfos de pirazinamida satildeo cineticamente estaacuteveis agrave temperatura ambiente

No que diz respeito agrave picolinamida eacute interessante verificar a semelhanccedila do perfil das bandas do espectro da

picolinamida comercial na regiatildeo de elongaccedilatildeo do NndashH com o dos espectros dos polimorfos α e δ da pirazi-

namida Relembremos que nestas duas fases da pirazinamida haacute associaccedilatildeo molecular com a formaccedilatildeo de dois

diacutemeros centrossimeacutetricos que estatildeo tambeacutem presentes no cristal da forma I da picolinamida Verificou-se

ainda que a amostra comercial de picolinamida quando sujeita a moagem sofre alteraccedilatildeo da forma polimoacuterfica

No estudo realizado por DSC foi possiacutevel identificar pelo menos duas formas polimoacuterficas

Em ciclos de aquecimento arrefecimento verifica-se que o arrefecimento do fundido pode resultar em forma-

ccedilatildeo de estruturas diferentes em ciclos diferentes

A cristalizaccedilatildeo em acetato de etilo a 4ordmC aponta para a existecircncia de polimorfos gerados concomitantemente

por este meacutetodo de cristalizaccedilatildeo Estatildeo previstas novas experiecircncias para verificar a reprodutibilidade dos resul-

tados e caso esta se confirme a investigaccedilatildeo dos soacutelidos obtidos por difracccedilatildeo de raios-X de poacute e de monocris-

tal Quanto ao estudo das amostras cristalizadas em etanol e acetato de etilo em ensaios realizados dois meses

apoacutes a preparaccedilatildeo das amostras verificou-se que natildeo ocorreu alteraccedilatildeo na amostra cristalizada de etanol

enquanto que evoluccedilatildeo niacutetida teve lugar na amostra cristalizada de acetato de etilo por evaporaccedilatildeo do solvente agrave

temperatura ambiente

No estudo das amostras do ibuprofeno a partir dos resultados obtidos por DSC verificou-se que tanto a amos-

tra cristalizada de acetona como a amostra cristalizada de n-hexano ambas agrave temperatura ambiente apresenta-

54

vam um pico de fusatildeo composto o que poderia indicar a presenccedila de uma mistura de polimorfos mas atraveacutes

de um estudo mais pormenorizado usando Espectroscopia de Infravermelho e Difracccedilatildeo de Raios-X de poacute

esta hipoacutetese natildeo eacute aparentemente suportada podendo a divisatildeo dos picos dever-se ao tamanho das partiacuteculas

formadas durante o crescimento dos cristais Esta hipoacutetese teraacute de ser confirmada em trabalho futuro Este eacute

um exemplo interessante da importacircncia da utilizaccedilatildeo combinada de diferentes meacutetodos de estudo na investiga-

ccedilatildeo de polimorfismo

55

Capiacutetulo 4

56

57

4 Experimental

41 Materiais e Meacutetodos

411 ndash Materiais

4111 - Preparaccedilatildeo das amostras

A pirazinamida utilizada neste trabalho foi fornecida pela Fluka com uma pureza superior a 99 As amostras

de partida de picolinamida e ibuprofeno foram adquiridas agrave Sigma com purezas de 98 e 99 respectivamen-

te tendo-se usado tambeacutem ibuprofeno padratildeo USP

Na geraccedilatildeo das formas polimoacuterficas da pirazinamida foram usados diferentes processos de cristalizaccedilatildeo No

procedimento cristalizaccedilatildeo a partir de soluccedilotildees P1 usaram-se ~ 005 mmol do composto de partida dissolvidas

em 6 mL de um dado solvente agrave temperatura ambiente as soluccedilotildees foram filtradas para uma caixa de Petri e o

solvente evaporado agrave temperatura ambiente (~ 20ordmC) Foram usados como solventes aacutegua acetona dioxano

acetonitrilo e os soacutelidos obtidos foram analizados apoacutes um periacuteodo de duas semanas O segundo procedimento

ensaiado P2 consistiu num processo de liofilizaccedilatildeo efectuado num equipamento Labconco 5 soluccedilatildeo aquosa

preacute-congelada a -80ordmC ciclo de liofilizaccedilatildeo -30ordmC durante 2h -10ordmC durante 4h 0ordmC durante 6h 5ordmC durante

6h 10ordmC durante 48h e depois mantida agrave temperatura ambiente

No caso da picolinamida foi avaliada a formaccedilatildeo de formas soacutelidas usando o procedimento P1 descrito para a

pirazinamida (P1) empregando como solventes acetato de etilo e etanol tendo-se tambeacutem estudado cristaliza-

dos a partir do fundido (P2)

Na geraccedilatildeo das formas polimoacuterficas do ibuprofeno foram igualmente usados diferentes processos de cristaliza-

ccedilatildeo usando diferentes condiccedilotildees O procedimento 1 (P1) foi realizado da mesma forma da usada em P1 da

pirazinamida No procedimento 2 (P2) as soluccedilotildees foram preparadas da mesma forma que em P1 e apoacutes a

filtraccedilatildeo foram colocadas num frigoriacutefico a 4ordmC e o solvente evaporou a esta temperatura

Foram utilizados solventes de qualidade analiacutetica

412 ndash Meacutetodos

4121 ndash Calorimetria Diferencial de Varrimento (DSC)

A teacutecnica de Calorimetria Diferencial de Varrimento (DSC) ocupa um lugar de relevo de entre os meacutetodos de

investigaccedilatildeo da estrutura dos soacutelidos Trata-se de um meacutetodo largamente vulgarizado para o qual se dispotildee de

58

equipamento que apresenta na actualidade muitas potencialidades e que permite a obtenccedilatildeo de propriedades

termodinacircmicas com elevado grau de precisatildeo

A Calorimetria Diferencial de Varrimento eacute uma teacutecnica de anaacutelise teacutermica que regista a diferenccedila de fluxo teacuter-

mico entre a amostra e a referecircncia em funccedilatildeo do tempo ou da temperatura no decorrer de um programa de

temperatura preacute-seleccionado Eacute um meacutetodo de variaccedilatildeo entaacutelpica no qual a diferenccedila no fornecimento de

energia caloriacutefica entre uma substacircncia e um material de referecircncia eacute medida em funccedilatildeo da temperatura

enquanto a substacircncia em estudo e a referecircncia satildeo submetidas a um mesmo programa de aquecimento rigoro-

samente controlado

Estas medidas fornecem dados qualitativos e quantitativos em processos endoteacutermicos (absorccedilatildeo de energia

caloriacutefica) e exoteacutermicos (libertaccedilatildeo de energia caloriacutefica) permitindo obter informaccedilotildees referentes a alteraccedilotildees

de propriedades fiacutesicas eou quiacutemicas com por exemplo temperaturas caracteriacutesticas (temperatura de fusatildeo

cristalizaccedilatildeo transiccedilatildeo viacutetrea) grau de cristalinidade de um poliacutemero diagramas de fase entalpias de transiccedilatildeo

de fase e de reacccedilatildeo estabilidade teacutermica e oxidativa grau de pureza e cineacutetica de reacccedilotildees Por este motivo a

DSC eacute amplamente aplicada na caracterizaccedilatildeo de materiais orgacircnicos e inorgacircnicos cristalinos e amorfos assim

como nas induacutestrias farmacecircutica e cosmeacutetica alimentar etc

Como limitaccedilotildees desta teacutecnica refira-se a dificuldade de interpretaccedilatildeo (acontece algum processo mas qual)

requerendo normalmente outros meacutetodos complementares para a interpretaccedilatildeo dos resultados Para aleacutem dis-

so necessita de calibraccedilatildeo em toda a gama de temperatura

De acordo com os princiacutepios operacionais os caloriacutemetros diferenciais de varrimento podem ser divididos em

dois tipos de potecircncia compensada e de fluxo de energia caloriacutefica Neste trabalho utilizou-se o DSC do pri-

meiro tipo

Nos caloriacutemetros diferenciais de varrimento de potecircncia compensada (Figura 41) as ceacutelulas ou plataformas

onde se colocam a amostra e a referecircncia encontram-se equipadas individualmente com um sensor de resistecircn-

cia de platina que mede a temperatura de cada uma e uma resistecircncia de aquecimento

Figura 41 ndash Caloriacutemetro diferencial de varrimento de potecircncia compensada

Quando eacute detectada uma diferenccedila de temperatura entre a amostra e a referecircncia devido a uma alteraccedilatildeo da

amostra eacute alterada a energia teacutermica ( tH partpart ) fornecida agrave amostra de modo a manter um diferencial de tem-

peraturas nulo entre ambas (Tamostra = Treferecircncia) Uma vez que essa quantidade de energia eacute exactamente equiva-

1 ndash Resistecircncia de aquecimento 2 ndash Termoacutemetro

59

lente agrave quantidade de energia absorvida ou libertada na transformaccedilatildeo ocorrida na amostra o seu registo forne-

ce uma medida calorimeacutetrica directa da energia associada agrave transformaccedilatildeo

Como todos os instrumentos de medida os aparelhos de DSC apresentam um certo tempo de resposta devido

a alguma resistecircncia teacutermica o que se traduz pelo aparecimento de desvios da linha de base Para aumentar o

rigor das determinaccedilotildees o sinal calorimeacutetrico (SC) determinado pelo aparelho a aacuterea do pico eacute calibrado

determinando-se uma constante de calibraccedilatildeo K tal que realQ

SCK = sendo Qreal a energia caloriacutefica realmente

dissipado na ceacutelula A constante K eacute assim funccedilatildeo da temperatura da atmosfera em torno das ceacutelulas e de

quaisquer resistecircncias que conduzam a perdas de energia caloriacutefica As temperaturas de fusatildeo de padrotildees como

o iacutendio estanho chumbo por exemplo podem ser utilizadas para calibrar a temperatura indicada pelo equipa-

mento enquanto que a entalpia de fusatildeo destas substacircncias pode ser utilizada na calibraccedilatildeo do sinal calorimeacutetri-

co

Podem realizar-se ciclos de aquecimento arrefecimento percorridos entre a temperatura do azoto liacutequido e

700ordmC que eacute o limite superior de utilizaccedilatildeo da instrumentaccedilatildeo deste tipo recolhendo uma grande riqueza de

informaccedilatildeo relativamente agrave estabilidade da substacircncia em estudo tipo de transformaccedilatildeo que ocorre a uma dada

temperatura por aquecimento ou arrefecimento mecanismo que preside a cada uma das transformaccedilotildees obser-

vadas etc

Aproveitando as potencialidades do equipamento fazendo variar a velocidade de varrimento eacute ainda possiacutevel

estudar aspectos importantes relacionados com o mecanismo das transformaccedilotildees estruturais e pocircr em evidecircn-

cia a sobreposiccedilatildeo de sinais

Estes equipamentos aleacutem de possibilitarem medidas de baixos valores de variaccedilatildeo de entalpia possibilitam

ainda a utilizaccedilatildeo de pequenas quantidades de amostra (geralmente entre 1 e 20mg)

Procedimento experimental e equipamento utilizado

Os estudos de DSC foram realizados num caloriacutemetro Perkin-Elmer Pyris 1 equipado com sistema de refrige-

raccedilatildeo Intracooler com liacutequido de refrigeraccedilatildeo etilenoglicolaacutegua (11 vv) a ndash10ordmC usando azoto como gaacutes de

purga 20mLmin

As amostras foram preparadas em caacutepsulas em alumiacutenio de 10microl e 30microl Como ceacutelula de referecircncia usou-se uma

caacutepsula vazia idecircntica agrave usada para as amostras

A calibraccedilatildeo do aparelho foi feita de forma usual agrave velocidade de 10ordmCmin utilizada na grande maioria das

amostras A calibraccedilatildeo da temperatura [4647] foi realizada com padrotildees de elevada qualidade como o bifenilo

(CRM LGC 2610 Tfus = 6893plusmn003 ordmC) aacutecido benzoacuteico (CRM LGC 2606 Tfus = 12235 plusmn 002 ordmC) iacutendio

(Perkin-Elmer x = 9999 Tfus = 15660 ordmC) e cafeiacutena (substacircncia de calibraccedilatildeo Mettler Toledo ME 18 872

Tfus = 2356 plusmn 02 ordmC) A calibraccedilatildeo da entalpia foi realizada com iacutendio (∆fusH = 3286 plusmn 13 Jmol)

As amostras foram estudadas em ciclos de aquecimento arrefecimento a vaacuterias velocidade de varrimento

como seraacute referido posteriormente na apresentaccedilatildeo dos resultados e a calibraccedilatildeo confirmada a cada caso

60

4122 ndash Termomicroscopia

A termomicroscopia consiste na observaccedilatildeo microscoacutepica das amostras submetidas a aquecimento ou arrefeci-

mento usando luz polarizada As transformaccedilotildees que podem ocorrer na amostra em estudo podem ser obser-

vadas directamente na ocular do microscoacutepio ou registadas por meio de uma cacircmara fotograacutefica em viacutedeo com

a vantagem de serem gravadas e poderem ser estudadas em pormenor posteriormente Esta teacutecnica permite a

observaccedilatildeo dos efeitos dependentes da temperatura como por exemplo a fusatildeo dos cristais detecccedilatildeo de formas

cristalinas (polimorfismo)[48ndash49]

Com base no comportamento oacuteptico eacute costume dividir as substacircncias em dois grandes grupos Num o iacutendice

de refracccedilatildeo eacute independente da direcccedilatildeo de propagaccedilatildeo da radiaccedilatildeo apresenta um valor uacutenico para uma dada

substacircncia Estas substacircncias satildeo designadas opticamente por isotroacutepicas A este grupo pertencem os soacutelidos

amorfos e os soacutelidos cristalinos com arranjo reticular cuacutebico O outro grupo eacute caracterizado por apresentar um

iacutendice de refracccedilatildeo dependente da direcccedilatildeo de propagaccedilatildeo da luz As substacircncias que a ele pertencem satildeo

designadas opticamente por anisotroacutepicas Deste grupo fazem parte todos os soacutelidos cristalinos com excepccedilatildeo

daqueles que tecircm arranjo reticular cuacutebico

Na Figura 42 representa-se o dispositivo utilizado na observaccedilatildeo de uma amostra com luz polarizada

Figura 42 ndash Esquema de um sistema para observaccedilatildeo de uma amostra com luz polarizada

Um meio isotroacutepico natildeo altera a cor da radiaccedilatildeo que nela incide Contudo produz um decreacutescimo de intensida-

de da radiaccedilatildeo que torna visiacuteveis contornos na amostra e portanto permite acompanhar variaccedilotildees de forma e

volume que nela ocorram As amostras anisotroacutepicas apresentam cor diferente da luz incidente

Procedimento experimental e equipamento utilizado

O equipamento usado esquematicamente representado na Figura 43 eacute constituiacutedo por uma placa de aqueci-

mento DSC 600 da Linkam systems por um bloco central constituiacutedo por uma unidade CI94 cuja funccedilatildeo eacute

controlar a temperatura nas etapas de aquecimento arrefecimento uma unidade LNP942 que controla a

refrigeraccedilatildeo uma unidade VTO232 e um computador Intel (R) Pentium (R) 4 que controla todo o sistema A

ceacutelula eacute aquecida com um microforno cuja temperatura eacute controlada por sensores de Pt100 Para a observaccedilatildeo

Polarizador Amostra Analisador Detector

61

oacuteptica foi utilizado um microscoacutepio Leica DMRB uma cacircmara de viacutedeo Sony CCD-IRISRGB modelo DXC-

151 AP um monitor Sony HR Triniton modelo PVM-2053MD e um gravador de viacutedeo Sony SV0-1500P VHS

VCR Na anaacutelise de imagem usou-se o software da Linkam systems com RTVMS (Real Time Viacutedeo Measurement

System)

As amostras foram preparadas por dispersatildeo de uma pequena quantidade do material a estudar na ceacutelula da

amostra sendo esta coberta com uma tampa A dispersatildeo do material na ceacutelula permite estudar o comporta-

mento de partiacuteculas isoladas o que poderaacute ser uacutetil no caso da amostra ter comportamento heterogeacuteneo As

imagens foram obtidas por utilizaccedilatildeo combinada de luz polarizada e de compensadores de onda o que confere

agrave imagem de fundo uma cor uacutenica e natildeo negra Usou-se uma ampliaccedilatildeo de 200X

As amostras foram estudadas aquecendo a amostra entre os 25ordmC e a fusatildeo tendo sido usada uma velocidade

de 10ordmCmin

Figura 43 ndash Representaccedilatildeo esquemaacutetica do equipamento usado em termomicroscopia A ndash Placa de aquecimento B ndash

Microscoacutepio C ndash Cacircmara de viacutedeo D ndash Computador E ndash Interface graacutefica F ndash Sistema de controle da refri-

geraccedilatildeo G ndash Interface de computador H ndash Viacutedeo gravador I ndash Monitor J ndash Depoacutesito de azoto liacutequido

4123 ndash Conjugaccedilatildeo dos meacutetodos de Termomicroscopia e DSC

Os resultados obtidos a partir de medidas de DSC satildeo normalmente reprodutiacuteveis e quantitativos mas natildeo

podem estar sempre prontamente correlacionadas com a respectiva transformaccedilatildeo de fase ou reacccedilatildeo quiacutemica

que ocorre na substacircncia Tecircm sido feitas tentativas para melhorar alguns meacutetodos termoanaliacuteticos atraveacutes de

uma correlaccedilatildeo entre os seus resultados e as mudanccedilas fiacutesicas ou quiacutemicas da substacircncia em questatildeo As combi-

naccedilotildees destes dois meacutetodos tecircm demonstrado grande sucesso Os efeitos que natildeo mostram nenhuma mudanccedila

de entalpia significativa com DSC podem muitas vezes ser detectadas com microscopia Por outro lado as

investigaccedilotildees termomicroscoacutepicas requerem muitas vezes estimativas dos calores de transformaccedilatildeo fusatildeo e

cristalizaccedilatildeo[50ndash51]

62

4124 ndash Espectroscopia de Absorccedilatildeo no Infravermelho

A Espectroscopia de Absorccedilatildeo no IV estaacute associada ao uso de radiaccedilatildeo electromagneacutetica nesta regiatildeo do espec-

tro para estudar a composiccedilatildeo e a estrutura da mateacuteria

A energia associada agrave absorccedilatildeo na gama do infravermelho eacute capaz de promover transiccedilotildees vibracionais-

rotacionais vibracionais ou rotacionais Considerando que a faixa mais usual de utilizaccedilatildeo corresponde agrave regiatildeo

do infravermelho meacutedio (4000 a 400 cm-1) o estudo das transiccedilotildees vibracionais eacute o mais importante Para que

uma moleacutecula seja capaz de absorver no infravermelho eacute necessaacuterio que ela apresente variaccedilotildees de momento

dipolar associada ao modo vibracional considerado[3652ndash54]

Assim quando um material for avaliado utilizando radiaccedilatildeo infravermelha seraacute obtido um espectro que rela-

ciona absorvacircncia versus comprimento de onda (normalmente eacute utilizado o nuacutemero de onda que eacute o inverso do

comprimento de onda) que indica a ocorrecircncia ou natildeo de absorccedilatildeo pelo material de energia associada agravequele

comprimento de onda Como os grupos funcionais absorvem em diferentes comprimentos de onda eacute possiacutevel

identificar os grupos quiacutemicos presentes na amostra

O polimorfismo em cristais de compostos orgacircnicos eacute causado por diferentes arranjos estruturais da mesma

moleacutecula Se as interacccedilotildees moleculares no cristal satildeo bastantes fortes decorrentes de um fenoacutemeno como as

ligaccedilotildees de hidrogeacutenio as diferenccedilas nas formas polimoacuterficas podem ser evidenciadas com teacutecnicas como a

Espectroscopia de Absorccedilatildeo no Infravermelho IV

Reflectacircncia Total Atenuada (ATR)

Em 1961 Fahrenfort descreveu uma nova teacutecnica para obtenccedilatildeo de espectros de infravermelho para compostos

orgacircnicos a Reflectacircncia Total Atenuada (ATR ndash Attenuated Total Reflectance)

O modo de ATR eacute uma teacutecnica natildeo destrutiva que permite a obtenccedilatildeo de espectros de amostras soacutelidas ou

liacutequidas tais como soacutelidos pouco soluacuteveis poacutes pastas entre outras Eacute tambeacutem adequado para caracterizaccedilatildeo de

materiais que sejam demasiado finos ou que absorvam demasiado intensamente quando analisados por espec-

troscopia de transmitacircncia Na espectroscopia de infravermelhos por ATR a superfiacutecie da amostra eacute colocada

em contacto com a superfiacutecie de um cristal apropriado muitas vezes feito de Germeacutenio (Ge) ou de Seleneto de

Zinco (ZnSe) A radiaccedilatildeo infravermelha proveniente da fonte passa atraveacutes do cristal Quando o acircngulo de

incidecircncia na interface amostra cristal excede o acircngulo criacutetico a reflexatildeo total interna da radiaccedilatildeo ocorre e uma

onda evanescente eacute estabelecida na interface A radiaccedilatildeo eacute reflectida atraveacutes do cristal penetrando na amostra a

cada reflexatildeo ao longo da superfiacutecie do cristal (como esquematizado na figura seguinte Figura 44)

63

Figura 44 ndash Sistema ATR de muacuteltipla reflexatildeo

O feixe de radiaccedilatildeo perde energia no comprimento de onda em que o material da amostra absorve Apoacutes este

processo a radiaccedilatildeo atenuada resultante eacute direccionada do cristal para o percurso normal do feixe no espectro-

fotoacutemetro sendo medida pelo detector originando o espectro da amostra A profundidade da penetraccedilatildeo da

radiaccedilatildeo na amostra e o nuacutemero total de reflexotildees ao longo do cristal podem ser controlados pela variaccedilatildeo do

acircngulo de incidecircncia assim como pela selecccedilatildeo do tipo de cristal

Num espectrofotoacutemetro ATR tem de existir um contacto muito proacuteximo entre a amostra e a superfiacutecie do cris-

tal uma vez que o efeito ATR tem lugar nesta Daiacute que se utilize por vezes uma prensa de modo a garantir um

perfeito contacto entre a superfiacutecie da amostra e o cristal como no caso dos soacutelidos particulados

Nesta teacutecnica pouca ou nenhuma preparaccedilatildeo da amostra eacute requerida o que constitui uma grande vantagem nos

estudos de polimorfismo podendo ser usada na anaacutelise de uma grande variedade de soacutelidos e liacutequidos consoan-

te o tipo de cristal

Eacute importante realccedilar que apesar dos benefiacutecios esta teacutecnica possui algumas limitaccedilotildees que incluem a sensibili-

dade inferior em comparaccedilatildeo agrave proporcionada pelos meacutetodos convencionais

Procedimento experimental e equipamento utilizado

Os estudos de espectroscopia de absorccedilatildeo no infravermelho foram realizados num espectroacutemetro FTIR Ther-

moNicolet IR300 resoluccedilatildeo de 1cm-1 com a teacutecnica da pastilha de KBr e num PerkinElmer Spectrum 400 FT-

IRATR resoluccedilatildeo de 1cm-1

As amostras foram preparadas misturando-se uma certa quantidade de amostra com brometo de potaacutessio (cer-

ca de 07 mg de amostra e 100 mg de KBr)

4125 ndash Difracccedilatildeo de Raios X

Dentre as vaacuterias teacutecnicas de caracterizaccedilatildeo de materiais a teacutecnica de difracccedilatildeo de raios X eacute a mais indicada na

determinaccedilatildeo das fases cristalinas presentes nesses materiais Isto eacute possiacutevel porque nos cristais os aacutetomos se

64

ordenam em planos cristalinos separados entre si por distacircncias da mesma ordem de grandeza dos comprimen-

tos de onda dos raios X

Ao incidir um feixe de raios X num cristal o mesmo interage com os aacutetomos presentes originando o fenoacutemeno

de difracccedilatildeo A difracccedilatildeo de raios X ocorre segundo a Lei de Bragg (Equaccedilatildeo 1) a qual estabelece a relaccedilatildeo

entre o acircngulo de difracccedilatildeo e a distacircncia entre os planos que a originaram (caracteriacutesticos para cada fase cristali-

na)[55]

Figura 45 ndash Difracccedilatildeo de raios X e a Lei de Bragg[56]

A principal aplicaccedilatildeo da difracccedilatildeo de raios X refere-se agrave identificaccedilatildeo de compostos cristalinos sejam eles orgacirc-

nicos ou inorgacircnicos

Os planos de difracccedilatildeo e as suas respectivas distacircncias interplanares bem como as densidades de aacutetomos (elec-

trotildees) ao longo de cada plano cristalino satildeo caracteriacutesticas especiacuteficas e uacutenicas de cada substacircncia cristalina da

mesma forma que o padratildeo difractomeacutetrico por ela gerado Dentre as vantagens da teacutecnica de difracccedilatildeo de raios

X para a caracterizaccedilatildeo de fases destacam-se a simplicidade e rapidez do meacutetodo a confiabilidade dos resulta-

dos obtidos (pois o perfil de difracccedilatildeo obtido eacute caracteriacutestico para cada fase cristalina) a possibilidade de anaacutelise

de materiais compostos por uma mistura de fases e uma anaacutelise quantitativa destas fases[55]

Os ensaios de difracccedilatildeo de raios X de poacute foram realizados no Centro de Estudos de Materiais no Departamen-

to de Fiacutesica da Universidade de Coimbra

Procedimento experimental e equipamento utilizado

Foi preenchido um capilar de vidro com o poacute obtido pela moagem dos soacutelidos As amostras foram colocadas

num difractoacutemetro de poacute ENRAF-NONIUS (equipado com um detector CPS120 por INEL) e os dados foram

recolhidos durante 5h usando a geometria Debye-Scherrer Foi usada radiaccedilatildeo Cu Kα1 (λ = 1540598Aring) Como

calibrante externo foi usado o AlK(SO4)212H2O

Lei de Bragg nλ = 2d sen θ (Equaccedilatildeo 1) n nuacutemero inteiro (ordem de difracccedilatildeo) λ comprimento de onda dos raios X incidentes d distacircncia interplanar θ acircngulo de difracccedilatildeo

65

Bibliografia

[1] ndash Vencato I Estruturas Cristalinas por Difracccedilatildeo de Raios-X Caderno Brasileiro de Ensino de Fiacutesica Volume 5

(1988)

[2] ndash Atkins P Paula J Atkins Fiacutesico-Quiacutemica LTC Volume 1 7ordfEdiccedilatildeo (2003-2004)

[3] ndash Drago R Physical Methods For Chemists 2ordf Ed Saunders amp H B J College Publishers 17 (1992) 702

[4] ndash Giron D Thermochimica Acta 248 (1995) 1

[5] ndash Nangia A Accounts of Chemical Research 41 5 (2008) 595

[6] ndash Froehlich PE Gasparotto FS Journal of Basic and Applied Pharm Sciences 26 3 (2005) 205

[7] ndash Llinagraves A Goodman J Drug Discovery Today 13 516 (2008) 198

[8] ndash Costa L Universidade Federal do Rio Grande do Sul ldquoAvaliaccedilatildeo do Polimorfismo de Faacutermacos utiliza-

dos para a produccedilatildeo de medicamentos geneacutericos no Brasilrdquo (2005)

[9] ndash Lachman L Liebeman HA et all Teoria e Praacutetica na Induacutestria Farmacecircutica 1 (2005) 505

[10] ndash Bernstein J Crystal Polymorphism Engineering of Crystalline Materials Properties Springer Netherlands (2008) 87

[11] ndash Rodriacuteguez-Spong B Price C et all D Advanced Drug Delivery 56 (2004) 241

[12] ndash Buerger A Ramberger R Mikrochimica Acta 2 (1979) 259

[13] ndash Erdemir D Lee A et all Accounts of Chemical Research 42 (2009) 621

[14] ndash Manrich S Zanotto E et all Poliacutemeros Ciecircncia e Tecnologia ldquoAplicabilidade da Teoria Claacutessica da Nuclea-

ccedilatildeo Modificada (CD-CNT) agrave Cristalizaccedilatildeo de Poliacutemerosrdquo

[15] ndash Aaltonen J Allesoslash M et all European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics 71 (2009) 23

[16] ndash Chis V Picircrnau A et all Chemical Physics 316 (2005) 153

[17] ndash wwwffuppttoxicologiamonografiasano0304TuberculosedocPIRAZINAMIDAhtml

[18] ndash Becker C Dressman JB et all Journal of Pharmaceutical Sciences 97 9 (2008) 3709

[19] ndash Takaki Y Sasada Y Watanabeacute T Acta Crystallographica 13 (1960) 693

[20] ndash Ro G Sorum H Acta Crystallographica B28 (1972) 991

[21] ndash Ro G Sorum H Acta Crystallographica B28 (1972) 1677

[22] ndash Nakata K Takaki Y Memoirs of Osaka Kyoiku University Ser III Natural science and applied science 36 (1987)

93

[23] ndash Borba A Albrecht M et all Physical Chemistry Chemical Physics 10 (2008) 7010

[24] ndash Takano T Sasada Y et all Acta Crystallographica 21 (1966) 514

[25] ndash Borba A Zavaglia A et all Journal of Physical Chemistry A 112 (2008) 45

[26] ndash Marques L Departamento e Centro de Quiacutemica da Universidade de Eacutevora ldquoO Ibuprofeno Um faacutermaco com

sucessordquo

[27] ndash Perlovich G Kurkov S et all Journal of Pharmaceutical Sciences 93 (2004) 654

[28] ndash Rasenack N Muumlller B International Journal of Pharmaceutics 245 (2002) 9

[29] ndash Carvalho P Cass Q et all Brazilian Journal of Chemical Engineering 23 (2006) 291

[30] ndash Khan G Jiabi Z Drug Development and Industrial Pharmacy 24(5) (1998) 463

[31] ndash Rasenack N Muumlller W Development and Industrial Pharmacy 28 (2002) 1077

66

[32] ndash Dudognon E Danegravede F et all Pharmaceutical Research 25 (2008) 2853

[33] ndash wwwscribdcomdoc4003825Fisica-Difraccao-de-Raio-X (28082010)

[34] ndash Delgado M Marquez F et all Spectroscopy Lett 21 (1998) 841

[35] ndash Lautie A Froment F et all Spectroscopy Lett 9 (1976) 289

[36] ndash Chis V Pirnau A et all Chemical Physics 316 (2005) 153

[37] ndash Kalkar K Bhosekar M et all Spectrochimica Acta Part A 45 (1989) 635

[38] ndash Favila A Gallo M Mitnik D Journal of Molecular Modeling 13 (2007) 505

[39] ndash Gunasekaran S Sailatha E et all Indian Journal of Pure and Applied Physics 47 (2009) 259

[40] ndash Akyuz S Journal of Molecular Structure 651 (2003) 541

[41] ndash Jurneacuteen P Werngren J et all Antimicrobial Agents and Chemotheraphy 52 5 (2008) 1852

[42] ndash Garekani H Sadeghi F et all Drug Development and Industrial Pharmacy 27(8) (2001) 803

[43] ndash Kawakami K Miyoshi K et all Journal of Pharmaceuticals Sciences 95 (2006) 1354

[44] ndash Lee T Chang G Crystal Growth and Design 9 (2009) 3551

[45] ndash Xue Y Zhao Q et all Journal of Colloid and Interface Science 243 (2001) 388

[46] ndash Sabbah R An W et all Thermochimica Acta 331 (1999) 93

[47] ndash Gatta G Richardson J et all Pure and Applied Chemistry 78 (2006) 1455

[48] ndash Seefeldt K Miller J et all Journal of Pharmaceutical Sciences 96 5 (2007) 1147

[49] ndash Charsley E Stewart C et all Journal of Thermal Analysis and Calorimetry 72 (2003) 1087

[50] ndash Celis K Driessche I et all Measurement Science Review 1 1 (2001) 181

[51] ndash Wiedemann H Bayer G Journal of Thermal Analysis 30 (1985) 1273

[52] ndash wwwgooglept

[53] ndash Brittain H Journal of Pharmaceutical Sciences 86 4 (1997) 405

[54] ndash Norris T Aldridge P Sekulic S Analyst 122 (1997) 549

[55] ndash Albers A Melchiades F et all Ceracircmica 48 305 (2002) 34

[56] ndash Kahn H PMI-2201 Difracccedilatildeo de Raios X 1

[57] ndash Tuberculosis 88 2 (2008) 141

[58] ndash Akyuz S Journal of Molecular Structure 651-653 (2003) 541

[59] ndash Brittain H (ed) Physical Characterization of Pharmaceutical Solids (1995)

[60] ndash Šestaacutek J Comprehensive Analytical Chemistry XII XI (1984)

[61] ndash Casimiro MH Leal JP et all Anaacutelise Calorimeacutetrica aplicada a Poliacutemeros Bioloacutegicos 29

[62] ndash Yu-Chu M Li Thermochimica Acta 476 (2008) 1

[63] ndash Morbidoni H Quiacutemica Viva 3 (2004)

[64] ndash Yoshida S Pharmaceutical Society of Japan 11 5 (1963) 628

[65] ndash Sreevatsan S Pan X et all Antimicrobial Agents and Chemotheraphy 41 3 (1997) 636

[66] ndash Wesotowski M Konarski T Journal of Thermal Analysis 45 (1995) 1199

[67] ndash Vippagunta S Brittain H Grant D Advanced Drug Delivery 48 (2001) 3

[68] ndash Nunes S Euseacutebio M et all International Journal of Pharmaceutics 285 (2004) 13

[69] ndash Akalin E Akyuz S Vibrational Spectroscopy 42 (2006) 333

[70] ndash Szablowicz M Karpiński A et all Transition Metal Chemistry 31 (2006) 1075

67

[71] ndash Castro R Maria T et all Crystal Growth amp Design 10 (2010) 274

[72] ndash Correcirca R Lima D et all Laboratoacuterio de Cristalografia Instituto de Fiacutesica de Satildeo CarlosUSP

[73] - Buerger A Ramberger R Mikrochimica Acta 2 (1979) 273

[74] ndash Wirth D Stephenson G Organic Process Research amp Development 1 (1997) 55

[75] ndash Wang Y Li Y et all Spectrochimica Acta Part A 56 (2000) 2637

[76] ndash Byrn S Pfeiffer R et all Pharmaceutical Research 12 (1995) 945

[77] ndash Khankari R Grant D Thermochimica Acta 248 (1995) 61

[78] ndash Gavezzotti A Fillippini G Journal of the American Chemical Society 117 (1995) 12299

[79] ndash Hancock B Zografi G Journal of Pharmaceuticals Sciences 86 (1997) 1

[80] ndash Yu L Advanced Drug Delivery Reviews 48 (2001) 27

[81] ndash Kitamura M Journal of Crystal Growth 237-239 (2002) 2205

[82] ndash Snider D Addicks W et all Advanced Drug Delivery Reviews 56 (2004) 391

[83] ndash Allesoslash M Berg F et all Journal of Pharmaceuticals Sciences 97 (2008) 2145

[84] ndash Lerdkanchanaporn S Dollimore D Journal of Thermal Analysis 49 (1997) 879

[85] ndash Beach J Park M et all Pharmaceutical Development and Technology 10 (2005) 413

[86] ndash Passerini N Albertini B et all European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics 15 (2002) 71

68

69

Apecircndice

70

71

Algoriacutetmo de decisatildeo Q6A

(1)

Pesquisa de polimor-fos com o novo

faacutermaco

Apresenta diferentes polimorfos

NAtildeO Nenhuma acccedilatildeo a ser

tomada

SIM

Caracterizar as formas por - Difracccedilatildeo de raios-X de poacute - DSC Anaacutelise Teacutermica - Microscopia - Espectroscopia

IR PARA 2

72

(2)

Os polimorfos apre-sentam diferentes

propriedades

NAtildeO

SIM

Afecta a seguranccedila e a eficaacutecia do faacutermaco

Nenhum teste ou criteacuterio de aceitaccedilatildeo para o faacutermaco

NAtildeO

SIM

Estabelecer um criteacuterio de aceitaccedilatildeo para os polimorfos do faacutermaco IR PARA 3

73

(3)

Observa-se em (1) que primeiramente se estabelecem as caracteriacutesticas das possiacuteveis formas cristalinas do faacuter-

maco e as suas propriedades fiacutesico-quiacutemicas conforme o caso bem como a sua forma de detecccedilatildeo pelas meto-

dologias indicadas

Posteriormente a acccedilatildeo (2) visa estabelecer o impacto destas formas polimoacuterficas na seguranccedila e eficaacutecia do

faacutermaco auxiliando na determinaccedilatildeo de criteacuterios de aceitaccedilatildeo do faacutermaco e na avaliaccedilatildeo do risco sanitaacuterio que

representa tal fenoacutemeno num caso especiacutefico Havendo este risco o ICH estabeleceu em (3) vias de monitori-

zaccedilatildeo das alteraccedilotildees

O faacutermaco encontra-se dentro dos criteacuterios de

aceitaccedilatildeo dos ensaios de qualidade com modifica-

ccedilatildeo na proporccedilatildeo dos polimorfos

SIM Nenhum teste ou criteacuterio de aceitaccedilatildeo

para o faacutermaco

NAtildeO

Monitorar o polimorfismo durante a estabilidade do faacutermaco

A modificaccedilatildeo pode afectar a seguranccedila ou a

eficaacutecia

NAtildeO Natildeo haacute necessidade de estabelecer criteacuterios de aceitaccedilatildeo para polimorfis-

mo do faacutermaco

SIM

Estabelecer criteacuterios de aceitaccedilatildeo consis-tente com a seguranccedila eou eficaacutecia

4

A partir das ceacutelulas unitaacuterias e levando em conta os eixos de simetria e a posiccedilatildeo do centro geomeacutetrico de cada

elemento do cristal eacute possiacutevel descrever qualquer cristal com base em diagramas designados por redes de Bravais

nome que homenageia Auguste Bravais (1811-1863) um dos pioneiros do seu estudo Por sua vez em funccedilatildeo

das possiacuteveis localizaccedilotildees das partiacuteculas (aacutetomos iotildees ou moleacuteculas) na ceacutelula unitaacuteria estabelecem-se 14 estru-

turas cristalinas baacutesicas as denominadas redes de Bravais (ver Tabela 11)[1 2]

Tabela 11 - Distribuiccedilatildeo das redes de Bravais pelos sistemas cristalinos

Tipos de rede Paracircmetros

da ceacutelula Simples (P) Base

centrada (C) Corpo

centrado (I) Face

centrada (F)

Tricliacutenico α ne β ne γ ne 90ordm

a ne b ne c

Monocliacutenico α = γ = 90ordm ne β

a ne b ne c

Ortorrocircmbico α = β = γ = 90ordm

a ne b ne c

Tetragonal α = β = γ = 90ordm

a = b ne c

Trigonal a = b = c

α = β = γ ne 90ordm

Hexagonal

α = β = 90ordm γ =

120ordm

a = b ne c

Sis

tem

as c

rist

alin

os

Cuacutebico α = β = γ = 90ordm

a = b = c

Todos os materiais cristalinos ateacute agora identificados pertencem a um dos 14 arranjos tridimensionais corres-

pondentes agraves estruturas cristalinas baacutesicas de Bravais A estrutura de cada cristal pode ser representada por uma

das estruturas constantes da Tabela 11 agrupando-se depois num dos sete sistemas de cristalizaccedilatildeo Cada uma

das estruturas agrega uma ceacutelula unitaacuteria contendo aacutetomos em coordenadas especiacuteficas de cada ponto da malha

cristalina

5

A simetria apresentada pelos soacutelidos cristalinos estaacute relacionada com a simetria molecular Entre os compostos

inorgacircnicos e orgacircnicos existe uma grande diferenccedila em relaccedilatildeo agraves simetrias encontradas nos respectivos cris-

tais Nos cristais inorgacircnicos encontram-se predominantemente simetrias cuacutebica hexagonal tetragonal ou

trigonal enquanto os cristais orgacircnicos se apresentam essencialmente com simetria monocliacutenica ou ortorrocircm-

bica Soacute em casos muitos especiais por exemplo em moleacuteculas globulares se encontram cristais orgacircnicos com

simetria cuacutebica Haacute tambeacutem diferenccedila em relaccedilatildeo ao tipo de ceacutelulas encontradas num e noutro caso Enquanto

nos cristais de compostos inorgacircnicos se podem encontrar todos os tipos de ceacutelulas nos orgacircnicos a ceacutelula

primitiva de Bravais eacute predominante[3]

13 Polimorfismo

131 ndash Definiccedilatildeo

De acordo com a definiccedilatildeo de McCronersquos ldquoO polimorfismo de qualquer composto eacute a sua habilidade para cris-

talizar em vaacuterias estruturas distintasrdquo[4] Quando diferentes confoacutermeros da mesma moleacutecula surgem em dife-

rentes formas cristalinas o fenoacutemeno eacute chamado de polimorfismo conformacional Ocasionalmente a mesma

estrutura cristalina apresenta mais do que um confoacutermero [56]

Os diferentes cristais formados satildeo designados de polimorfos No caso de substacircncias elementares a designa-

ccedilatildeo comum eacute a de aloacutetropos O exemplo mais conhecido de polimorfismo alotropia eacute o do carbono que pode

existir na forma de grafite ou como diamante[4] Eacute importante distinguir estas formas e pseudopolimorfos nos

quais haacute inclusatildeo de moleacuteculas de solvente na estrutura cristalina Diferentes interacccedilotildees inter e intramolecula-

res tais como as interacccedilotildees de van der Waals e ligaccedilotildees de hidrogeacutenio estaratildeo presentes nas diferentes estrutu-

ras polimoacuterficas

132 ndash Aspectos gerais e importacircncia na Induacutestria Farmacecircutica

Muitas substacircncias satildeo capazes de adoptar uma ou mais formas cristalinas puras de forma identificaacutevel e defini-

da ou uma forma amorfa sem estrutura definida dependendo das condiccedilotildees (temperatura solvente tempo)

sob as quais a cristalizaccedilatildeo eacute induzida[6]

Os polimorfos tecircm assim as mesmas propriedades no estado liacutequido e gasoso mas comportam-se de maneira

diferente no estado soacutelido Apesar de serem idecircnticos na sua composiccedilatildeo quiacutemica os polimorfos de uma dada

substacircncia diferem na solubilidade velocidade de dissoluccedilatildeo biodisponibilidade estabilidade quiacutemica estabili-

dade fiacutesica ponto de fusatildeo cor densidade e muitas outras propriedades[7] Vale a pena realccedilar que diferenccedilas

morfoloacutegicas ou macroscoacutepicas nos cristais natildeo revelam necessariamente a ocorrecircncia de polimorfismo Estas

6

alteraccedilotildees morfoloacutegicas podem ser geradas por diferentes direcccedilotildees no crescimento do cristal durante o proces-

so de cristalizaccedilatildeo [8]

O polimorfismo das substacircncias orgacircnicas tem sido um assunto de intenso interesse na induacutestria farmacecircutica

Mais de 90 dos medicamentos satildeo utilizados em formas soacutelidas como comprimidos aerossoacuteis caacutepsulas sus-

pensotildees e supositoacuterios Contecircm o faacutermaco particulado e em geral na forma cristalina Vaacuterias propriedades do

faacutermaco estatildeo directamente ligadas agrave sua estrutura fiacutesica e agraves suas propriedades quiacutemicas como a sua capacidade

de deformaccedilatildeo tamanho da partiacutecula densidades e fluxo dos poacutes caracteriacutesticas coesivas reologia estabilidade

capacidade de transpor barreiras bioloacutegicas entre outras A forma soacutelida afecta tambeacutem a estabilidade o perfil

de dissoluccedilatildeo a biodisponibilidade a compressibilidade a uniformidade de distribuiccedilatildeo da dose entre outras

Uma substacircncia na forma cristalina apresenta menor solubilidade enquanto na forma amorfa a mesma apresen-

ta maior solubilidade e menor estabilidade teacutermica Formulaccedilotildees onde se encontra o faacutermaco parcialmente cris-

talino e amorfo ou formas metaestaacuteveis satildeo muito mais soluacuteveis que as que contecircm o faacutermaco altamente crista-

lino Esta propriedade pode ser utilizada para promover um efeito terapecircutico mais raacutepido do medicamento

aumentando a velocidade de dissoluccedilatildeo e a absorccedilatildeo do faacutermaco Poreacutem formulaccedilotildees contendo formas amor-

fas e metaestaacuteveis satildeo menos estaacuteveis que as elaboradas com as formas cristalinas do faacutermaco e geralmente

apresentam risco de cristalizaccedilatildeo durante o processo produtivo e a vida do produto na prateleira

As propriedades da forma soacutelida podem ter um papel crucial e assim o objectivo final do desenvolvimento da

forma soacutelida eacute encontrar e seleccionar aquela que tenha caracteriacutesticas oacuteptimas para o uso pretendido

Inicialmente quando o API eacute primeiro produzido tem que se ter a certeza que a forma soacutelida desejada eacute obtida

numa forma consistente pura e reprodutiacutevel Subsequentemente quando eacute formulado para obter o medicamen-

to tem de se certificar que natildeo ocorrem transiccedilotildees indesejadas

Quando a substacircncia eacute armazenada eacute imperativo que a forma soacutelida natildeo se transforme ao longo do tempo uma

vez que desse modo propriedades importantes da substacircncia podem mudar drasticamente Termodinamicamen-

te qualquer forma metaestaacutevel transformar-se-aacute na forma mais estaacutevel A cineacutetica da transformaccedilatildeo eacute especiacutefica

do polimorfo No entanto a existecircncia de um polimorfo mais estaacutevel natildeo implica necessariamente que o poli-

morfo metaestaacutevel natildeo se possa desenvolver A estabilidade deve ser avaliada no que diz respeito agraves condiccedilotildees

ambientais armazenamento e acondicionamento

No passo final quando o paciente toma o medicamento a solubilidade e a velocidade de dissoluccedilatildeo da substacircn-

cia seratildeo influenciados pela sua forma soacutelida Em particular a variaccedilatildeo na solubilidade entre diferentes polimor-

fos eacute importante para os farmacecircuticos pois pode afectar a eficaacutecia a biodisponibilidade e seguranccedila do produ-

to

Sob os pontos de vista quer da investigaccedilatildeo de estruturas do estado soacutelido quer da utilizaccedilatildeo dos compostos

noutros estudos eacute indispensaacutevel conhecer o seu comportamento com a variaccedilatildeo de temperatura As teacutecnicas

mais uacuteteis para este tipo de estudo satildeo os meacutetodos de anaacutelise teacutermica Para realizar este tipo de estudos neste

trabalho recorreu-se agrave Calorimetria Diferencial de Varrimento Para efectuar um estudo mais completo e rigo-

roso utilizaram-se ainda outras teacutecnicas tais como a Termomicroscopia a Espectroscopia de Absorccedilatildeo do

Infravermelho e Difracccedilatildeo de Raios X

Dada a importacircncia do polimorfismo este eacute um paracircmetro regulamentado no desenvolvimento de novos faacuter-

macos As autoridades regulamentares Norte Americanas Japonesas e da Uniatildeo Europeia desde os anos 60

7

exigem de forma criteriosa no momento do registo do medicamento a elucidaccedilatildeo de diversas caracteriacutesticas

fiacutesicas quiacutemicas farmacoloacutegicas e toxicoloacutegicas do faacutermaco Quanto agraves caracteriacutesticas fiacutesico-quiacutemicas exigem a

determinaccedilatildeo da pureza solubilidade propriedades cristalinas morfologia tamanho da partiacutecula e aacuterea superfi-

cial O guia da International Conference on Harmonization of Technical Requirements for Registration of Pharmaceuticals for

Human Use ndash ICH que trata de polimorfismo eacute o Q6 que define as especificaccedilotildees de novos faacutermacos e medi-

camentos (substacircncias quiacutemicas) O guia Q6A denominado ldquoTest Procedures and Acceptance Criteria for New Drug

Products Chemical Substancesrdquo define polimorfismo como sendo a ocorrecircncia de diferentes formas cristalinas de

um mesmo faacutermaco Nesta definiccedilatildeo estaacute incluiacuteda a solvataccedilatildeo ou hidrataccedilatildeo de faacutermacos (pseudo-

polimorfismo) e as formas amorfas O guia Q6A eacute acompanhado de um algoritmo de decisotildees que indicam o

procedimento a ser tomado aquando do surgimento de formas polimoacuterficas num faacutermaco (ver ANEXO I)

133 ndash Aspectos Termodinacircmicos Enantiotropia e Monotropia

Baseados nas diferenccedilas nas propriedades termodinacircmicas os polimorfos satildeo classificados como enantiotroacutepi-

cos ou monotroacutepicos dependendo se uma forma se pode transformar reversivelmente noutra ou natildeo Num

sistema enantiotroacutepico a transiccedilatildeo reversiacutevel entre polimorfos eacute possiacutevel agrave temperatura de transiccedilatildeo definida

abaixo do ponto de fusatildeo Num sistema monotroacutepico natildeo se observa nenhuma transiccedilatildeo reversiacutevel entre os

polimorfos abaixo do ponto de fusatildeo Do ponto de vista termodinacircmico o cristal passa sempre de uma forma

menos estaacutevel a uma forma mais estaacutevel Do ponto de vista farmacecircutico a forma mais estaacutevel natildeo eacute sempre a

mais desejada pelos farmacecircuticos uma vez que tem estabilidade termodinacircmica maior (menos soluacutevel) e por

conseguinte teraacute menor biodisponibilidade [9]

Durante a preacute-formulaccedilatildeo de um faacutermaco eacute importante identificar o polimorfo que eacute estaacutevel agrave temperatura

ambiente e determinar que transiccedilotildees polimoacuterficas podem ocorrer dentro da gama de temperaturas usada nos

estudos de estabilidade e durante o processamento (secagem moagem etc) Um composto polimoacuterfico poderaacute

ser caracterizado por meio de diagramas de fase tais como energia de Gibbs vs temperatura pressatildeo vs tempe-

ratura solubilidade vs temperatura Em geral esses diagramas contecircm uma grande quantidade de informaccedilatildeo de

forma compacta e pode fornecer um sumaacuterio visual e facilmente interpretaacutevel das complexas relaccedilotildees entre os

polimorfos [10]

A estabilidade relativa dos polimorfos depende das suas energias de Gibbs e o polimorfo mais estaacutevel a uma

dada pressatildeo e temperatura teraacute menor energia de Gibbs Sob um cenaacuterio de condiccedilotildees experimentais definidas

(com excepccedilatildeo dos pontos de transiccedilatildeo) apenas um polimorfo tem uma menor energia Gibbs Este polimorfo eacute

a forma termodinamicamente estaacutevel e o(s) outro(s) polimorfo(s) eacute(satildeo) determinado(s) como uma forma

metaestaacutevel

Na Figura 11 estatildeo representados os diagramas de energia vs temperatura para sistemas polimoacuterficos

8

a) b)

Figura 11 ndash Diagrama de fases para dois polimorfos com comportamento termodinacircmico a) enantiotroacutepico b) monotroacute-

pico pressatildeo constante

No diagrama da Figura 11 G representa a energia de Gibbs e H a entalpia No sistema enantiotroacutepico Figura

11a) para os polimorfos I e II as curvas GI e GII cruzam-se no ponto de transiccedilatildeo (Ttrs III) que se localiza

abaixo do ponto de fusatildeo dos respectivos polimorfos Nesse ponto os dois polimorfos podem coexistir como

misturas em equiliacutebrio tendo a mesma estabilidade Na relaccedilatildeo termodinacircmica enantiotroacutepica como descrito

anteriormente os polimorfos convertem-se um no outro de forma reversiacutevel A curva Gliq representa a fase

liacutequida e a sua intersecccedilatildeo com as curvas GI e GII representa respectivamente o ponto de fusatildeo desses poli-

morfos Neste caso o polimorfo I eacute a forma mais estaacutevel (tem a menor energia de Gibbs) abaixo de ponto de

transiccedilatildeo Existe uma tendecircncia termodinacircmica para a forma menos estaacutevel se transformar na forma mais estaacute-

vel No sistema monotroacutepico Figura 11b) natildeo haacute ponto de transiccedilatildeo abaixo dos pontos de fusatildeo dos polimor-

fos I e II o que eacute representado pela ausecircncia do cruzamento das curvas GI e GII Nestas condiccedilotildees para a

relaccedilatildeo termodinacircmica monotroacutepica o polimorfo I nunca se converteraacute em II sendo o polimorfo I mais estaacutevel

a todas as temperaturas Monotropia estaacute vinculada agrave existecircncia de formas termodinamicamente metaestaveis

Burger e Ramberger compilaram algumas observaccedilotildees empiacutericas para identificaccedilatildeo de relaccedilotildees de enantiotropia

e monotropia As trecircs regras particularmente uacuteteis que propuseram satildeo a regra do calor de transiccedilatildeo do calor de

fusatildeo e da densidade As duas primeiras exigem medidas calorimeacutetricas que satildeo convenientemente realizadas

por DSC Na 1ordf (calor de transiccedilatildeo) se a uma determinada temperatura eacute observada uma transiccedilatildeo endoteacutermi-

ca entre as formas cristalinas entatildeo haacute um ponto de transiccedilatildeo abaixo desta temperatura e os dois polimorfos

estatildeo relacionados enantiotropicamente Os dois polimorfos satildeo monotroacutepicos se for observada uma transiccedilatildeo

exoteacutermica a uma determinada temperatura e se natildeo ocorrer nenhuma transiccedilatildeo a uma temperatura mais eleva-

da Num sistema enantiotroacutepico o polimorfo que tem um ponto de fusatildeo mais elevado teraacute uma entalpia de

fusatildeo mais baixa se o polimorfo que tem um ponto de fusatildeo mais elevado tem entalpia de fusatildeo mais alta o

Ttrs III Tfus I Tfus II

Temperatura (K)

Energia Energia

Temperatura (K)

Tfus II Tfus I

9

sistema eacute monotroacutepico Se os pontos de fusatildeo dos polimorfos diferirem mais do que 30ordmC esta regra natildeo eacute

vaacutelida e o polimorfo que tem o ponto de fusatildeo mais elevado poderaacute ter a entalpia de fusatildeo mais elevada num

sistema enantiotroacutepico Na 3ordf regra (densidade) se uma modificaccedilatildeo do cristal molecular tem uma densidade

mais baixa do que outra pode ser considerada como menos estaacutevel no zero absoluto [11 12]

A produccedilatildeo de diferentes formas polimoacuterficas a determinaccedilatildeo da modificaccedilatildeo estaacutevel e o conhecimento da

relaccedilatildeo de monotropia e enantiotropia satildeo os estudos iniciais no processo de preacute-formulaccedilatildeo farmacecircutica[6]

134 ndash Aspectos Cineacuteticos

A obtenccedilatildeo de formas soacutelidas de um composto eacute frequentemente levada a cabo por cristalizaccedilatildeo em soluccedilatildeo ou

a partir de fundidos Classicamente o processo de cristalizaccedilatildeo eacute descrito em dois passos nucleaccedilatildeo e cresci-

mento dos cristais com a forma fiacutesica resultante a ser a consequecircncia da relaccedilatildeo cineacutetica entre estes dois pro-

cessos elementares

A Teoria Claacutessica da Nucleaccedilatildeo (CNT) eacute a teoria mais simples e mais amplamente usada que descreve o proces-

so de nucleaccedilatildeo Embora a CNT tenha sido originalmente derivada da condensaccedilatildeo do vapor em liacutequido tam-

beacutem tem sido empregue ldquopor analogiardquo para explicar a precipitaccedilatildeo de cristais a partir de soluccedilotildees sobresatura-

das e fundidos A descriccedilatildeo termodinacircmica deste processo foi desenvolvida ateacute ao final do seacuteculo XIX por

Gibbs que definiu a variaccedilatildeo da energia (∆G) como a soma da variaccedilatildeo da energia livre para a transformaccedilatildeo de

fase (∆GV) e a variaccedilatildeo da energia livre para a formaccedilatildeo da superfiacutecie (∆GS)

A taxa de nucleaccedilatildeo (I) que eacute igual ao nuacutemero de nuacutecleos formados por unidade de tempo e por unidade de

volume eacute expressa na forma da equaccedilatildeo de Arrhenius como

I = A exp

minuskT

E

onde A eacute o factor preacute-exponencial E a energia de activaccedilatildeo para a transformaccedilatildeo liacutequido-soacutelido k a constante

de Boltzmann e T a temperatura absoluta [1314]

A nucleaccedilatildeo pode ocorrer por dois mecanismos o homogeacuteneo e o heterogeacuteneo Na nucleaccedilatildeo homogeacutenea as

flutuaccedilotildees espontacircneas na densidade do liacutequido permitem a formaccedilatildeo da forma soacutelida mais estaacutevel enquanto a

nucleaccedilatildeo heterogeacutenea eacute impulsionada por impurezas ou pela superfiacutecie de contacto com o liacutequido A nucleaccedilatildeo

heterogeacutenea eacute o mecanismo predominante em processos industriais Os processos de nucleaccedilatildeo dependem

basicamente de dois factores a supersaturaccedilatildeo do meio e a tensatildeo interfacial A supersaturaccedilatildeo eacute tida como a

medida de forccedilas termodinacircmicas que levam agrave formaccedilatildeo da fase soacutelida enquanto a tensatildeo interfacial eacute uma

medida termodinacircmica do trabalho reversiacutevel necessaacuterio para aumentar a interface entre o liacutequido e o soluto

Estes factores satildeo pontos a serem considerados na cristalizaccedilatildeo uma vez que deles depende a taxa de cresci-

mento de um determinado cristal e dos seus diferentes polimorfos Ressalta-se tambeacutem a importacircncia de um

10

estudo detalhado do papel de cada solvente e impureza presente no processo de cristalizaccedilatildeo pois estes tecircm

influecircncia directa na possiacutevel formaccedilatildeo de polimorfos durante a purificaccedilatildeo do material

A nucleaccedilatildeo envolve a formaccedilatildeo de agregados de moleacuteculas que excederam um tamanho criacutetico e satildeo portanto

estaacuteveis Uma vez que o nuacutecleo cristalino se formou este comeccedila a crescer pela incorporaccedilatildeo de outras moleacutecu-

las no cristal em crescimento A velocidade de crescimento de um cristal eacute directamente proporcional ao

sobrearrefecimento sobressaturaccedilatildeo e inversamente proporcional agrave viscosidade da soluccedilatildeo Quanto mais alta eacute

a viscosidade mais difiacutecil se torna a troca de mateacuteria entre a fase liacutequida e a superfiacutecie do cristal e mais lento

seraacute seu crescimento Devido a interacccedilotildees atractivas entre os cristais os grandes cristais que podem ser obser-

vados durante a cristalizaccedilatildeo satildeo normalmente formados por pequenos cristais unidos por ligaccedilotildees fracas A

morfologia dos cristais eacute determinada por condiccedilotildees internas e externas A cineacutetica de cristalizaccedilatildeo depende da

velocidade de formaccedilatildeo do nuacutecleo bem como da velocidade de crescimento dos cristais O tamanho e a forma

dos cristais dependem da relaccedilatildeo entre estes dois factores Normalmente o arrefecimento lento resulta em cris-

tais grandes enquanto que o arrefecimento raacutepido produz cristais menores

A forma cristalina resultante do processo de cristalizaccedilatildeo pode variar com o grau de supersaturaccedilatildeo A tempera-

tura pode ser considerada como a segunda variaacutevel mais importante que afecta o resultado da cristalizaccedilatildeo num

sistema polimoacuterfico O solvente os aditivos (e impurezas) a interface e o pH foram classificados como factores

secundaacuterios que afectam o processo de cristalizaccedilatildeo principalmente atraveacutes do seu efeito no grau de supersatu-

raccedilatildeo Figura 12

Figura 12 - Hierarquia dos paracircmetros que controlam o processo de cristalizaccedilatildeo nos sistemas polimoacuterficos [10]

Em suma para aumentar a probabilidade de descobrir todas as formas relevantes o espaccedilo de variaacuteveis que

contribui para a diversidade de formas soacutelidas deve ser abrangido o mais amplamente possiacutevel [10]

Solubilidade dos polimorfos

Controlo da cristalizaccedilatildeo dos polimorfos

Factores Primaacuterios

Supersaturaccedilatildeo Temperatura

Agitaccedilatildeo

Factores Secundaacuterios

Composiccedilatildeo do solvente Aditivos Impurezas

Interface pH

Nucleaccedilatildeo Crescimento dos cristais

Transiccedilotildees de fase

11

135 ndash Geraccedilatildeo de formas polimoacuterficas

Apesar do investimento em processos para encontrar todos os polimorfos dos Ingredientes Farmacecircuticos

Activos (API) novos polimorfos podem ainda aparecer sem aviso O objectivo no que diz respeito ao desen-

volvimento do estado soacutelido eacute identificar todos os polimorfos e solvatos importantes e caracterizaacute-los

Este objectivo de controlo de polimorfismo tem-se desenvolvido rapidamente Na uacuteltima deacutecada muitos novos

meacutetodos de controlo da formaccedilatildeo de polimorfos tecircm sido desenvolvidos e tem-se caracterizado um enorme

nuacutemero de novas formas polimoacuterficas parcialmente como resultado de avanccedilos nos meacutetodos para a caracteri-

zaccedilatildeo de polimorfos

Eacute essencial executar experiecircncias atraveacutes de uma variedade de meacutetodos sob vaacuterias condiccedilotildees (Tabela 12) Em

geral a cristalizaccedilatildeo a partir da soluccedilatildeo (arrefecimento ou evaporaccedilatildeo) e recristalizaccedilatildeo a partir de compostos

puros (sublimaccedilatildeo tratamento teacutermico cristalizaccedilatildeo a partir do fundido e moagem) satildeo os meacutetodos de escolha

para criar formas soacutelidas A cristalizaccedilatildeo a partir da soluccedilatildeo eacute normalmente usada para a formaccedilatildeo de formas

soacutelidas por diversas razotildees Em primeiro lugar pode ser descoberto um grande nuacutemero de polimorfos e solva-

tos por mudanccedila do solvente Em segundo lugar os soacutelidos farmacecircuticos satildeo muitas vezes expostos a diferen-

tes solventes durante o processo e deste modo a tendecircncia para a formaccedilatildeo de solvatos hidratos deve ser

sistematicamente estudada de modo a desenhar processos de fabrico Em terceiro lugar a desidrataccedilatildeo dos

hidratos eacute outra teacutecnica uacutetil e agraves vezes a uacutenica teacutecnica para descobrir uma forma polimoacuterfica Finalmente o

solvato (e especialmente o hidrato) pode ser de interesse como produto comercial

Recentemente satildeo referidas muitas teacutecnicas inovadoras (por exemplo cristalizaccedilatildeo capilar cristalizaccedilatildeo induzi-

da por laser e sonocristalizaccedilatildeo) que promovem a nucleaccedilatildeo e portanto a descoberta de formas cristalinas acti-

vas [15]

12

Tabela 12 ndash Meacutetodos para gerar vaacuterias formas soacutelidas [15]

Meacutetodo Graus de Liberdade

Cristalizaccedilatildeo por arrefecimento Solvente perfil de arrefecimento concentraccedilatildeo mistura

Evaporaccedilatildeo do solvente Solvente concentraccedilatildeo inicial velocidade de evaporaccedilatildeo temperatura

pressatildeo humidade relativa

Precipitaccedilatildeo Solvente anti-solvente velocidade de adiccedilatildeo do anti-solvente mistura

temperatura

Difusatildeo de vapor Solventes temperatura concentraccedilatildeo

Equiliacutebrio de suspensatildeo Solvente temperatura solubilidade programas de temperatura mistura

tempo de equliacutebrio

Cristalizaccedilatildeo a partir do fundido Mudanccedilas de temperatura (miacutenimo maacuteximo gradientes)

Sublimaccedilatildeo Gradiente de temperatura pressatildeo tipo de superfiacutecie

Mudanccedila de pH Temperatura velocidade de mudanccedila relaccedilatildeo aacutecido base conjugada

Tratamento mecacircnico (moagem

crio-moagem)

Tempo de moagem tipo de moinho

Liofilizaccedilatildeo Solvente concentraccedilatildeo programas de temperatura

Em geral os processos de cristalizaccedilatildeo mais raacutepidos tecircm uma grande tendecircncia para formar polimorfos metaes-

taacuteveis do que os processos mais lentos [7] A Figura 13 mostra a escala de tempo para os processos de cristali-

zaccedilatildeo mais tradicionais

13

Meses Dias Horas Minutos Segundos

Figura 13 ndash Diferentes metodologias para obtenccedilatildeo de formas soacutelidas mostrando a escala de tempo que pode favorecer

polimorfos estaacuteveis ou metaestaacuteveis [7]

14 Compostos Estudados

Neste trabalho foram estudados dois activos farmacecircuticos com larga aplicaccedilatildeo em praacutetica meacutedica a pirazina-

mida e o ibuprofeno A primeira um antituberculostaacutetico potente eacute uma carboxamida com um anel aromaacutetico

de pirazina possuindo portanto dois aacutetomos de azoto no anel um em posiccedilatildeo orto e outro meta relativamente

ao grupo amida O Ibuprofeno um anti-inflamatoacuterio natildeo-esteroacuteide eacute um derivado do aacutecido 2-propanoacuteico Foi

tambeacutem investigada uma outra carboxamida a picolinamida cuja estrutura difere da da pirazinamida por ter

apenas no anel aromaacutetico um azoto em posiccedilatildeo orto relativamente ao grupo amida

Para aleacutem do interesse oacutebvio da investigaccedilatildeo do polimorfismo destes compostos o trabalho realizado insere-se

num projecto mais abrangente de pesquisa de co-cristais sendo fundamental nesse acircmbito um conhecimento

profundo do estado soacutelido das substacircncias de partida

141 ndash Pirazinamida

A pirazinamida (PZA) (Figura 14) eacute um membro da famiacutelia da pirazina e eacute conhecida como um agente antitu-

berculostaacutetico muito eficaz recomendado pela Organizaccedilatildeo Mundial de Sauacutede[16]

Evaporaccedilatildeo

Amadurecimento

Cristalizaccedilatildeo por arrefecimento

Cristalizaccedilatildeo a partir de fundidos

Exposiccedilatildeo ao vapor do solvente

Exposiccedilatildeo a Humidade

Ciclos de Temperatura

Sublimaccedilatildeo

Polimorfos estaacuteveis Polimorfos metaestaveis

14

Figura 14 ndash Estrutura da pirazinamida

O mecanismo de acccedilatildeo da Pirazinamida ainda natildeo estaacute bem elucidado A sua actividade anti-microbiana deste

composto depende parcialmente na conversatildeo na sua forma activa o aacutecido pirazinoacuteico em meio aacutecido pela

enzima pirazinamidase (PZase) A sua ingestatildeo pode no entanto provocar efeitos adversos Os mais comuns

satildeo reacccedilotildees aleacutergicas dores articulares naacuteuseas anorexia febre voacutemitos anemia podendo ainda surgir altera-

ccedilotildees hepaacuteticas [17]

Estatildeo descritas 4 formas polimoacuterficas diferentes de PZA com diferentes estruturas cristalinas α- β- γ- e δ-

pirazinamida sendo tambeacutem referido um quinto possiacutevel polimorfo αrsquo semelhante a α[18]

No polimorfo α da Pirazinamida sistema monocliacutenico (a = 2307plusmn002 b = 672plusmn001 c = 372plusmn001 Aring β =

1010plusmn04ordm) o plano do anel e o plano do grupo amida formam um acircngulo de 5ordm As moleacuteculas de PZA estatildeo

ligadas por ligaccedilotildees de hidrogeacutenio NHmiddotmiddotmiddotO (290Aring) formando diacutemeros centrossimeacutetricos (Figura 15) A ligaccedilatildeo

intermolecular mais forte entre os diacutemeros encontra-se entre o aacutetomo de nitrogeacutenio do grupo carboxamida e o

aacutetomo de nitrogeacutenio do anel de pirazina da moleacutecula vizinha NHmiddotmiddotmiddotN[19]

Figura 15 ndash Estrutura do polimorfo α da pirazinamida [19]

Haacute pequenas mas significativas diferenccedilas entre os valores dos comprimentos de ligaccedilatildeo das moleacuteculas de pira-

zinamida nas formas α- e β-PZA tambeacutem cristal do sistema monocliacutenico (a = 14372plusmn0007 b = 3711plusmn0003

(1)

(4)

(2)

(7)

(8)

(9)

(6)

(5) (3)

15

c = 10726plusmn0005 Aring β = 10192plusmn005ordm) indicando que a ressonacircncia entre o grupo amida e o anel de pirazina

dando algum caraacutecter de ligaccedilatildeo dupla da ligaccedilatildeo C(2)ndashC(7) eacute menos notoacuteria na moleacutecula β-PZA do que na α-

PZA O comprimento de ligaccedilatildeo dupla C=O na moleacutecula β-PZA (1231Aring) eacute menor do que a correspondente na

moleacutecula α-PZA (124Aring) Na β-PZA o aacutetomo de carbono da cadeia lateral situa-se perto do plano do anel

Assim o grupo carboxamida desvia-se cerca de 32ordm do plano do anel comparando com 5ordm na estrutura da α-

PZA[19] Na β-PZA existem tambeacutem diacutemeros centrossimeacutetricos ligados por ligaccedilotildees de hidrogeacutenio entre o

aacutetomo de hidrogeacutenio da amida e o aacutetomo de oxigeacutenio do grupo amida (Figura 16)

Figura 16 ndash Estrutura do polimorfo β da pirazinamida [20]

Existem grandes diferenccedilas entre as formas δ e β da pirazinamida no que diz respeito agraves ligaccedilotildees C(2)ndashC(7) e

C(7)ndashO(9) (estas diferenccedilas satildeo mais acentuadas quando comparando as formas δ e β do que comparando as

formas α e β da pirazinamida) A ressonacircncia entre o grupo amida e o anel de pirazina (a ligaccedilatildeo C(2)ndashC(7)

apresenta algum caraacutecter de ligaccedilatildeo dupla) eacute maior na α-PZA do que na β-PZA Neste pressuposto os compri-

mentos de ligaccedilatildeo obtidos para a δ-PZA (sistema tricliacutenico a = 5728plusmn0002 b = 5221plusmn0003 c =

9945plusmn0006 Aring β = 9727plusmn004) parecem indicar uma ressonacircncia reforccedilada entre o grupo amida e o anel de

pirazina na estrutura da δ-PZA do que na estrutura da α-PZA O aacutetomo de carbono C(7) do grupo carboxami-

da da δ-PZA situa-se muito perto do plano do anel da pirazina uma vez que o valor do acircngulo C(5)ndashC(2)ndashC(7)

eacute de (1792plusmn04)Aring Assim o plano do grupo carboxamida tem um desvio de apenas 08ordm em relaccedilatildeo ao anel de

pirazina Neste polimorfo sistema tricliacutenico haacute associaccedilatildeo em diacutemeros e a ligaccedilatildeo de hidrogeacutenio N(8)ndash

H(8rsquorsquo)middotmiddotmiddotO(9) tem um comportamento de 290Aring Natildeo parece existir no entanto nenhuma ligaccedilatildeo de hidrogeacutenio

forte a ligar os diacutemeros na estrutura cristalina da δ-PZA ao contraacuterio do que acontece nas estruturas da α- e β-

PZA (Figura 17)[21]

Em todos os polimorfos foi identificada a ligaccedilatildeo de hidrogeacutenio intramolecular NndashHN

16

Figura 17 ndash Estrutura do polimorfo δ da pirazinamida [21]

A Figura 18 apresenta a estrutura do polimorfo da pirazinamida γ Esta eacute a uacutenica forma de pirazinamida conhe-

cida onde natildeo haacute associaccedilatildeo em unidades dimeacutericas

Figura 18 ndash Estrutura do polimorfo γ da pirazinamida[22]

Apesar das estruturas cristalinas estarem publicadas natildeo eacute conhecida a relaccedilatildeo de estabilidade entre elas e satildeo

referidas na literatura temperaturas de fusatildeo semelhantes para todas as formas

17

142 ndash Picolinamida

A picolinamida (2-piridina carboxamida) Figura 19 foi estudada neste trabalho devido agraves suas semelhanccedilas

estruturais com a pirazinamida

Figura 19 ndash Estrutura da Picolinamida

A picolinamida soacutelido agrave temperatura ambiente muito soluacutevel em soluccedilatildeo aquosa aciacutedica apresenta actividade

bioloacutegica importante como inibidor da acccedilatildeo da poli(ADP-ribose) sintetase[23]

De acordo com a anaacutelise cristalograacutefica por difracccedilatildeo de raios-X foram identificadas duas modificaccedilotildees cristali-

nas da picolinamida ambas pertencentes ao grupo espacial monocliacutenico P21a com quatro moleacuteculas na ceacutelula

unitaacuteria[24] Numa modificaccedilatildeo (fase α a = 1642 b = 711 c = 519 Aring β = 1002ordm) duas moleacuteculas de PA

estatildeo ligadas por um par de ligaccedilotildees de hidrogeacutenio NHO para formar um diacutemero centrossimeacutetrico como

ocorre tambeacutem nos polimorfos α β e δ da pirazinamida (Figura 110) Os diacutemeros estatildeo ligados entre si por um

segundo conjunto de ligaccedilotildees de hidrogeacutenio NHO tal como no polimorfo β da pirazinamida[24] Nesta

modificaccedilatildeo o anel natildeo contribui para a ligaccedilatildeo de hidrogeacutenio e as cadeias moleculares adjacentes satildeo mantidas

juntas por forccedilas de van der Waals A segunda modificaccedilatildeo cristalina da PA para a qual apenas se conhecem os

paracircmetros da ceacutelula (fase β a = 2004 b = 1132 c = 536 Aring β = 986ordm) exibe estrutura dimeacuterica similar agrave da

primeira e segundo Takino e colaboradores teraacute uma associaccedilatildeo molecular semelhante agrave α-pirazinamida ou seja

neste caso a ligaccedilatildeo lateral dos diacutemeros envolve a participaccedilatildeo de um aacutetomo do anel de piridina como aceitador

de ligaccedilotildees de hidrogeacutenio [25]

Figura 110 ndash Arranjos moleculares da PA no polimorfo α a) formaccedilatildeo do diacutemero centrossimeacutetrico b) formaccedilatildeo de

cadeias ou bandas c) estrutura do polimorfo α da picolinamida As linhas a tracejado indicam as ligaccedilotildees de

hidrogeacutenio [24]

a) b) c)

18

143 ndash Ibuprofeno

O Ibuprofeno (IBP) (Figura 111) eacute um faacutermaco do grupo dos anti-inflamatoacuterios natildeo esteroacuteides (do subgrupo

quiacutemico dos derivados do aacutecido propanoacuteico) faacutermacos esses que tecircm em comum a capacidade de combater a

inflamaccedilatildeo a dor e a febre Tal como os outros anti-inflamatoacuterios natildeo esteroacuteides actua inibindo a produccedilatildeo de

prostagladinas substacircncias quiacutemicas produzidas pelo corpo que causam inflamaccedilatildeo e contribuem para a per-

cepccedilatildeo de dor pelo ceacuterebro Este faacutermaco reduz tambeacutem a febre ao bloquear a siacutentese de prostaglandinas no

hipotaacutelamo responsaacutevel pela regulaccedilatildeo da temperatura do corpo Tem ainda propriedades anticoagulantes

Juntamente com o aacutecido acetilsaliciacutelico (princiacutepio activo da Aspirina e de outros medicamentos) e o paracetamol

(princiacutepio activo do Ben-U-Ron e de outros medicamentos) o ibuprofeno faz parte da lista de faacutermacos essen-

ciais da Organizaccedilatildeo Mundial de Sauacutede [26]

Figura 111 ndash Estrutura do Ibuprofeno

A moleacutecula de IBP possui um carbono quiral e satildeo comercializadas quer a mistura raceacutemica de S(+) ndash IBP e

R(ndash) ndash IBP quer o enantioacutemero puro O enantioacutemero com interesse terapecircutico eacute o S(+) ndash IBP mas nas espe-

cialidades farmacecircuticas eacute incorporado o R(ndash) ndash IBP formando uma mistura raceacutemica [27ndash29]

A utilizaccedilatildeo de diversas teacutecnicas para a cristalizaccedilatildeo agrave temperatura ambiente em diferentes solventes cristaliza-

ccedilatildeo por mudanccedila de temperatura e cristalizaccedilatildeo por evaporaccedilatildeo do solvente conduziram agrave obtenccedilatildeo de cristais

de IBP raceacutemico com haacutebitos cristalinos diferentes [30 31] Por exemplo quando foi utilizada a teacutecnica de cris-

talizaccedilatildeo por arrefecimento foram observados cristais com forma de placas achatadas usando aacutelcoois como

solvente Os cristais obtidos a partir de acetona eacuteter etiacutelico e n-hexano tinham a forma de agulhas A cristaliza-

ccedilatildeo por mudanccedila de temperatura usando o diclorometano como solvente formou cristais de morfologia cuacutebi-

ca A partir destes resultados concluiu-se que podiam ser obtidas diferentes morfologias dos cristais (haacutebito

tamanho superfiacutecie) do IBP raceacutemico dependendo da preparaccedilatildeo e dos solventes usados [32] Estes cristais

tinham tambeacutem propriedades fiacutesicas diferentes Mas estas diferentes formas satildeo estruturalmente isomoacuterficas e

natildeo haacute um polimorfismo cristalino verdadeiro

A forma cristalograacutefica obtida nestes solventes forma I possui grupo espacial monocliacutenico P21c [32] Duas

moleacuteculas de ibuprofeno formam um diacutemero ciacuteclico atraveacutes das ligaccedilotildees de hidrogeacutenio dos grupos carboxiacutelicos

O diacutemero RS (plusmn) ndash IBP eacute formado por ligaccedilotildees de hidrogeacutenio atraveacutes de um centro de inversatildeo com uma

moleacutecula na configuraccedilatildeo R e outra na configuraccedilatildeo S (Figura 112)

Adicionalmente agrave bem conhecida fase cristalina I que funde a aproximadamente 75ordmC foi recentemente encon-

trada outra fase cristalina (II) que funde a uma temperatura mais baixa (17ordmC) e eacute menos estaacutevel [30] A compa-

19

raccedilatildeo das entalpias de fusatildeo das duas formas e a ausecircncia de transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido conduz agrave forte suspeita que

estas duas variedades polimoacuterficas formam um sistema monotroacutepico a fase I eacute a forma estaacutevel e a fase II eacute a

metaestaacutevel [32]

Figura 112 ndash Estrutura do polimorfo I da moleacutecula de ibuprofeno[33]

20

21

Capiacutetulo 2

22

23

2 Resultados e Discussatildeo

21 Estudo da Pirazinamida

211 ndash Avaliaccedilatildeo Preliminar

Na tabela 21 satildeo apresentadas imagens registadas sob luz polarizada dos soacutelidos obtidos por cristalizaccedilatildeo a

partir das soluccedilotildees por liofilizaccedilatildeo e tambeacutem da amostra de partida

Tabela 21 ndash Pirazinamida Imagens dos soacutelidos obtidos em diferentes condiccedilotildees experimentais (luz polarizada

ampliaccedilatildeo 200x)

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

1

-

Amostra comercial

4

Acetona

P1

2

-

P2

5

Dioxano

P1

3

Aacutegua

P1

6

Acetonitrilo

P1

Como pode concluir-se das imagens apresentadas na tabela os soacutelidos obtidos apresentam morfologias diferen-

tes Nas amostras obtidas em aacutegua e acetona na amostra comercial e na obtida por liofilizaccedilatildeo os cristais tecircm a

forma de agulhas apesar de apresentarem tamanhos diferentes muito mais finos no caso do liofilizado Os

cristais que precipitaram usando dioxano e acetonitrilo como solvente apresentam-se sob a forma de placas

A caracterizaccedilatildeo dos soacutelidos 1 a 5 foi efectuada por difracccedilatildeo de raios-X de poacute Os difractogramas obtidos

experimentalmente estatildeo representados nas Figuras 21 a 24 conjuntamente com os espectros simulados que

mais se lhe aproximam

24

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Inte

nsid

ade

2Theta

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Inte

nsid

ade

2Theta

Figura 21 ndash Espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute a) pirazinamida comercial b) simulado para a forma α

O difractograma de poacute da forma α da pirazinamida tem picos caracteriacutesticos a 2θ = 78 137 153 177 243

264 274 276 278ordm A semelhanccedila dos perfis dos difractogramas da pirazinamida comercial com o desta for-

ma natildeo deixa duacutevidas de que a amostra de partida eacute o polimorfo α

Para a pirazinamida cristalizada em aacutegua (conforme descrito na secccedilatildeo 4111) fez-se um estudo semelhante

natildeo foram encontradas mudanccedilas significativas na estrutura do soacutelido relativamente agrave amostra comercial pois

apesar de ter sido cristalizada a partir de aacutegua o difractograma possui picos com localizaccedilatildeo e intensidade relati-

va idecircnticas agraves presentes no polimorfo alfa da pirazinamida tendo assim sido o soacutelido identificado com a forma

α

Do mesmo modo a coincidecircncia do espectro obtido para a amostra obtida por liofilizaccedilatildeo e do simulado para a

forma γ permitiu concluir que por liofilizaccedilatildeo se obteve o polimorfo γ Figura 22 com picos caracteriacutesticos a 2θ

= 129 173 184 239 254 259 272 274 297 303 336 393ordm

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Inte

nsid

ad

e

2Theta

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Inte

nsid

ad

e

2Theta

Figura 22 ndash Espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute a) amostra de pirazinamida obtida por liofilizaccedilatildeo b) simulado para o

polimorfo γ

A cristalizaccedilatildeo de acetona origina a forma δ da pirazinamida (Figura 23) com picos caracteriacutesticos a 2θ = 91

164 173 182 200 235 277ordm

a) b)

a) b)

25

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Inte

nsid

ad

e

2Theta

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Inte

nsid

ad

e

2Theta

Figura 23 ndash Espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute a) pirazinamida cristalizada em acetona b) simulado para a forma δ

Em dioxano foi obtida uma mistura das formas β ( 2θ = 126 168 169 253 255 267 272ordm) e γ como se

conclui da Figura 24

0 5 10 15 20 25 30 35 40

2Theta

Inte

nsid

ad

e

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Inte

nsid

ad

e

2Theta

γγγγ

ββββ

Figura 24 ndash Espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute a) amostra cristalizada em dioxano b) espectro simulado das formas

β e γ

A amostra cristalizada em acetonitrilo natildeo foi avaliada por este meacutetodo de estudo e seraacute discutida mais agrave frente

Dispomos de amostras puras dos polimorfos α δ e γ da pirazinamida sendo portanto possiacutevel fazer a sua

caracterizaccedilatildeo por espectroscopia de infravermelho e investigar a relaccedilatildeo de estabilidade entre as fases

212 ndash Caracterizaccedilatildeo por Espectroscopia de Infravermelho

A anaacutelise por espectrofotometria de infravermelho pode ser de grande utilidade na caracterizaccedilatildeo de estruturas

polimoacuterficas quanto agrave sua estrutura quiacutemica fornecendo indicaccedilatildeo de ocorrecircncia de modificaccedilotildees apoacutes o pro-

a) b)

a) b)

26

cesso de cristalizaccedilatildeo Para poder ser utilizada com esta finalidade eacute necessaacuterio produzir amostras puras de cada

um dos polimorfos e caracterizaacute-los previamente

Nos estudos publicados sobre infravermelho da pirazinamida no estado soacutelido foi utilizada a forma α [3435] e

em muitos trabalhos natildeo eacute identificado o polimorfo utilizado [36ndash40] Neste trabalho estamos em condiccedilotildees de

fazer a caracterizaccedilatildeo espectroscoacutepica das formas α γ e δ da pirazinamida

Neste composto satildeo de particular relevacircncia os modos vibracionais envolvendo os grupos NndashH e C=O (grupos

envolvidos na formaccedilatildeo de ligaccedilotildees de hidrogeacutenio) que seratildeo alvo de anaacutelise mais detalhada

Os espectros de infravermelho registados para os polimorfos α δ e γ da pirazinamida satildeo apresentados nas

Figuras 25 a 27 Estes espectros foram obtidos em pastilha de KBr Espectros obtidos no modo de reflectacircncia

total atenuada provaram que a preparaccedilatildeo da pastilha natildeo tem efeito nas formas polimoacuterficas

3600 3500 3400 3300 3200 3100 3000 2900 2800

Absorvancia au

Numero de onda cm-1

3412

3289

3161

2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400

Absorvancia au

439

551

669

786

874

1022

1165

1389

1510

1598

Numero de onda cm-1

1707

1620

Figura 25 ndash Espectro de IV da pza comercial polimorfo α a) 3650 ndash 2800 cm-1 b) 2000 ndash 400 cm-1

Satildeo registadas diferenccedilas notoacuterias nos espectros dos trecircs polimorfos Iremos referir as mais significativas

O espectro de absorccedilatildeo na regiatildeo do infravermelho da pirazinamida comercial (Figura 25 polimorfo α) apre-

senta bandas intensas em 3412 3289 e 3161 cm-1 atribuiacutedas agrave elongaccedilatildeo do NndashH e em 1707 cm-1 atribuiacuteda ao

grupo amida (elongaccedilatildeo C=O e deformaccedilatildeo angular NH2 amida I)) No caso do polimorfo γ Figura 26 a

elongaccedilatildeo do NndashH daacute origem a bandas em 3433 3308 3252 e 3166 e a vibraccedilatildeo Amida I daacute lugar a bandas em

1707 e 1686 cm-1

a) b)

27

3600 3500 3400 3300 3200 3100 3000 2900 2800

00

05

10

15

Numero de onda cm-1

Absorvancia au 3433

3308

3252

3166

2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400

00

05

10

15

1585

434549

653779

876

1027

1053

1168

1373

1524

1603

Numero de onda cm-1

Absorvancia au 1707

1686

Figura 26 ndash Espectro de IV da pza liofilizada polimorfo γ a) 3650 ndash 2800 cm-1 b) 2000 ndash 400 cm-1

O espectro de IV do polimorfo δ Figura 27 apresenta na regiatildeo de elongaccedilatildeo do NndashH um perfil proacuteximo do

do polimorfo α mas os maacuteximos de absorvacircncia situam-se a 3426 3287 e 3168 cm-1 Recordar que na estrutura

cristalina de ambos os polimorfos estatildeo presentes diacutemeros centrossimeacutetricos os quais natildeo existem no polimorfo

γ A vibraccedilatildeo Amida I tem o maacuteximo de absorvacircncia no valor de energia mais baixo dos trecircs polimorfos 1674

cm-1

3600 3500 3400 3300 3200 3100 3000 2900 2800

02

04

06

08

10

12

14

16

18

20

Absorvancia au

Numero de onda cm-1

3426

3287

3168

2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400

02

04

06

08

10

12

14

16

18

20

439561657

873

1027

1063

1089

1176

1385

1436

1524

1591

Absorvancia au

Numero de onda cm-1

1674

Figura 27 ndash Espectro de IV da pza cristalizada de acetona a 25ordmC polimorfo δ a) 3650 ndash 2800 cm-1 b) 2000 ndash 400 cm-1

213 ndash Investigaccedilatildeo de relaccedilotildees de estabilidade dos polimorfos da Pirazinamida

Iniciou-se a investigaccedilatildeo com o estudo de pza comercial polimorfo α por calorimetria diferencial de varrimen-

to com velocidade de varrimento β = 10ordmCmin efectuando aquecimento entre 25ordmC e 197ordmC

A Figura 28 mostra um termograma tiacutepico obtido nestas condiccedilotildees para a pza comercial

a) b)

a) b)

28

60 80 100 120 140 160 180 200

20

30

40

50

60

70

Flu

xo

de

Ca

lor

(mw

)

Temperatura (C)

Figura 28 ndash Curva de DSC do polimorfo α da pirazinamida aquecimento de 75ordmC ateacute 197ordmC β = 10ordmCmin

m = 122mg

A curva de de DSC do polimorfo α apresenta dois sinais endoteacutermicos De um conjunto de 6 amostras inde-

pendentes obteve-se para o 1ordmpico os valores de Tonset = (1462 plusmn 03) ordmC e ∆H = (14 plusmn 03) kJmol e para o

2ordmpico Tonset = (1881 plusmn 05) ordmC e ∆H = (281 plusmn 02) kJmol A Tabela 22 sumaria os resultados obtidos

Tabela 22 ndash Valores de temperatura e de entalpia das transiccedilotildees observadas no aquecimento da

pirazinamida polimorfo α β = 10ordmCmin

1ordmPico 2ordmPico

Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) 1 1462 15 1883 280 2 1464 17 1886 284 3 1459 12 1878 281 4 1466 09 1873 280 5 1458 16 1881 283 6 1463 12 1883 279

Meacutedia e desvio padratildeo 1462plusmn03 14plusmn03 1881plusmn05 281plusmn02

A partir do conhecimento termodinacircmico que se tem e dos valores de entalpia calculados podemos prever que

o 1ordmpico da curva de DSC da Figura 28 corresponde a uma transiccedilatildeo de fase soacutelido-soacutelido do composto e o 2ordm

pico corresponde agrave sua fusatildeo uma vez que o valor de entalpia deste uacuteltimo eacute muito superior quando compara-

do com o primeiro Um processo de aquecimento de 25ordmC ateacute 197ordmC efectuado por termomicroscopia permitiu

registar as imagens apresentadas na Figura 29

29

34ordmC 97ordmC 135ordmC 153ordmC

155ordmC 158ordmC 172ordmC 177ordmC

184ordmC 187ordmC 189ordmC 192ordmC

Figura 29 ndash Transiccedilotildees de fase observadas para a pza comercial por termomicroscopia de luz polarizada no decurso do

aquecimento de 25ordmC a 197ordmC β = 10ordmCmin ampliaccedilatildeo 200x

Estas imagens confirmam a identificaccedilatildeo das transiccedilotildees discutidas acima

Seguidamente fez-se um estudo mais pormenorizado destes resultados realizando dois aquecimentos um pri-

meiro ateacute ao fim da transiccedilatildeo de fase (de 25ordmC ateacute 160ordmC) seguido de arrefecimento ateacute 25ordmC e depois de aque-

cimento ateacute agrave fusatildeo (de 25ordmC ateacute 197ordmC) Os resultados obtidos estatildeo exemplificados na Figura 210 Nos pro-

cessos de arrefecimento natildeo foi registado qualquer pico (arrefecimento conduzido a 20ordmCmin 10ordmCmin

5ordmCmin e 2ordmCmin)

20000 40000 60000 80000 100000 120000 140000 160000 180000 200000

200000

300000

400000

500000

600000

2

Flu

xo d

e C

alo

r (m

W)

Temperatura (C)

1

Figura 210 ndash Curva de DSC da pza comercial com β = 10ordmCmin e m = 115mg a) 1ordm aquecimento de 25ordmC a 160ordmC

b) 2ordm aquecimento de 25ordmC a 197ordmC apoacutes arrefecimento do soacutelido 2 ateacute agrave temperatura ambiente

a)

b)

20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

Temperatura (ordmC)

20

30

40

50

60

30

Os resultados de quatro experiecircncias levadas a cabo nestas condiccedilotildees estatildeo indicados na Tabela 23

Tabela 23 ndash Valores de temperatura e de entalpia de transiccedilatildeo obtidos por aquecimento da

pirazinamida polimorfo α nas condiccedilotildees indicadas na Figura 210 β = 10ordmCmin

Curva a) Curva b)

Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) 1 1464 14 1885 281 2 1462 12 1879 284 3 1462 16 1882 277 4 1465 14 1884 282

Meacutedia e desvio padratildeo 1463plusmn02 14plusmn02 1883plusmn02 281plusmn03

Com estes resultados podemos confirmar a existecircncia de uma transiccedilatildeo de fase por volta dos 146ordmC (no 1ordm

aquecimento) Tonset = (1463 plusmn 02)ordmC ∆H = (14 plusmn 02) kJmol n = 4 e apenas a ocorrecircncia de fusatildeo por

volta dos 188ordmC no 2ordm aquecimento Tonset = (1883 plusmn 02)ordmC ∆H = (281 plusmn 03) kJmol Pode concluir-se que a

forma inicial da pza comercial se transforma noutra e que eacute esta segunda que sofre fusatildeo

O espectro de infravermelho da amostra obtida apoacutes a transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido Figura 211 aponta para a trans-

formaccedilatildeo do polimorfo α no polimorfo γ

3600 3450 3300 3150 3000

-01

00

01

02

03

04

05

06

07

08

09

10

3285

3414

Absorvancia au

Numero de onda cm-1

a)

b)

3430

33073244

3164

3085

2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400

-01

00

01

02

03

04

05

06

07

08

09

10

4371523

1601

617

1157

1512

1578

1610

546

651775

877

1025

10541169

1374

1582

Absorvancia au

Numero de onda cm-1

a)

b)

1706

1687

Figura 211 ndash Espectro de IV da pza comercial a) composto de partida b) apoacutes transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido i) 3650 ndash 2800 cm-

1 ii) 2000 ndash 400 cm-1

Com a teacutecnica de difracccedilatildeo de raios X aplicada a uma amostra de pza comercial aquecida ateacute 160ordmC confirmou-

se que a forma cristalina final (apoacutes transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido) eacute a forma gama (γ-pirazinamida)

Uma amostra obtida por aquecimento do polimorfo α ateacute 160ordmC foi deixada agrave temperatura ambiente e foi

novamente analisada 3 meses depois efectuando um aquecimento ateacute 197ordmC verificando-se que mesmo apoacutes

este tempo natildeo sofreu alteraccedilatildeo o termograma obtido eacute similar ao apresentado na Figura 210 b)

Para o polimorfo obtido por liofilizaccedilatildeo polimorfo γ o estudo calorimeacutetrico por DSC conduziu a curvas

exemplificadas na Figura 212 o que era o esperado atendendo aos resultados jaacute referidos

i) ii)

31

20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

20

40

60

80

Temperatura (C)

Flu

xo

de

ca

lor

(mW

)

Figura 212 ndash Curva de DSC do polimorfo γ da pirazinamida aquecimento de 25ordmC ateacute 197ordmC β = 10ordmCmin

m = 303mg

Na curva de DSC do polimorfo γ (Figura 212) observa-se apenas um sinal endoteacutermico correspondente agrave

fusatildeo da amostra De um conjunto de 3 amostras independentes obteve-se para o processo de fusatildeo os valores

de Tonset = (1882 plusmn 01)ordmC e ∆H = (280 plusmn 02)kJmol Tabela 24

Tabela 24 ndash Valores de temperatura e de entalpia de transiccedilatildeo de fase registada no aque-

cimento da pirazinamida polimorfo γ β = 10ordmCmin

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

1 1881 280 2 1881 278 3 1883 282

Meacutedia e desvio padratildeo 1882plusmn01 280plusmn02

Com estes resultados podemos concluir que esta forma polimoacuterfica da pirazinamida natildeo experimenta qualquer

transformaccedilatildeo soacutelido-soacutelido antes da fusatildeo

A amostra de pza cristalizada de acetona (polimorfo δ) foi tambeacutem caracterizada por calorimetria diferencial de

varrimento realizando ensaios de aquecimento ateacute 197ordmC com velocidade de 10ordmCmin (Figura 213)

32

20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

20

40

60

Temperatura (C)

Flu

xo

de

ca

lor

(mW

)

Figura 213 ndash Curva de DSC do polimorfo δ da pirazinamida (aquecimento de 25ordmC ateacute 197ordmC β = 10ordmCmin

m = 147mg)

Podemos verificar novamente a ocorrecircncia de duas transformaccedilotildees endoteacutermicas sendo que a primeira corres-

ponde a transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido Tonset = (1305 plusmn 03) ordmC ∆H = (17 plusmn 02) kJmol n = 5 e a segunda agrave fusatildeo

Tonset = (1883 plusmn 01) ordmC ∆H = (276 plusmn 06) kJmol n = 5 A Tabela 25 resume os resultados obtidos

O polimorfo δ foi entatildeo aquecido ateacute 165ordmC (apoacutes a transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido) natildeo se tendo observado qualquer

transiccedilatildeo de fase no arrefecimento subsequente ateacute agrave temperatura ambiente O espectro de difracccedilatildeo de raios-X

de poacute da amostra resultante deste ciclo de aquecimento arrefecimento permitiu concluir que a forma delta se

transforma no polimorfo gama apoacutes aquecimento

Tabela 25 ndash Valores de temperatura e de entalpia das transiccedilotildees de fase registadas no aqueci-

mento da pirazinamida polimorfo δ β = 10ordmCmin

1ordmPico 2ordmPico

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) 1 1308 18 1884 279 2 1303 17 1881 268 3 1304 18 1884 275 4 1301 14 1883 279 5 1307 17 1882 278

Meacutedia e desvio padratildeo 1305plusmn03 17plusmn02 1883plusmn01 276plusmn06

Na Figura 214 a) podemos verificar a existecircncia de uma grande irregularidade no pico correspondente agrave transi-

ccedilatildeo soacutelido-soacutelido o que poderaacute indicar a co-existecircncia de vaacuterias transformaccedilotildees Sendo assim fez-se um novo

estudo efectuando um aquecimento ateacute 137ordmC que eacute a zona onde existem os vaacuterios picos (Figura 214 b)) O

espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute desta amostra confirmou tratar-se da forma γ da pirazinamida natildeo ocor-

33

rendo qualquer outra transiccedilatildeo de fase apesar da irregularidade apresentada nos picos que poderaacute resultar de

heterogeneidade das partiacuteculas soacutelidas

120 140

32

34

36

Flu

xo

de

Calo

r (m

W)

Temperatura (C)

b) Aquecimento ateacute 165 C

a) Aquecimento ateacute 137 C

Figura 214 ndash Curvas de DSC para a pza cristalizada em acetona β = 10ordmCmin a) aquecimento de 25ordmC ateacute 137ordmC m =

147 mg b) aquecimento de 25ordmC ateacute165ordmC m = 152 mg

Foram obtidas para a amostra de pirazinamida gerada por cristalizaccedilatildeo em acetonitrilo amostra 6 na Tabela

21 as curvas de DSC apresentadas na Figura 215 registadas em diferentes condiccedilotildees experimentais aquecimen-

to ateacute agrave fusatildeo no caso da curva a e num ciclo de aquecimentos arrefecimentos no caso das curvas b Os arrefe-

cimentos foram realizados a 10ordmCmin natildeo se registando qualquer transiccedilatildeo de fase nesses varrimentos

Figura 215 ndash Curvas de DSC para a pza cristalizada em acetonitrilo (polimorfos α e δ) a m = 161 mg aquecimento de

25ordmC ateacute 197ordmC b1 m = 181 mg aquecimento de 25ordmC ateacute 135ordmC b2 aquecimento de 25ordmC ateacute 165ordmC apoacutes

arrefecimento de b1 ateacute 25ordmC b3 aquecimento de 25ordmC ateacute 197ordmC apoacutes arrefecimento de b2 ateacute 25ordmC β =

10ordmCmin

Temperatura (ordmC)

Flu

xo d

e C

alo

r (m

W)

34

Na Figura 215 observam-se duas transiccedilotildees endoteacutermicas antes do pico de fusatildeo Estas transformaccedilotildees de fase

foram estudadas por espectroscopia de IV

O espectro de IV da amostra de partida Figura 216 a) confirma que na cristalizaccedilatildeo em acetonitrilo foi gerada

uma mistura dos polimorfos α e δ (Figura 216 a)) Registou-se tambeacutem espectros de IV da amostra aquecida ateacute

135ordmC (como na curva de DSC b1 da Figura 215) Figura 216 b)) seguida de arrefecimento ateacute 25ordmC e da

amostra aquecida ateacute 165ordmC Figura 216 c)

Figura 216 ndash Espectro de Infravermelho de a) amostra de pirazinamida cristalizada em acetonitrilo b) amostra anterior

apoacutes aquecimento ateacute 135ordmC c) amostra apoacutes aquecimento ateacute 165ordmC A) espectros dos polimorfos α e

δ puros B) espectro do polimorfo γ puro

Satildeo evidentes a partir da Figura 216 as transiccedilotildees do polimorfo δ para o polimorfo α que posteriormente se

transforma no polimorfo γ A identidade das fases soacutelidas foi ainda confirmada por difracccedilatildeo de raios-X reali-

zadas em amostras preparadas de forma similar

Apesar de natildeo poder ser obtida a forma polimoacuterfica β pura os dados de DSC e termomicroscopia realizados na

amostra 5 (β + γ) mostram uma transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido endoteacutermica aos 95ordmC β = 10ordmCmin (Figura 217)

originando o polimorfo γ como depois foi confirmado por espectroscopia de IV e pela temperatura de fusatildeo

caracteriacutestica

Numero de onda cm-1

Absorv

ancia

u

a

a)

b)

c)

A

B

35

Figura 217 ndash a) Curvas de aquecimento da pza cristalizada de dioxano polimorfos β e γ m = 166 mg β = 10ordmCmin b)

Imagens de termomicroscopia registadas antes e depois da transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido

Estabilidade relativa dos polimorfos de pirazinamida

Todas as transiccedilotildees de fase verificadas no estudo da pirazinamida satildeo endoteacutermicas e na ausecircncia de mudanccedilas

conformacionais significativas da moleacutecula de pza nos diferentes polimorfos este comportamento aponta para

uma relaccedilatildeo enantiotroacutepica entre as fases envolvidas [122641] De acordo com Burger e Ramberger esta regra

da entalpia da transiccedilatildeo faz previsotildees correctas em 99 dos casos [26] A partir do estudo do comportamento

teacutermico das formas α β δ e γ da pirazinamida pode-se prever o diagrama energia de Gibbs em funccedilatildeo da tem-

peratura que se apresenta na Figura 218

Figura 218 ndash Diagrama de energia temperatura das formas cristalinas (α β δ e γ) da pirazinamida G representa a ener-

gia de Gibbs T a temperatura de transiccedilatildeo

Temperatura (ordmC)

dQ

dt

(mW

)

a) b)

Antes da transiccedilatildeo Depois da Transiccedilatildeo

Temperatura

Energ

ia

36

De acordo com este diagrama o polimorfo δ eacute a forma soacutelida termodinamicamente estaacutevel agrave temperatura

ambiente e o polimorfo γ eacute a forma cristalina mais estaacutevel acima de ~ 145ordmC De realccedilar a elevada estabilidade

cineacutetica de todas as formas polimoacuterficas da pirazinamida

22 Estudo da Picolinamida

Na tabela satildeo apresentadas imagens registadas sob luz polarizada das formas soacutelidas obtidas por cristalizaccedilatildeo a

partir das soluccedilotildees e tambeacutem da amostra de partida

Tabela 26 ndash Picolinamida Imagens dos soacutelidos obtidos em diferentes condiccedilotildees experimentais (luz polarizada

ampliaccedilatildeo 200x)

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

1

-

Amostra comercial

4

Etanol

P1

2

Acetato de etilo

P1

5

Etanol

P2

3

Acetato de etilo

P2

Foram observadas formas cristalinas com diferentes morfologias Quer na utilizaccedilatildeo de acetato de etilo quer na

amostra comercial foram obtidos cristais com a forma de placas apesar de apresentarem tamanhos diferentes

Os cristais que precipitaram usando etanol como solvente apresentam a forma de aglomerados esfeacutericos

Devido a problemas teacutecnicos com o difractoacutemetro de raios-X de poacute do Departamento de Fiacutesica da Universida-

de de Coimbra natildeo foi possiacutevel caracterizar as amostras por este meacutetodo

221 ndash Estudo da Picolinamida comercial

Apenas a picolinamida comercial foi caracterizada num equipamento de difracccedilatildeo de raios-X de poacute sendo a

amostra sujeita a moagem antes do ensaio O difractograma obtido estaacute representado na Figura 219 juntamen-

te com o espectro simulado da forma cristalina de picolinamida que se encontra caracterizada estruturalmente

37

[24] O difractograma de poacute da picolinamida comercial tem picos caracteriacutesticos a 2θ = 1665 1737 2068

2516 2802 3500ordm

10 20 30 40

Inte

nsid

ade

2Theta

b) Simulado

a) Experimental

Figura 219 ndash Espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute da picolinamida comercial a) experimental b) simulado

Da comparaccedilatildeo entre os dois difractogramas natildeo eacute possiacutevel afirmar que nos dois casos as moleacuteculas tenham a

mesma orientaccedilatildeo cristalograacutefica Voltaremos a discutir estes resultados mais tarde

O comportamento teacutermico da amostra de picolinamida comercial foi investigado por calorimetria diferencial de

varrimento e por termomicroscopia com luz polarizada

Na Figura 220 eacute apresentada uma curva tiacutepica obtida no estudo da picolinamida comercial por calorimetria

diferencial de varrimento com uma velocidade de varrimento β = 10ordmCmin realizando um aquecimento de

25ordmC ateacute 115ordmC

20 40 60 80 100

20

40

Temperatura (C)

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Figura 220 ndash Curva de DSC para a PA comercial aquecimento de 25ordmC ateacute 115ordmC β = 10ordmCmin m = 138mg

A curva de DSC da PA comercial Figura 220 apresenta tipicamente trecircs sinais endoteacutermicos De um conjunto

de 3 amostras independentes obteve-se para o 1ordmpico os valores de Tonset = (802plusmn005) ordmC e ∆H =

38

(020plusmn001)kJmol para o 2ordmpico os valores de Tonset = (10175plusmn008) ordmC e ∆H = (022plusmn001) kJmol e para o

3ordmpico os valores de Tonset = (1067plusmn01) ordmC e ∆H = (187plusmn005) kJmol Tabela 27

Tabela 27 ndash Valores de temperatura e de entalpia das transiccedilotildees de fase registadas no aquecimento da pico-

linamida amostra comercial β = 10ordmCmin

1ordmPico 2ordmPico 3ordmPico

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) 1 802 020 1018 022 1066 187 2 802 019 1017 022 1068 187 3 802 020 1018 021 1067 188

Meacutedia e desvio padratildeo 802plusmn005 020plusmn001 10175plusmn008 022plusmn001 1067plusmn01 187plusmn005

Imagens de termomicroscopia obtidas num varrimento realizado em condiccedilotildees idecircnticas satildeo apresentadas na

Figura 221 e confirmam o primeiro processo endoteacutermico como uma transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido

25ordmC 86ordmC 96ordmC 98ordmC

108ordmC 115ordmC

Figura 221 ndash Transiccedilotildees de fase observadas para a PA comercial por termomicroscopia de luz polarizada no decurso do

aquecimento de 25ordmC a 115ordmC β = 10ordmCmin ampliaccedilatildeo 200x

Uma vez confirmada a existecircncia de transiccedilotildees soacutelido-soacutelido no aquecimento da amostra de picolinamida

comercial estudou-se este processo em mais pormenor Fizeram-se ciclos de aquecimento arrefecimento ateacute

95ordmC e ateacute 105ordmC (temperaturas a que se verifica o fim da transiccedilatildeo) que se encontram representadas nas Figu-

ras 222 e 223

39

20 30 40 50 60 70 80 90 100

19

20

21F

luxo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

Arrefecimento

1 Aquecimento

20 40 60 80 100 120

20

30

40

Temperatura (C)

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Figura 222 ndash Curvas de DSC para a PA comercial β = 10ordmCmin m = 147mg a) aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC segui-

do de arrefecimento ateacute 25ordmC b) 2ordm aquecimento de 25ordmC ateacute 115ordmC

20 30 40 50 60 70 80 90 100 110

19

20

21

22

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

Arrefecimento

1 Aquecimento

20 40 60 80 100 120

20

30

40

Temperatura (C)

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Figura 223 ndash Curvas de DSC para a PA comercial β = 10ordmCmin m = 143mg a) aquecimento de 25ordmC ateacute 105ordmC segui-

do de arrefecimento ateacute 25ordmC b) 2ordm aquecimento de 25ordmC ateacute 115ordmC

Como eacute visiacutevel na Figura 222 no processo de arrefecimento natildeo eacute registada qualquer transiccedilatildeo de fase o que se

confirma pela ausecircncia de endoteacutermica correspondente agrave transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido na curva b) Em contrapartida

no processo de arrefecimento ilustrado na Figura 223 regista-se um processo exoteacutermico de baixa energia e no

aquecimento subsequente apenas o principal pico de fusatildeo eacute observado

Antes de passar agrave avaliaccedilatildeo por espectroscopia de Infravermelho dos diferentes soacutelidos obtidos nestes ciclos de

aquecimento arrefecimento referiremos os resultados de estudos por DSC dos soacutelidos obtidos por arrefeci-

mento do fundido

Nas Figuras 224 e 225 ilustram-se alguns resultados de ciclos de aquecimento arrefecimento a partir do fun-

dido β = 10ordmCmin Como se vecirc na Figura 224 c) apoacutes a cristalizaccedilatildeo do fundido satildeo obtidos dois picos de

elevada entalpia com Tonset = 102ordmC e 106ordmC que indiciam fusatildeo de duas formas polimoacuterficas diferentes Com

base nestes resultados eacute razoaacutevel interpretar a transiccedilatildeo a 102ordmC como um processo de fusatildeo Neste sentido o

ciclo aquecimento arrefecimento ilustrado na Figura 223 a) terminaria com a fusatildeo de uma contribuiccedilatildeo resi-

a) b)

a) b)

40

dual de uma forma soacutelida que no arrefecimento cristaliza no polimorfo mais abundante obtendo-se em seguida

fusatildeo desta forma pura Figura 223 b) Pode concluir-se que da comparaccedilatildeo das Figuras 224 e 225 que o arre-

fecimento do fundido pode resultar em formaccedilatildeo de estruturas diferentes em ciclos diferentes

20 40 60 80 100 120

-20

-10

0

10

20

30

40

50

Flu

xo

de C

alo

r (m

W)

Temperatura (C)

c) 2 Aquecimento

b) Arrefecimento

a) 1 Aquecimento

Figura 224 ndash Curvas de DSC para a PA comercial β = 10ordmCmin m = 164mg aquecimento seguido de arrefecimento e

novo aquecimento

20 40 60 80 100 120

-50

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

50

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

e) 3 Aquecimento

d) 2 Arrefecimento

c) 2 Aquecimento

b) 1 Arrefecimento

a) 1 Aquecimento

Figura 225 ndash Curvas de DSC para a PA comercial m = 147mg 1ordmaquecimento β = 10ordmCmin 1ordmarrefecimento β =

1ordmCmin 2ordmaquecimento β = 10ordmCmin 2ordmarrefecimento β = 10ordmCmin 3ordmaquecimento β =

10ordmCmin

Foram registados os espectros de FTIRATR da amostra obtida em ciclos de aquecimento arrefecimento

como referidos na Figura 222 a) e 223 a) Os espectros satildeo apresentados na Figura 226 onde estatildeo tambeacutem

identificadas as bandas principais

41

000

005

010

015

1612

316832751294

695

749

784

825

996

1043

10881155

1221

1246

1288

1386

1440

1468

15671586

1668

C 105

000

007

014

16143060

327434113450

1567

695

749

793

825

910

996

104310911164

1250

1288

1386

1443

1468

1586

Ab

so

rva

ncia

u

a

C 95

3300 3000 2700 1600 1400 1200 1000 800

000

008

016

3060

3451

15671601

1662

31663432

698

755

793

828907

996

10401094

1145

1285

1386

1440

15861659

3166

3273

Numero de onda cm-1

C 253415

Figura 226 ndash Espectro de IVATR da PA comercial a) composto de partida b) apoacutes aquecimento ateacute 95ordmC c) apoacutes

aquecimento ateacute 105ordmC

Eacute interessante verificar a semelhanccedila do perfil das bandas do espectro da picolinamida comercial Figura 226 a)

na regiatildeo de elongaccedilatildeo do NndashH com o dos espectros dos polimorfos α e δ da pirazinamida (Figuras 25 e 27)

Relembremos que nestas duas fases da pirazinamida haacute associaccedilatildeo molecular com a formaccedilatildeo de dois diacutemeros

centrossimeacutetricos que estatildeo tambeacutem presentes no cristal da picolinamida

Os espectros dos soacutelidos resultantes dos diferentes tratamentos teacutermicos diferem principalmente como espera-

do na regiatildeo de elongaccedilatildeo do NndashH e na amida I O espectro c) apresenta grande semelhanccedila com o obtido por

Fausto e Colaboradores [23 25] para um cristal obtido por annealing dum filme de vidro a T = 280 K e corres-

ponde a um polimorfo diferente do que estaacute presente na amostra de partida

O espectro apresentado na Figura 226 b) na interpretaccedilatildeo que temos vindo a fazer seria originado por uma

mistura de polimorfos Para a validaccedilatildeo desta interpretaccedilatildeo seraacute essencial proceder ao estudo por difracccedilatildeo de

raios-X de poacute das amostras preparadas de modo idecircntico

Numa nota final apresenta-se na Figura 227 A o espectro FTIRATR registado apoacutes moagem da amostra de

picolinamida comercial em almofariz no procedimento habitualmente usado na preparaccedilatildeo de pastilha para

infravermelho Como eacute evidente da comparaccedilatildeo com o espectro da amostra analisada sem preparaccedilatildeo Figura

227 B a moagem produz alteraccedilatildeo da forma polimoacuterfica Lembremos que na obtenccedilatildeo do espectro de difrac-

ccedilatildeo de raios-X de poacute apresentado na Figura 219 se procedeu agrave moagem do composto Seraacute portanto necessaacute-

rio realizar mais ensaios sobre a amostra comercial para confirmar as conclusotildees que a Figura 219 indica as

diferenccedilas observadas nos difractogramas poderatildeo resultar da moagem da amostra

a)

b)

c)

42

3600 3500 3400 3300 3200 3100 3000 2900 2800

000

005

010

015

Ab

so

rvacircn

cia

(u

a)

Numero de onda (cm-1)

B Amostra comercial

A Amostra comercial sujeita a moagem

1600 1400 1200 1000 800 600

000

005

010

015

020

025

030

Abso

rvacirc

ncia

(u a

)

Numero de onda (cm-1)

B Amostra comercial

A Amostra comercial sujeita a moagem

Figura 227 ndash Espectro de IVATR da picolinamida a) 3600 ndash 2800 cm-1 b) 1700 ndash 600 cm-1 A amostra comercial sujeita

a moagem B amostra comercial

222 ndash Estudo da Picolinamida cristalizada em acetato de etilo e em etanol

A investigaccedilatildeo do comportamento teacutermico das diferentes amostras obtidas por cristalizaccedilatildeo em soluccedilatildeo por

calorimetria diferencial de varrimento de 25ordmC ateacute agrave fusatildeo estaacute ilustrado nas Figuras 228 a 229 Para os soacutelidos

obtidos por cristalizaccedilatildeo em etanol e em acetato de etilo agrave temperatura ambiente eacute registado um pico de fusatildeo

largo com temperatura de onset entre 96 e 97ordmC e entalpia compreendida entre 15 e 18 kJmol Os ensaios

foram efectuados 3 semanas apoacutes a preparaccedilatildeo das amostras e natildeo eacute expectaacutevel que a largura do pico possa ser

devida agrave contaminaccedilatildeo com o solvente Em ensaios realizados dois meses mais tarde verificou-se que natildeo ocor-

reu alteraccedilatildeo na amostra cristalizada de etanol enquanto que evoluccedilatildeo niacutetida teve lugar na amostra cristalizada

de acetato de etilo agrave temperatura ambiente Figuras 230 e 231

Na amostra obtida por cristalizaccedilatildeo em acetato de etilo com evaporaccedilatildeo do solvente a 4ordmC para aleacutem deste

primeiro pico eacute tambeacutem observado um segundo pico com temperatura de onset Tonset ~ 105ordmC Estes resulta-

dos apontam para a existecircncia de polimorfos gerados concomitantemente por este meacutetodo de cristalizaccedilatildeo

estando previstas novas experiecircncias para verificar a reprodutibilidade dos resultados e caso esta se confirme a

investigaccedilatildeo do soacutelido obtido por difracccedilatildeo de raios-X de poacute e de monocristal

a) b)

43

20 40 60 80 100 120

20

25

30

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

b) PA em acetato de etilo (frio)

a) PA em acetato de etilo (T amb)

Figura 228 ndash Curvas de DSC para a PA cristalizada em acetato de etilo β = 10ordmCmin a) meacutetodo P1prime m = 147 mg b)

meacutetodo P2prime m = 148 mg

20 40 60 80 100 120

20

25

30

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

b) PA em etanol (frio)

a) PA em etanol (T amb)

Figura 229 ndash Curvas de DSC para a PA cristalizada em etanol β = 10ordmCmin a) meacutetodo P1prime m = 152 mg b) meacutetodo

P2prime m = 149 mg

44

20 40 60 80 100 120

20

30

40

50

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

b) Aquecimento em Maio

a) Aquecimento em Marccedilo

Figura 230 ndash Curvas de DSC para a PA cristalizada em acetato de etilo agrave temperatura ambiente β = 10ordmCmin a) aque-

cimento em Marccedilo m = 138 mg b) aquecimento em Maio m = 135 mg

20 40 60 80 100 120

20

22

24

26

28

Flu

xo

de

Calo

r (m

W)

Temperatura (C)

b) Aquecimento em Maio

a) Aquecimento em Marccedilo

Figura 231 ndash Curvas de DSC para a PA cristalizada em etanol agrave temperatura ambiente β = 10ordmCmin a) aquecimento em

Marccedilo m = 139 mg b) aquecimento em Maio m = 144 mg

23 Estudo do Ibuprofeno

Como referido na secccedilatildeo 143 estaacute descrito que a mesma forma polimoacuterfica do ibuprofeno eacute obtida por crista-

lizaccedilatildeo em vaacuterios solventes e seguindo vaacuterios meacutetodos experimentais Os cristais tecircm morfologias diferentes e

propriedades mecacircnicas diferentes [28303142]

45

Neste capiacutetulo apresentam-se os resultados preliminares dum estudo calorimeacutetrico das amostras soacutelidas do ibu-

profeno cristalizadas em diferentes solventes e tambeacutem de amostras comerciais de duas origens distintas reali-

zado com o objectivo de averiguar o seu comportamento teacutermico

As formas soacutelidas obtidas por cristalizaccedilatildeo a partir das soluccedilotildees do ibuprofeno estatildeo apresentadas na tabela

seguinte

Tabela 28 ndash Imagens de formas soacutelidas do Ibuprofeno obtidas em diferentes condiccedilotildees experimentais (luz pola-

rizada 200x)

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

1

-

Comercial Sigma

4

Acetona

P2

2

Acetona

P1

5

n-Hexano

P2

3

n-Hexano

P1

Efectuou-se um estudo por difracccedilatildeo de raios-X de poacute das amostras de Ibuprofeno da Sigma e da amostra cris-

talizada de n-Hexano agrave temperatura ambiente O difractograma obtido experimentalmente para a amostra da

Sigma e o simulado para a forma I estatildeo representados na Figura 232 O espectro obtido para a amostra crista-

lizada em n-hexano era indistinguiacutevel destes

0 10 20 30 40

Inte

nsid

ad

e

2Theta

b) IBP Sigma

a) IBP forma I

Figura 232 ndash Espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute do ibuprofeno a) forma I b) Sigma

46

Da comparaccedilatildeo entre os dois difractogramas eacute possiacutevel afirmar que em ambos os casos as moleacuteculas tecircm a

mesma orientaccedilatildeo cristalograacutefica

Iniciou-se o estudo das amostras de ibuprofeno comercial da Sigma e da USP por Calorimetria Diferencial de

Varrimento com uma velocidade de varrimento β = 10ordmCmin realizando um aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC

(Figuras 233 e 234)

20 30 40 50 60 70 80 90

20

25

30

35

40

Temperatura (C)

Flu

xo d

e C

alo

r (m

W)

Figura 233 ndash Curva de DSC para o IBP comercial Sigma aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC β = 10ordmCmin m = 125mg

20 30 40 50 60 70 80 90

20

22

24

26

28

Temperatura (C)

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Figura 234 ndash Curva de DSC para o IBP USP aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC β = 10ordmCmin m = 134mg

As curvas de DSC apresentam apenas um sinal endoteacutermico estando os paracircmetros caracteriacutesticos da curva de

fusatildeo apresentados na Tabela 29

47

Tabela 29 ndash Valores de temperatura e de entalpia da transiccedilatildeo de fase registada no

aquecimento do ibuprofeno amostra da Sigma e da USP β = 10ordmCmin

Sigma USP

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

1 747 251 752 257 2 753 253 752 256 3 751 260 752 256 4 751 246 752 257

Meacutedia e desvio padratildeo 751plusmn03 253plusmn05 752plusmn005 257plusmn005

Natildeo haacute diferenccedilas significativas entre os resultados obtidos para as duas amostras apesar do pico de fusatildeo da

amostra da USP ser mais estreito

O estudo das amostras ibuprofeno obtidas por cristalizaccedilatildeo de acetona (P1 e P2) foi realizado por calorimetria

diferencial de varrimento na mesma gama de temperatura com velocidades de varrimento diferentes (β =

10ordmCmin e β = 2ordmCmin Figura 235)

70 75 80

18

20

22

24

26

28

30

32

34

36

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

2 - Cristalizaccedilao a frio

1 - Cristalizaccedilao agrave T amb

70 75 80

18

20

22

24

26

28

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

4 - Cristalizaccedilao a frio

3 - Cristalizaccedilao agrave T amb

Figura 235 ndash Curva de DSC para o IBP cristalizado de acetona procedimentos P1rsquo e P2rsquo aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC

a) β = 10ordmCmin m = 134mg b) β = 2ordmCmin 3 m = 138mg 4 m = 135 mg

O pico de fusatildeo obtido a partir da amostra cristalizada agrave temperatura ambiente apresenta-se parcialmente divi-

dido Uma explicaccedilatildeo comum para este facto eacute a existecircncia de polimorfismo Os paracircmetros caracteriacutesticos

destas curvas estatildeo apresentados na Tabela 210

a) b)

3

4

48

Tabela 210 ndash Valores de temperatura e de entalpia da transiccedilatildeo de fase registada no aquecimento do ibuprofeno

cristalizado de acetona β = 10ordmCmin e β = 2ordmCmin

A partir dos resultados apresentados na Tabela 210 podemos concluir que os cristais obtidos por cristalizaccedilatildeo a

baixa temperatura fundem aproximadamente 1ordmC abaixo dos cristais obtidos por cristalizaccedilatildeo agrave temperatura

ambiente Verifica-se ainda que mesmo a velocidades de varrimento diferentes os cristais obtidos nas mesmas

condiccedilotildees apresentam temperatura de fusatildeo muito semelhante

Os termogramas obtidos no estudo do ibuprofeno cristalizado de n-hexano (P1 e P2) por calorimetria dife-

rencial de varrimento com velocidades de varrimento diferentes (β = 10ordmCmin e β = 2ordmCmin) estatildeo apre-

sentados na Figura 236 e na Tabela 211

70 75 80

12

14

16

18

20

22

24

26

28

30

32

34

36

38

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

2 - Cristalizaccedilao a frio

1 - Cristalizaccedilao agrave T amb

70 75 80

20

22

24

26

28

30

Flu

xo d

e C

alo

r (m

W)

Temperatura (C)

4 - Cristalizaccedilao a frio

3 - Cristalizaccedilao agrave T amb

Figura 236 ndash Curva de DSC para o IBP cristalizado de n-hexano procedimentos P1rsquo e P2rsquo aquecimento de 25ordmC ateacute

95ordmC a) β = 10ordmCmin 1 m = 143mg 2 m = 139 mg b) β = 2ordmCmin 3 m = 140mg 4 m = 137 mg

A partir dos resultados podemos concluir que os cristais obtidos agrave temperatura ambiente e os cristais obtidos

com a cristalizaccedilatildeo a frio natildeo apresentam grande diferenccedila a niacutevel de temperatura e entalpia de fusatildeo No entan-

to o sinal obtido a partir da amostra cristalizada agrave temperatura ambiente aquecida tanto a 10ordmCmin como a

2ordmCmin apresenta-se dividido apesar da divisatildeo ser mais notoacuteria a 2ordmCmin

Cristalizaccedilatildeo agrave T amb Cristalizaccedilatildeo a frio

β 10ordmCmin 2ordmCmin 10ordmCmin 2ordmCmin

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

1 747 215 751 203 733 223 737 232

2 739 233 731 201 733 219 738 228

3 752 228 731 219 744 223 739 229

4 749 237 745 237 738 223 739 231

5 752 249 746 243 742 218 740 230

6 749 235 760 241 743 224 736 229

Meacutedia e desvio padratildeo 748plusmn05 233plusmn11 744plusmn10 224plusmn17 739plusmn05 222plusmn03 738plusmn02 230plusmn02

a) b)

49

Tabela 211 ndash Valores de temperatura e de entalpia da transiccedilatildeo de fase registada no aquecimento do ibuprofeno

cristalizado de n-hexano β = 10ordmCmin e β = 2ordmCmin

A partir dos resultados obtidos por DSC verificou-se que tanto a amostra cristalizada de acetona como a amos-

tra cristalizada de n-hexano ambas agrave temperatura ambiente apresentavam um pico de fusatildeo composto o que

pode indicar a ocorrecircncia de transiccedilotildees soacutelido-soacutelido e aleacutem disso temperatura de fusatildeo que difere da das

amostras obtidas na Sigma e na USP Sendo assim fez-se um estudo mais pormenorizado das amostras cristali-

zadas de n-hexano por comparaccedilatildeo com as amostras de ibp da Sigma e da USP por espectroscopia de IV para

caracterizaccedilatildeo da forma inicial A Figura 237 mostra os espectros de espectroscopia de IV-ATR das amostras

3000 2800 2600 2400

000

005

010

015

020

2540

2540

2540

2542

2601

2601

2601

2601

2631

2631

2631

2631

2729

2728

2728

2728

2850

2850

2850

2850

2868

2868

2868

2868

2877

2875

2875

2876

2924

2922

2922

2924

2954

2954

2956

Ab

so

rvacirc

ncia

(u

a

)

Numero de Onda (cm-1)

IBP USP

IBP comercial

IBP n-Hexano (frio)

IBP n-Hexano (Tamb)

2954

1800 1600 1400 1200 1000 800

000

005

010

015

020

025

030

035

040

045

050668

690747

779

849

867936

948

9701007

1070

1092

1124

1184

1231

12681320

1379

1419

14621506

Ab

so

rvacircncia

(u

a

)

Numero de Onda (cm-1)

IBP USP

IBP comercial

IBP n-Hexano (frio)

IBP n-Hexano (Tamb)

1712

Figura 237 ndash Espectro de IV (25ordmC) ibp USP ibp Sigma e ibp cristalizado de n-hexano a) 3100 ndash 2400 cm-1 b) 1800 ndash

650 cm-1

Os espectros de infravermelho das amostras a 25ordmC apontam para que se trate da mesma forma polimoacuterfica

Espectros de difracccedilatildeo de raios-X de poacute da amostra da Sigma e da amostra obtida por cristalizaccedilatildeo em n-

hexano natildeo mostraram tambeacutem diferenccedilas

Assim sendo a partir destes resultados natildeo satildeo detectadas diferenccedilas significativas entre as amostras de partida

e entatildeo as diferenccedilas registadas no comportamento teacutermico natildeo apontam para polimorfismo mas para altera-

ccedilotildees na formaccedilatildeo dos cristais nomeadamente no crescimento e tamanho das partiacuteculas[43ndash45] Estudos adicio-

nais satildeo necessaacuterios para confirmar esta hipoacutetese

Cristalizaccedilatildeo agrave T amb Cristalizaccedilatildeo a frio

β 10ordmCmin 2ordmCmin 10ordmCmin 2ordmCmin

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

1 741 224 744 236 742 247 744 249

2 744 223 748 234 746 242 742 247 3 740 225 745 238 743 246 740 242

4 743 227 747 237 743 243 745 240 Meacutedia e desvio padratildeo 742plusmn02 225plusmn02 746plusmn02 236plusmn02 743plusmn01 244plusmn02 743plusmn02 245plusmn04

50

51

Capiacutetulo 3

52

53

3 Conclusotildees

Alguns pontos discutidos nesta dissertaccedilatildeo merecem ser referidos como observaccedilotildees conclusivas A Calorime-

tria Diferencial de Varrimento (DSC) eacute um valioso instrumento de investigaccedilatildeo para caracterizar formas poli-

moacuterficas Com esta teacutecnica recolhe-se uma grande riqueza de informaccedilatildeo em relaccedilatildeo agrave estabilidade da substacircn-

cia em estudo tipo de transformaccedilatildeo que ocorre a uma dada temperatura por aquecimento ou arrefecimento e

mecanismo que preside a cada uma das transformaccedilotildees observadas Mas por si soacute esta teacutecnica natildeo eacute suficiente

para identificar a existecircncia de diferentes polimorfos de um mesmo composto Daiacute haver a necessidade de efec-

tuar um estudo mais completo utilizando teacutecnicas como a termomicroscopia espectroscopia de absorccedilatildeo no

infravermelho e ainda difracccedilatildeo de raios X de poacute

Conseguiram obter-se amostras puras de trecircs formas polimoacuterficas da pirazinamida a forma alfa (PZA comercial

e cristalizada em aacutegua) a forma delta (PZA cristalizada de acetona) e a forma gama (PZA obtida por liofiliza-

ccedilatildeo) as quais foram caracterizadas por espectroscopia de infravermelho

O polimorfo alfa da pirazinamida (α-PZA) e a forma delta (δ-PZA) por aquecimento transformam-se no poli-

morfo gama (γ-PZA) A forma gama por sua vez por aquecimento natildeo sofre qualquer transformaccedilatildeo de fase

ateacute agrave fusatildeo Foi possiacutevel tambeacutem identificar a transiccedilatildeo δrarrα em amostra do polimorfo delta quando contami-

nado com a forma alfa

Podemos ainda concluir mediante os resultados obtidos e com os conhecimentos adquiridos que estamos

perante casos de enantiotropia sendo o polimorfo delta a forma termodinamicamente estaacutevel agrave temperatura

ambiente Todos os polimorfos de pirazinamida satildeo cineticamente estaacuteveis agrave temperatura ambiente

No que diz respeito agrave picolinamida eacute interessante verificar a semelhanccedila do perfil das bandas do espectro da

picolinamida comercial na regiatildeo de elongaccedilatildeo do NndashH com o dos espectros dos polimorfos α e δ da pirazi-

namida Relembremos que nestas duas fases da pirazinamida haacute associaccedilatildeo molecular com a formaccedilatildeo de dois

diacutemeros centrossimeacutetricos que estatildeo tambeacutem presentes no cristal da forma I da picolinamida Verificou-se

ainda que a amostra comercial de picolinamida quando sujeita a moagem sofre alteraccedilatildeo da forma polimoacuterfica

No estudo realizado por DSC foi possiacutevel identificar pelo menos duas formas polimoacuterficas

Em ciclos de aquecimento arrefecimento verifica-se que o arrefecimento do fundido pode resultar em forma-

ccedilatildeo de estruturas diferentes em ciclos diferentes

A cristalizaccedilatildeo em acetato de etilo a 4ordmC aponta para a existecircncia de polimorfos gerados concomitantemente

por este meacutetodo de cristalizaccedilatildeo Estatildeo previstas novas experiecircncias para verificar a reprodutibilidade dos resul-

tados e caso esta se confirme a investigaccedilatildeo dos soacutelidos obtidos por difracccedilatildeo de raios-X de poacute e de monocris-

tal Quanto ao estudo das amostras cristalizadas em etanol e acetato de etilo em ensaios realizados dois meses

apoacutes a preparaccedilatildeo das amostras verificou-se que natildeo ocorreu alteraccedilatildeo na amostra cristalizada de etanol

enquanto que evoluccedilatildeo niacutetida teve lugar na amostra cristalizada de acetato de etilo por evaporaccedilatildeo do solvente agrave

temperatura ambiente

No estudo das amostras do ibuprofeno a partir dos resultados obtidos por DSC verificou-se que tanto a amos-

tra cristalizada de acetona como a amostra cristalizada de n-hexano ambas agrave temperatura ambiente apresenta-

54

vam um pico de fusatildeo composto o que poderia indicar a presenccedila de uma mistura de polimorfos mas atraveacutes

de um estudo mais pormenorizado usando Espectroscopia de Infravermelho e Difracccedilatildeo de Raios-X de poacute

esta hipoacutetese natildeo eacute aparentemente suportada podendo a divisatildeo dos picos dever-se ao tamanho das partiacuteculas

formadas durante o crescimento dos cristais Esta hipoacutetese teraacute de ser confirmada em trabalho futuro Este eacute

um exemplo interessante da importacircncia da utilizaccedilatildeo combinada de diferentes meacutetodos de estudo na investiga-

ccedilatildeo de polimorfismo

55

Capiacutetulo 4

56

57

4 Experimental

41 Materiais e Meacutetodos

411 ndash Materiais

4111 - Preparaccedilatildeo das amostras

A pirazinamida utilizada neste trabalho foi fornecida pela Fluka com uma pureza superior a 99 As amostras

de partida de picolinamida e ibuprofeno foram adquiridas agrave Sigma com purezas de 98 e 99 respectivamen-

te tendo-se usado tambeacutem ibuprofeno padratildeo USP

Na geraccedilatildeo das formas polimoacuterficas da pirazinamida foram usados diferentes processos de cristalizaccedilatildeo No

procedimento cristalizaccedilatildeo a partir de soluccedilotildees P1 usaram-se ~ 005 mmol do composto de partida dissolvidas

em 6 mL de um dado solvente agrave temperatura ambiente as soluccedilotildees foram filtradas para uma caixa de Petri e o

solvente evaporado agrave temperatura ambiente (~ 20ordmC) Foram usados como solventes aacutegua acetona dioxano

acetonitrilo e os soacutelidos obtidos foram analizados apoacutes um periacuteodo de duas semanas O segundo procedimento

ensaiado P2 consistiu num processo de liofilizaccedilatildeo efectuado num equipamento Labconco 5 soluccedilatildeo aquosa

preacute-congelada a -80ordmC ciclo de liofilizaccedilatildeo -30ordmC durante 2h -10ordmC durante 4h 0ordmC durante 6h 5ordmC durante

6h 10ordmC durante 48h e depois mantida agrave temperatura ambiente

No caso da picolinamida foi avaliada a formaccedilatildeo de formas soacutelidas usando o procedimento P1 descrito para a

pirazinamida (P1) empregando como solventes acetato de etilo e etanol tendo-se tambeacutem estudado cristaliza-

dos a partir do fundido (P2)

Na geraccedilatildeo das formas polimoacuterficas do ibuprofeno foram igualmente usados diferentes processos de cristaliza-

ccedilatildeo usando diferentes condiccedilotildees O procedimento 1 (P1) foi realizado da mesma forma da usada em P1 da

pirazinamida No procedimento 2 (P2) as soluccedilotildees foram preparadas da mesma forma que em P1 e apoacutes a

filtraccedilatildeo foram colocadas num frigoriacutefico a 4ordmC e o solvente evaporou a esta temperatura

Foram utilizados solventes de qualidade analiacutetica

412 ndash Meacutetodos

4121 ndash Calorimetria Diferencial de Varrimento (DSC)

A teacutecnica de Calorimetria Diferencial de Varrimento (DSC) ocupa um lugar de relevo de entre os meacutetodos de

investigaccedilatildeo da estrutura dos soacutelidos Trata-se de um meacutetodo largamente vulgarizado para o qual se dispotildee de

58

equipamento que apresenta na actualidade muitas potencialidades e que permite a obtenccedilatildeo de propriedades

termodinacircmicas com elevado grau de precisatildeo

A Calorimetria Diferencial de Varrimento eacute uma teacutecnica de anaacutelise teacutermica que regista a diferenccedila de fluxo teacuter-

mico entre a amostra e a referecircncia em funccedilatildeo do tempo ou da temperatura no decorrer de um programa de

temperatura preacute-seleccionado Eacute um meacutetodo de variaccedilatildeo entaacutelpica no qual a diferenccedila no fornecimento de

energia caloriacutefica entre uma substacircncia e um material de referecircncia eacute medida em funccedilatildeo da temperatura

enquanto a substacircncia em estudo e a referecircncia satildeo submetidas a um mesmo programa de aquecimento rigoro-

samente controlado

Estas medidas fornecem dados qualitativos e quantitativos em processos endoteacutermicos (absorccedilatildeo de energia

caloriacutefica) e exoteacutermicos (libertaccedilatildeo de energia caloriacutefica) permitindo obter informaccedilotildees referentes a alteraccedilotildees

de propriedades fiacutesicas eou quiacutemicas com por exemplo temperaturas caracteriacutesticas (temperatura de fusatildeo

cristalizaccedilatildeo transiccedilatildeo viacutetrea) grau de cristalinidade de um poliacutemero diagramas de fase entalpias de transiccedilatildeo

de fase e de reacccedilatildeo estabilidade teacutermica e oxidativa grau de pureza e cineacutetica de reacccedilotildees Por este motivo a

DSC eacute amplamente aplicada na caracterizaccedilatildeo de materiais orgacircnicos e inorgacircnicos cristalinos e amorfos assim

como nas induacutestrias farmacecircutica e cosmeacutetica alimentar etc

Como limitaccedilotildees desta teacutecnica refira-se a dificuldade de interpretaccedilatildeo (acontece algum processo mas qual)

requerendo normalmente outros meacutetodos complementares para a interpretaccedilatildeo dos resultados Para aleacutem dis-

so necessita de calibraccedilatildeo em toda a gama de temperatura

De acordo com os princiacutepios operacionais os caloriacutemetros diferenciais de varrimento podem ser divididos em

dois tipos de potecircncia compensada e de fluxo de energia caloriacutefica Neste trabalho utilizou-se o DSC do pri-

meiro tipo

Nos caloriacutemetros diferenciais de varrimento de potecircncia compensada (Figura 41) as ceacutelulas ou plataformas

onde se colocam a amostra e a referecircncia encontram-se equipadas individualmente com um sensor de resistecircn-

cia de platina que mede a temperatura de cada uma e uma resistecircncia de aquecimento

Figura 41 ndash Caloriacutemetro diferencial de varrimento de potecircncia compensada

Quando eacute detectada uma diferenccedila de temperatura entre a amostra e a referecircncia devido a uma alteraccedilatildeo da

amostra eacute alterada a energia teacutermica ( tH partpart ) fornecida agrave amostra de modo a manter um diferencial de tem-

peraturas nulo entre ambas (Tamostra = Treferecircncia) Uma vez que essa quantidade de energia eacute exactamente equiva-

1 ndash Resistecircncia de aquecimento 2 ndash Termoacutemetro

59

lente agrave quantidade de energia absorvida ou libertada na transformaccedilatildeo ocorrida na amostra o seu registo forne-

ce uma medida calorimeacutetrica directa da energia associada agrave transformaccedilatildeo

Como todos os instrumentos de medida os aparelhos de DSC apresentam um certo tempo de resposta devido

a alguma resistecircncia teacutermica o que se traduz pelo aparecimento de desvios da linha de base Para aumentar o

rigor das determinaccedilotildees o sinal calorimeacutetrico (SC) determinado pelo aparelho a aacuterea do pico eacute calibrado

determinando-se uma constante de calibraccedilatildeo K tal que realQ

SCK = sendo Qreal a energia caloriacutefica realmente

dissipado na ceacutelula A constante K eacute assim funccedilatildeo da temperatura da atmosfera em torno das ceacutelulas e de

quaisquer resistecircncias que conduzam a perdas de energia caloriacutefica As temperaturas de fusatildeo de padrotildees como

o iacutendio estanho chumbo por exemplo podem ser utilizadas para calibrar a temperatura indicada pelo equipa-

mento enquanto que a entalpia de fusatildeo destas substacircncias pode ser utilizada na calibraccedilatildeo do sinal calorimeacutetri-

co

Podem realizar-se ciclos de aquecimento arrefecimento percorridos entre a temperatura do azoto liacutequido e

700ordmC que eacute o limite superior de utilizaccedilatildeo da instrumentaccedilatildeo deste tipo recolhendo uma grande riqueza de

informaccedilatildeo relativamente agrave estabilidade da substacircncia em estudo tipo de transformaccedilatildeo que ocorre a uma dada

temperatura por aquecimento ou arrefecimento mecanismo que preside a cada uma das transformaccedilotildees obser-

vadas etc

Aproveitando as potencialidades do equipamento fazendo variar a velocidade de varrimento eacute ainda possiacutevel

estudar aspectos importantes relacionados com o mecanismo das transformaccedilotildees estruturais e pocircr em evidecircn-

cia a sobreposiccedilatildeo de sinais

Estes equipamentos aleacutem de possibilitarem medidas de baixos valores de variaccedilatildeo de entalpia possibilitam

ainda a utilizaccedilatildeo de pequenas quantidades de amostra (geralmente entre 1 e 20mg)

Procedimento experimental e equipamento utilizado

Os estudos de DSC foram realizados num caloriacutemetro Perkin-Elmer Pyris 1 equipado com sistema de refrige-

raccedilatildeo Intracooler com liacutequido de refrigeraccedilatildeo etilenoglicolaacutegua (11 vv) a ndash10ordmC usando azoto como gaacutes de

purga 20mLmin

As amostras foram preparadas em caacutepsulas em alumiacutenio de 10microl e 30microl Como ceacutelula de referecircncia usou-se uma

caacutepsula vazia idecircntica agrave usada para as amostras

A calibraccedilatildeo do aparelho foi feita de forma usual agrave velocidade de 10ordmCmin utilizada na grande maioria das

amostras A calibraccedilatildeo da temperatura [4647] foi realizada com padrotildees de elevada qualidade como o bifenilo

(CRM LGC 2610 Tfus = 6893plusmn003 ordmC) aacutecido benzoacuteico (CRM LGC 2606 Tfus = 12235 plusmn 002 ordmC) iacutendio

(Perkin-Elmer x = 9999 Tfus = 15660 ordmC) e cafeiacutena (substacircncia de calibraccedilatildeo Mettler Toledo ME 18 872

Tfus = 2356 plusmn 02 ordmC) A calibraccedilatildeo da entalpia foi realizada com iacutendio (∆fusH = 3286 plusmn 13 Jmol)

As amostras foram estudadas em ciclos de aquecimento arrefecimento a vaacuterias velocidade de varrimento

como seraacute referido posteriormente na apresentaccedilatildeo dos resultados e a calibraccedilatildeo confirmada a cada caso

60

4122 ndash Termomicroscopia

A termomicroscopia consiste na observaccedilatildeo microscoacutepica das amostras submetidas a aquecimento ou arrefeci-

mento usando luz polarizada As transformaccedilotildees que podem ocorrer na amostra em estudo podem ser obser-

vadas directamente na ocular do microscoacutepio ou registadas por meio de uma cacircmara fotograacutefica em viacutedeo com

a vantagem de serem gravadas e poderem ser estudadas em pormenor posteriormente Esta teacutecnica permite a

observaccedilatildeo dos efeitos dependentes da temperatura como por exemplo a fusatildeo dos cristais detecccedilatildeo de formas

cristalinas (polimorfismo)[48ndash49]

Com base no comportamento oacuteptico eacute costume dividir as substacircncias em dois grandes grupos Num o iacutendice

de refracccedilatildeo eacute independente da direcccedilatildeo de propagaccedilatildeo da radiaccedilatildeo apresenta um valor uacutenico para uma dada

substacircncia Estas substacircncias satildeo designadas opticamente por isotroacutepicas A este grupo pertencem os soacutelidos

amorfos e os soacutelidos cristalinos com arranjo reticular cuacutebico O outro grupo eacute caracterizado por apresentar um

iacutendice de refracccedilatildeo dependente da direcccedilatildeo de propagaccedilatildeo da luz As substacircncias que a ele pertencem satildeo

designadas opticamente por anisotroacutepicas Deste grupo fazem parte todos os soacutelidos cristalinos com excepccedilatildeo

daqueles que tecircm arranjo reticular cuacutebico

Na Figura 42 representa-se o dispositivo utilizado na observaccedilatildeo de uma amostra com luz polarizada

Figura 42 ndash Esquema de um sistema para observaccedilatildeo de uma amostra com luz polarizada

Um meio isotroacutepico natildeo altera a cor da radiaccedilatildeo que nela incide Contudo produz um decreacutescimo de intensida-

de da radiaccedilatildeo que torna visiacuteveis contornos na amostra e portanto permite acompanhar variaccedilotildees de forma e

volume que nela ocorram As amostras anisotroacutepicas apresentam cor diferente da luz incidente

Procedimento experimental e equipamento utilizado

O equipamento usado esquematicamente representado na Figura 43 eacute constituiacutedo por uma placa de aqueci-

mento DSC 600 da Linkam systems por um bloco central constituiacutedo por uma unidade CI94 cuja funccedilatildeo eacute

controlar a temperatura nas etapas de aquecimento arrefecimento uma unidade LNP942 que controla a

refrigeraccedilatildeo uma unidade VTO232 e um computador Intel (R) Pentium (R) 4 que controla todo o sistema A

ceacutelula eacute aquecida com um microforno cuja temperatura eacute controlada por sensores de Pt100 Para a observaccedilatildeo

Polarizador Amostra Analisador Detector

61

oacuteptica foi utilizado um microscoacutepio Leica DMRB uma cacircmara de viacutedeo Sony CCD-IRISRGB modelo DXC-

151 AP um monitor Sony HR Triniton modelo PVM-2053MD e um gravador de viacutedeo Sony SV0-1500P VHS

VCR Na anaacutelise de imagem usou-se o software da Linkam systems com RTVMS (Real Time Viacutedeo Measurement

System)

As amostras foram preparadas por dispersatildeo de uma pequena quantidade do material a estudar na ceacutelula da

amostra sendo esta coberta com uma tampa A dispersatildeo do material na ceacutelula permite estudar o comporta-

mento de partiacuteculas isoladas o que poderaacute ser uacutetil no caso da amostra ter comportamento heterogeacuteneo As

imagens foram obtidas por utilizaccedilatildeo combinada de luz polarizada e de compensadores de onda o que confere

agrave imagem de fundo uma cor uacutenica e natildeo negra Usou-se uma ampliaccedilatildeo de 200X

As amostras foram estudadas aquecendo a amostra entre os 25ordmC e a fusatildeo tendo sido usada uma velocidade

de 10ordmCmin

Figura 43 ndash Representaccedilatildeo esquemaacutetica do equipamento usado em termomicroscopia A ndash Placa de aquecimento B ndash

Microscoacutepio C ndash Cacircmara de viacutedeo D ndash Computador E ndash Interface graacutefica F ndash Sistema de controle da refri-

geraccedilatildeo G ndash Interface de computador H ndash Viacutedeo gravador I ndash Monitor J ndash Depoacutesito de azoto liacutequido

4123 ndash Conjugaccedilatildeo dos meacutetodos de Termomicroscopia e DSC

Os resultados obtidos a partir de medidas de DSC satildeo normalmente reprodutiacuteveis e quantitativos mas natildeo

podem estar sempre prontamente correlacionadas com a respectiva transformaccedilatildeo de fase ou reacccedilatildeo quiacutemica

que ocorre na substacircncia Tecircm sido feitas tentativas para melhorar alguns meacutetodos termoanaliacuteticos atraveacutes de

uma correlaccedilatildeo entre os seus resultados e as mudanccedilas fiacutesicas ou quiacutemicas da substacircncia em questatildeo As combi-

naccedilotildees destes dois meacutetodos tecircm demonstrado grande sucesso Os efeitos que natildeo mostram nenhuma mudanccedila

de entalpia significativa com DSC podem muitas vezes ser detectadas com microscopia Por outro lado as

investigaccedilotildees termomicroscoacutepicas requerem muitas vezes estimativas dos calores de transformaccedilatildeo fusatildeo e

cristalizaccedilatildeo[50ndash51]

62

4124 ndash Espectroscopia de Absorccedilatildeo no Infravermelho

A Espectroscopia de Absorccedilatildeo no IV estaacute associada ao uso de radiaccedilatildeo electromagneacutetica nesta regiatildeo do espec-

tro para estudar a composiccedilatildeo e a estrutura da mateacuteria

A energia associada agrave absorccedilatildeo na gama do infravermelho eacute capaz de promover transiccedilotildees vibracionais-

rotacionais vibracionais ou rotacionais Considerando que a faixa mais usual de utilizaccedilatildeo corresponde agrave regiatildeo

do infravermelho meacutedio (4000 a 400 cm-1) o estudo das transiccedilotildees vibracionais eacute o mais importante Para que

uma moleacutecula seja capaz de absorver no infravermelho eacute necessaacuterio que ela apresente variaccedilotildees de momento

dipolar associada ao modo vibracional considerado[3652ndash54]

Assim quando um material for avaliado utilizando radiaccedilatildeo infravermelha seraacute obtido um espectro que rela-

ciona absorvacircncia versus comprimento de onda (normalmente eacute utilizado o nuacutemero de onda que eacute o inverso do

comprimento de onda) que indica a ocorrecircncia ou natildeo de absorccedilatildeo pelo material de energia associada agravequele

comprimento de onda Como os grupos funcionais absorvem em diferentes comprimentos de onda eacute possiacutevel

identificar os grupos quiacutemicos presentes na amostra

O polimorfismo em cristais de compostos orgacircnicos eacute causado por diferentes arranjos estruturais da mesma

moleacutecula Se as interacccedilotildees moleculares no cristal satildeo bastantes fortes decorrentes de um fenoacutemeno como as

ligaccedilotildees de hidrogeacutenio as diferenccedilas nas formas polimoacuterficas podem ser evidenciadas com teacutecnicas como a

Espectroscopia de Absorccedilatildeo no Infravermelho IV

Reflectacircncia Total Atenuada (ATR)

Em 1961 Fahrenfort descreveu uma nova teacutecnica para obtenccedilatildeo de espectros de infravermelho para compostos

orgacircnicos a Reflectacircncia Total Atenuada (ATR ndash Attenuated Total Reflectance)

O modo de ATR eacute uma teacutecnica natildeo destrutiva que permite a obtenccedilatildeo de espectros de amostras soacutelidas ou

liacutequidas tais como soacutelidos pouco soluacuteveis poacutes pastas entre outras Eacute tambeacutem adequado para caracterizaccedilatildeo de

materiais que sejam demasiado finos ou que absorvam demasiado intensamente quando analisados por espec-

troscopia de transmitacircncia Na espectroscopia de infravermelhos por ATR a superfiacutecie da amostra eacute colocada

em contacto com a superfiacutecie de um cristal apropriado muitas vezes feito de Germeacutenio (Ge) ou de Seleneto de

Zinco (ZnSe) A radiaccedilatildeo infravermelha proveniente da fonte passa atraveacutes do cristal Quando o acircngulo de

incidecircncia na interface amostra cristal excede o acircngulo criacutetico a reflexatildeo total interna da radiaccedilatildeo ocorre e uma

onda evanescente eacute estabelecida na interface A radiaccedilatildeo eacute reflectida atraveacutes do cristal penetrando na amostra a

cada reflexatildeo ao longo da superfiacutecie do cristal (como esquematizado na figura seguinte Figura 44)

63

Figura 44 ndash Sistema ATR de muacuteltipla reflexatildeo

O feixe de radiaccedilatildeo perde energia no comprimento de onda em que o material da amostra absorve Apoacutes este

processo a radiaccedilatildeo atenuada resultante eacute direccionada do cristal para o percurso normal do feixe no espectro-

fotoacutemetro sendo medida pelo detector originando o espectro da amostra A profundidade da penetraccedilatildeo da

radiaccedilatildeo na amostra e o nuacutemero total de reflexotildees ao longo do cristal podem ser controlados pela variaccedilatildeo do

acircngulo de incidecircncia assim como pela selecccedilatildeo do tipo de cristal

Num espectrofotoacutemetro ATR tem de existir um contacto muito proacuteximo entre a amostra e a superfiacutecie do cris-

tal uma vez que o efeito ATR tem lugar nesta Daiacute que se utilize por vezes uma prensa de modo a garantir um

perfeito contacto entre a superfiacutecie da amostra e o cristal como no caso dos soacutelidos particulados

Nesta teacutecnica pouca ou nenhuma preparaccedilatildeo da amostra eacute requerida o que constitui uma grande vantagem nos

estudos de polimorfismo podendo ser usada na anaacutelise de uma grande variedade de soacutelidos e liacutequidos consoan-

te o tipo de cristal

Eacute importante realccedilar que apesar dos benefiacutecios esta teacutecnica possui algumas limitaccedilotildees que incluem a sensibili-

dade inferior em comparaccedilatildeo agrave proporcionada pelos meacutetodos convencionais

Procedimento experimental e equipamento utilizado

Os estudos de espectroscopia de absorccedilatildeo no infravermelho foram realizados num espectroacutemetro FTIR Ther-

moNicolet IR300 resoluccedilatildeo de 1cm-1 com a teacutecnica da pastilha de KBr e num PerkinElmer Spectrum 400 FT-

IRATR resoluccedilatildeo de 1cm-1

As amostras foram preparadas misturando-se uma certa quantidade de amostra com brometo de potaacutessio (cer-

ca de 07 mg de amostra e 100 mg de KBr)

4125 ndash Difracccedilatildeo de Raios X

Dentre as vaacuterias teacutecnicas de caracterizaccedilatildeo de materiais a teacutecnica de difracccedilatildeo de raios X eacute a mais indicada na

determinaccedilatildeo das fases cristalinas presentes nesses materiais Isto eacute possiacutevel porque nos cristais os aacutetomos se

64

ordenam em planos cristalinos separados entre si por distacircncias da mesma ordem de grandeza dos comprimen-

tos de onda dos raios X

Ao incidir um feixe de raios X num cristal o mesmo interage com os aacutetomos presentes originando o fenoacutemeno

de difracccedilatildeo A difracccedilatildeo de raios X ocorre segundo a Lei de Bragg (Equaccedilatildeo 1) a qual estabelece a relaccedilatildeo

entre o acircngulo de difracccedilatildeo e a distacircncia entre os planos que a originaram (caracteriacutesticos para cada fase cristali-

na)[55]

Figura 45 ndash Difracccedilatildeo de raios X e a Lei de Bragg[56]

A principal aplicaccedilatildeo da difracccedilatildeo de raios X refere-se agrave identificaccedilatildeo de compostos cristalinos sejam eles orgacirc-

nicos ou inorgacircnicos

Os planos de difracccedilatildeo e as suas respectivas distacircncias interplanares bem como as densidades de aacutetomos (elec-

trotildees) ao longo de cada plano cristalino satildeo caracteriacutesticas especiacuteficas e uacutenicas de cada substacircncia cristalina da

mesma forma que o padratildeo difractomeacutetrico por ela gerado Dentre as vantagens da teacutecnica de difracccedilatildeo de raios

X para a caracterizaccedilatildeo de fases destacam-se a simplicidade e rapidez do meacutetodo a confiabilidade dos resulta-

dos obtidos (pois o perfil de difracccedilatildeo obtido eacute caracteriacutestico para cada fase cristalina) a possibilidade de anaacutelise

de materiais compostos por uma mistura de fases e uma anaacutelise quantitativa destas fases[55]

Os ensaios de difracccedilatildeo de raios X de poacute foram realizados no Centro de Estudos de Materiais no Departamen-

to de Fiacutesica da Universidade de Coimbra

Procedimento experimental e equipamento utilizado

Foi preenchido um capilar de vidro com o poacute obtido pela moagem dos soacutelidos As amostras foram colocadas

num difractoacutemetro de poacute ENRAF-NONIUS (equipado com um detector CPS120 por INEL) e os dados foram

recolhidos durante 5h usando a geometria Debye-Scherrer Foi usada radiaccedilatildeo Cu Kα1 (λ = 1540598Aring) Como

calibrante externo foi usado o AlK(SO4)212H2O

Lei de Bragg nλ = 2d sen θ (Equaccedilatildeo 1) n nuacutemero inteiro (ordem de difracccedilatildeo) λ comprimento de onda dos raios X incidentes d distacircncia interplanar θ acircngulo de difracccedilatildeo

65

Bibliografia

[1] ndash Vencato I Estruturas Cristalinas por Difracccedilatildeo de Raios-X Caderno Brasileiro de Ensino de Fiacutesica Volume 5

(1988)

[2] ndash Atkins P Paula J Atkins Fiacutesico-Quiacutemica LTC Volume 1 7ordfEdiccedilatildeo (2003-2004)

[3] ndash Drago R Physical Methods For Chemists 2ordf Ed Saunders amp H B J College Publishers 17 (1992) 702

[4] ndash Giron D Thermochimica Acta 248 (1995) 1

[5] ndash Nangia A Accounts of Chemical Research 41 5 (2008) 595

[6] ndash Froehlich PE Gasparotto FS Journal of Basic and Applied Pharm Sciences 26 3 (2005) 205

[7] ndash Llinagraves A Goodman J Drug Discovery Today 13 516 (2008) 198

[8] ndash Costa L Universidade Federal do Rio Grande do Sul ldquoAvaliaccedilatildeo do Polimorfismo de Faacutermacos utiliza-

dos para a produccedilatildeo de medicamentos geneacutericos no Brasilrdquo (2005)

[9] ndash Lachman L Liebeman HA et all Teoria e Praacutetica na Induacutestria Farmacecircutica 1 (2005) 505

[10] ndash Bernstein J Crystal Polymorphism Engineering of Crystalline Materials Properties Springer Netherlands (2008) 87

[11] ndash Rodriacuteguez-Spong B Price C et all D Advanced Drug Delivery 56 (2004) 241

[12] ndash Buerger A Ramberger R Mikrochimica Acta 2 (1979) 259

[13] ndash Erdemir D Lee A et all Accounts of Chemical Research 42 (2009) 621

[14] ndash Manrich S Zanotto E et all Poliacutemeros Ciecircncia e Tecnologia ldquoAplicabilidade da Teoria Claacutessica da Nuclea-

ccedilatildeo Modificada (CD-CNT) agrave Cristalizaccedilatildeo de Poliacutemerosrdquo

[15] ndash Aaltonen J Allesoslash M et all European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics 71 (2009) 23

[16] ndash Chis V Picircrnau A et all Chemical Physics 316 (2005) 153

[17] ndash wwwffuppttoxicologiamonografiasano0304TuberculosedocPIRAZINAMIDAhtml

[18] ndash Becker C Dressman JB et all Journal of Pharmaceutical Sciences 97 9 (2008) 3709

[19] ndash Takaki Y Sasada Y Watanabeacute T Acta Crystallographica 13 (1960) 693

[20] ndash Ro G Sorum H Acta Crystallographica B28 (1972) 991

[21] ndash Ro G Sorum H Acta Crystallographica B28 (1972) 1677

[22] ndash Nakata K Takaki Y Memoirs of Osaka Kyoiku University Ser III Natural science and applied science 36 (1987)

93

[23] ndash Borba A Albrecht M et all Physical Chemistry Chemical Physics 10 (2008) 7010

[24] ndash Takano T Sasada Y et all Acta Crystallographica 21 (1966) 514

[25] ndash Borba A Zavaglia A et all Journal of Physical Chemistry A 112 (2008) 45

[26] ndash Marques L Departamento e Centro de Quiacutemica da Universidade de Eacutevora ldquoO Ibuprofeno Um faacutermaco com

sucessordquo

[27] ndash Perlovich G Kurkov S et all Journal of Pharmaceutical Sciences 93 (2004) 654

[28] ndash Rasenack N Muumlller B International Journal of Pharmaceutics 245 (2002) 9

[29] ndash Carvalho P Cass Q et all Brazilian Journal of Chemical Engineering 23 (2006) 291

[30] ndash Khan G Jiabi Z Drug Development and Industrial Pharmacy 24(5) (1998) 463

[31] ndash Rasenack N Muumlller W Development and Industrial Pharmacy 28 (2002) 1077

66

[32] ndash Dudognon E Danegravede F et all Pharmaceutical Research 25 (2008) 2853

[33] ndash wwwscribdcomdoc4003825Fisica-Difraccao-de-Raio-X (28082010)

[34] ndash Delgado M Marquez F et all Spectroscopy Lett 21 (1998) 841

[35] ndash Lautie A Froment F et all Spectroscopy Lett 9 (1976) 289

[36] ndash Chis V Pirnau A et all Chemical Physics 316 (2005) 153

[37] ndash Kalkar K Bhosekar M et all Spectrochimica Acta Part A 45 (1989) 635

[38] ndash Favila A Gallo M Mitnik D Journal of Molecular Modeling 13 (2007) 505

[39] ndash Gunasekaran S Sailatha E et all Indian Journal of Pure and Applied Physics 47 (2009) 259

[40] ndash Akyuz S Journal of Molecular Structure 651 (2003) 541

[41] ndash Jurneacuteen P Werngren J et all Antimicrobial Agents and Chemotheraphy 52 5 (2008) 1852

[42] ndash Garekani H Sadeghi F et all Drug Development and Industrial Pharmacy 27(8) (2001) 803

[43] ndash Kawakami K Miyoshi K et all Journal of Pharmaceuticals Sciences 95 (2006) 1354

[44] ndash Lee T Chang G Crystal Growth and Design 9 (2009) 3551

[45] ndash Xue Y Zhao Q et all Journal of Colloid and Interface Science 243 (2001) 388

[46] ndash Sabbah R An W et all Thermochimica Acta 331 (1999) 93

[47] ndash Gatta G Richardson J et all Pure and Applied Chemistry 78 (2006) 1455

[48] ndash Seefeldt K Miller J et all Journal of Pharmaceutical Sciences 96 5 (2007) 1147

[49] ndash Charsley E Stewart C et all Journal of Thermal Analysis and Calorimetry 72 (2003) 1087

[50] ndash Celis K Driessche I et all Measurement Science Review 1 1 (2001) 181

[51] ndash Wiedemann H Bayer G Journal of Thermal Analysis 30 (1985) 1273

[52] ndash wwwgooglept

[53] ndash Brittain H Journal of Pharmaceutical Sciences 86 4 (1997) 405

[54] ndash Norris T Aldridge P Sekulic S Analyst 122 (1997) 549

[55] ndash Albers A Melchiades F et all Ceracircmica 48 305 (2002) 34

[56] ndash Kahn H PMI-2201 Difracccedilatildeo de Raios X 1

[57] ndash Tuberculosis 88 2 (2008) 141

[58] ndash Akyuz S Journal of Molecular Structure 651-653 (2003) 541

[59] ndash Brittain H (ed) Physical Characterization of Pharmaceutical Solids (1995)

[60] ndash Šestaacutek J Comprehensive Analytical Chemistry XII XI (1984)

[61] ndash Casimiro MH Leal JP et all Anaacutelise Calorimeacutetrica aplicada a Poliacutemeros Bioloacutegicos 29

[62] ndash Yu-Chu M Li Thermochimica Acta 476 (2008) 1

[63] ndash Morbidoni H Quiacutemica Viva 3 (2004)

[64] ndash Yoshida S Pharmaceutical Society of Japan 11 5 (1963) 628

[65] ndash Sreevatsan S Pan X et all Antimicrobial Agents and Chemotheraphy 41 3 (1997) 636

[66] ndash Wesotowski M Konarski T Journal of Thermal Analysis 45 (1995) 1199

[67] ndash Vippagunta S Brittain H Grant D Advanced Drug Delivery 48 (2001) 3

[68] ndash Nunes S Euseacutebio M et all International Journal of Pharmaceutics 285 (2004) 13

[69] ndash Akalin E Akyuz S Vibrational Spectroscopy 42 (2006) 333

[70] ndash Szablowicz M Karpiński A et all Transition Metal Chemistry 31 (2006) 1075

67

[71] ndash Castro R Maria T et all Crystal Growth amp Design 10 (2010) 274

[72] ndash Correcirca R Lima D et all Laboratoacuterio de Cristalografia Instituto de Fiacutesica de Satildeo CarlosUSP

[73] - Buerger A Ramberger R Mikrochimica Acta 2 (1979) 273

[74] ndash Wirth D Stephenson G Organic Process Research amp Development 1 (1997) 55

[75] ndash Wang Y Li Y et all Spectrochimica Acta Part A 56 (2000) 2637

[76] ndash Byrn S Pfeiffer R et all Pharmaceutical Research 12 (1995) 945

[77] ndash Khankari R Grant D Thermochimica Acta 248 (1995) 61

[78] ndash Gavezzotti A Fillippini G Journal of the American Chemical Society 117 (1995) 12299

[79] ndash Hancock B Zografi G Journal of Pharmaceuticals Sciences 86 (1997) 1

[80] ndash Yu L Advanced Drug Delivery Reviews 48 (2001) 27

[81] ndash Kitamura M Journal of Crystal Growth 237-239 (2002) 2205

[82] ndash Snider D Addicks W et all Advanced Drug Delivery Reviews 56 (2004) 391

[83] ndash Allesoslash M Berg F et all Journal of Pharmaceuticals Sciences 97 (2008) 2145

[84] ndash Lerdkanchanaporn S Dollimore D Journal of Thermal Analysis 49 (1997) 879

[85] ndash Beach J Park M et all Pharmaceutical Development and Technology 10 (2005) 413

[86] ndash Passerini N Albertini B et all European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics 15 (2002) 71

68

69

Apecircndice

70

71

Algoriacutetmo de decisatildeo Q6A

(1)

Pesquisa de polimor-fos com o novo

faacutermaco

Apresenta diferentes polimorfos

NAtildeO Nenhuma acccedilatildeo a ser

tomada

SIM

Caracterizar as formas por - Difracccedilatildeo de raios-X de poacute - DSC Anaacutelise Teacutermica - Microscopia - Espectroscopia

IR PARA 2

72

(2)

Os polimorfos apre-sentam diferentes

propriedades

NAtildeO

SIM

Afecta a seguranccedila e a eficaacutecia do faacutermaco

Nenhum teste ou criteacuterio de aceitaccedilatildeo para o faacutermaco

NAtildeO

SIM

Estabelecer um criteacuterio de aceitaccedilatildeo para os polimorfos do faacutermaco IR PARA 3

73

(3)

Observa-se em (1) que primeiramente se estabelecem as caracteriacutesticas das possiacuteveis formas cristalinas do faacuter-

maco e as suas propriedades fiacutesico-quiacutemicas conforme o caso bem como a sua forma de detecccedilatildeo pelas meto-

dologias indicadas

Posteriormente a acccedilatildeo (2) visa estabelecer o impacto destas formas polimoacuterficas na seguranccedila e eficaacutecia do

faacutermaco auxiliando na determinaccedilatildeo de criteacuterios de aceitaccedilatildeo do faacutermaco e na avaliaccedilatildeo do risco sanitaacuterio que

representa tal fenoacutemeno num caso especiacutefico Havendo este risco o ICH estabeleceu em (3) vias de monitori-

zaccedilatildeo das alteraccedilotildees

O faacutermaco encontra-se dentro dos criteacuterios de

aceitaccedilatildeo dos ensaios de qualidade com modifica-

ccedilatildeo na proporccedilatildeo dos polimorfos

SIM Nenhum teste ou criteacuterio de aceitaccedilatildeo

para o faacutermaco

NAtildeO

Monitorar o polimorfismo durante a estabilidade do faacutermaco

A modificaccedilatildeo pode afectar a seguranccedila ou a

eficaacutecia

NAtildeO Natildeo haacute necessidade de estabelecer criteacuterios de aceitaccedilatildeo para polimorfis-

mo do faacutermaco

SIM

Estabelecer criteacuterios de aceitaccedilatildeo consis-tente com a seguranccedila eou eficaacutecia

5

A simetria apresentada pelos soacutelidos cristalinos estaacute relacionada com a simetria molecular Entre os compostos

inorgacircnicos e orgacircnicos existe uma grande diferenccedila em relaccedilatildeo agraves simetrias encontradas nos respectivos cris-

tais Nos cristais inorgacircnicos encontram-se predominantemente simetrias cuacutebica hexagonal tetragonal ou

trigonal enquanto os cristais orgacircnicos se apresentam essencialmente com simetria monocliacutenica ou ortorrocircm-

bica Soacute em casos muitos especiais por exemplo em moleacuteculas globulares se encontram cristais orgacircnicos com

simetria cuacutebica Haacute tambeacutem diferenccedila em relaccedilatildeo ao tipo de ceacutelulas encontradas num e noutro caso Enquanto

nos cristais de compostos inorgacircnicos se podem encontrar todos os tipos de ceacutelulas nos orgacircnicos a ceacutelula

primitiva de Bravais eacute predominante[3]

13 Polimorfismo

131 ndash Definiccedilatildeo

De acordo com a definiccedilatildeo de McCronersquos ldquoO polimorfismo de qualquer composto eacute a sua habilidade para cris-

talizar em vaacuterias estruturas distintasrdquo[4] Quando diferentes confoacutermeros da mesma moleacutecula surgem em dife-

rentes formas cristalinas o fenoacutemeno eacute chamado de polimorfismo conformacional Ocasionalmente a mesma

estrutura cristalina apresenta mais do que um confoacutermero [56]

Os diferentes cristais formados satildeo designados de polimorfos No caso de substacircncias elementares a designa-

ccedilatildeo comum eacute a de aloacutetropos O exemplo mais conhecido de polimorfismo alotropia eacute o do carbono que pode

existir na forma de grafite ou como diamante[4] Eacute importante distinguir estas formas e pseudopolimorfos nos

quais haacute inclusatildeo de moleacuteculas de solvente na estrutura cristalina Diferentes interacccedilotildees inter e intramolecula-

res tais como as interacccedilotildees de van der Waals e ligaccedilotildees de hidrogeacutenio estaratildeo presentes nas diferentes estrutu-

ras polimoacuterficas

132 ndash Aspectos gerais e importacircncia na Induacutestria Farmacecircutica

Muitas substacircncias satildeo capazes de adoptar uma ou mais formas cristalinas puras de forma identificaacutevel e defini-

da ou uma forma amorfa sem estrutura definida dependendo das condiccedilotildees (temperatura solvente tempo)

sob as quais a cristalizaccedilatildeo eacute induzida[6]

Os polimorfos tecircm assim as mesmas propriedades no estado liacutequido e gasoso mas comportam-se de maneira

diferente no estado soacutelido Apesar de serem idecircnticos na sua composiccedilatildeo quiacutemica os polimorfos de uma dada

substacircncia diferem na solubilidade velocidade de dissoluccedilatildeo biodisponibilidade estabilidade quiacutemica estabili-

dade fiacutesica ponto de fusatildeo cor densidade e muitas outras propriedades[7] Vale a pena realccedilar que diferenccedilas

morfoloacutegicas ou macroscoacutepicas nos cristais natildeo revelam necessariamente a ocorrecircncia de polimorfismo Estas

6

alteraccedilotildees morfoloacutegicas podem ser geradas por diferentes direcccedilotildees no crescimento do cristal durante o proces-

so de cristalizaccedilatildeo [8]

O polimorfismo das substacircncias orgacircnicas tem sido um assunto de intenso interesse na induacutestria farmacecircutica

Mais de 90 dos medicamentos satildeo utilizados em formas soacutelidas como comprimidos aerossoacuteis caacutepsulas sus-

pensotildees e supositoacuterios Contecircm o faacutermaco particulado e em geral na forma cristalina Vaacuterias propriedades do

faacutermaco estatildeo directamente ligadas agrave sua estrutura fiacutesica e agraves suas propriedades quiacutemicas como a sua capacidade

de deformaccedilatildeo tamanho da partiacutecula densidades e fluxo dos poacutes caracteriacutesticas coesivas reologia estabilidade

capacidade de transpor barreiras bioloacutegicas entre outras A forma soacutelida afecta tambeacutem a estabilidade o perfil

de dissoluccedilatildeo a biodisponibilidade a compressibilidade a uniformidade de distribuiccedilatildeo da dose entre outras

Uma substacircncia na forma cristalina apresenta menor solubilidade enquanto na forma amorfa a mesma apresen-

ta maior solubilidade e menor estabilidade teacutermica Formulaccedilotildees onde se encontra o faacutermaco parcialmente cris-

talino e amorfo ou formas metaestaacuteveis satildeo muito mais soluacuteveis que as que contecircm o faacutermaco altamente crista-

lino Esta propriedade pode ser utilizada para promover um efeito terapecircutico mais raacutepido do medicamento

aumentando a velocidade de dissoluccedilatildeo e a absorccedilatildeo do faacutermaco Poreacutem formulaccedilotildees contendo formas amor-

fas e metaestaacuteveis satildeo menos estaacuteveis que as elaboradas com as formas cristalinas do faacutermaco e geralmente

apresentam risco de cristalizaccedilatildeo durante o processo produtivo e a vida do produto na prateleira

As propriedades da forma soacutelida podem ter um papel crucial e assim o objectivo final do desenvolvimento da

forma soacutelida eacute encontrar e seleccionar aquela que tenha caracteriacutesticas oacuteptimas para o uso pretendido

Inicialmente quando o API eacute primeiro produzido tem que se ter a certeza que a forma soacutelida desejada eacute obtida

numa forma consistente pura e reprodutiacutevel Subsequentemente quando eacute formulado para obter o medicamen-

to tem de se certificar que natildeo ocorrem transiccedilotildees indesejadas

Quando a substacircncia eacute armazenada eacute imperativo que a forma soacutelida natildeo se transforme ao longo do tempo uma

vez que desse modo propriedades importantes da substacircncia podem mudar drasticamente Termodinamicamen-

te qualquer forma metaestaacutevel transformar-se-aacute na forma mais estaacutevel A cineacutetica da transformaccedilatildeo eacute especiacutefica

do polimorfo No entanto a existecircncia de um polimorfo mais estaacutevel natildeo implica necessariamente que o poli-

morfo metaestaacutevel natildeo se possa desenvolver A estabilidade deve ser avaliada no que diz respeito agraves condiccedilotildees

ambientais armazenamento e acondicionamento

No passo final quando o paciente toma o medicamento a solubilidade e a velocidade de dissoluccedilatildeo da substacircn-

cia seratildeo influenciados pela sua forma soacutelida Em particular a variaccedilatildeo na solubilidade entre diferentes polimor-

fos eacute importante para os farmacecircuticos pois pode afectar a eficaacutecia a biodisponibilidade e seguranccedila do produ-

to

Sob os pontos de vista quer da investigaccedilatildeo de estruturas do estado soacutelido quer da utilizaccedilatildeo dos compostos

noutros estudos eacute indispensaacutevel conhecer o seu comportamento com a variaccedilatildeo de temperatura As teacutecnicas

mais uacuteteis para este tipo de estudo satildeo os meacutetodos de anaacutelise teacutermica Para realizar este tipo de estudos neste

trabalho recorreu-se agrave Calorimetria Diferencial de Varrimento Para efectuar um estudo mais completo e rigo-

roso utilizaram-se ainda outras teacutecnicas tais como a Termomicroscopia a Espectroscopia de Absorccedilatildeo do

Infravermelho e Difracccedilatildeo de Raios X

Dada a importacircncia do polimorfismo este eacute um paracircmetro regulamentado no desenvolvimento de novos faacuter-

macos As autoridades regulamentares Norte Americanas Japonesas e da Uniatildeo Europeia desde os anos 60

7

exigem de forma criteriosa no momento do registo do medicamento a elucidaccedilatildeo de diversas caracteriacutesticas

fiacutesicas quiacutemicas farmacoloacutegicas e toxicoloacutegicas do faacutermaco Quanto agraves caracteriacutesticas fiacutesico-quiacutemicas exigem a

determinaccedilatildeo da pureza solubilidade propriedades cristalinas morfologia tamanho da partiacutecula e aacuterea superfi-

cial O guia da International Conference on Harmonization of Technical Requirements for Registration of Pharmaceuticals for

Human Use ndash ICH que trata de polimorfismo eacute o Q6 que define as especificaccedilotildees de novos faacutermacos e medi-

camentos (substacircncias quiacutemicas) O guia Q6A denominado ldquoTest Procedures and Acceptance Criteria for New Drug

Products Chemical Substancesrdquo define polimorfismo como sendo a ocorrecircncia de diferentes formas cristalinas de

um mesmo faacutermaco Nesta definiccedilatildeo estaacute incluiacuteda a solvataccedilatildeo ou hidrataccedilatildeo de faacutermacos (pseudo-

polimorfismo) e as formas amorfas O guia Q6A eacute acompanhado de um algoritmo de decisotildees que indicam o

procedimento a ser tomado aquando do surgimento de formas polimoacuterficas num faacutermaco (ver ANEXO I)

133 ndash Aspectos Termodinacircmicos Enantiotropia e Monotropia

Baseados nas diferenccedilas nas propriedades termodinacircmicas os polimorfos satildeo classificados como enantiotroacutepi-

cos ou monotroacutepicos dependendo se uma forma se pode transformar reversivelmente noutra ou natildeo Num

sistema enantiotroacutepico a transiccedilatildeo reversiacutevel entre polimorfos eacute possiacutevel agrave temperatura de transiccedilatildeo definida

abaixo do ponto de fusatildeo Num sistema monotroacutepico natildeo se observa nenhuma transiccedilatildeo reversiacutevel entre os

polimorfos abaixo do ponto de fusatildeo Do ponto de vista termodinacircmico o cristal passa sempre de uma forma

menos estaacutevel a uma forma mais estaacutevel Do ponto de vista farmacecircutico a forma mais estaacutevel natildeo eacute sempre a

mais desejada pelos farmacecircuticos uma vez que tem estabilidade termodinacircmica maior (menos soluacutevel) e por

conseguinte teraacute menor biodisponibilidade [9]

Durante a preacute-formulaccedilatildeo de um faacutermaco eacute importante identificar o polimorfo que eacute estaacutevel agrave temperatura

ambiente e determinar que transiccedilotildees polimoacuterficas podem ocorrer dentro da gama de temperaturas usada nos

estudos de estabilidade e durante o processamento (secagem moagem etc) Um composto polimoacuterfico poderaacute

ser caracterizado por meio de diagramas de fase tais como energia de Gibbs vs temperatura pressatildeo vs tempe-

ratura solubilidade vs temperatura Em geral esses diagramas contecircm uma grande quantidade de informaccedilatildeo de

forma compacta e pode fornecer um sumaacuterio visual e facilmente interpretaacutevel das complexas relaccedilotildees entre os

polimorfos [10]

A estabilidade relativa dos polimorfos depende das suas energias de Gibbs e o polimorfo mais estaacutevel a uma

dada pressatildeo e temperatura teraacute menor energia de Gibbs Sob um cenaacuterio de condiccedilotildees experimentais definidas

(com excepccedilatildeo dos pontos de transiccedilatildeo) apenas um polimorfo tem uma menor energia Gibbs Este polimorfo eacute

a forma termodinamicamente estaacutevel e o(s) outro(s) polimorfo(s) eacute(satildeo) determinado(s) como uma forma

metaestaacutevel

Na Figura 11 estatildeo representados os diagramas de energia vs temperatura para sistemas polimoacuterficos

8

a) b)

Figura 11 ndash Diagrama de fases para dois polimorfos com comportamento termodinacircmico a) enantiotroacutepico b) monotroacute-

pico pressatildeo constante

No diagrama da Figura 11 G representa a energia de Gibbs e H a entalpia No sistema enantiotroacutepico Figura

11a) para os polimorfos I e II as curvas GI e GII cruzam-se no ponto de transiccedilatildeo (Ttrs III) que se localiza

abaixo do ponto de fusatildeo dos respectivos polimorfos Nesse ponto os dois polimorfos podem coexistir como

misturas em equiliacutebrio tendo a mesma estabilidade Na relaccedilatildeo termodinacircmica enantiotroacutepica como descrito

anteriormente os polimorfos convertem-se um no outro de forma reversiacutevel A curva Gliq representa a fase

liacutequida e a sua intersecccedilatildeo com as curvas GI e GII representa respectivamente o ponto de fusatildeo desses poli-

morfos Neste caso o polimorfo I eacute a forma mais estaacutevel (tem a menor energia de Gibbs) abaixo de ponto de

transiccedilatildeo Existe uma tendecircncia termodinacircmica para a forma menos estaacutevel se transformar na forma mais estaacute-

vel No sistema monotroacutepico Figura 11b) natildeo haacute ponto de transiccedilatildeo abaixo dos pontos de fusatildeo dos polimor-

fos I e II o que eacute representado pela ausecircncia do cruzamento das curvas GI e GII Nestas condiccedilotildees para a

relaccedilatildeo termodinacircmica monotroacutepica o polimorfo I nunca se converteraacute em II sendo o polimorfo I mais estaacutevel

a todas as temperaturas Monotropia estaacute vinculada agrave existecircncia de formas termodinamicamente metaestaveis

Burger e Ramberger compilaram algumas observaccedilotildees empiacutericas para identificaccedilatildeo de relaccedilotildees de enantiotropia

e monotropia As trecircs regras particularmente uacuteteis que propuseram satildeo a regra do calor de transiccedilatildeo do calor de

fusatildeo e da densidade As duas primeiras exigem medidas calorimeacutetricas que satildeo convenientemente realizadas

por DSC Na 1ordf (calor de transiccedilatildeo) se a uma determinada temperatura eacute observada uma transiccedilatildeo endoteacutermi-

ca entre as formas cristalinas entatildeo haacute um ponto de transiccedilatildeo abaixo desta temperatura e os dois polimorfos

estatildeo relacionados enantiotropicamente Os dois polimorfos satildeo monotroacutepicos se for observada uma transiccedilatildeo

exoteacutermica a uma determinada temperatura e se natildeo ocorrer nenhuma transiccedilatildeo a uma temperatura mais eleva-

da Num sistema enantiotroacutepico o polimorfo que tem um ponto de fusatildeo mais elevado teraacute uma entalpia de

fusatildeo mais baixa se o polimorfo que tem um ponto de fusatildeo mais elevado tem entalpia de fusatildeo mais alta o

Ttrs III Tfus I Tfus II

Temperatura (K)

Energia Energia

Temperatura (K)

Tfus II Tfus I

9

sistema eacute monotroacutepico Se os pontos de fusatildeo dos polimorfos diferirem mais do que 30ordmC esta regra natildeo eacute

vaacutelida e o polimorfo que tem o ponto de fusatildeo mais elevado poderaacute ter a entalpia de fusatildeo mais elevada num

sistema enantiotroacutepico Na 3ordf regra (densidade) se uma modificaccedilatildeo do cristal molecular tem uma densidade

mais baixa do que outra pode ser considerada como menos estaacutevel no zero absoluto [11 12]

A produccedilatildeo de diferentes formas polimoacuterficas a determinaccedilatildeo da modificaccedilatildeo estaacutevel e o conhecimento da

relaccedilatildeo de monotropia e enantiotropia satildeo os estudos iniciais no processo de preacute-formulaccedilatildeo farmacecircutica[6]

134 ndash Aspectos Cineacuteticos

A obtenccedilatildeo de formas soacutelidas de um composto eacute frequentemente levada a cabo por cristalizaccedilatildeo em soluccedilatildeo ou

a partir de fundidos Classicamente o processo de cristalizaccedilatildeo eacute descrito em dois passos nucleaccedilatildeo e cresci-

mento dos cristais com a forma fiacutesica resultante a ser a consequecircncia da relaccedilatildeo cineacutetica entre estes dois pro-

cessos elementares

A Teoria Claacutessica da Nucleaccedilatildeo (CNT) eacute a teoria mais simples e mais amplamente usada que descreve o proces-

so de nucleaccedilatildeo Embora a CNT tenha sido originalmente derivada da condensaccedilatildeo do vapor em liacutequido tam-

beacutem tem sido empregue ldquopor analogiardquo para explicar a precipitaccedilatildeo de cristais a partir de soluccedilotildees sobresatura-

das e fundidos A descriccedilatildeo termodinacircmica deste processo foi desenvolvida ateacute ao final do seacuteculo XIX por

Gibbs que definiu a variaccedilatildeo da energia (∆G) como a soma da variaccedilatildeo da energia livre para a transformaccedilatildeo de

fase (∆GV) e a variaccedilatildeo da energia livre para a formaccedilatildeo da superfiacutecie (∆GS)

A taxa de nucleaccedilatildeo (I) que eacute igual ao nuacutemero de nuacutecleos formados por unidade de tempo e por unidade de

volume eacute expressa na forma da equaccedilatildeo de Arrhenius como

I = A exp

minuskT

E

onde A eacute o factor preacute-exponencial E a energia de activaccedilatildeo para a transformaccedilatildeo liacutequido-soacutelido k a constante

de Boltzmann e T a temperatura absoluta [1314]

A nucleaccedilatildeo pode ocorrer por dois mecanismos o homogeacuteneo e o heterogeacuteneo Na nucleaccedilatildeo homogeacutenea as

flutuaccedilotildees espontacircneas na densidade do liacutequido permitem a formaccedilatildeo da forma soacutelida mais estaacutevel enquanto a

nucleaccedilatildeo heterogeacutenea eacute impulsionada por impurezas ou pela superfiacutecie de contacto com o liacutequido A nucleaccedilatildeo

heterogeacutenea eacute o mecanismo predominante em processos industriais Os processos de nucleaccedilatildeo dependem

basicamente de dois factores a supersaturaccedilatildeo do meio e a tensatildeo interfacial A supersaturaccedilatildeo eacute tida como a

medida de forccedilas termodinacircmicas que levam agrave formaccedilatildeo da fase soacutelida enquanto a tensatildeo interfacial eacute uma

medida termodinacircmica do trabalho reversiacutevel necessaacuterio para aumentar a interface entre o liacutequido e o soluto

Estes factores satildeo pontos a serem considerados na cristalizaccedilatildeo uma vez que deles depende a taxa de cresci-

mento de um determinado cristal e dos seus diferentes polimorfos Ressalta-se tambeacutem a importacircncia de um

10

estudo detalhado do papel de cada solvente e impureza presente no processo de cristalizaccedilatildeo pois estes tecircm

influecircncia directa na possiacutevel formaccedilatildeo de polimorfos durante a purificaccedilatildeo do material

A nucleaccedilatildeo envolve a formaccedilatildeo de agregados de moleacuteculas que excederam um tamanho criacutetico e satildeo portanto

estaacuteveis Uma vez que o nuacutecleo cristalino se formou este comeccedila a crescer pela incorporaccedilatildeo de outras moleacutecu-

las no cristal em crescimento A velocidade de crescimento de um cristal eacute directamente proporcional ao

sobrearrefecimento sobressaturaccedilatildeo e inversamente proporcional agrave viscosidade da soluccedilatildeo Quanto mais alta eacute

a viscosidade mais difiacutecil se torna a troca de mateacuteria entre a fase liacutequida e a superfiacutecie do cristal e mais lento

seraacute seu crescimento Devido a interacccedilotildees atractivas entre os cristais os grandes cristais que podem ser obser-

vados durante a cristalizaccedilatildeo satildeo normalmente formados por pequenos cristais unidos por ligaccedilotildees fracas A

morfologia dos cristais eacute determinada por condiccedilotildees internas e externas A cineacutetica de cristalizaccedilatildeo depende da

velocidade de formaccedilatildeo do nuacutecleo bem como da velocidade de crescimento dos cristais O tamanho e a forma

dos cristais dependem da relaccedilatildeo entre estes dois factores Normalmente o arrefecimento lento resulta em cris-

tais grandes enquanto que o arrefecimento raacutepido produz cristais menores

A forma cristalina resultante do processo de cristalizaccedilatildeo pode variar com o grau de supersaturaccedilatildeo A tempera-

tura pode ser considerada como a segunda variaacutevel mais importante que afecta o resultado da cristalizaccedilatildeo num

sistema polimoacuterfico O solvente os aditivos (e impurezas) a interface e o pH foram classificados como factores

secundaacuterios que afectam o processo de cristalizaccedilatildeo principalmente atraveacutes do seu efeito no grau de supersatu-

raccedilatildeo Figura 12

Figura 12 - Hierarquia dos paracircmetros que controlam o processo de cristalizaccedilatildeo nos sistemas polimoacuterficos [10]

Em suma para aumentar a probabilidade de descobrir todas as formas relevantes o espaccedilo de variaacuteveis que

contribui para a diversidade de formas soacutelidas deve ser abrangido o mais amplamente possiacutevel [10]

Solubilidade dos polimorfos

Controlo da cristalizaccedilatildeo dos polimorfos

Factores Primaacuterios

Supersaturaccedilatildeo Temperatura

Agitaccedilatildeo

Factores Secundaacuterios

Composiccedilatildeo do solvente Aditivos Impurezas

Interface pH

Nucleaccedilatildeo Crescimento dos cristais

Transiccedilotildees de fase

11

135 ndash Geraccedilatildeo de formas polimoacuterficas

Apesar do investimento em processos para encontrar todos os polimorfos dos Ingredientes Farmacecircuticos

Activos (API) novos polimorfos podem ainda aparecer sem aviso O objectivo no que diz respeito ao desen-

volvimento do estado soacutelido eacute identificar todos os polimorfos e solvatos importantes e caracterizaacute-los

Este objectivo de controlo de polimorfismo tem-se desenvolvido rapidamente Na uacuteltima deacutecada muitos novos

meacutetodos de controlo da formaccedilatildeo de polimorfos tecircm sido desenvolvidos e tem-se caracterizado um enorme

nuacutemero de novas formas polimoacuterficas parcialmente como resultado de avanccedilos nos meacutetodos para a caracteri-

zaccedilatildeo de polimorfos

Eacute essencial executar experiecircncias atraveacutes de uma variedade de meacutetodos sob vaacuterias condiccedilotildees (Tabela 12) Em

geral a cristalizaccedilatildeo a partir da soluccedilatildeo (arrefecimento ou evaporaccedilatildeo) e recristalizaccedilatildeo a partir de compostos

puros (sublimaccedilatildeo tratamento teacutermico cristalizaccedilatildeo a partir do fundido e moagem) satildeo os meacutetodos de escolha

para criar formas soacutelidas A cristalizaccedilatildeo a partir da soluccedilatildeo eacute normalmente usada para a formaccedilatildeo de formas

soacutelidas por diversas razotildees Em primeiro lugar pode ser descoberto um grande nuacutemero de polimorfos e solva-

tos por mudanccedila do solvente Em segundo lugar os soacutelidos farmacecircuticos satildeo muitas vezes expostos a diferen-

tes solventes durante o processo e deste modo a tendecircncia para a formaccedilatildeo de solvatos hidratos deve ser

sistematicamente estudada de modo a desenhar processos de fabrico Em terceiro lugar a desidrataccedilatildeo dos

hidratos eacute outra teacutecnica uacutetil e agraves vezes a uacutenica teacutecnica para descobrir uma forma polimoacuterfica Finalmente o

solvato (e especialmente o hidrato) pode ser de interesse como produto comercial

Recentemente satildeo referidas muitas teacutecnicas inovadoras (por exemplo cristalizaccedilatildeo capilar cristalizaccedilatildeo induzi-

da por laser e sonocristalizaccedilatildeo) que promovem a nucleaccedilatildeo e portanto a descoberta de formas cristalinas acti-

vas [15]

12

Tabela 12 ndash Meacutetodos para gerar vaacuterias formas soacutelidas [15]

Meacutetodo Graus de Liberdade

Cristalizaccedilatildeo por arrefecimento Solvente perfil de arrefecimento concentraccedilatildeo mistura

Evaporaccedilatildeo do solvente Solvente concentraccedilatildeo inicial velocidade de evaporaccedilatildeo temperatura

pressatildeo humidade relativa

Precipitaccedilatildeo Solvente anti-solvente velocidade de adiccedilatildeo do anti-solvente mistura

temperatura

Difusatildeo de vapor Solventes temperatura concentraccedilatildeo

Equiliacutebrio de suspensatildeo Solvente temperatura solubilidade programas de temperatura mistura

tempo de equliacutebrio

Cristalizaccedilatildeo a partir do fundido Mudanccedilas de temperatura (miacutenimo maacuteximo gradientes)

Sublimaccedilatildeo Gradiente de temperatura pressatildeo tipo de superfiacutecie

Mudanccedila de pH Temperatura velocidade de mudanccedila relaccedilatildeo aacutecido base conjugada

Tratamento mecacircnico (moagem

crio-moagem)

Tempo de moagem tipo de moinho

Liofilizaccedilatildeo Solvente concentraccedilatildeo programas de temperatura

Em geral os processos de cristalizaccedilatildeo mais raacutepidos tecircm uma grande tendecircncia para formar polimorfos metaes-

taacuteveis do que os processos mais lentos [7] A Figura 13 mostra a escala de tempo para os processos de cristali-

zaccedilatildeo mais tradicionais

13

Meses Dias Horas Minutos Segundos

Figura 13 ndash Diferentes metodologias para obtenccedilatildeo de formas soacutelidas mostrando a escala de tempo que pode favorecer

polimorfos estaacuteveis ou metaestaacuteveis [7]

14 Compostos Estudados

Neste trabalho foram estudados dois activos farmacecircuticos com larga aplicaccedilatildeo em praacutetica meacutedica a pirazina-

mida e o ibuprofeno A primeira um antituberculostaacutetico potente eacute uma carboxamida com um anel aromaacutetico

de pirazina possuindo portanto dois aacutetomos de azoto no anel um em posiccedilatildeo orto e outro meta relativamente

ao grupo amida O Ibuprofeno um anti-inflamatoacuterio natildeo-esteroacuteide eacute um derivado do aacutecido 2-propanoacuteico Foi

tambeacutem investigada uma outra carboxamida a picolinamida cuja estrutura difere da da pirazinamida por ter

apenas no anel aromaacutetico um azoto em posiccedilatildeo orto relativamente ao grupo amida

Para aleacutem do interesse oacutebvio da investigaccedilatildeo do polimorfismo destes compostos o trabalho realizado insere-se

num projecto mais abrangente de pesquisa de co-cristais sendo fundamental nesse acircmbito um conhecimento

profundo do estado soacutelido das substacircncias de partida

141 ndash Pirazinamida

A pirazinamida (PZA) (Figura 14) eacute um membro da famiacutelia da pirazina e eacute conhecida como um agente antitu-

berculostaacutetico muito eficaz recomendado pela Organizaccedilatildeo Mundial de Sauacutede[16]

Evaporaccedilatildeo

Amadurecimento

Cristalizaccedilatildeo por arrefecimento

Cristalizaccedilatildeo a partir de fundidos

Exposiccedilatildeo ao vapor do solvente

Exposiccedilatildeo a Humidade

Ciclos de Temperatura

Sublimaccedilatildeo

Polimorfos estaacuteveis Polimorfos metaestaveis

14

Figura 14 ndash Estrutura da pirazinamida

O mecanismo de acccedilatildeo da Pirazinamida ainda natildeo estaacute bem elucidado A sua actividade anti-microbiana deste

composto depende parcialmente na conversatildeo na sua forma activa o aacutecido pirazinoacuteico em meio aacutecido pela

enzima pirazinamidase (PZase) A sua ingestatildeo pode no entanto provocar efeitos adversos Os mais comuns

satildeo reacccedilotildees aleacutergicas dores articulares naacuteuseas anorexia febre voacutemitos anemia podendo ainda surgir altera-

ccedilotildees hepaacuteticas [17]

Estatildeo descritas 4 formas polimoacuterficas diferentes de PZA com diferentes estruturas cristalinas α- β- γ- e δ-

pirazinamida sendo tambeacutem referido um quinto possiacutevel polimorfo αrsquo semelhante a α[18]

No polimorfo α da Pirazinamida sistema monocliacutenico (a = 2307plusmn002 b = 672plusmn001 c = 372plusmn001 Aring β =

1010plusmn04ordm) o plano do anel e o plano do grupo amida formam um acircngulo de 5ordm As moleacuteculas de PZA estatildeo

ligadas por ligaccedilotildees de hidrogeacutenio NHmiddotmiddotmiddotO (290Aring) formando diacutemeros centrossimeacutetricos (Figura 15) A ligaccedilatildeo

intermolecular mais forte entre os diacutemeros encontra-se entre o aacutetomo de nitrogeacutenio do grupo carboxamida e o

aacutetomo de nitrogeacutenio do anel de pirazina da moleacutecula vizinha NHmiddotmiddotmiddotN[19]

Figura 15 ndash Estrutura do polimorfo α da pirazinamida [19]

Haacute pequenas mas significativas diferenccedilas entre os valores dos comprimentos de ligaccedilatildeo das moleacuteculas de pira-

zinamida nas formas α- e β-PZA tambeacutem cristal do sistema monocliacutenico (a = 14372plusmn0007 b = 3711plusmn0003

(1)

(4)

(2)

(7)

(8)

(9)

(6)

(5) (3)

15

c = 10726plusmn0005 Aring β = 10192plusmn005ordm) indicando que a ressonacircncia entre o grupo amida e o anel de pirazina

dando algum caraacutecter de ligaccedilatildeo dupla da ligaccedilatildeo C(2)ndashC(7) eacute menos notoacuteria na moleacutecula β-PZA do que na α-

PZA O comprimento de ligaccedilatildeo dupla C=O na moleacutecula β-PZA (1231Aring) eacute menor do que a correspondente na

moleacutecula α-PZA (124Aring) Na β-PZA o aacutetomo de carbono da cadeia lateral situa-se perto do plano do anel

Assim o grupo carboxamida desvia-se cerca de 32ordm do plano do anel comparando com 5ordm na estrutura da α-

PZA[19] Na β-PZA existem tambeacutem diacutemeros centrossimeacutetricos ligados por ligaccedilotildees de hidrogeacutenio entre o

aacutetomo de hidrogeacutenio da amida e o aacutetomo de oxigeacutenio do grupo amida (Figura 16)

Figura 16 ndash Estrutura do polimorfo β da pirazinamida [20]

Existem grandes diferenccedilas entre as formas δ e β da pirazinamida no que diz respeito agraves ligaccedilotildees C(2)ndashC(7) e

C(7)ndashO(9) (estas diferenccedilas satildeo mais acentuadas quando comparando as formas δ e β do que comparando as

formas α e β da pirazinamida) A ressonacircncia entre o grupo amida e o anel de pirazina (a ligaccedilatildeo C(2)ndashC(7)

apresenta algum caraacutecter de ligaccedilatildeo dupla) eacute maior na α-PZA do que na β-PZA Neste pressuposto os compri-

mentos de ligaccedilatildeo obtidos para a δ-PZA (sistema tricliacutenico a = 5728plusmn0002 b = 5221plusmn0003 c =

9945plusmn0006 Aring β = 9727plusmn004) parecem indicar uma ressonacircncia reforccedilada entre o grupo amida e o anel de

pirazina na estrutura da δ-PZA do que na estrutura da α-PZA O aacutetomo de carbono C(7) do grupo carboxami-

da da δ-PZA situa-se muito perto do plano do anel da pirazina uma vez que o valor do acircngulo C(5)ndashC(2)ndashC(7)

eacute de (1792plusmn04)Aring Assim o plano do grupo carboxamida tem um desvio de apenas 08ordm em relaccedilatildeo ao anel de

pirazina Neste polimorfo sistema tricliacutenico haacute associaccedilatildeo em diacutemeros e a ligaccedilatildeo de hidrogeacutenio N(8)ndash

H(8rsquorsquo)middotmiddotmiddotO(9) tem um comportamento de 290Aring Natildeo parece existir no entanto nenhuma ligaccedilatildeo de hidrogeacutenio

forte a ligar os diacutemeros na estrutura cristalina da δ-PZA ao contraacuterio do que acontece nas estruturas da α- e β-

PZA (Figura 17)[21]

Em todos os polimorfos foi identificada a ligaccedilatildeo de hidrogeacutenio intramolecular NndashHN

16

Figura 17 ndash Estrutura do polimorfo δ da pirazinamida [21]

A Figura 18 apresenta a estrutura do polimorfo da pirazinamida γ Esta eacute a uacutenica forma de pirazinamida conhe-

cida onde natildeo haacute associaccedilatildeo em unidades dimeacutericas

Figura 18 ndash Estrutura do polimorfo γ da pirazinamida[22]

Apesar das estruturas cristalinas estarem publicadas natildeo eacute conhecida a relaccedilatildeo de estabilidade entre elas e satildeo

referidas na literatura temperaturas de fusatildeo semelhantes para todas as formas

17

142 ndash Picolinamida

A picolinamida (2-piridina carboxamida) Figura 19 foi estudada neste trabalho devido agraves suas semelhanccedilas

estruturais com a pirazinamida

Figura 19 ndash Estrutura da Picolinamida

A picolinamida soacutelido agrave temperatura ambiente muito soluacutevel em soluccedilatildeo aquosa aciacutedica apresenta actividade

bioloacutegica importante como inibidor da acccedilatildeo da poli(ADP-ribose) sintetase[23]

De acordo com a anaacutelise cristalograacutefica por difracccedilatildeo de raios-X foram identificadas duas modificaccedilotildees cristali-

nas da picolinamida ambas pertencentes ao grupo espacial monocliacutenico P21a com quatro moleacuteculas na ceacutelula

unitaacuteria[24] Numa modificaccedilatildeo (fase α a = 1642 b = 711 c = 519 Aring β = 1002ordm) duas moleacuteculas de PA

estatildeo ligadas por um par de ligaccedilotildees de hidrogeacutenio NHO para formar um diacutemero centrossimeacutetrico como

ocorre tambeacutem nos polimorfos α β e δ da pirazinamida (Figura 110) Os diacutemeros estatildeo ligados entre si por um

segundo conjunto de ligaccedilotildees de hidrogeacutenio NHO tal como no polimorfo β da pirazinamida[24] Nesta

modificaccedilatildeo o anel natildeo contribui para a ligaccedilatildeo de hidrogeacutenio e as cadeias moleculares adjacentes satildeo mantidas

juntas por forccedilas de van der Waals A segunda modificaccedilatildeo cristalina da PA para a qual apenas se conhecem os

paracircmetros da ceacutelula (fase β a = 2004 b = 1132 c = 536 Aring β = 986ordm) exibe estrutura dimeacuterica similar agrave da

primeira e segundo Takino e colaboradores teraacute uma associaccedilatildeo molecular semelhante agrave α-pirazinamida ou seja

neste caso a ligaccedilatildeo lateral dos diacutemeros envolve a participaccedilatildeo de um aacutetomo do anel de piridina como aceitador

de ligaccedilotildees de hidrogeacutenio [25]

Figura 110 ndash Arranjos moleculares da PA no polimorfo α a) formaccedilatildeo do diacutemero centrossimeacutetrico b) formaccedilatildeo de

cadeias ou bandas c) estrutura do polimorfo α da picolinamida As linhas a tracejado indicam as ligaccedilotildees de

hidrogeacutenio [24]

a) b) c)

18

143 ndash Ibuprofeno

O Ibuprofeno (IBP) (Figura 111) eacute um faacutermaco do grupo dos anti-inflamatoacuterios natildeo esteroacuteides (do subgrupo

quiacutemico dos derivados do aacutecido propanoacuteico) faacutermacos esses que tecircm em comum a capacidade de combater a

inflamaccedilatildeo a dor e a febre Tal como os outros anti-inflamatoacuterios natildeo esteroacuteides actua inibindo a produccedilatildeo de

prostagladinas substacircncias quiacutemicas produzidas pelo corpo que causam inflamaccedilatildeo e contribuem para a per-

cepccedilatildeo de dor pelo ceacuterebro Este faacutermaco reduz tambeacutem a febre ao bloquear a siacutentese de prostaglandinas no

hipotaacutelamo responsaacutevel pela regulaccedilatildeo da temperatura do corpo Tem ainda propriedades anticoagulantes

Juntamente com o aacutecido acetilsaliciacutelico (princiacutepio activo da Aspirina e de outros medicamentos) e o paracetamol

(princiacutepio activo do Ben-U-Ron e de outros medicamentos) o ibuprofeno faz parte da lista de faacutermacos essen-

ciais da Organizaccedilatildeo Mundial de Sauacutede [26]

Figura 111 ndash Estrutura do Ibuprofeno

A moleacutecula de IBP possui um carbono quiral e satildeo comercializadas quer a mistura raceacutemica de S(+) ndash IBP e

R(ndash) ndash IBP quer o enantioacutemero puro O enantioacutemero com interesse terapecircutico eacute o S(+) ndash IBP mas nas espe-

cialidades farmacecircuticas eacute incorporado o R(ndash) ndash IBP formando uma mistura raceacutemica [27ndash29]

A utilizaccedilatildeo de diversas teacutecnicas para a cristalizaccedilatildeo agrave temperatura ambiente em diferentes solventes cristaliza-

ccedilatildeo por mudanccedila de temperatura e cristalizaccedilatildeo por evaporaccedilatildeo do solvente conduziram agrave obtenccedilatildeo de cristais

de IBP raceacutemico com haacutebitos cristalinos diferentes [30 31] Por exemplo quando foi utilizada a teacutecnica de cris-

talizaccedilatildeo por arrefecimento foram observados cristais com forma de placas achatadas usando aacutelcoois como

solvente Os cristais obtidos a partir de acetona eacuteter etiacutelico e n-hexano tinham a forma de agulhas A cristaliza-

ccedilatildeo por mudanccedila de temperatura usando o diclorometano como solvente formou cristais de morfologia cuacutebi-

ca A partir destes resultados concluiu-se que podiam ser obtidas diferentes morfologias dos cristais (haacutebito

tamanho superfiacutecie) do IBP raceacutemico dependendo da preparaccedilatildeo e dos solventes usados [32] Estes cristais

tinham tambeacutem propriedades fiacutesicas diferentes Mas estas diferentes formas satildeo estruturalmente isomoacuterficas e

natildeo haacute um polimorfismo cristalino verdadeiro

A forma cristalograacutefica obtida nestes solventes forma I possui grupo espacial monocliacutenico P21c [32] Duas

moleacuteculas de ibuprofeno formam um diacutemero ciacuteclico atraveacutes das ligaccedilotildees de hidrogeacutenio dos grupos carboxiacutelicos

O diacutemero RS (plusmn) ndash IBP eacute formado por ligaccedilotildees de hidrogeacutenio atraveacutes de um centro de inversatildeo com uma

moleacutecula na configuraccedilatildeo R e outra na configuraccedilatildeo S (Figura 112)

Adicionalmente agrave bem conhecida fase cristalina I que funde a aproximadamente 75ordmC foi recentemente encon-

trada outra fase cristalina (II) que funde a uma temperatura mais baixa (17ordmC) e eacute menos estaacutevel [30] A compa-

19

raccedilatildeo das entalpias de fusatildeo das duas formas e a ausecircncia de transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido conduz agrave forte suspeita que

estas duas variedades polimoacuterficas formam um sistema monotroacutepico a fase I eacute a forma estaacutevel e a fase II eacute a

metaestaacutevel [32]

Figura 112 ndash Estrutura do polimorfo I da moleacutecula de ibuprofeno[33]

20

21

Capiacutetulo 2

22

23

2 Resultados e Discussatildeo

21 Estudo da Pirazinamida

211 ndash Avaliaccedilatildeo Preliminar

Na tabela 21 satildeo apresentadas imagens registadas sob luz polarizada dos soacutelidos obtidos por cristalizaccedilatildeo a

partir das soluccedilotildees por liofilizaccedilatildeo e tambeacutem da amostra de partida

Tabela 21 ndash Pirazinamida Imagens dos soacutelidos obtidos em diferentes condiccedilotildees experimentais (luz polarizada

ampliaccedilatildeo 200x)

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

1

-

Amostra comercial

4

Acetona

P1

2

-

P2

5

Dioxano

P1

3

Aacutegua

P1

6

Acetonitrilo

P1

Como pode concluir-se das imagens apresentadas na tabela os soacutelidos obtidos apresentam morfologias diferen-

tes Nas amostras obtidas em aacutegua e acetona na amostra comercial e na obtida por liofilizaccedilatildeo os cristais tecircm a

forma de agulhas apesar de apresentarem tamanhos diferentes muito mais finos no caso do liofilizado Os

cristais que precipitaram usando dioxano e acetonitrilo como solvente apresentam-se sob a forma de placas

A caracterizaccedilatildeo dos soacutelidos 1 a 5 foi efectuada por difracccedilatildeo de raios-X de poacute Os difractogramas obtidos

experimentalmente estatildeo representados nas Figuras 21 a 24 conjuntamente com os espectros simulados que

mais se lhe aproximam

24

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Inte

nsid

ade

2Theta

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Inte

nsid

ade

2Theta

Figura 21 ndash Espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute a) pirazinamida comercial b) simulado para a forma α

O difractograma de poacute da forma α da pirazinamida tem picos caracteriacutesticos a 2θ = 78 137 153 177 243

264 274 276 278ordm A semelhanccedila dos perfis dos difractogramas da pirazinamida comercial com o desta for-

ma natildeo deixa duacutevidas de que a amostra de partida eacute o polimorfo α

Para a pirazinamida cristalizada em aacutegua (conforme descrito na secccedilatildeo 4111) fez-se um estudo semelhante

natildeo foram encontradas mudanccedilas significativas na estrutura do soacutelido relativamente agrave amostra comercial pois

apesar de ter sido cristalizada a partir de aacutegua o difractograma possui picos com localizaccedilatildeo e intensidade relati-

va idecircnticas agraves presentes no polimorfo alfa da pirazinamida tendo assim sido o soacutelido identificado com a forma

α

Do mesmo modo a coincidecircncia do espectro obtido para a amostra obtida por liofilizaccedilatildeo e do simulado para a

forma γ permitiu concluir que por liofilizaccedilatildeo se obteve o polimorfo γ Figura 22 com picos caracteriacutesticos a 2θ

= 129 173 184 239 254 259 272 274 297 303 336 393ordm

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Inte

nsid

ad

e

2Theta

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Inte

nsid

ad

e

2Theta

Figura 22 ndash Espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute a) amostra de pirazinamida obtida por liofilizaccedilatildeo b) simulado para o

polimorfo γ

A cristalizaccedilatildeo de acetona origina a forma δ da pirazinamida (Figura 23) com picos caracteriacutesticos a 2θ = 91

164 173 182 200 235 277ordm

a) b)

a) b)

25

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Inte

nsid

ad

e

2Theta

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Inte

nsid

ad

e

2Theta

Figura 23 ndash Espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute a) pirazinamida cristalizada em acetona b) simulado para a forma δ

Em dioxano foi obtida uma mistura das formas β ( 2θ = 126 168 169 253 255 267 272ordm) e γ como se

conclui da Figura 24

0 5 10 15 20 25 30 35 40

2Theta

Inte

nsid

ad

e

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Inte

nsid

ad

e

2Theta

γγγγ

ββββ

Figura 24 ndash Espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute a) amostra cristalizada em dioxano b) espectro simulado das formas

β e γ

A amostra cristalizada em acetonitrilo natildeo foi avaliada por este meacutetodo de estudo e seraacute discutida mais agrave frente

Dispomos de amostras puras dos polimorfos α δ e γ da pirazinamida sendo portanto possiacutevel fazer a sua

caracterizaccedilatildeo por espectroscopia de infravermelho e investigar a relaccedilatildeo de estabilidade entre as fases

212 ndash Caracterizaccedilatildeo por Espectroscopia de Infravermelho

A anaacutelise por espectrofotometria de infravermelho pode ser de grande utilidade na caracterizaccedilatildeo de estruturas

polimoacuterficas quanto agrave sua estrutura quiacutemica fornecendo indicaccedilatildeo de ocorrecircncia de modificaccedilotildees apoacutes o pro-

a) b)

a) b)

26

cesso de cristalizaccedilatildeo Para poder ser utilizada com esta finalidade eacute necessaacuterio produzir amostras puras de cada

um dos polimorfos e caracterizaacute-los previamente

Nos estudos publicados sobre infravermelho da pirazinamida no estado soacutelido foi utilizada a forma α [3435] e

em muitos trabalhos natildeo eacute identificado o polimorfo utilizado [36ndash40] Neste trabalho estamos em condiccedilotildees de

fazer a caracterizaccedilatildeo espectroscoacutepica das formas α γ e δ da pirazinamida

Neste composto satildeo de particular relevacircncia os modos vibracionais envolvendo os grupos NndashH e C=O (grupos

envolvidos na formaccedilatildeo de ligaccedilotildees de hidrogeacutenio) que seratildeo alvo de anaacutelise mais detalhada

Os espectros de infravermelho registados para os polimorfos α δ e γ da pirazinamida satildeo apresentados nas

Figuras 25 a 27 Estes espectros foram obtidos em pastilha de KBr Espectros obtidos no modo de reflectacircncia

total atenuada provaram que a preparaccedilatildeo da pastilha natildeo tem efeito nas formas polimoacuterficas

3600 3500 3400 3300 3200 3100 3000 2900 2800

Absorvancia au

Numero de onda cm-1

3412

3289

3161

2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400

Absorvancia au

439

551

669

786

874

1022

1165

1389

1510

1598

Numero de onda cm-1

1707

1620

Figura 25 ndash Espectro de IV da pza comercial polimorfo α a) 3650 ndash 2800 cm-1 b) 2000 ndash 400 cm-1

Satildeo registadas diferenccedilas notoacuterias nos espectros dos trecircs polimorfos Iremos referir as mais significativas

O espectro de absorccedilatildeo na regiatildeo do infravermelho da pirazinamida comercial (Figura 25 polimorfo α) apre-

senta bandas intensas em 3412 3289 e 3161 cm-1 atribuiacutedas agrave elongaccedilatildeo do NndashH e em 1707 cm-1 atribuiacuteda ao

grupo amida (elongaccedilatildeo C=O e deformaccedilatildeo angular NH2 amida I)) No caso do polimorfo γ Figura 26 a

elongaccedilatildeo do NndashH daacute origem a bandas em 3433 3308 3252 e 3166 e a vibraccedilatildeo Amida I daacute lugar a bandas em

1707 e 1686 cm-1

a) b)

27

3600 3500 3400 3300 3200 3100 3000 2900 2800

00

05

10

15

Numero de onda cm-1

Absorvancia au 3433

3308

3252

3166

2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400

00

05

10

15

1585

434549

653779

876

1027

1053

1168

1373

1524

1603

Numero de onda cm-1

Absorvancia au 1707

1686

Figura 26 ndash Espectro de IV da pza liofilizada polimorfo γ a) 3650 ndash 2800 cm-1 b) 2000 ndash 400 cm-1

O espectro de IV do polimorfo δ Figura 27 apresenta na regiatildeo de elongaccedilatildeo do NndashH um perfil proacuteximo do

do polimorfo α mas os maacuteximos de absorvacircncia situam-se a 3426 3287 e 3168 cm-1 Recordar que na estrutura

cristalina de ambos os polimorfos estatildeo presentes diacutemeros centrossimeacutetricos os quais natildeo existem no polimorfo

γ A vibraccedilatildeo Amida I tem o maacuteximo de absorvacircncia no valor de energia mais baixo dos trecircs polimorfos 1674

cm-1

3600 3500 3400 3300 3200 3100 3000 2900 2800

02

04

06

08

10

12

14

16

18

20

Absorvancia au

Numero de onda cm-1

3426

3287

3168

2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400

02

04

06

08

10

12

14

16

18

20

439561657

873

1027

1063

1089

1176

1385

1436

1524

1591

Absorvancia au

Numero de onda cm-1

1674

Figura 27 ndash Espectro de IV da pza cristalizada de acetona a 25ordmC polimorfo δ a) 3650 ndash 2800 cm-1 b) 2000 ndash 400 cm-1

213 ndash Investigaccedilatildeo de relaccedilotildees de estabilidade dos polimorfos da Pirazinamida

Iniciou-se a investigaccedilatildeo com o estudo de pza comercial polimorfo α por calorimetria diferencial de varrimen-

to com velocidade de varrimento β = 10ordmCmin efectuando aquecimento entre 25ordmC e 197ordmC

A Figura 28 mostra um termograma tiacutepico obtido nestas condiccedilotildees para a pza comercial

a) b)

a) b)

28

60 80 100 120 140 160 180 200

20

30

40

50

60

70

Flu

xo

de

Ca

lor

(mw

)

Temperatura (C)

Figura 28 ndash Curva de DSC do polimorfo α da pirazinamida aquecimento de 75ordmC ateacute 197ordmC β = 10ordmCmin

m = 122mg

A curva de de DSC do polimorfo α apresenta dois sinais endoteacutermicos De um conjunto de 6 amostras inde-

pendentes obteve-se para o 1ordmpico os valores de Tonset = (1462 plusmn 03) ordmC e ∆H = (14 plusmn 03) kJmol e para o

2ordmpico Tonset = (1881 plusmn 05) ordmC e ∆H = (281 plusmn 02) kJmol A Tabela 22 sumaria os resultados obtidos

Tabela 22 ndash Valores de temperatura e de entalpia das transiccedilotildees observadas no aquecimento da

pirazinamida polimorfo α β = 10ordmCmin

1ordmPico 2ordmPico

Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) 1 1462 15 1883 280 2 1464 17 1886 284 3 1459 12 1878 281 4 1466 09 1873 280 5 1458 16 1881 283 6 1463 12 1883 279

Meacutedia e desvio padratildeo 1462plusmn03 14plusmn03 1881plusmn05 281plusmn02

A partir do conhecimento termodinacircmico que se tem e dos valores de entalpia calculados podemos prever que

o 1ordmpico da curva de DSC da Figura 28 corresponde a uma transiccedilatildeo de fase soacutelido-soacutelido do composto e o 2ordm

pico corresponde agrave sua fusatildeo uma vez que o valor de entalpia deste uacuteltimo eacute muito superior quando compara-

do com o primeiro Um processo de aquecimento de 25ordmC ateacute 197ordmC efectuado por termomicroscopia permitiu

registar as imagens apresentadas na Figura 29

29

34ordmC 97ordmC 135ordmC 153ordmC

155ordmC 158ordmC 172ordmC 177ordmC

184ordmC 187ordmC 189ordmC 192ordmC

Figura 29 ndash Transiccedilotildees de fase observadas para a pza comercial por termomicroscopia de luz polarizada no decurso do

aquecimento de 25ordmC a 197ordmC β = 10ordmCmin ampliaccedilatildeo 200x

Estas imagens confirmam a identificaccedilatildeo das transiccedilotildees discutidas acima

Seguidamente fez-se um estudo mais pormenorizado destes resultados realizando dois aquecimentos um pri-

meiro ateacute ao fim da transiccedilatildeo de fase (de 25ordmC ateacute 160ordmC) seguido de arrefecimento ateacute 25ordmC e depois de aque-

cimento ateacute agrave fusatildeo (de 25ordmC ateacute 197ordmC) Os resultados obtidos estatildeo exemplificados na Figura 210 Nos pro-

cessos de arrefecimento natildeo foi registado qualquer pico (arrefecimento conduzido a 20ordmCmin 10ordmCmin

5ordmCmin e 2ordmCmin)

20000 40000 60000 80000 100000 120000 140000 160000 180000 200000

200000

300000

400000

500000

600000

2

Flu

xo d

e C

alo

r (m

W)

Temperatura (C)

1

Figura 210 ndash Curva de DSC da pza comercial com β = 10ordmCmin e m = 115mg a) 1ordm aquecimento de 25ordmC a 160ordmC

b) 2ordm aquecimento de 25ordmC a 197ordmC apoacutes arrefecimento do soacutelido 2 ateacute agrave temperatura ambiente

a)

b)

20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

Temperatura (ordmC)

20

30

40

50

60

30

Os resultados de quatro experiecircncias levadas a cabo nestas condiccedilotildees estatildeo indicados na Tabela 23

Tabela 23 ndash Valores de temperatura e de entalpia de transiccedilatildeo obtidos por aquecimento da

pirazinamida polimorfo α nas condiccedilotildees indicadas na Figura 210 β = 10ordmCmin

Curva a) Curva b)

Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) 1 1464 14 1885 281 2 1462 12 1879 284 3 1462 16 1882 277 4 1465 14 1884 282

Meacutedia e desvio padratildeo 1463plusmn02 14plusmn02 1883plusmn02 281plusmn03

Com estes resultados podemos confirmar a existecircncia de uma transiccedilatildeo de fase por volta dos 146ordmC (no 1ordm

aquecimento) Tonset = (1463 plusmn 02)ordmC ∆H = (14 plusmn 02) kJmol n = 4 e apenas a ocorrecircncia de fusatildeo por

volta dos 188ordmC no 2ordm aquecimento Tonset = (1883 plusmn 02)ordmC ∆H = (281 plusmn 03) kJmol Pode concluir-se que a

forma inicial da pza comercial se transforma noutra e que eacute esta segunda que sofre fusatildeo

O espectro de infravermelho da amostra obtida apoacutes a transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido Figura 211 aponta para a trans-

formaccedilatildeo do polimorfo α no polimorfo γ

3600 3450 3300 3150 3000

-01

00

01

02

03

04

05

06

07

08

09

10

3285

3414

Absorvancia au

Numero de onda cm-1

a)

b)

3430

33073244

3164

3085

2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400

-01

00

01

02

03

04

05

06

07

08

09

10

4371523

1601

617

1157

1512

1578

1610

546

651775

877

1025

10541169

1374

1582

Absorvancia au

Numero de onda cm-1

a)

b)

1706

1687

Figura 211 ndash Espectro de IV da pza comercial a) composto de partida b) apoacutes transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido i) 3650 ndash 2800 cm-

1 ii) 2000 ndash 400 cm-1

Com a teacutecnica de difracccedilatildeo de raios X aplicada a uma amostra de pza comercial aquecida ateacute 160ordmC confirmou-

se que a forma cristalina final (apoacutes transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido) eacute a forma gama (γ-pirazinamida)

Uma amostra obtida por aquecimento do polimorfo α ateacute 160ordmC foi deixada agrave temperatura ambiente e foi

novamente analisada 3 meses depois efectuando um aquecimento ateacute 197ordmC verificando-se que mesmo apoacutes

este tempo natildeo sofreu alteraccedilatildeo o termograma obtido eacute similar ao apresentado na Figura 210 b)

Para o polimorfo obtido por liofilizaccedilatildeo polimorfo γ o estudo calorimeacutetrico por DSC conduziu a curvas

exemplificadas na Figura 212 o que era o esperado atendendo aos resultados jaacute referidos

i) ii)

31

20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

20

40

60

80

Temperatura (C)

Flu

xo

de

ca

lor

(mW

)

Figura 212 ndash Curva de DSC do polimorfo γ da pirazinamida aquecimento de 25ordmC ateacute 197ordmC β = 10ordmCmin

m = 303mg

Na curva de DSC do polimorfo γ (Figura 212) observa-se apenas um sinal endoteacutermico correspondente agrave

fusatildeo da amostra De um conjunto de 3 amostras independentes obteve-se para o processo de fusatildeo os valores

de Tonset = (1882 plusmn 01)ordmC e ∆H = (280 plusmn 02)kJmol Tabela 24

Tabela 24 ndash Valores de temperatura e de entalpia de transiccedilatildeo de fase registada no aque-

cimento da pirazinamida polimorfo γ β = 10ordmCmin

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

1 1881 280 2 1881 278 3 1883 282

Meacutedia e desvio padratildeo 1882plusmn01 280plusmn02

Com estes resultados podemos concluir que esta forma polimoacuterfica da pirazinamida natildeo experimenta qualquer

transformaccedilatildeo soacutelido-soacutelido antes da fusatildeo

A amostra de pza cristalizada de acetona (polimorfo δ) foi tambeacutem caracterizada por calorimetria diferencial de

varrimento realizando ensaios de aquecimento ateacute 197ordmC com velocidade de 10ordmCmin (Figura 213)

32

20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

20

40

60

Temperatura (C)

Flu

xo

de

ca

lor

(mW

)

Figura 213 ndash Curva de DSC do polimorfo δ da pirazinamida (aquecimento de 25ordmC ateacute 197ordmC β = 10ordmCmin

m = 147mg)

Podemos verificar novamente a ocorrecircncia de duas transformaccedilotildees endoteacutermicas sendo que a primeira corres-

ponde a transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido Tonset = (1305 plusmn 03) ordmC ∆H = (17 plusmn 02) kJmol n = 5 e a segunda agrave fusatildeo

Tonset = (1883 plusmn 01) ordmC ∆H = (276 plusmn 06) kJmol n = 5 A Tabela 25 resume os resultados obtidos

O polimorfo δ foi entatildeo aquecido ateacute 165ordmC (apoacutes a transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido) natildeo se tendo observado qualquer

transiccedilatildeo de fase no arrefecimento subsequente ateacute agrave temperatura ambiente O espectro de difracccedilatildeo de raios-X

de poacute da amostra resultante deste ciclo de aquecimento arrefecimento permitiu concluir que a forma delta se

transforma no polimorfo gama apoacutes aquecimento

Tabela 25 ndash Valores de temperatura e de entalpia das transiccedilotildees de fase registadas no aqueci-

mento da pirazinamida polimorfo δ β = 10ordmCmin

1ordmPico 2ordmPico

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) 1 1308 18 1884 279 2 1303 17 1881 268 3 1304 18 1884 275 4 1301 14 1883 279 5 1307 17 1882 278

Meacutedia e desvio padratildeo 1305plusmn03 17plusmn02 1883plusmn01 276plusmn06

Na Figura 214 a) podemos verificar a existecircncia de uma grande irregularidade no pico correspondente agrave transi-

ccedilatildeo soacutelido-soacutelido o que poderaacute indicar a co-existecircncia de vaacuterias transformaccedilotildees Sendo assim fez-se um novo

estudo efectuando um aquecimento ateacute 137ordmC que eacute a zona onde existem os vaacuterios picos (Figura 214 b)) O

espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute desta amostra confirmou tratar-se da forma γ da pirazinamida natildeo ocor-

33

rendo qualquer outra transiccedilatildeo de fase apesar da irregularidade apresentada nos picos que poderaacute resultar de

heterogeneidade das partiacuteculas soacutelidas

120 140

32

34

36

Flu

xo

de

Calo

r (m

W)

Temperatura (C)

b) Aquecimento ateacute 165 C

a) Aquecimento ateacute 137 C

Figura 214 ndash Curvas de DSC para a pza cristalizada em acetona β = 10ordmCmin a) aquecimento de 25ordmC ateacute 137ordmC m =

147 mg b) aquecimento de 25ordmC ateacute165ordmC m = 152 mg

Foram obtidas para a amostra de pirazinamida gerada por cristalizaccedilatildeo em acetonitrilo amostra 6 na Tabela

21 as curvas de DSC apresentadas na Figura 215 registadas em diferentes condiccedilotildees experimentais aquecimen-

to ateacute agrave fusatildeo no caso da curva a e num ciclo de aquecimentos arrefecimentos no caso das curvas b Os arrefe-

cimentos foram realizados a 10ordmCmin natildeo se registando qualquer transiccedilatildeo de fase nesses varrimentos

Figura 215 ndash Curvas de DSC para a pza cristalizada em acetonitrilo (polimorfos α e δ) a m = 161 mg aquecimento de

25ordmC ateacute 197ordmC b1 m = 181 mg aquecimento de 25ordmC ateacute 135ordmC b2 aquecimento de 25ordmC ateacute 165ordmC apoacutes

arrefecimento de b1 ateacute 25ordmC b3 aquecimento de 25ordmC ateacute 197ordmC apoacutes arrefecimento de b2 ateacute 25ordmC β =

10ordmCmin

Temperatura (ordmC)

Flu

xo d

e C

alo

r (m

W)

34

Na Figura 215 observam-se duas transiccedilotildees endoteacutermicas antes do pico de fusatildeo Estas transformaccedilotildees de fase

foram estudadas por espectroscopia de IV

O espectro de IV da amostra de partida Figura 216 a) confirma que na cristalizaccedilatildeo em acetonitrilo foi gerada

uma mistura dos polimorfos α e δ (Figura 216 a)) Registou-se tambeacutem espectros de IV da amostra aquecida ateacute

135ordmC (como na curva de DSC b1 da Figura 215) Figura 216 b)) seguida de arrefecimento ateacute 25ordmC e da

amostra aquecida ateacute 165ordmC Figura 216 c)

Figura 216 ndash Espectro de Infravermelho de a) amostra de pirazinamida cristalizada em acetonitrilo b) amostra anterior

apoacutes aquecimento ateacute 135ordmC c) amostra apoacutes aquecimento ateacute 165ordmC A) espectros dos polimorfos α e

δ puros B) espectro do polimorfo γ puro

Satildeo evidentes a partir da Figura 216 as transiccedilotildees do polimorfo δ para o polimorfo α que posteriormente se

transforma no polimorfo γ A identidade das fases soacutelidas foi ainda confirmada por difracccedilatildeo de raios-X reali-

zadas em amostras preparadas de forma similar

Apesar de natildeo poder ser obtida a forma polimoacuterfica β pura os dados de DSC e termomicroscopia realizados na

amostra 5 (β + γ) mostram uma transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido endoteacutermica aos 95ordmC β = 10ordmCmin (Figura 217)

originando o polimorfo γ como depois foi confirmado por espectroscopia de IV e pela temperatura de fusatildeo

caracteriacutestica

Numero de onda cm-1

Absorv

ancia

u

a

a)

b)

c)

A

B

35

Figura 217 ndash a) Curvas de aquecimento da pza cristalizada de dioxano polimorfos β e γ m = 166 mg β = 10ordmCmin b)

Imagens de termomicroscopia registadas antes e depois da transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido

Estabilidade relativa dos polimorfos de pirazinamida

Todas as transiccedilotildees de fase verificadas no estudo da pirazinamida satildeo endoteacutermicas e na ausecircncia de mudanccedilas

conformacionais significativas da moleacutecula de pza nos diferentes polimorfos este comportamento aponta para

uma relaccedilatildeo enantiotroacutepica entre as fases envolvidas [122641] De acordo com Burger e Ramberger esta regra

da entalpia da transiccedilatildeo faz previsotildees correctas em 99 dos casos [26] A partir do estudo do comportamento

teacutermico das formas α β δ e γ da pirazinamida pode-se prever o diagrama energia de Gibbs em funccedilatildeo da tem-

peratura que se apresenta na Figura 218

Figura 218 ndash Diagrama de energia temperatura das formas cristalinas (α β δ e γ) da pirazinamida G representa a ener-

gia de Gibbs T a temperatura de transiccedilatildeo

Temperatura (ordmC)

dQ

dt

(mW

)

a) b)

Antes da transiccedilatildeo Depois da Transiccedilatildeo

Temperatura

Energ

ia

36

De acordo com este diagrama o polimorfo δ eacute a forma soacutelida termodinamicamente estaacutevel agrave temperatura

ambiente e o polimorfo γ eacute a forma cristalina mais estaacutevel acima de ~ 145ordmC De realccedilar a elevada estabilidade

cineacutetica de todas as formas polimoacuterficas da pirazinamida

22 Estudo da Picolinamida

Na tabela satildeo apresentadas imagens registadas sob luz polarizada das formas soacutelidas obtidas por cristalizaccedilatildeo a

partir das soluccedilotildees e tambeacutem da amostra de partida

Tabela 26 ndash Picolinamida Imagens dos soacutelidos obtidos em diferentes condiccedilotildees experimentais (luz polarizada

ampliaccedilatildeo 200x)

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

1

-

Amostra comercial

4

Etanol

P1

2

Acetato de etilo

P1

5

Etanol

P2

3

Acetato de etilo

P2

Foram observadas formas cristalinas com diferentes morfologias Quer na utilizaccedilatildeo de acetato de etilo quer na

amostra comercial foram obtidos cristais com a forma de placas apesar de apresentarem tamanhos diferentes

Os cristais que precipitaram usando etanol como solvente apresentam a forma de aglomerados esfeacutericos

Devido a problemas teacutecnicos com o difractoacutemetro de raios-X de poacute do Departamento de Fiacutesica da Universida-

de de Coimbra natildeo foi possiacutevel caracterizar as amostras por este meacutetodo

221 ndash Estudo da Picolinamida comercial

Apenas a picolinamida comercial foi caracterizada num equipamento de difracccedilatildeo de raios-X de poacute sendo a

amostra sujeita a moagem antes do ensaio O difractograma obtido estaacute representado na Figura 219 juntamen-

te com o espectro simulado da forma cristalina de picolinamida que se encontra caracterizada estruturalmente

37

[24] O difractograma de poacute da picolinamida comercial tem picos caracteriacutesticos a 2θ = 1665 1737 2068

2516 2802 3500ordm

10 20 30 40

Inte

nsid

ade

2Theta

b) Simulado

a) Experimental

Figura 219 ndash Espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute da picolinamida comercial a) experimental b) simulado

Da comparaccedilatildeo entre os dois difractogramas natildeo eacute possiacutevel afirmar que nos dois casos as moleacuteculas tenham a

mesma orientaccedilatildeo cristalograacutefica Voltaremos a discutir estes resultados mais tarde

O comportamento teacutermico da amostra de picolinamida comercial foi investigado por calorimetria diferencial de

varrimento e por termomicroscopia com luz polarizada

Na Figura 220 eacute apresentada uma curva tiacutepica obtida no estudo da picolinamida comercial por calorimetria

diferencial de varrimento com uma velocidade de varrimento β = 10ordmCmin realizando um aquecimento de

25ordmC ateacute 115ordmC

20 40 60 80 100

20

40

Temperatura (C)

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Figura 220 ndash Curva de DSC para a PA comercial aquecimento de 25ordmC ateacute 115ordmC β = 10ordmCmin m = 138mg

A curva de DSC da PA comercial Figura 220 apresenta tipicamente trecircs sinais endoteacutermicos De um conjunto

de 3 amostras independentes obteve-se para o 1ordmpico os valores de Tonset = (802plusmn005) ordmC e ∆H =

38

(020plusmn001)kJmol para o 2ordmpico os valores de Tonset = (10175plusmn008) ordmC e ∆H = (022plusmn001) kJmol e para o

3ordmpico os valores de Tonset = (1067plusmn01) ordmC e ∆H = (187plusmn005) kJmol Tabela 27

Tabela 27 ndash Valores de temperatura e de entalpia das transiccedilotildees de fase registadas no aquecimento da pico-

linamida amostra comercial β = 10ordmCmin

1ordmPico 2ordmPico 3ordmPico

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) 1 802 020 1018 022 1066 187 2 802 019 1017 022 1068 187 3 802 020 1018 021 1067 188

Meacutedia e desvio padratildeo 802plusmn005 020plusmn001 10175plusmn008 022plusmn001 1067plusmn01 187plusmn005

Imagens de termomicroscopia obtidas num varrimento realizado em condiccedilotildees idecircnticas satildeo apresentadas na

Figura 221 e confirmam o primeiro processo endoteacutermico como uma transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido

25ordmC 86ordmC 96ordmC 98ordmC

108ordmC 115ordmC

Figura 221 ndash Transiccedilotildees de fase observadas para a PA comercial por termomicroscopia de luz polarizada no decurso do

aquecimento de 25ordmC a 115ordmC β = 10ordmCmin ampliaccedilatildeo 200x

Uma vez confirmada a existecircncia de transiccedilotildees soacutelido-soacutelido no aquecimento da amostra de picolinamida

comercial estudou-se este processo em mais pormenor Fizeram-se ciclos de aquecimento arrefecimento ateacute

95ordmC e ateacute 105ordmC (temperaturas a que se verifica o fim da transiccedilatildeo) que se encontram representadas nas Figu-

ras 222 e 223

39

20 30 40 50 60 70 80 90 100

19

20

21F

luxo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

Arrefecimento

1 Aquecimento

20 40 60 80 100 120

20

30

40

Temperatura (C)

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Figura 222 ndash Curvas de DSC para a PA comercial β = 10ordmCmin m = 147mg a) aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC segui-

do de arrefecimento ateacute 25ordmC b) 2ordm aquecimento de 25ordmC ateacute 115ordmC

20 30 40 50 60 70 80 90 100 110

19

20

21

22

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

Arrefecimento

1 Aquecimento

20 40 60 80 100 120

20

30

40

Temperatura (C)

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Figura 223 ndash Curvas de DSC para a PA comercial β = 10ordmCmin m = 143mg a) aquecimento de 25ordmC ateacute 105ordmC segui-

do de arrefecimento ateacute 25ordmC b) 2ordm aquecimento de 25ordmC ateacute 115ordmC

Como eacute visiacutevel na Figura 222 no processo de arrefecimento natildeo eacute registada qualquer transiccedilatildeo de fase o que se

confirma pela ausecircncia de endoteacutermica correspondente agrave transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido na curva b) Em contrapartida

no processo de arrefecimento ilustrado na Figura 223 regista-se um processo exoteacutermico de baixa energia e no

aquecimento subsequente apenas o principal pico de fusatildeo eacute observado

Antes de passar agrave avaliaccedilatildeo por espectroscopia de Infravermelho dos diferentes soacutelidos obtidos nestes ciclos de

aquecimento arrefecimento referiremos os resultados de estudos por DSC dos soacutelidos obtidos por arrefeci-

mento do fundido

Nas Figuras 224 e 225 ilustram-se alguns resultados de ciclos de aquecimento arrefecimento a partir do fun-

dido β = 10ordmCmin Como se vecirc na Figura 224 c) apoacutes a cristalizaccedilatildeo do fundido satildeo obtidos dois picos de

elevada entalpia com Tonset = 102ordmC e 106ordmC que indiciam fusatildeo de duas formas polimoacuterficas diferentes Com

base nestes resultados eacute razoaacutevel interpretar a transiccedilatildeo a 102ordmC como um processo de fusatildeo Neste sentido o

ciclo aquecimento arrefecimento ilustrado na Figura 223 a) terminaria com a fusatildeo de uma contribuiccedilatildeo resi-

a) b)

a) b)

40

dual de uma forma soacutelida que no arrefecimento cristaliza no polimorfo mais abundante obtendo-se em seguida

fusatildeo desta forma pura Figura 223 b) Pode concluir-se que da comparaccedilatildeo das Figuras 224 e 225 que o arre-

fecimento do fundido pode resultar em formaccedilatildeo de estruturas diferentes em ciclos diferentes

20 40 60 80 100 120

-20

-10

0

10

20

30

40

50

Flu

xo

de C

alo

r (m

W)

Temperatura (C)

c) 2 Aquecimento

b) Arrefecimento

a) 1 Aquecimento

Figura 224 ndash Curvas de DSC para a PA comercial β = 10ordmCmin m = 164mg aquecimento seguido de arrefecimento e

novo aquecimento

20 40 60 80 100 120

-50

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

50

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

e) 3 Aquecimento

d) 2 Arrefecimento

c) 2 Aquecimento

b) 1 Arrefecimento

a) 1 Aquecimento

Figura 225 ndash Curvas de DSC para a PA comercial m = 147mg 1ordmaquecimento β = 10ordmCmin 1ordmarrefecimento β =

1ordmCmin 2ordmaquecimento β = 10ordmCmin 2ordmarrefecimento β = 10ordmCmin 3ordmaquecimento β =

10ordmCmin

Foram registados os espectros de FTIRATR da amostra obtida em ciclos de aquecimento arrefecimento

como referidos na Figura 222 a) e 223 a) Os espectros satildeo apresentados na Figura 226 onde estatildeo tambeacutem

identificadas as bandas principais

41

000

005

010

015

1612

316832751294

695

749

784

825

996

1043

10881155

1221

1246

1288

1386

1440

1468

15671586

1668

C 105

000

007

014

16143060

327434113450

1567

695

749

793

825

910

996

104310911164

1250

1288

1386

1443

1468

1586

Ab

so

rva

ncia

u

a

C 95

3300 3000 2700 1600 1400 1200 1000 800

000

008

016

3060

3451

15671601

1662

31663432

698

755

793

828907

996

10401094

1145

1285

1386

1440

15861659

3166

3273

Numero de onda cm-1

C 253415

Figura 226 ndash Espectro de IVATR da PA comercial a) composto de partida b) apoacutes aquecimento ateacute 95ordmC c) apoacutes

aquecimento ateacute 105ordmC

Eacute interessante verificar a semelhanccedila do perfil das bandas do espectro da picolinamida comercial Figura 226 a)

na regiatildeo de elongaccedilatildeo do NndashH com o dos espectros dos polimorfos α e δ da pirazinamida (Figuras 25 e 27)

Relembremos que nestas duas fases da pirazinamida haacute associaccedilatildeo molecular com a formaccedilatildeo de dois diacutemeros

centrossimeacutetricos que estatildeo tambeacutem presentes no cristal da picolinamida

Os espectros dos soacutelidos resultantes dos diferentes tratamentos teacutermicos diferem principalmente como espera-

do na regiatildeo de elongaccedilatildeo do NndashH e na amida I O espectro c) apresenta grande semelhanccedila com o obtido por

Fausto e Colaboradores [23 25] para um cristal obtido por annealing dum filme de vidro a T = 280 K e corres-

ponde a um polimorfo diferente do que estaacute presente na amostra de partida

O espectro apresentado na Figura 226 b) na interpretaccedilatildeo que temos vindo a fazer seria originado por uma

mistura de polimorfos Para a validaccedilatildeo desta interpretaccedilatildeo seraacute essencial proceder ao estudo por difracccedilatildeo de

raios-X de poacute das amostras preparadas de modo idecircntico

Numa nota final apresenta-se na Figura 227 A o espectro FTIRATR registado apoacutes moagem da amostra de

picolinamida comercial em almofariz no procedimento habitualmente usado na preparaccedilatildeo de pastilha para

infravermelho Como eacute evidente da comparaccedilatildeo com o espectro da amostra analisada sem preparaccedilatildeo Figura

227 B a moagem produz alteraccedilatildeo da forma polimoacuterfica Lembremos que na obtenccedilatildeo do espectro de difrac-

ccedilatildeo de raios-X de poacute apresentado na Figura 219 se procedeu agrave moagem do composto Seraacute portanto necessaacute-

rio realizar mais ensaios sobre a amostra comercial para confirmar as conclusotildees que a Figura 219 indica as

diferenccedilas observadas nos difractogramas poderatildeo resultar da moagem da amostra

a)

b)

c)

42

3600 3500 3400 3300 3200 3100 3000 2900 2800

000

005

010

015

Ab

so

rvacircn

cia

(u

a)

Numero de onda (cm-1)

B Amostra comercial

A Amostra comercial sujeita a moagem

1600 1400 1200 1000 800 600

000

005

010

015

020

025

030

Abso

rvacirc

ncia

(u a

)

Numero de onda (cm-1)

B Amostra comercial

A Amostra comercial sujeita a moagem

Figura 227 ndash Espectro de IVATR da picolinamida a) 3600 ndash 2800 cm-1 b) 1700 ndash 600 cm-1 A amostra comercial sujeita

a moagem B amostra comercial

222 ndash Estudo da Picolinamida cristalizada em acetato de etilo e em etanol

A investigaccedilatildeo do comportamento teacutermico das diferentes amostras obtidas por cristalizaccedilatildeo em soluccedilatildeo por

calorimetria diferencial de varrimento de 25ordmC ateacute agrave fusatildeo estaacute ilustrado nas Figuras 228 a 229 Para os soacutelidos

obtidos por cristalizaccedilatildeo em etanol e em acetato de etilo agrave temperatura ambiente eacute registado um pico de fusatildeo

largo com temperatura de onset entre 96 e 97ordmC e entalpia compreendida entre 15 e 18 kJmol Os ensaios

foram efectuados 3 semanas apoacutes a preparaccedilatildeo das amostras e natildeo eacute expectaacutevel que a largura do pico possa ser

devida agrave contaminaccedilatildeo com o solvente Em ensaios realizados dois meses mais tarde verificou-se que natildeo ocor-

reu alteraccedilatildeo na amostra cristalizada de etanol enquanto que evoluccedilatildeo niacutetida teve lugar na amostra cristalizada

de acetato de etilo agrave temperatura ambiente Figuras 230 e 231

Na amostra obtida por cristalizaccedilatildeo em acetato de etilo com evaporaccedilatildeo do solvente a 4ordmC para aleacutem deste

primeiro pico eacute tambeacutem observado um segundo pico com temperatura de onset Tonset ~ 105ordmC Estes resulta-

dos apontam para a existecircncia de polimorfos gerados concomitantemente por este meacutetodo de cristalizaccedilatildeo

estando previstas novas experiecircncias para verificar a reprodutibilidade dos resultados e caso esta se confirme a

investigaccedilatildeo do soacutelido obtido por difracccedilatildeo de raios-X de poacute e de monocristal

a) b)

43

20 40 60 80 100 120

20

25

30

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

b) PA em acetato de etilo (frio)

a) PA em acetato de etilo (T amb)

Figura 228 ndash Curvas de DSC para a PA cristalizada em acetato de etilo β = 10ordmCmin a) meacutetodo P1prime m = 147 mg b)

meacutetodo P2prime m = 148 mg

20 40 60 80 100 120

20

25

30

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

b) PA em etanol (frio)

a) PA em etanol (T amb)

Figura 229 ndash Curvas de DSC para a PA cristalizada em etanol β = 10ordmCmin a) meacutetodo P1prime m = 152 mg b) meacutetodo

P2prime m = 149 mg

44

20 40 60 80 100 120

20

30

40

50

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

b) Aquecimento em Maio

a) Aquecimento em Marccedilo

Figura 230 ndash Curvas de DSC para a PA cristalizada em acetato de etilo agrave temperatura ambiente β = 10ordmCmin a) aque-

cimento em Marccedilo m = 138 mg b) aquecimento em Maio m = 135 mg

20 40 60 80 100 120

20

22

24

26

28

Flu

xo

de

Calo

r (m

W)

Temperatura (C)

b) Aquecimento em Maio

a) Aquecimento em Marccedilo

Figura 231 ndash Curvas de DSC para a PA cristalizada em etanol agrave temperatura ambiente β = 10ordmCmin a) aquecimento em

Marccedilo m = 139 mg b) aquecimento em Maio m = 144 mg

23 Estudo do Ibuprofeno

Como referido na secccedilatildeo 143 estaacute descrito que a mesma forma polimoacuterfica do ibuprofeno eacute obtida por crista-

lizaccedilatildeo em vaacuterios solventes e seguindo vaacuterios meacutetodos experimentais Os cristais tecircm morfologias diferentes e

propriedades mecacircnicas diferentes [28303142]

45

Neste capiacutetulo apresentam-se os resultados preliminares dum estudo calorimeacutetrico das amostras soacutelidas do ibu-

profeno cristalizadas em diferentes solventes e tambeacutem de amostras comerciais de duas origens distintas reali-

zado com o objectivo de averiguar o seu comportamento teacutermico

As formas soacutelidas obtidas por cristalizaccedilatildeo a partir das soluccedilotildees do ibuprofeno estatildeo apresentadas na tabela

seguinte

Tabela 28 ndash Imagens de formas soacutelidas do Ibuprofeno obtidas em diferentes condiccedilotildees experimentais (luz pola-

rizada 200x)

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

1

-

Comercial Sigma

4

Acetona

P2

2

Acetona

P1

5

n-Hexano

P2

3

n-Hexano

P1

Efectuou-se um estudo por difracccedilatildeo de raios-X de poacute das amostras de Ibuprofeno da Sigma e da amostra cris-

talizada de n-Hexano agrave temperatura ambiente O difractograma obtido experimentalmente para a amostra da

Sigma e o simulado para a forma I estatildeo representados na Figura 232 O espectro obtido para a amostra crista-

lizada em n-hexano era indistinguiacutevel destes

0 10 20 30 40

Inte

nsid

ad

e

2Theta

b) IBP Sigma

a) IBP forma I

Figura 232 ndash Espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute do ibuprofeno a) forma I b) Sigma

46

Da comparaccedilatildeo entre os dois difractogramas eacute possiacutevel afirmar que em ambos os casos as moleacuteculas tecircm a

mesma orientaccedilatildeo cristalograacutefica

Iniciou-se o estudo das amostras de ibuprofeno comercial da Sigma e da USP por Calorimetria Diferencial de

Varrimento com uma velocidade de varrimento β = 10ordmCmin realizando um aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC

(Figuras 233 e 234)

20 30 40 50 60 70 80 90

20

25

30

35

40

Temperatura (C)

Flu

xo d

e C

alo

r (m

W)

Figura 233 ndash Curva de DSC para o IBP comercial Sigma aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC β = 10ordmCmin m = 125mg

20 30 40 50 60 70 80 90

20

22

24

26

28

Temperatura (C)

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Figura 234 ndash Curva de DSC para o IBP USP aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC β = 10ordmCmin m = 134mg

As curvas de DSC apresentam apenas um sinal endoteacutermico estando os paracircmetros caracteriacutesticos da curva de

fusatildeo apresentados na Tabela 29

47

Tabela 29 ndash Valores de temperatura e de entalpia da transiccedilatildeo de fase registada no

aquecimento do ibuprofeno amostra da Sigma e da USP β = 10ordmCmin

Sigma USP

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

1 747 251 752 257 2 753 253 752 256 3 751 260 752 256 4 751 246 752 257

Meacutedia e desvio padratildeo 751plusmn03 253plusmn05 752plusmn005 257plusmn005

Natildeo haacute diferenccedilas significativas entre os resultados obtidos para as duas amostras apesar do pico de fusatildeo da

amostra da USP ser mais estreito

O estudo das amostras ibuprofeno obtidas por cristalizaccedilatildeo de acetona (P1 e P2) foi realizado por calorimetria

diferencial de varrimento na mesma gama de temperatura com velocidades de varrimento diferentes (β =

10ordmCmin e β = 2ordmCmin Figura 235)

70 75 80

18

20

22

24

26

28

30

32

34

36

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

2 - Cristalizaccedilao a frio

1 - Cristalizaccedilao agrave T amb

70 75 80

18

20

22

24

26

28

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

4 - Cristalizaccedilao a frio

3 - Cristalizaccedilao agrave T amb

Figura 235 ndash Curva de DSC para o IBP cristalizado de acetona procedimentos P1rsquo e P2rsquo aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC

a) β = 10ordmCmin m = 134mg b) β = 2ordmCmin 3 m = 138mg 4 m = 135 mg

O pico de fusatildeo obtido a partir da amostra cristalizada agrave temperatura ambiente apresenta-se parcialmente divi-

dido Uma explicaccedilatildeo comum para este facto eacute a existecircncia de polimorfismo Os paracircmetros caracteriacutesticos

destas curvas estatildeo apresentados na Tabela 210

a) b)

3

4

48

Tabela 210 ndash Valores de temperatura e de entalpia da transiccedilatildeo de fase registada no aquecimento do ibuprofeno

cristalizado de acetona β = 10ordmCmin e β = 2ordmCmin

A partir dos resultados apresentados na Tabela 210 podemos concluir que os cristais obtidos por cristalizaccedilatildeo a

baixa temperatura fundem aproximadamente 1ordmC abaixo dos cristais obtidos por cristalizaccedilatildeo agrave temperatura

ambiente Verifica-se ainda que mesmo a velocidades de varrimento diferentes os cristais obtidos nas mesmas

condiccedilotildees apresentam temperatura de fusatildeo muito semelhante

Os termogramas obtidos no estudo do ibuprofeno cristalizado de n-hexano (P1 e P2) por calorimetria dife-

rencial de varrimento com velocidades de varrimento diferentes (β = 10ordmCmin e β = 2ordmCmin) estatildeo apre-

sentados na Figura 236 e na Tabela 211

70 75 80

12

14

16

18

20

22

24

26

28

30

32

34

36

38

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

2 - Cristalizaccedilao a frio

1 - Cristalizaccedilao agrave T amb

70 75 80

20

22

24

26

28

30

Flu

xo d

e C

alo

r (m

W)

Temperatura (C)

4 - Cristalizaccedilao a frio

3 - Cristalizaccedilao agrave T amb

Figura 236 ndash Curva de DSC para o IBP cristalizado de n-hexano procedimentos P1rsquo e P2rsquo aquecimento de 25ordmC ateacute

95ordmC a) β = 10ordmCmin 1 m = 143mg 2 m = 139 mg b) β = 2ordmCmin 3 m = 140mg 4 m = 137 mg

A partir dos resultados podemos concluir que os cristais obtidos agrave temperatura ambiente e os cristais obtidos

com a cristalizaccedilatildeo a frio natildeo apresentam grande diferenccedila a niacutevel de temperatura e entalpia de fusatildeo No entan-

to o sinal obtido a partir da amostra cristalizada agrave temperatura ambiente aquecida tanto a 10ordmCmin como a

2ordmCmin apresenta-se dividido apesar da divisatildeo ser mais notoacuteria a 2ordmCmin

Cristalizaccedilatildeo agrave T amb Cristalizaccedilatildeo a frio

β 10ordmCmin 2ordmCmin 10ordmCmin 2ordmCmin

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

1 747 215 751 203 733 223 737 232

2 739 233 731 201 733 219 738 228

3 752 228 731 219 744 223 739 229

4 749 237 745 237 738 223 739 231

5 752 249 746 243 742 218 740 230

6 749 235 760 241 743 224 736 229

Meacutedia e desvio padratildeo 748plusmn05 233plusmn11 744plusmn10 224plusmn17 739plusmn05 222plusmn03 738plusmn02 230plusmn02

a) b)

49

Tabela 211 ndash Valores de temperatura e de entalpia da transiccedilatildeo de fase registada no aquecimento do ibuprofeno

cristalizado de n-hexano β = 10ordmCmin e β = 2ordmCmin

A partir dos resultados obtidos por DSC verificou-se que tanto a amostra cristalizada de acetona como a amos-

tra cristalizada de n-hexano ambas agrave temperatura ambiente apresentavam um pico de fusatildeo composto o que

pode indicar a ocorrecircncia de transiccedilotildees soacutelido-soacutelido e aleacutem disso temperatura de fusatildeo que difere da das

amostras obtidas na Sigma e na USP Sendo assim fez-se um estudo mais pormenorizado das amostras cristali-

zadas de n-hexano por comparaccedilatildeo com as amostras de ibp da Sigma e da USP por espectroscopia de IV para

caracterizaccedilatildeo da forma inicial A Figura 237 mostra os espectros de espectroscopia de IV-ATR das amostras

3000 2800 2600 2400

000

005

010

015

020

2540

2540

2540

2542

2601

2601

2601

2601

2631

2631

2631

2631

2729

2728

2728

2728

2850

2850

2850

2850

2868

2868

2868

2868

2877

2875

2875

2876

2924

2922

2922

2924

2954

2954

2956

Ab

so

rvacirc

ncia

(u

a

)

Numero de Onda (cm-1)

IBP USP

IBP comercial

IBP n-Hexano (frio)

IBP n-Hexano (Tamb)

2954

1800 1600 1400 1200 1000 800

000

005

010

015

020

025

030

035

040

045

050668

690747

779

849

867936

948

9701007

1070

1092

1124

1184

1231

12681320

1379

1419

14621506

Ab

so

rvacircncia

(u

a

)

Numero de Onda (cm-1)

IBP USP

IBP comercial

IBP n-Hexano (frio)

IBP n-Hexano (Tamb)

1712

Figura 237 ndash Espectro de IV (25ordmC) ibp USP ibp Sigma e ibp cristalizado de n-hexano a) 3100 ndash 2400 cm-1 b) 1800 ndash

650 cm-1

Os espectros de infravermelho das amostras a 25ordmC apontam para que se trate da mesma forma polimoacuterfica

Espectros de difracccedilatildeo de raios-X de poacute da amostra da Sigma e da amostra obtida por cristalizaccedilatildeo em n-

hexano natildeo mostraram tambeacutem diferenccedilas

Assim sendo a partir destes resultados natildeo satildeo detectadas diferenccedilas significativas entre as amostras de partida

e entatildeo as diferenccedilas registadas no comportamento teacutermico natildeo apontam para polimorfismo mas para altera-

ccedilotildees na formaccedilatildeo dos cristais nomeadamente no crescimento e tamanho das partiacuteculas[43ndash45] Estudos adicio-

nais satildeo necessaacuterios para confirmar esta hipoacutetese

Cristalizaccedilatildeo agrave T amb Cristalizaccedilatildeo a frio

β 10ordmCmin 2ordmCmin 10ordmCmin 2ordmCmin

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

1 741 224 744 236 742 247 744 249

2 744 223 748 234 746 242 742 247 3 740 225 745 238 743 246 740 242

4 743 227 747 237 743 243 745 240 Meacutedia e desvio padratildeo 742plusmn02 225plusmn02 746plusmn02 236plusmn02 743plusmn01 244plusmn02 743plusmn02 245plusmn04

50

51

Capiacutetulo 3

52

53

3 Conclusotildees

Alguns pontos discutidos nesta dissertaccedilatildeo merecem ser referidos como observaccedilotildees conclusivas A Calorime-

tria Diferencial de Varrimento (DSC) eacute um valioso instrumento de investigaccedilatildeo para caracterizar formas poli-

moacuterficas Com esta teacutecnica recolhe-se uma grande riqueza de informaccedilatildeo em relaccedilatildeo agrave estabilidade da substacircn-

cia em estudo tipo de transformaccedilatildeo que ocorre a uma dada temperatura por aquecimento ou arrefecimento e

mecanismo que preside a cada uma das transformaccedilotildees observadas Mas por si soacute esta teacutecnica natildeo eacute suficiente

para identificar a existecircncia de diferentes polimorfos de um mesmo composto Daiacute haver a necessidade de efec-

tuar um estudo mais completo utilizando teacutecnicas como a termomicroscopia espectroscopia de absorccedilatildeo no

infravermelho e ainda difracccedilatildeo de raios X de poacute

Conseguiram obter-se amostras puras de trecircs formas polimoacuterficas da pirazinamida a forma alfa (PZA comercial

e cristalizada em aacutegua) a forma delta (PZA cristalizada de acetona) e a forma gama (PZA obtida por liofiliza-

ccedilatildeo) as quais foram caracterizadas por espectroscopia de infravermelho

O polimorfo alfa da pirazinamida (α-PZA) e a forma delta (δ-PZA) por aquecimento transformam-se no poli-

morfo gama (γ-PZA) A forma gama por sua vez por aquecimento natildeo sofre qualquer transformaccedilatildeo de fase

ateacute agrave fusatildeo Foi possiacutevel tambeacutem identificar a transiccedilatildeo δrarrα em amostra do polimorfo delta quando contami-

nado com a forma alfa

Podemos ainda concluir mediante os resultados obtidos e com os conhecimentos adquiridos que estamos

perante casos de enantiotropia sendo o polimorfo delta a forma termodinamicamente estaacutevel agrave temperatura

ambiente Todos os polimorfos de pirazinamida satildeo cineticamente estaacuteveis agrave temperatura ambiente

No que diz respeito agrave picolinamida eacute interessante verificar a semelhanccedila do perfil das bandas do espectro da

picolinamida comercial na regiatildeo de elongaccedilatildeo do NndashH com o dos espectros dos polimorfos α e δ da pirazi-

namida Relembremos que nestas duas fases da pirazinamida haacute associaccedilatildeo molecular com a formaccedilatildeo de dois

diacutemeros centrossimeacutetricos que estatildeo tambeacutem presentes no cristal da forma I da picolinamida Verificou-se

ainda que a amostra comercial de picolinamida quando sujeita a moagem sofre alteraccedilatildeo da forma polimoacuterfica

No estudo realizado por DSC foi possiacutevel identificar pelo menos duas formas polimoacuterficas

Em ciclos de aquecimento arrefecimento verifica-se que o arrefecimento do fundido pode resultar em forma-

ccedilatildeo de estruturas diferentes em ciclos diferentes

A cristalizaccedilatildeo em acetato de etilo a 4ordmC aponta para a existecircncia de polimorfos gerados concomitantemente

por este meacutetodo de cristalizaccedilatildeo Estatildeo previstas novas experiecircncias para verificar a reprodutibilidade dos resul-

tados e caso esta se confirme a investigaccedilatildeo dos soacutelidos obtidos por difracccedilatildeo de raios-X de poacute e de monocris-

tal Quanto ao estudo das amostras cristalizadas em etanol e acetato de etilo em ensaios realizados dois meses

apoacutes a preparaccedilatildeo das amostras verificou-se que natildeo ocorreu alteraccedilatildeo na amostra cristalizada de etanol

enquanto que evoluccedilatildeo niacutetida teve lugar na amostra cristalizada de acetato de etilo por evaporaccedilatildeo do solvente agrave

temperatura ambiente

No estudo das amostras do ibuprofeno a partir dos resultados obtidos por DSC verificou-se que tanto a amos-

tra cristalizada de acetona como a amostra cristalizada de n-hexano ambas agrave temperatura ambiente apresenta-

54

vam um pico de fusatildeo composto o que poderia indicar a presenccedila de uma mistura de polimorfos mas atraveacutes

de um estudo mais pormenorizado usando Espectroscopia de Infravermelho e Difracccedilatildeo de Raios-X de poacute

esta hipoacutetese natildeo eacute aparentemente suportada podendo a divisatildeo dos picos dever-se ao tamanho das partiacuteculas

formadas durante o crescimento dos cristais Esta hipoacutetese teraacute de ser confirmada em trabalho futuro Este eacute

um exemplo interessante da importacircncia da utilizaccedilatildeo combinada de diferentes meacutetodos de estudo na investiga-

ccedilatildeo de polimorfismo

55

Capiacutetulo 4

56

57

4 Experimental

41 Materiais e Meacutetodos

411 ndash Materiais

4111 - Preparaccedilatildeo das amostras

A pirazinamida utilizada neste trabalho foi fornecida pela Fluka com uma pureza superior a 99 As amostras

de partida de picolinamida e ibuprofeno foram adquiridas agrave Sigma com purezas de 98 e 99 respectivamen-

te tendo-se usado tambeacutem ibuprofeno padratildeo USP

Na geraccedilatildeo das formas polimoacuterficas da pirazinamida foram usados diferentes processos de cristalizaccedilatildeo No

procedimento cristalizaccedilatildeo a partir de soluccedilotildees P1 usaram-se ~ 005 mmol do composto de partida dissolvidas

em 6 mL de um dado solvente agrave temperatura ambiente as soluccedilotildees foram filtradas para uma caixa de Petri e o

solvente evaporado agrave temperatura ambiente (~ 20ordmC) Foram usados como solventes aacutegua acetona dioxano

acetonitrilo e os soacutelidos obtidos foram analizados apoacutes um periacuteodo de duas semanas O segundo procedimento

ensaiado P2 consistiu num processo de liofilizaccedilatildeo efectuado num equipamento Labconco 5 soluccedilatildeo aquosa

preacute-congelada a -80ordmC ciclo de liofilizaccedilatildeo -30ordmC durante 2h -10ordmC durante 4h 0ordmC durante 6h 5ordmC durante

6h 10ordmC durante 48h e depois mantida agrave temperatura ambiente

No caso da picolinamida foi avaliada a formaccedilatildeo de formas soacutelidas usando o procedimento P1 descrito para a

pirazinamida (P1) empregando como solventes acetato de etilo e etanol tendo-se tambeacutem estudado cristaliza-

dos a partir do fundido (P2)

Na geraccedilatildeo das formas polimoacuterficas do ibuprofeno foram igualmente usados diferentes processos de cristaliza-

ccedilatildeo usando diferentes condiccedilotildees O procedimento 1 (P1) foi realizado da mesma forma da usada em P1 da

pirazinamida No procedimento 2 (P2) as soluccedilotildees foram preparadas da mesma forma que em P1 e apoacutes a

filtraccedilatildeo foram colocadas num frigoriacutefico a 4ordmC e o solvente evaporou a esta temperatura

Foram utilizados solventes de qualidade analiacutetica

412 ndash Meacutetodos

4121 ndash Calorimetria Diferencial de Varrimento (DSC)

A teacutecnica de Calorimetria Diferencial de Varrimento (DSC) ocupa um lugar de relevo de entre os meacutetodos de

investigaccedilatildeo da estrutura dos soacutelidos Trata-se de um meacutetodo largamente vulgarizado para o qual se dispotildee de

58

equipamento que apresenta na actualidade muitas potencialidades e que permite a obtenccedilatildeo de propriedades

termodinacircmicas com elevado grau de precisatildeo

A Calorimetria Diferencial de Varrimento eacute uma teacutecnica de anaacutelise teacutermica que regista a diferenccedila de fluxo teacuter-

mico entre a amostra e a referecircncia em funccedilatildeo do tempo ou da temperatura no decorrer de um programa de

temperatura preacute-seleccionado Eacute um meacutetodo de variaccedilatildeo entaacutelpica no qual a diferenccedila no fornecimento de

energia caloriacutefica entre uma substacircncia e um material de referecircncia eacute medida em funccedilatildeo da temperatura

enquanto a substacircncia em estudo e a referecircncia satildeo submetidas a um mesmo programa de aquecimento rigoro-

samente controlado

Estas medidas fornecem dados qualitativos e quantitativos em processos endoteacutermicos (absorccedilatildeo de energia

caloriacutefica) e exoteacutermicos (libertaccedilatildeo de energia caloriacutefica) permitindo obter informaccedilotildees referentes a alteraccedilotildees

de propriedades fiacutesicas eou quiacutemicas com por exemplo temperaturas caracteriacutesticas (temperatura de fusatildeo

cristalizaccedilatildeo transiccedilatildeo viacutetrea) grau de cristalinidade de um poliacutemero diagramas de fase entalpias de transiccedilatildeo

de fase e de reacccedilatildeo estabilidade teacutermica e oxidativa grau de pureza e cineacutetica de reacccedilotildees Por este motivo a

DSC eacute amplamente aplicada na caracterizaccedilatildeo de materiais orgacircnicos e inorgacircnicos cristalinos e amorfos assim

como nas induacutestrias farmacecircutica e cosmeacutetica alimentar etc

Como limitaccedilotildees desta teacutecnica refira-se a dificuldade de interpretaccedilatildeo (acontece algum processo mas qual)

requerendo normalmente outros meacutetodos complementares para a interpretaccedilatildeo dos resultados Para aleacutem dis-

so necessita de calibraccedilatildeo em toda a gama de temperatura

De acordo com os princiacutepios operacionais os caloriacutemetros diferenciais de varrimento podem ser divididos em

dois tipos de potecircncia compensada e de fluxo de energia caloriacutefica Neste trabalho utilizou-se o DSC do pri-

meiro tipo

Nos caloriacutemetros diferenciais de varrimento de potecircncia compensada (Figura 41) as ceacutelulas ou plataformas

onde se colocam a amostra e a referecircncia encontram-se equipadas individualmente com um sensor de resistecircn-

cia de platina que mede a temperatura de cada uma e uma resistecircncia de aquecimento

Figura 41 ndash Caloriacutemetro diferencial de varrimento de potecircncia compensada

Quando eacute detectada uma diferenccedila de temperatura entre a amostra e a referecircncia devido a uma alteraccedilatildeo da

amostra eacute alterada a energia teacutermica ( tH partpart ) fornecida agrave amostra de modo a manter um diferencial de tem-

peraturas nulo entre ambas (Tamostra = Treferecircncia) Uma vez que essa quantidade de energia eacute exactamente equiva-

1 ndash Resistecircncia de aquecimento 2 ndash Termoacutemetro

59

lente agrave quantidade de energia absorvida ou libertada na transformaccedilatildeo ocorrida na amostra o seu registo forne-

ce uma medida calorimeacutetrica directa da energia associada agrave transformaccedilatildeo

Como todos os instrumentos de medida os aparelhos de DSC apresentam um certo tempo de resposta devido

a alguma resistecircncia teacutermica o que se traduz pelo aparecimento de desvios da linha de base Para aumentar o

rigor das determinaccedilotildees o sinal calorimeacutetrico (SC) determinado pelo aparelho a aacuterea do pico eacute calibrado

determinando-se uma constante de calibraccedilatildeo K tal que realQ

SCK = sendo Qreal a energia caloriacutefica realmente

dissipado na ceacutelula A constante K eacute assim funccedilatildeo da temperatura da atmosfera em torno das ceacutelulas e de

quaisquer resistecircncias que conduzam a perdas de energia caloriacutefica As temperaturas de fusatildeo de padrotildees como

o iacutendio estanho chumbo por exemplo podem ser utilizadas para calibrar a temperatura indicada pelo equipa-

mento enquanto que a entalpia de fusatildeo destas substacircncias pode ser utilizada na calibraccedilatildeo do sinal calorimeacutetri-

co

Podem realizar-se ciclos de aquecimento arrefecimento percorridos entre a temperatura do azoto liacutequido e

700ordmC que eacute o limite superior de utilizaccedilatildeo da instrumentaccedilatildeo deste tipo recolhendo uma grande riqueza de

informaccedilatildeo relativamente agrave estabilidade da substacircncia em estudo tipo de transformaccedilatildeo que ocorre a uma dada

temperatura por aquecimento ou arrefecimento mecanismo que preside a cada uma das transformaccedilotildees obser-

vadas etc

Aproveitando as potencialidades do equipamento fazendo variar a velocidade de varrimento eacute ainda possiacutevel

estudar aspectos importantes relacionados com o mecanismo das transformaccedilotildees estruturais e pocircr em evidecircn-

cia a sobreposiccedilatildeo de sinais

Estes equipamentos aleacutem de possibilitarem medidas de baixos valores de variaccedilatildeo de entalpia possibilitam

ainda a utilizaccedilatildeo de pequenas quantidades de amostra (geralmente entre 1 e 20mg)

Procedimento experimental e equipamento utilizado

Os estudos de DSC foram realizados num caloriacutemetro Perkin-Elmer Pyris 1 equipado com sistema de refrige-

raccedilatildeo Intracooler com liacutequido de refrigeraccedilatildeo etilenoglicolaacutegua (11 vv) a ndash10ordmC usando azoto como gaacutes de

purga 20mLmin

As amostras foram preparadas em caacutepsulas em alumiacutenio de 10microl e 30microl Como ceacutelula de referecircncia usou-se uma

caacutepsula vazia idecircntica agrave usada para as amostras

A calibraccedilatildeo do aparelho foi feita de forma usual agrave velocidade de 10ordmCmin utilizada na grande maioria das

amostras A calibraccedilatildeo da temperatura [4647] foi realizada com padrotildees de elevada qualidade como o bifenilo

(CRM LGC 2610 Tfus = 6893plusmn003 ordmC) aacutecido benzoacuteico (CRM LGC 2606 Tfus = 12235 plusmn 002 ordmC) iacutendio

(Perkin-Elmer x = 9999 Tfus = 15660 ordmC) e cafeiacutena (substacircncia de calibraccedilatildeo Mettler Toledo ME 18 872

Tfus = 2356 plusmn 02 ordmC) A calibraccedilatildeo da entalpia foi realizada com iacutendio (∆fusH = 3286 plusmn 13 Jmol)

As amostras foram estudadas em ciclos de aquecimento arrefecimento a vaacuterias velocidade de varrimento

como seraacute referido posteriormente na apresentaccedilatildeo dos resultados e a calibraccedilatildeo confirmada a cada caso

60

4122 ndash Termomicroscopia

A termomicroscopia consiste na observaccedilatildeo microscoacutepica das amostras submetidas a aquecimento ou arrefeci-

mento usando luz polarizada As transformaccedilotildees que podem ocorrer na amostra em estudo podem ser obser-

vadas directamente na ocular do microscoacutepio ou registadas por meio de uma cacircmara fotograacutefica em viacutedeo com

a vantagem de serem gravadas e poderem ser estudadas em pormenor posteriormente Esta teacutecnica permite a

observaccedilatildeo dos efeitos dependentes da temperatura como por exemplo a fusatildeo dos cristais detecccedilatildeo de formas

cristalinas (polimorfismo)[48ndash49]

Com base no comportamento oacuteptico eacute costume dividir as substacircncias em dois grandes grupos Num o iacutendice

de refracccedilatildeo eacute independente da direcccedilatildeo de propagaccedilatildeo da radiaccedilatildeo apresenta um valor uacutenico para uma dada

substacircncia Estas substacircncias satildeo designadas opticamente por isotroacutepicas A este grupo pertencem os soacutelidos

amorfos e os soacutelidos cristalinos com arranjo reticular cuacutebico O outro grupo eacute caracterizado por apresentar um

iacutendice de refracccedilatildeo dependente da direcccedilatildeo de propagaccedilatildeo da luz As substacircncias que a ele pertencem satildeo

designadas opticamente por anisotroacutepicas Deste grupo fazem parte todos os soacutelidos cristalinos com excepccedilatildeo

daqueles que tecircm arranjo reticular cuacutebico

Na Figura 42 representa-se o dispositivo utilizado na observaccedilatildeo de uma amostra com luz polarizada

Figura 42 ndash Esquema de um sistema para observaccedilatildeo de uma amostra com luz polarizada

Um meio isotroacutepico natildeo altera a cor da radiaccedilatildeo que nela incide Contudo produz um decreacutescimo de intensida-

de da radiaccedilatildeo que torna visiacuteveis contornos na amostra e portanto permite acompanhar variaccedilotildees de forma e

volume que nela ocorram As amostras anisotroacutepicas apresentam cor diferente da luz incidente

Procedimento experimental e equipamento utilizado

O equipamento usado esquematicamente representado na Figura 43 eacute constituiacutedo por uma placa de aqueci-

mento DSC 600 da Linkam systems por um bloco central constituiacutedo por uma unidade CI94 cuja funccedilatildeo eacute

controlar a temperatura nas etapas de aquecimento arrefecimento uma unidade LNP942 que controla a

refrigeraccedilatildeo uma unidade VTO232 e um computador Intel (R) Pentium (R) 4 que controla todo o sistema A

ceacutelula eacute aquecida com um microforno cuja temperatura eacute controlada por sensores de Pt100 Para a observaccedilatildeo

Polarizador Amostra Analisador Detector

61

oacuteptica foi utilizado um microscoacutepio Leica DMRB uma cacircmara de viacutedeo Sony CCD-IRISRGB modelo DXC-

151 AP um monitor Sony HR Triniton modelo PVM-2053MD e um gravador de viacutedeo Sony SV0-1500P VHS

VCR Na anaacutelise de imagem usou-se o software da Linkam systems com RTVMS (Real Time Viacutedeo Measurement

System)

As amostras foram preparadas por dispersatildeo de uma pequena quantidade do material a estudar na ceacutelula da

amostra sendo esta coberta com uma tampa A dispersatildeo do material na ceacutelula permite estudar o comporta-

mento de partiacuteculas isoladas o que poderaacute ser uacutetil no caso da amostra ter comportamento heterogeacuteneo As

imagens foram obtidas por utilizaccedilatildeo combinada de luz polarizada e de compensadores de onda o que confere

agrave imagem de fundo uma cor uacutenica e natildeo negra Usou-se uma ampliaccedilatildeo de 200X

As amostras foram estudadas aquecendo a amostra entre os 25ordmC e a fusatildeo tendo sido usada uma velocidade

de 10ordmCmin

Figura 43 ndash Representaccedilatildeo esquemaacutetica do equipamento usado em termomicroscopia A ndash Placa de aquecimento B ndash

Microscoacutepio C ndash Cacircmara de viacutedeo D ndash Computador E ndash Interface graacutefica F ndash Sistema de controle da refri-

geraccedilatildeo G ndash Interface de computador H ndash Viacutedeo gravador I ndash Monitor J ndash Depoacutesito de azoto liacutequido

4123 ndash Conjugaccedilatildeo dos meacutetodos de Termomicroscopia e DSC

Os resultados obtidos a partir de medidas de DSC satildeo normalmente reprodutiacuteveis e quantitativos mas natildeo

podem estar sempre prontamente correlacionadas com a respectiva transformaccedilatildeo de fase ou reacccedilatildeo quiacutemica

que ocorre na substacircncia Tecircm sido feitas tentativas para melhorar alguns meacutetodos termoanaliacuteticos atraveacutes de

uma correlaccedilatildeo entre os seus resultados e as mudanccedilas fiacutesicas ou quiacutemicas da substacircncia em questatildeo As combi-

naccedilotildees destes dois meacutetodos tecircm demonstrado grande sucesso Os efeitos que natildeo mostram nenhuma mudanccedila

de entalpia significativa com DSC podem muitas vezes ser detectadas com microscopia Por outro lado as

investigaccedilotildees termomicroscoacutepicas requerem muitas vezes estimativas dos calores de transformaccedilatildeo fusatildeo e

cristalizaccedilatildeo[50ndash51]

62

4124 ndash Espectroscopia de Absorccedilatildeo no Infravermelho

A Espectroscopia de Absorccedilatildeo no IV estaacute associada ao uso de radiaccedilatildeo electromagneacutetica nesta regiatildeo do espec-

tro para estudar a composiccedilatildeo e a estrutura da mateacuteria

A energia associada agrave absorccedilatildeo na gama do infravermelho eacute capaz de promover transiccedilotildees vibracionais-

rotacionais vibracionais ou rotacionais Considerando que a faixa mais usual de utilizaccedilatildeo corresponde agrave regiatildeo

do infravermelho meacutedio (4000 a 400 cm-1) o estudo das transiccedilotildees vibracionais eacute o mais importante Para que

uma moleacutecula seja capaz de absorver no infravermelho eacute necessaacuterio que ela apresente variaccedilotildees de momento

dipolar associada ao modo vibracional considerado[3652ndash54]

Assim quando um material for avaliado utilizando radiaccedilatildeo infravermelha seraacute obtido um espectro que rela-

ciona absorvacircncia versus comprimento de onda (normalmente eacute utilizado o nuacutemero de onda que eacute o inverso do

comprimento de onda) que indica a ocorrecircncia ou natildeo de absorccedilatildeo pelo material de energia associada agravequele

comprimento de onda Como os grupos funcionais absorvem em diferentes comprimentos de onda eacute possiacutevel

identificar os grupos quiacutemicos presentes na amostra

O polimorfismo em cristais de compostos orgacircnicos eacute causado por diferentes arranjos estruturais da mesma

moleacutecula Se as interacccedilotildees moleculares no cristal satildeo bastantes fortes decorrentes de um fenoacutemeno como as

ligaccedilotildees de hidrogeacutenio as diferenccedilas nas formas polimoacuterficas podem ser evidenciadas com teacutecnicas como a

Espectroscopia de Absorccedilatildeo no Infravermelho IV

Reflectacircncia Total Atenuada (ATR)

Em 1961 Fahrenfort descreveu uma nova teacutecnica para obtenccedilatildeo de espectros de infravermelho para compostos

orgacircnicos a Reflectacircncia Total Atenuada (ATR ndash Attenuated Total Reflectance)

O modo de ATR eacute uma teacutecnica natildeo destrutiva que permite a obtenccedilatildeo de espectros de amostras soacutelidas ou

liacutequidas tais como soacutelidos pouco soluacuteveis poacutes pastas entre outras Eacute tambeacutem adequado para caracterizaccedilatildeo de

materiais que sejam demasiado finos ou que absorvam demasiado intensamente quando analisados por espec-

troscopia de transmitacircncia Na espectroscopia de infravermelhos por ATR a superfiacutecie da amostra eacute colocada

em contacto com a superfiacutecie de um cristal apropriado muitas vezes feito de Germeacutenio (Ge) ou de Seleneto de

Zinco (ZnSe) A radiaccedilatildeo infravermelha proveniente da fonte passa atraveacutes do cristal Quando o acircngulo de

incidecircncia na interface amostra cristal excede o acircngulo criacutetico a reflexatildeo total interna da radiaccedilatildeo ocorre e uma

onda evanescente eacute estabelecida na interface A radiaccedilatildeo eacute reflectida atraveacutes do cristal penetrando na amostra a

cada reflexatildeo ao longo da superfiacutecie do cristal (como esquematizado na figura seguinte Figura 44)

63

Figura 44 ndash Sistema ATR de muacuteltipla reflexatildeo

O feixe de radiaccedilatildeo perde energia no comprimento de onda em que o material da amostra absorve Apoacutes este

processo a radiaccedilatildeo atenuada resultante eacute direccionada do cristal para o percurso normal do feixe no espectro-

fotoacutemetro sendo medida pelo detector originando o espectro da amostra A profundidade da penetraccedilatildeo da

radiaccedilatildeo na amostra e o nuacutemero total de reflexotildees ao longo do cristal podem ser controlados pela variaccedilatildeo do

acircngulo de incidecircncia assim como pela selecccedilatildeo do tipo de cristal

Num espectrofotoacutemetro ATR tem de existir um contacto muito proacuteximo entre a amostra e a superfiacutecie do cris-

tal uma vez que o efeito ATR tem lugar nesta Daiacute que se utilize por vezes uma prensa de modo a garantir um

perfeito contacto entre a superfiacutecie da amostra e o cristal como no caso dos soacutelidos particulados

Nesta teacutecnica pouca ou nenhuma preparaccedilatildeo da amostra eacute requerida o que constitui uma grande vantagem nos

estudos de polimorfismo podendo ser usada na anaacutelise de uma grande variedade de soacutelidos e liacutequidos consoan-

te o tipo de cristal

Eacute importante realccedilar que apesar dos benefiacutecios esta teacutecnica possui algumas limitaccedilotildees que incluem a sensibili-

dade inferior em comparaccedilatildeo agrave proporcionada pelos meacutetodos convencionais

Procedimento experimental e equipamento utilizado

Os estudos de espectroscopia de absorccedilatildeo no infravermelho foram realizados num espectroacutemetro FTIR Ther-

moNicolet IR300 resoluccedilatildeo de 1cm-1 com a teacutecnica da pastilha de KBr e num PerkinElmer Spectrum 400 FT-

IRATR resoluccedilatildeo de 1cm-1

As amostras foram preparadas misturando-se uma certa quantidade de amostra com brometo de potaacutessio (cer-

ca de 07 mg de amostra e 100 mg de KBr)

4125 ndash Difracccedilatildeo de Raios X

Dentre as vaacuterias teacutecnicas de caracterizaccedilatildeo de materiais a teacutecnica de difracccedilatildeo de raios X eacute a mais indicada na

determinaccedilatildeo das fases cristalinas presentes nesses materiais Isto eacute possiacutevel porque nos cristais os aacutetomos se

64

ordenam em planos cristalinos separados entre si por distacircncias da mesma ordem de grandeza dos comprimen-

tos de onda dos raios X

Ao incidir um feixe de raios X num cristal o mesmo interage com os aacutetomos presentes originando o fenoacutemeno

de difracccedilatildeo A difracccedilatildeo de raios X ocorre segundo a Lei de Bragg (Equaccedilatildeo 1) a qual estabelece a relaccedilatildeo

entre o acircngulo de difracccedilatildeo e a distacircncia entre os planos que a originaram (caracteriacutesticos para cada fase cristali-

na)[55]

Figura 45 ndash Difracccedilatildeo de raios X e a Lei de Bragg[56]

A principal aplicaccedilatildeo da difracccedilatildeo de raios X refere-se agrave identificaccedilatildeo de compostos cristalinos sejam eles orgacirc-

nicos ou inorgacircnicos

Os planos de difracccedilatildeo e as suas respectivas distacircncias interplanares bem como as densidades de aacutetomos (elec-

trotildees) ao longo de cada plano cristalino satildeo caracteriacutesticas especiacuteficas e uacutenicas de cada substacircncia cristalina da

mesma forma que o padratildeo difractomeacutetrico por ela gerado Dentre as vantagens da teacutecnica de difracccedilatildeo de raios

X para a caracterizaccedilatildeo de fases destacam-se a simplicidade e rapidez do meacutetodo a confiabilidade dos resulta-

dos obtidos (pois o perfil de difracccedilatildeo obtido eacute caracteriacutestico para cada fase cristalina) a possibilidade de anaacutelise

de materiais compostos por uma mistura de fases e uma anaacutelise quantitativa destas fases[55]

Os ensaios de difracccedilatildeo de raios X de poacute foram realizados no Centro de Estudos de Materiais no Departamen-

to de Fiacutesica da Universidade de Coimbra

Procedimento experimental e equipamento utilizado

Foi preenchido um capilar de vidro com o poacute obtido pela moagem dos soacutelidos As amostras foram colocadas

num difractoacutemetro de poacute ENRAF-NONIUS (equipado com um detector CPS120 por INEL) e os dados foram

recolhidos durante 5h usando a geometria Debye-Scherrer Foi usada radiaccedilatildeo Cu Kα1 (λ = 1540598Aring) Como

calibrante externo foi usado o AlK(SO4)212H2O

Lei de Bragg nλ = 2d sen θ (Equaccedilatildeo 1) n nuacutemero inteiro (ordem de difracccedilatildeo) λ comprimento de onda dos raios X incidentes d distacircncia interplanar θ acircngulo de difracccedilatildeo

65

Bibliografia

[1] ndash Vencato I Estruturas Cristalinas por Difracccedilatildeo de Raios-X Caderno Brasileiro de Ensino de Fiacutesica Volume 5

(1988)

[2] ndash Atkins P Paula J Atkins Fiacutesico-Quiacutemica LTC Volume 1 7ordfEdiccedilatildeo (2003-2004)

[3] ndash Drago R Physical Methods For Chemists 2ordf Ed Saunders amp H B J College Publishers 17 (1992) 702

[4] ndash Giron D Thermochimica Acta 248 (1995) 1

[5] ndash Nangia A Accounts of Chemical Research 41 5 (2008) 595

[6] ndash Froehlich PE Gasparotto FS Journal of Basic and Applied Pharm Sciences 26 3 (2005) 205

[7] ndash Llinagraves A Goodman J Drug Discovery Today 13 516 (2008) 198

[8] ndash Costa L Universidade Federal do Rio Grande do Sul ldquoAvaliaccedilatildeo do Polimorfismo de Faacutermacos utiliza-

dos para a produccedilatildeo de medicamentos geneacutericos no Brasilrdquo (2005)

[9] ndash Lachman L Liebeman HA et all Teoria e Praacutetica na Induacutestria Farmacecircutica 1 (2005) 505

[10] ndash Bernstein J Crystal Polymorphism Engineering of Crystalline Materials Properties Springer Netherlands (2008) 87

[11] ndash Rodriacuteguez-Spong B Price C et all D Advanced Drug Delivery 56 (2004) 241

[12] ndash Buerger A Ramberger R Mikrochimica Acta 2 (1979) 259

[13] ndash Erdemir D Lee A et all Accounts of Chemical Research 42 (2009) 621

[14] ndash Manrich S Zanotto E et all Poliacutemeros Ciecircncia e Tecnologia ldquoAplicabilidade da Teoria Claacutessica da Nuclea-

ccedilatildeo Modificada (CD-CNT) agrave Cristalizaccedilatildeo de Poliacutemerosrdquo

[15] ndash Aaltonen J Allesoslash M et all European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics 71 (2009) 23

[16] ndash Chis V Picircrnau A et all Chemical Physics 316 (2005) 153

[17] ndash wwwffuppttoxicologiamonografiasano0304TuberculosedocPIRAZINAMIDAhtml

[18] ndash Becker C Dressman JB et all Journal of Pharmaceutical Sciences 97 9 (2008) 3709

[19] ndash Takaki Y Sasada Y Watanabeacute T Acta Crystallographica 13 (1960) 693

[20] ndash Ro G Sorum H Acta Crystallographica B28 (1972) 991

[21] ndash Ro G Sorum H Acta Crystallographica B28 (1972) 1677

[22] ndash Nakata K Takaki Y Memoirs of Osaka Kyoiku University Ser III Natural science and applied science 36 (1987)

93

[23] ndash Borba A Albrecht M et all Physical Chemistry Chemical Physics 10 (2008) 7010

[24] ndash Takano T Sasada Y et all Acta Crystallographica 21 (1966) 514

[25] ndash Borba A Zavaglia A et all Journal of Physical Chemistry A 112 (2008) 45

[26] ndash Marques L Departamento e Centro de Quiacutemica da Universidade de Eacutevora ldquoO Ibuprofeno Um faacutermaco com

sucessordquo

[27] ndash Perlovich G Kurkov S et all Journal of Pharmaceutical Sciences 93 (2004) 654

[28] ndash Rasenack N Muumlller B International Journal of Pharmaceutics 245 (2002) 9

[29] ndash Carvalho P Cass Q et all Brazilian Journal of Chemical Engineering 23 (2006) 291

[30] ndash Khan G Jiabi Z Drug Development and Industrial Pharmacy 24(5) (1998) 463

[31] ndash Rasenack N Muumlller W Development and Industrial Pharmacy 28 (2002) 1077

66

[32] ndash Dudognon E Danegravede F et all Pharmaceutical Research 25 (2008) 2853

[33] ndash wwwscribdcomdoc4003825Fisica-Difraccao-de-Raio-X (28082010)

[34] ndash Delgado M Marquez F et all Spectroscopy Lett 21 (1998) 841

[35] ndash Lautie A Froment F et all Spectroscopy Lett 9 (1976) 289

[36] ndash Chis V Pirnau A et all Chemical Physics 316 (2005) 153

[37] ndash Kalkar K Bhosekar M et all Spectrochimica Acta Part A 45 (1989) 635

[38] ndash Favila A Gallo M Mitnik D Journal of Molecular Modeling 13 (2007) 505

[39] ndash Gunasekaran S Sailatha E et all Indian Journal of Pure and Applied Physics 47 (2009) 259

[40] ndash Akyuz S Journal of Molecular Structure 651 (2003) 541

[41] ndash Jurneacuteen P Werngren J et all Antimicrobial Agents and Chemotheraphy 52 5 (2008) 1852

[42] ndash Garekani H Sadeghi F et all Drug Development and Industrial Pharmacy 27(8) (2001) 803

[43] ndash Kawakami K Miyoshi K et all Journal of Pharmaceuticals Sciences 95 (2006) 1354

[44] ndash Lee T Chang G Crystal Growth and Design 9 (2009) 3551

[45] ndash Xue Y Zhao Q et all Journal of Colloid and Interface Science 243 (2001) 388

[46] ndash Sabbah R An W et all Thermochimica Acta 331 (1999) 93

[47] ndash Gatta G Richardson J et all Pure and Applied Chemistry 78 (2006) 1455

[48] ndash Seefeldt K Miller J et all Journal of Pharmaceutical Sciences 96 5 (2007) 1147

[49] ndash Charsley E Stewart C et all Journal of Thermal Analysis and Calorimetry 72 (2003) 1087

[50] ndash Celis K Driessche I et all Measurement Science Review 1 1 (2001) 181

[51] ndash Wiedemann H Bayer G Journal of Thermal Analysis 30 (1985) 1273

[52] ndash wwwgooglept

[53] ndash Brittain H Journal of Pharmaceutical Sciences 86 4 (1997) 405

[54] ndash Norris T Aldridge P Sekulic S Analyst 122 (1997) 549

[55] ndash Albers A Melchiades F et all Ceracircmica 48 305 (2002) 34

[56] ndash Kahn H PMI-2201 Difracccedilatildeo de Raios X 1

[57] ndash Tuberculosis 88 2 (2008) 141

[58] ndash Akyuz S Journal of Molecular Structure 651-653 (2003) 541

[59] ndash Brittain H (ed) Physical Characterization of Pharmaceutical Solids (1995)

[60] ndash Šestaacutek J Comprehensive Analytical Chemistry XII XI (1984)

[61] ndash Casimiro MH Leal JP et all Anaacutelise Calorimeacutetrica aplicada a Poliacutemeros Bioloacutegicos 29

[62] ndash Yu-Chu M Li Thermochimica Acta 476 (2008) 1

[63] ndash Morbidoni H Quiacutemica Viva 3 (2004)

[64] ndash Yoshida S Pharmaceutical Society of Japan 11 5 (1963) 628

[65] ndash Sreevatsan S Pan X et all Antimicrobial Agents and Chemotheraphy 41 3 (1997) 636

[66] ndash Wesotowski M Konarski T Journal of Thermal Analysis 45 (1995) 1199

[67] ndash Vippagunta S Brittain H Grant D Advanced Drug Delivery 48 (2001) 3

[68] ndash Nunes S Euseacutebio M et all International Journal of Pharmaceutics 285 (2004) 13

[69] ndash Akalin E Akyuz S Vibrational Spectroscopy 42 (2006) 333

[70] ndash Szablowicz M Karpiński A et all Transition Metal Chemistry 31 (2006) 1075

67

[71] ndash Castro R Maria T et all Crystal Growth amp Design 10 (2010) 274

[72] ndash Correcirca R Lima D et all Laboratoacuterio de Cristalografia Instituto de Fiacutesica de Satildeo CarlosUSP

[73] - Buerger A Ramberger R Mikrochimica Acta 2 (1979) 273

[74] ndash Wirth D Stephenson G Organic Process Research amp Development 1 (1997) 55

[75] ndash Wang Y Li Y et all Spectrochimica Acta Part A 56 (2000) 2637

[76] ndash Byrn S Pfeiffer R et all Pharmaceutical Research 12 (1995) 945

[77] ndash Khankari R Grant D Thermochimica Acta 248 (1995) 61

[78] ndash Gavezzotti A Fillippini G Journal of the American Chemical Society 117 (1995) 12299

[79] ndash Hancock B Zografi G Journal of Pharmaceuticals Sciences 86 (1997) 1

[80] ndash Yu L Advanced Drug Delivery Reviews 48 (2001) 27

[81] ndash Kitamura M Journal of Crystal Growth 237-239 (2002) 2205

[82] ndash Snider D Addicks W et all Advanced Drug Delivery Reviews 56 (2004) 391

[83] ndash Allesoslash M Berg F et all Journal of Pharmaceuticals Sciences 97 (2008) 2145

[84] ndash Lerdkanchanaporn S Dollimore D Journal of Thermal Analysis 49 (1997) 879

[85] ndash Beach J Park M et all Pharmaceutical Development and Technology 10 (2005) 413

[86] ndash Passerini N Albertini B et all European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics 15 (2002) 71

68

69

Apecircndice

70

71

Algoriacutetmo de decisatildeo Q6A

(1)

Pesquisa de polimor-fos com o novo

faacutermaco

Apresenta diferentes polimorfos

NAtildeO Nenhuma acccedilatildeo a ser

tomada

SIM

Caracterizar as formas por - Difracccedilatildeo de raios-X de poacute - DSC Anaacutelise Teacutermica - Microscopia - Espectroscopia

IR PARA 2

72

(2)

Os polimorfos apre-sentam diferentes

propriedades

NAtildeO

SIM

Afecta a seguranccedila e a eficaacutecia do faacutermaco

Nenhum teste ou criteacuterio de aceitaccedilatildeo para o faacutermaco

NAtildeO

SIM

Estabelecer um criteacuterio de aceitaccedilatildeo para os polimorfos do faacutermaco IR PARA 3

73

(3)

Observa-se em (1) que primeiramente se estabelecem as caracteriacutesticas das possiacuteveis formas cristalinas do faacuter-

maco e as suas propriedades fiacutesico-quiacutemicas conforme o caso bem como a sua forma de detecccedilatildeo pelas meto-

dologias indicadas

Posteriormente a acccedilatildeo (2) visa estabelecer o impacto destas formas polimoacuterficas na seguranccedila e eficaacutecia do

faacutermaco auxiliando na determinaccedilatildeo de criteacuterios de aceitaccedilatildeo do faacutermaco e na avaliaccedilatildeo do risco sanitaacuterio que

representa tal fenoacutemeno num caso especiacutefico Havendo este risco o ICH estabeleceu em (3) vias de monitori-

zaccedilatildeo das alteraccedilotildees

O faacutermaco encontra-se dentro dos criteacuterios de

aceitaccedilatildeo dos ensaios de qualidade com modifica-

ccedilatildeo na proporccedilatildeo dos polimorfos

SIM Nenhum teste ou criteacuterio de aceitaccedilatildeo

para o faacutermaco

NAtildeO

Monitorar o polimorfismo durante a estabilidade do faacutermaco

A modificaccedilatildeo pode afectar a seguranccedila ou a

eficaacutecia

NAtildeO Natildeo haacute necessidade de estabelecer criteacuterios de aceitaccedilatildeo para polimorfis-

mo do faacutermaco

SIM

Estabelecer criteacuterios de aceitaccedilatildeo consis-tente com a seguranccedila eou eficaacutecia

6

alteraccedilotildees morfoloacutegicas podem ser geradas por diferentes direcccedilotildees no crescimento do cristal durante o proces-

so de cristalizaccedilatildeo [8]

O polimorfismo das substacircncias orgacircnicas tem sido um assunto de intenso interesse na induacutestria farmacecircutica

Mais de 90 dos medicamentos satildeo utilizados em formas soacutelidas como comprimidos aerossoacuteis caacutepsulas sus-

pensotildees e supositoacuterios Contecircm o faacutermaco particulado e em geral na forma cristalina Vaacuterias propriedades do

faacutermaco estatildeo directamente ligadas agrave sua estrutura fiacutesica e agraves suas propriedades quiacutemicas como a sua capacidade

de deformaccedilatildeo tamanho da partiacutecula densidades e fluxo dos poacutes caracteriacutesticas coesivas reologia estabilidade

capacidade de transpor barreiras bioloacutegicas entre outras A forma soacutelida afecta tambeacutem a estabilidade o perfil

de dissoluccedilatildeo a biodisponibilidade a compressibilidade a uniformidade de distribuiccedilatildeo da dose entre outras

Uma substacircncia na forma cristalina apresenta menor solubilidade enquanto na forma amorfa a mesma apresen-

ta maior solubilidade e menor estabilidade teacutermica Formulaccedilotildees onde se encontra o faacutermaco parcialmente cris-

talino e amorfo ou formas metaestaacuteveis satildeo muito mais soluacuteveis que as que contecircm o faacutermaco altamente crista-

lino Esta propriedade pode ser utilizada para promover um efeito terapecircutico mais raacutepido do medicamento

aumentando a velocidade de dissoluccedilatildeo e a absorccedilatildeo do faacutermaco Poreacutem formulaccedilotildees contendo formas amor-

fas e metaestaacuteveis satildeo menos estaacuteveis que as elaboradas com as formas cristalinas do faacutermaco e geralmente

apresentam risco de cristalizaccedilatildeo durante o processo produtivo e a vida do produto na prateleira

As propriedades da forma soacutelida podem ter um papel crucial e assim o objectivo final do desenvolvimento da

forma soacutelida eacute encontrar e seleccionar aquela que tenha caracteriacutesticas oacuteptimas para o uso pretendido

Inicialmente quando o API eacute primeiro produzido tem que se ter a certeza que a forma soacutelida desejada eacute obtida

numa forma consistente pura e reprodutiacutevel Subsequentemente quando eacute formulado para obter o medicamen-

to tem de se certificar que natildeo ocorrem transiccedilotildees indesejadas

Quando a substacircncia eacute armazenada eacute imperativo que a forma soacutelida natildeo se transforme ao longo do tempo uma

vez que desse modo propriedades importantes da substacircncia podem mudar drasticamente Termodinamicamen-

te qualquer forma metaestaacutevel transformar-se-aacute na forma mais estaacutevel A cineacutetica da transformaccedilatildeo eacute especiacutefica

do polimorfo No entanto a existecircncia de um polimorfo mais estaacutevel natildeo implica necessariamente que o poli-

morfo metaestaacutevel natildeo se possa desenvolver A estabilidade deve ser avaliada no que diz respeito agraves condiccedilotildees

ambientais armazenamento e acondicionamento

No passo final quando o paciente toma o medicamento a solubilidade e a velocidade de dissoluccedilatildeo da substacircn-

cia seratildeo influenciados pela sua forma soacutelida Em particular a variaccedilatildeo na solubilidade entre diferentes polimor-

fos eacute importante para os farmacecircuticos pois pode afectar a eficaacutecia a biodisponibilidade e seguranccedila do produ-

to

Sob os pontos de vista quer da investigaccedilatildeo de estruturas do estado soacutelido quer da utilizaccedilatildeo dos compostos

noutros estudos eacute indispensaacutevel conhecer o seu comportamento com a variaccedilatildeo de temperatura As teacutecnicas

mais uacuteteis para este tipo de estudo satildeo os meacutetodos de anaacutelise teacutermica Para realizar este tipo de estudos neste

trabalho recorreu-se agrave Calorimetria Diferencial de Varrimento Para efectuar um estudo mais completo e rigo-

roso utilizaram-se ainda outras teacutecnicas tais como a Termomicroscopia a Espectroscopia de Absorccedilatildeo do

Infravermelho e Difracccedilatildeo de Raios X

Dada a importacircncia do polimorfismo este eacute um paracircmetro regulamentado no desenvolvimento de novos faacuter-

macos As autoridades regulamentares Norte Americanas Japonesas e da Uniatildeo Europeia desde os anos 60

7

exigem de forma criteriosa no momento do registo do medicamento a elucidaccedilatildeo de diversas caracteriacutesticas

fiacutesicas quiacutemicas farmacoloacutegicas e toxicoloacutegicas do faacutermaco Quanto agraves caracteriacutesticas fiacutesico-quiacutemicas exigem a

determinaccedilatildeo da pureza solubilidade propriedades cristalinas morfologia tamanho da partiacutecula e aacuterea superfi-

cial O guia da International Conference on Harmonization of Technical Requirements for Registration of Pharmaceuticals for

Human Use ndash ICH que trata de polimorfismo eacute o Q6 que define as especificaccedilotildees de novos faacutermacos e medi-

camentos (substacircncias quiacutemicas) O guia Q6A denominado ldquoTest Procedures and Acceptance Criteria for New Drug

Products Chemical Substancesrdquo define polimorfismo como sendo a ocorrecircncia de diferentes formas cristalinas de

um mesmo faacutermaco Nesta definiccedilatildeo estaacute incluiacuteda a solvataccedilatildeo ou hidrataccedilatildeo de faacutermacos (pseudo-

polimorfismo) e as formas amorfas O guia Q6A eacute acompanhado de um algoritmo de decisotildees que indicam o

procedimento a ser tomado aquando do surgimento de formas polimoacuterficas num faacutermaco (ver ANEXO I)

133 ndash Aspectos Termodinacircmicos Enantiotropia e Monotropia

Baseados nas diferenccedilas nas propriedades termodinacircmicas os polimorfos satildeo classificados como enantiotroacutepi-

cos ou monotroacutepicos dependendo se uma forma se pode transformar reversivelmente noutra ou natildeo Num

sistema enantiotroacutepico a transiccedilatildeo reversiacutevel entre polimorfos eacute possiacutevel agrave temperatura de transiccedilatildeo definida

abaixo do ponto de fusatildeo Num sistema monotroacutepico natildeo se observa nenhuma transiccedilatildeo reversiacutevel entre os

polimorfos abaixo do ponto de fusatildeo Do ponto de vista termodinacircmico o cristal passa sempre de uma forma

menos estaacutevel a uma forma mais estaacutevel Do ponto de vista farmacecircutico a forma mais estaacutevel natildeo eacute sempre a

mais desejada pelos farmacecircuticos uma vez que tem estabilidade termodinacircmica maior (menos soluacutevel) e por

conseguinte teraacute menor biodisponibilidade [9]

Durante a preacute-formulaccedilatildeo de um faacutermaco eacute importante identificar o polimorfo que eacute estaacutevel agrave temperatura

ambiente e determinar que transiccedilotildees polimoacuterficas podem ocorrer dentro da gama de temperaturas usada nos

estudos de estabilidade e durante o processamento (secagem moagem etc) Um composto polimoacuterfico poderaacute

ser caracterizado por meio de diagramas de fase tais como energia de Gibbs vs temperatura pressatildeo vs tempe-

ratura solubilidade vs temperatura Em geral esses diagramas contecircm uma grande quantidade de informaccedilatildeo de

forma compacta e pode fornecer um sumaacuterio visual e facilmente interpretaacutevel das complexas relaccedilotildees entre os

polimorfos [10]

A estabilidade relativa dos polimorfos depende das suas energias de Gibbs e o polimorfo mais estaacutevel a uma

dada pressatildeo e temperatura teraacute menor energia de Gibbs Sob um cenaacuterio de condiccedilotildees experimentais definidas

(com excepccedilatildeo dos pontos de transiccedilatildeo) apenas um polimorfo tem uma menor energia Gibbs Este polimorfo eacute

a forma termodinamicamente estaacutevel e o(s) outro(s) polimorfo(s) eacute(satildeo) determinado(s) como uma forma

metaestaacutevel

Na Figura 11 estatildeo representados os diagramas de energia vs temperatura para sistemas polimoacuterficos

8

a) b)

Figura 11 ndash Diagrama de fases para dois polimorfos com comportamento termodinacircmico a) enantiotroacutepico b) monotroacute-

pico pressatildeo constante

No diagrama da Figura 11 G representa a energia de Gibbs e H a entalpia No sistema enantiotroacutepico Figura

11a) para os polimorfos I e II as curvas GI e GII cruzam-se no ponto de transiccedilatildeo (Ttrs III) que se localiza

abaixo do ponto de fusatildeo dos respectivos polimorfos Nesse ponto os dois polimorfos podem coexistir como

misturas em equiliacutebrio tendo a mesma estabilidade Na relaccedilatildeo termodinacircmica enantiotroacutepica como descrito

anteriormente os polimorfos convertem-se um no outro de forma reversiacutevel A curva Gliq representa a fase

liacutequida e a sua intersecccedilatildeo com as curvas GI e GII representa respectivamente o ponto de fusatildeo desses poli-

morfos Neste caso o polimorfo I eacute a forma mais estaacutevel (tem a menor energia de Gibbs) abaixo de ponto de

transiccedilatildeo Existe uma tendecircncia termodinacircmica para a forma menos estaacutevel se transformar na forma mais estaacute-

vel No sistema monotroacutepico Figura 11b) natildeo haacute ponto de transiccedilatildeo abaixo dos pontos de fusatildeo dos polimor-

fos I e II o que eacute representado pela ausecircncia do cruzamento das curvas GI e GII Nestas condiccedilotildees para a

relaccedilatildeo termodinacircmica monotroacutepica o polimorfo I nunca se converteraacute em II sendo o polimorfo I mais estaacutevel

a todas as temperaturas Monotropia estaacute vinculada agrave existecircncia de formas termodinamicamente metaestaveis

Burger e Ramberger compilaram algumas observaccedilotildees empiacutericas para identificaccedilatildeo de relaccedilotildees de enantiotropia

e monotropia As trecircs regras particularmente uacuteteis que propuseram satildeo a regra do calor de transiccedilatildeo do calor de

fusatildeo e da densidade As duas primeiras exigem medidas calorimeacutetricas que satildeo convenientemente realizadas

por DSC Na 1ordf (calor de transiccedilatildeo) se a uma determinada temperatura eacute observada uma transiccedilatildeo endoteacutermi-

ca entre as formas cristalinas entatildeo haacute um ponto de transiccedilatildeo abaixo desta temperatura e os dois polimorfos

estatildeo relacionados enantiotropicamente Os dois polimorfos satildeo monotroacutepicos se for observada uma transiccedilatildeo

exoteacutermica a uma determinada temperatura e se natildeo ocorrer nenhuma transiccedilatildeo a uma temperatura mais eleva-

da Num sistema enantiotroacutepico o polimorfo que tem um ponto de fusatildeo mais elevado teraacute uma entalpia de

fusatildeo mais baixa se o polimorfo que tem um ponto de fusatildeo mais elevado tem entalpia de fusatildeo mais alta o

Ttrs III Tfus I Tfus II

Temperatura (K)

Energia Energia

Temperatura (K)

Tfus II Tfus I

9

sistema eacute monotroacutepico Se os pontos de fusatildeo dos polimorfos diferirem mais do que 30ordmC esta regra natildeo eacute

vaacutelida e o polimorfo que tem o ponto de fusatildeo mais elevado poderaacute ter a entalpia de fusatildeo mais elevada num

sistema enantiotroacutepico Na 3ordf regra (densidade) se uma modificaccedilatildeo do cristal molecular tem uma densidade

mais baixa do que outra pode ser considerada como menos estaacutevel no zero absoluto [11 12]

A produccedilatildeo de diferentes formas polimoacuterficas a determinaccedilatildeo da modificaccedilatildeo estaacutevel e o conhecimento da

relaccedilatildeo de monotropia e enantiotropia satildeo os estudos iniciais no processo de preacute-formulaccedilatildeo farmacecircutica[6]

134 ndash Aspectos Cineacuteticos

A obtenccedilatildeo de formas soacutelidas de um composto eacute frequentemente levada a cabo por cristalizaccedilatildeo em soluccedilatildeo ou

a partir de fundidos Classicamente o processo de cristalizaccedilatildeo eacute descrito em dois passos nucleaccedilatildeo e cresci-

mento dos cristais com a forma fiacutesica resultante a ser a consequecircncia da relaccedilatildeo cineacutetica entre estes dois pro-

cessos elementares

A Teoria Claacutessica da Nucleaccedilatildeo (CNT) eacute a teoria mais simples e mais amplamente usada que descreve o proces-

so de nucleaccedilatildeo Embora a CNT tenha sido originalmente derivada da condensaccedilatildeo do vapor em liacutequido tam-

beacutem tem sido empregue ldquopor analogiardquo para explicar a precipitaccedilatildeo de cristais a partir de soluccedilotildees sobresatura-

das e fundidos A descriccedilatildeo termodinacircmica deste processo foi desenvolvida ateacute ao final do seacuteculo XIX por

Gibbs que definiu a variaccedilatildeo da energia (∆G) como a soma da variaccedilatildeo da energia livre para a transformaccedilatildeo de

fase (∆GV) e a variaccedilatildeo da energia livre para a formaccedilatildeo da superfiacutecie (∆GS)

A taxa de nucleaccedilatildeo (I) que eacute igual ao nuacutemero de nuacutecleos formados por unidade de tempo e por unidade de

volume eacute expressa na forma da equaccedilatildeo de Arrhenius como

I = A exp

minuskT

E

onde A eacute o factor preacute-exponencial E a energia de activaccedilatildeo para a transformaccedilatildeo liacutequido-soacutelido k a constante

de Boltzmann e T a temperatura absoluta [1314]

A nucleaccedilatildeo pode ocorrer por dois mecanismos o homogeacuteneo e o heterogeacuteneo Na nucleaccedilatildeo homogeacutenea as

flutuaccedilotildees espontacircneas na densidade do liacutequido permitem a formaccedilatildeo da forma soacutelida mais estaacutevel enquanto a

nucleaccedilatildeo heterogeacutenea eacute impulsionada por impurezas ou pela superfiacutecie de contacto com o liacutequido A nucleaccedilatildeo

heterogeacutenea eacute o mecanismo predominante em processos industriais Os processos de nucleaccedilatildeo dependem

basicamente de dois factores a supersaturaccedilatildeo do meio e a tensatildeo interfacial A supersaturaccedilatildeo eacute tida como a

medida de forccedilas termodinacircmicas que levam agrave formaccedilatildeo da fase soacutelida enquanto a tensatildeo interfacial eacute uma

medida termodinacircmica do trabalho reversiacutevel necessaacuterio para aumentar a interface entre o liacutequido e o soluto

Estes factores satildeo pontos a serem considerados na cristalizaccedilatildeo uma vez que deles depende a taxa de cresci-

mento de um determinado cristal e dos seus diferentes polimorfos Ressalta-se tambeacutem a importacircncia de um

10

estudo detalhado do papel de cada solvente e impureza presente no processo de cristalizaccedilatildeo pois estes tecircm

influecircncia directa na possiacutevel formaccedilatildeo de polimorfos durante a purificaccedilatildeo do material

A nucleaccedilatildeo envolve a formaccedilatildeo de agregados de moleacuteculas que excederam um tamanho criacutetico e satildeo portanto

estaacuteveis Uma vez que o nuacutecleo cristalino se formou este comeccedila a crescer pela incorporaccedilatildeo de outras moleacutecu-

las no cristal em crescimento A velocidade de crescimento de um cristal eacute directamente proporcional ao

sobrearrefecimento sobressaturaccedilatildeo e inversamente proporcional agrave viscosidade da soluccedilatildeo Quanto mais alta eacute

a viscosidade mais difiacutecil se torna a troca de mateacuteria entre a fase liacutequida e a superfiacutecie do cristal e mais lento

seraacute seu crescimento Devido a interacccedilotildees atractivas entre os cristais os grandes cristais que podem ser obser-

vados durante a cristalizaccedilatildeo satildeo normalmente formados por pequenos cristais unidos por ligaccedilotildees fracas A

morfologia dos cristais eacute determinada por condiccedilotildees internas e externas A cineacutetica de cristalizaccedilatildeo depende da

velocidade de formaccedilatildeo do nuacutecleo bem como da velocidade de crescimento dos cristais O tamanho e a forma

dos cristais dependem da relaccedilatildeo entre estes dois factores Normalmente o arrefecimento lento resulta em cris-

tais grandes enquanto que o arrefecimento raacutepido produz cristais menores

A forma cristalina resultante do processo de cristalizaccedilatildeo pode variar com o grau de supersaturaccedilatildeo A tempera-

tura pode ser considerada como a segunda variaacutevel mais importante que afecta o resultado da cristalizaccedilatildeo num

sistema polimoacuterfico O solvente os aditivos (e impurezas) a interface e o pH foram classificados como factores

secundaacuterios que afectam o processo de cristalizaccedilatildeo principalmente atraveacutes do seu efeito no grau de supersatu-

raccedilatildeo Figura 12

Figura 12 - Hierarquia dos paracircmetros que controlam o processo de cristalizaccedilatildeo nos sistemas polimoacuterficos [10]

Em suma para aumentar a probabilidade de descobrir todas as formas relevantes o espaccedilo de variaacuteveis que

contribui para a diversidade de formas soacutelidas deve ser abrangido o mais amplamente possiacutevel [10]

Solubilidade dos polimorfos

Controlo da cristalizaccedilatildeo dos polimorfos

Factores Primaacuterios

Supersaturaccedilatildeo Temperatura

Agitaccedilatildeo

Factores Secundaacuterios

Composiccedilatildeo do solvente Aditivos Impurezas

Interface pH

Nucleaccedilatildeo Crescimento dos cristais

Transiccedilotildees de fase

11

135 ndash Geraccedilatildeo de formas polimoacuterficas

Apesar do investimento em processos para encontrar todos os polimorfos dos Ingredientes Farmacecircuticos

Activos (API) novos polimorfos podem ainda aparecer sem aviso O objectivo no que diz respeito ao desen-

volvimento do estado soacutelido eacute identificar todos os polimorfos e solvatos importantes e caracterizaacute-los

Este objectivo de controlo de polimorfismo tem-se desenvolvido rapidamente Na uacuteltima deacutecada muitos novos

meacutetodos de controlo da formaccedilatildeo de polimorfos tecircm sido desenvolvidos e tem-se caracterizado um enorme

nuacutemero de novas formas polimoacuterficas parcialmente como resultado de avanccedilos nos meacutetodos para a caracteri-

zaccedilatildeo de polimorfos

Eacute essencial executar experiecircncias atraveacutes de uma variedade de meacutetodos sob vaacuterias condiccedilotildees (Tabela 12) Em

geral a cristalizaccedilatildeo a partir da soluccedilatildeo (arrefecimento ou evaporaccedilatildeo) e recristalizaccedilatildeo a partir de compostos

puros (sublimaccedilatildeo tratamento teacutermico cristalizaccedilatildeo a partir do fundido e moagem) satildeo os meacutetodos de escolha

para criar formas soacutelidas A cristalizaccedilatildeo a partir da soluccedilatildeo eacute normalmente usada para a formaccedilatildeo de formas

soacutelidas por diversas razotildees Em primeiro lugar pode ser descoberto um grande nuacutemero de polimorfos e solva-

tos por mudanccedila do solvente Em segundo lugar os soacutelidos farmacecircuticos satildeo muitas vezes expostos a diferen-

tes solventes durante o processo e deste modo a tendecircncia para a formaccedilatildeo de solvatos hidratos deve ser

sistematicamente estudada de modo a desenhar processos de fabrico Em terceiro lugar a desidrataccedilatildeo dos

hidratos eacute outra teacutecnica uacutetil e agraves vezes a uacutenica teacutecnica para descobrir uma forma polimoacuterfica Finalmente o

solvato (e especialmente o hidrato) pode ser de interesse como produto comercial

Recentemente satildeo referidas muitas teacutecnicas inovadoras (por exemplo cristalizaccedilatildeo capilar cristalizaccedilatildeo induzi-

da por laser e sonocristalizaccedilatildeo) que promovem a nucleaccedilatildeo e portanto a descoberta de formas cristalinas acti-

vas [15]

12

Tabela 12 ndash Meacutetodos para gerar vaacuterias formas soacutelidas [15]

Meacutetodo Graus de Liberdade

Cristalizaccedilatildeo por arrefecimento Solvente perfil de arrefecimento concentraccedilatildeo mistura

Evaporaccedilatildeo do solvente Solvente concentraccedilatildeo inicial velocidade de evaporaccedilatildeo temperatura

pressatildeo humidade relativa

Precipitaccedilatildeo Solvente anti-solvente velocidade de adiccedilatildeo do anti-solvente mistura

temperatura

Difusatildeo de vapor Solventes temperatura concentraccedilatildeo

Equiliacutebrio de suspensatildeo Solvente temperatura solubilidade programas de temperatura mistura

tempo de equliacutebrio

Cristalizaccedilatildeo a partir do fundido Mudanccedilas de temperatura (miacutenimo maacuteximo gradientes)

Sublimaccedilatildeo Gradiente de temperatura pressatildeo tipo de superfiacutecie

Mudanccedila de pH Temperatura velocidade de mudanccedila relaccedilatildeo aacutecido base conjugada

Tratamento mecacircnico (moagem

crio-moagem)

Tempo de moagem tipo de moinho

Liofilizaccedilatildeo Solvente concentraccedilatildeo programas de temperatura

Em geral os processos de cristalizaccedilatildeo mais raacutepidos tecircm uma grande tendecircncia para formar polimorfos metaes-

taacuteveis do que os processos mais lentos [7] A Figura 13 mostra a escala de tempo para os processos de cristali-

zaccedilatildeo mais tradicionais

13

Meses Dias Horas Minutos Segundos

Figura 13 ndash Diferentes metodologias para obtenccedilatildeo de formas soacutelidas mostrando a escala de tempo que pode favorecer

polimorfos estaacuteveis ou metaestaacuteveis [7]

14 Compostos Estudados

Neste trabalho foram estudados dois activos farmacecircuticos com larga aplicaccedilatildeo em praacutetica meacutedica a pirazina-

mida e o ibuprofeno A primeira um antituberculostaacutetico potente eacute uma carboxamida com um anel aromaacutetico

de pirazina possuindo portanto dois aacutetomos de azoto no anel um em posiccedilatildeo orto e outro meta relativamente

ao grupo amida O Ibuprofeno um anti-inflamatoacuterio natildeo-esteroacuteide eacute um derivado do aacutecido 2-propanoacuteico Foi

tambeacutem investigada uma outra carboxamida a picolinamida cuja estrutura difere da da pirazinamida por ter

apenas no anel aromaacutetico um azoto em posiccedilatildeo orto relativamente ao grupo amida

Para aleacutem do interesse oacutebvio da investigaccedilatildeo do polimorfismo destes compostos o trabalho realizado insere-se

num projecto mais abrangente de pesquisa de co-cristais sendo fundamental nesse acircmbito um conhecimento

profundo do estado soacutelido das substacircncias de partida

141 ndash Pirazinamida

A pirazinamida (PZA) (Figura 14) eacute um membro da famiacutelia da pirazina e eacute conhecida como um agente antitu-

berculostaacutetico muito eficaz recomendado pela Organizaccedilatildeo Mundial de Sauacutede[16]

Evaporaccedilatildeo

Amadurecimento

Cristalizaccedilatildeo por arrefecimento

Cristalizaccedilatildeo a partir de fundidos

Exposiccedilatildeo ao vapor do solvente

Exposiccedilatildeo a Humidade

Ciclos de Temperatura

Sublimaccedilatildeo

Polimorfos estaacuteveis Polimorfos metaestaveis

14

Figura 14 ndash Estrutura da pirazinamida

O mecanismo de acccedilatildeo da Pirazinamida ainda natildeo estaacute bem elucidado A sua actividade anti-microbiana deste

composto depende parcialmente na conversatildeo na sua forma activa o aacutecido pirazinoacuteico em meio aacutecido pela

enzima pirazinamidase (PZase) A sua ingestatildeo pode no entanto provocar efeitos adversos Os mais comuns

satildeo reacccedilotildees aleacutergicas dores articulares naacuteuseas anorexia febre voacutemitos anemia podendo ainda surgir altera-

ccedilotildees hepaacuteticas [17]

Estatildeo descritas 4 formas polimoacuterficas diferentes de PZA com diferentes estruturas cristalinas α- β- γ- e δ-

pirazinamida sendo tambeacutem referido um quinto possiacutevel polimorfo αrsquo semelhante a α[18]

No polimorfo α da Pirazinamida sistema monocliacutenico (a = 2307plusmn002 b = 672plusmn001 c = 372plusmn001 Aring β =

1010plusmn04ordm) o plano do anel e o plano do grupo amida formam um acircngulo de 5ordm As moleacuteculas de PZA estatildeo

ligadas por ligaccedilotildees de hidrogeacutenio NHmiddotmiddotmiddotO (290Aring) formando diacutemeros centrossimeacutetricos (Figura 15) A ligaccedilatildeo

intermolecular mais forte entre os diacutemeros encontra-se entre o aacutetomo de nitrogeacutenio do grupo carboxamida e o

aacutetomo de nitrogeacutenio do anel de pirazina da moleacutecula vizinha NHmiddotmiddotmiddotN[19]

Figura 15 ndash Estrutura do polimorfo α da pirazinamida [19]

Haacute pequenas mas significativas diferenccedilas entre os valores dos comprimentos de ligaccedilatildeo das moleacuteculas de pira-

zinamida nas formas α- e β-PZA tambeacutem cristal do sistema monocliacutenico (a = 14372plusmn0007 b = 3711plusmn0003

(1)

(4)

(2)

(7)

(8)

(9)

(6)

(5) (3)

15

c = 10726plusmn0005 Aring β = 10192plusmn005ordm) indicando que a ressonacircncia entre o grupo amida e o anel de pirazina

dando algum caraacutecter de ligaccedilatildeo dupla da ligaccedilatildeo C(2)ndashC(7) eacute menos notoacuteria na moleacutecula β-PZA do que na α-

PZA O comprimento de ligaccedilatildeo dupla C=O na moleacutecula β-PZA (1231Aring) eacute menor do que a correspondente na

moleacutecula α-PZA (124Aring) Na β-PZA o aacutetomo de carbono da cadeia lateral situa-se perto do plano do anel

Assim o grupo carboxamida desvia-se cerca de 32ordm do plano do anel comparando com 5ordm na estrutura da α-

PZA[19] Na β-PZA existem tambeacutem diacutemeros centrossimeacutetricos ligados por ligaccedilotildees de hidrogeacutenio entre o

aacutetomo de hidrogeacutenio da amida e o aacutetomo de oxigeacutenio do grupo amida (Figura 16)

Figura 16 ndash Estrutura do polimorfo β da pirazinamida [20]

Existem grandes diferenccedilas entre as formas δ e β da pirazinamida no que diz respeito agraves ligaccedilotildees C(2)ndashC(7) e

C(7)ndashO(9) (estas diferenccedilas satildeo mais acentuadas quando comparando as formas δ e β do que comparando as

formas α e β da pirazinamida) A ressonacircncia entre o grupo amida e o anel de pirazina (a ligaccedilatildeo C(2)ndashC(7)

apresenta algum caraacutecter de ligaccedilatildeo dupla) eacute maior na α-PZA do que na β-PZA Neste pressuposto os compri-

mentos de ligaccedilatildeo obtidos para a δ-PZA (sistema tricliacutenico a = 5728plusmn0002 b = 5221plusmn0003 c =

9945plusmn0006 Aring β = 9727plusmn004) parecem indicar uma ressonacircncia reforccedilada entre o grupo amida e o anel de

pirazina na estrutura da δ-PZA do que na estrutura da α-PZA O aacutetomo de carbono C(7) do grupo carboxami-

da da δ-PZA situa-se muito perto do plano do anel da pirazina uma vez que o valor do acircngulo C(5)ndashC(2)ndashC(7)

eacute de (1792plusmn04)Aring Assim o plano do grupo carboxamida tem um desvio de apenas 08ordm em relaccedilatildeo ao anel de

pirazina Neste polimorfo sistema tricliacutenico haacute associaccedilatildeo em diacutemeros e a ligaccedilatildeo de hidrogeacutenio N(8)ndash

H(8rsquorsquo)middotmiddotmiddotO(9) tem um comportamento de 290Aring Natildeo parece existir no entanto nenhuma ligaccedilatildeo de hidrogeacutenio

forte a ligar os diacutemeros na estrutura cristalina da δ-PZA ao contraacuterio do que acontece nas estruturas da α- e β-

PZA (Figura 17)[21]

Em todos os polimorfos foi identificada a ligaccedilatildeo de hidrogeacutenio intramolecular NndashHN

16

Figura 17 ndash Estrutura do polimorfo δ da pirazinamida [21]

A Figura 18 apresenta a estrutura do polimorfo da pirazinamida γ Esta eacute a uacutenica forma de pirazinamida conhe-

cida onde natildeo haacute associaccedilatildeo em unidades dimeacutericas

Figura 18 ndash Estrutura do polimorfo γ da pirazinamida[22]

Apesar das estruturas cristalinas estarem publicadas natildeo eacute conhecida a relaccedilatildeo de estabilidade entre elas e satildeo

referidas na literatura temperaturas de fusatildeo semelhantes para todas as formas

17

142 ndash Picolinamida

A picolinamida (2-piridina carboxamida) Figura 19 foi estudada neste trabalho devido agraves suas semelhanccedilas

estruturais com a pirazinamida

Figura 19 ndash Estrutura da Picolinamida

A picolinamida soacutelido agrave temperatura ambiente muito soluacutevel em soluccedilatildeo aquosa aciacutedica apresenta actividade

bioloacutegica importante como inibidor da acccedilatildeo da poli(ADP-ribose) sintetase[23]

De acordo com a anaacutelise cristalograacutefica por difracccedilatildeo de raios-X foram identificadas duas modificaccedilotildees cristali-

nas da picolinamida ambas pertencentes ao grupo espacial monocliacutenico P21a com quatro moleacuteculas na ceacutelula

unitaacuteria[24] Numa modificaccedilatildeo (fase α a = 1642 b = 711 c = 519 Aring β = 1002ordm) duas moleacuteculas de PA

estatildeo ligadas por um par de ligaccedilotildees de hidrogeacutenio NHO para formar um diacutemero centrossimeacutetrico como

ocorre tambeacutem nos polimorfos α β e δ da pirazinamida (Figura 110) Os diacutemeros estatildeo ligados entre si por um

segundo conjunto de ligaccedilotildees de hidrogeacutenio NHO tal como no polimorfo β da pirazinamida[24] Nesta

modificaccedilatildeo o anel natildeo contribui para a ligaccedilatildeo de hidrogeacutenio e as cadeias moleculares adjacentes satildeo mantidas

juntas por forccedilas de van der Waals A segunda modificaccedilatildeo cristalina da PA para a qual apenas se conhecem os

paracircmetros da ceacutelula (fase β a = 2004 b = 1132 c = 536 Aring β = 986ordm) exibe estrutura dimeacuterica similar agrave da

primeira e segundo Takino e colaboradores teraacute uma associaccedilatildeo molecular semelhante agrave α-pirazinamida ou seja

neste caso a ligaccedilatildeo lateral dos diacutemeros envolve a participaccedilatildeo de um aacutetomo do anel de piridina como aceitador

de ligaccedilotildees de hidrogeacutenio [25]

Figura 110 ndash Arranjos moleculares da PA no polimorfo α a) formaccedilatildeo do diacutemero centrossimeacutetrico b) formaccedilatildeo de

cadeias ou bandas c) estrutura do polimorfo α da picolinamida As linhas a tracejado indicam as ligaccedilotildees de

hidrogeacutenio [24]

a) b) c)

18

143 ndash Ibuprofeno

O Ibuprofeno (IBP) (Figura 111) eacute um faacutermaco do grupo dos anti-inflamatoacuterios natildeo esteroacuteides (do subgrupo

quiacutemico dos derivados do aacutecido propanoacuteico) faacutermacos esses que tecircm em comum a capacidade de combater a

inflamaccedilatildeo a dor e a febre Tal como os outros anti-inflamatoacuterios natildeo esteroacuteides actua inibindo a produccedilatildeo de

prostagladinas substacircncias quiacutemicas produzidas pelo corpo que causam inflamaccedilatildeo e contribuem para a per-

cepccedilatildeo de dor pelo ceacuterebro Este faacutermaco reduz tambeacutem a febre ao bloquear a siacutentese de prostaglandinas no

hipotaacutelamo responsaacutevel pela regulaccedilatildeo da temperatura do corpo Tem ainda propriedades anticoagulantes

Juntamente com o aacutecido acetilsaliciacutelico (princiacutepio activo da Aspirina e de outros medicamentos) e o paracetamol

(princiacutepio activo do Ben-U-Ron e de outros medicamentos) o ibuprofeno faz parte da lista de faacutermacos essen-

ciais da Organizaccedilatildeo Mundial de Sauacutede [26]

Figura 111 ndash Estrutura do Ibuprofeno

A moleacutecula de IBP possui um carbono quiral e satildeo comercializadas quer a mistura raceacutemica de S(+) ndash IBP e

R(ndash) ndash IBP quer o enantioacutemero puro O enantioacutemero com interesse terapecircutico eacute o S(+) ndash IBP mas nas espe-

cialidades farmacecircuticas eacute incorporado o R(ndash) ndash IBP formando uma mistura raceacutemica [27ndash29]

A utilizaccedilatildeo de diversas teacutecnicas para a cristalizaccedilatildeo agrave temperatura ambiente em diferentes solventes cristaliza-

ccedilatildeo por mudanccedila de temperatura e cristalizaccedilatildeo por evaporaccedilatildeo do solvente conduziram agrave obtenccedilatildeo de cristais

de IBP raceacutemico com haacutebitos cristalinos diferentes [30 31] Por exemplo quando foi utilizada a teacutecnica de cris-

talizaccedilatildeo por arrefecimento foram observados cristais com forma de placas achatadas usando aacutelcoois como

solvente Os cristais obtidos a partir de acetona eacuteter etiacutelico e n-hexano tinham a forma de agulhas A cristaliza-

ccedilatildeo por mudanccedila de temperatura usando o diclorometano como solvente formou cristais de morfologia cuacutebi-

ca A partir destes resultados concluiu-se que podiam ser obtidas diferentes morfologias dos cristais (haacutebito

tamanho superfiacutecie) do IBP raceacutemico dependendo da preparaccedilatildeo e dos solventes usados [32] Estes cristais

tinham tambeacutem propriedades fiacutesicas diferentes Mas estas diferentes formas satildeo estruturalmente isomoacuterficas e

natildeo haacute um polimorfismo cristalino verdadeiro

A forma cristalograacutefica obtida nestes solventes forma I possui grupo espacial monocliacutenico P21c [32] Duas

moleacuteculas de ibuprofeno formam um diacutemero ciacuteclico atraveacutes das ligaccedilotildees de hidrogeacutenio dos grupos carboxiacutelicos

O diacutemero RS (plusmn) ndash IBP eacute formado por ligaccedilotildees de hidrogeacutenio atraveacutes de um centro de inversatildeo com uma

moleacutecula na configuraccedilatildeo R e outra na configuraccedilatildeo S (Figura 112)

Adicionalmente agrave bem conhecida fase cristalina I que funde a aproximadamente 75ordmC foi recentemente encon-

trada outra fase cristalina (II) que funde a uma temperatura mais baixa (17ordmC) e eacute menos estaacutevel [30] A compa-

19

raccedilatildeo das entalpias de fusatildeo das duas formas e a ausecircncia de transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido conduz agrave forte suspeita que

estas duas variedades polimoacuterficas formam um sistema monotroacutepico a fase I eacute a forma estaacutevel e a fase II eacute a

metaestaacutevel [32]

Figura 112 ndash Estrutura do polimorfo I da moleacutecula de ibuprofeno[33]

20

21

Capiacutetulo 2

22

23

2 Resultados e Discussatildeo

21 Estudo da Pirazinamida

211 ndash Avaliaccedilatildeo Preliminar

Na tabela 21 satildeo apresentadas imagens registadas sob luz polarizada dos soacutelidos obtidos por cristalizaccedilatildeo a

partir das soluccedilotildees por liofilizaccedilatildeo e tambeacutem da amostra de partida

Tabela 21 ndash Pirazinamida Imagens dos soacutelidos obtidos em diferentes condiccedilotildees experimentais (luz polarizada

ampliaccedilatildeo 200x)

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

1

-

Amostra comercial

4

Acetona

P1

2

-

P2

5

Dioxano

P1

3

Aacutegua

P1

6

Acetonitrilo

P1

Como pode concluir-se das imagens apresentadas na tabela os soacutelidos obtidos apresentam morfologias diferen-

tes Nas amostras obtidas em aacutegua e acetona na amostra comercial e na obtida por liofilizaccedilatildeo os cristais tecircm a

forma de agulhas apesar de apresentarem tamanhos diferentes muito mais finos no caso do liofilizado Os

cristais que precipitaram usando dioxano e acetonitrilo como solvente apresentam-se sob a forma de placas

A caracterizaccedilatildeo dos soacutelidos 1 a 5 foi efectuada por difracccedilatildeo de raios-X de poacute Os difractogramas obtidos

experimentalmente estatildeo representados nas Figuras 21 a 24 conjuntamente com os espectros simulados que

mais se lhe aproximam

24

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Inte

nsid

ade

2Theta

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Inte

nsid

ade

2Theta

Figura 21 ndash Espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute a) pirazinamida comercial b) simulado para a forma α

O difractograma de poacute da forma α da pirazinamida tem picos caracteriacutesticos a 2θ = 78 137 153 177 243

264 274 276 278ordm A semelhanccedila dos perfis dos difractogramas da pirazinamida comercial com o desta for-

ma natildeo deixa duacutevidas de que a amostra de partida eacute o polimorfo α

Para a pirazinamida cristalizada em aacutegua (conforme descrito na secccedilatildeo 4111) fez-se um estudo semelhante

natildeo foram encontradas mudanccedilas significativas na estrutura do soacutelido relativamente agrave amostra comercial pois

apesar de ter sido cristalizada a partir de aacutegua o difractograma possui picos com localizaccedilatildeo e intensidade relati-

va idecircnticas agraves presentes no polimorfo alfa da pirazinamida tendo assim sido o soacutelido identificado com a forma

α

Do mesmo modo a coincidecircncia do espectro obtido para a amostra obtida por liofilizaccedilatildeo e do simulado para a

forma γ permitiu concluir que por liofilizaccedilatildeo se obteve o polimorfo γ Figura 22 com picos caracteriacutesticos a 2θ

= 129 173 184 239 254 259 272 274 297 303 336 393ordm

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Inte

nsid

ad

e

2Theta

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Inte

nsid

ad

e

2Theta

Figura 22 ndash Espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute a) amostra de pirazinamida obtida por liofilizaccedilatildeo b) simulado para o

polimorfo γ

A cristalizaccedilatildeo de acetona origina a forma δ da pirazinamida (Figura 23) com picos caracteriacutesticos a 2θ = 91

164 173 182 200 235 277ordm

a) b)

a) b)

25

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Inte

nsid

ad

e

2Theta

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Inte

nsid

ad

e

2Theta

Figura 23 ndash Espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute a) pirazinamida cristalizada em acetona b) simulado para a forma δ

Em dioxano foi obtida uma mistura das formas β ( 2θ = 126 168 169 253 255 267 272ordm) e γ como se

conclui da Figura 24

0 5 10 15 20 25 30 35 40

2Theta

Inte

nsid

ad

e

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Inte

nsid

ad

e

2Theta

γγγγ

ββββ

Figura 24 ndash Espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute a) amostra cristalizada em dioxano b) espectro simulado das formas

β e γ

A amostra cristalizada em acetonitrilo natildeo foi avaliada por este meacutetodo de estudo e seraacute discutida mais agrave frente

Dispomos de amostras puras dos polimorfos α δ e γ da pirazinamida sendo portanto possiacutevel fazer a sua

caracterizaccedilatildeo por espectroscopia de infravermelho e investigar a relaccedilatildeo de estabilidade entre as fases

212 ndash Caracterizaccedilatildeo por Espectroscopia de Infravermelho

A anaacutelise por espectrofotometria de infravermelho pode ser de grande utilidade na caracterizaccedilatildeo de estruturas

polimoacuterficas quanto agrave sua estrutura quiacutemica fornecendo indicaccedilatildeo de ocorrecircncia de modificaccedilotildees apoacutes o pro-

a) b)

a) b)

26

cesso de cristalizaccedilatildeo Para poder ser utilizada com esta finalidade eacute necessaacuterio produzir amostras puras de cada

um dos polimorfos e caracterizaacute-los previamente

Nos estudos publicados sobre infravermelho da pirazinamida no estado soacutelido foi utilizada a forma α [3435] e

em muitos trabalhos natildeo eacute identificado o polimorfo utilizado [36ndash40] Neste trabalho estamos em condiccedilotildees de

fazer a caracterizaccedilatildeo espectroscoacutepica das formas α γ e δ da pirazinamida

Neste composto satildeo de particular relevacircncia os modos vibracionais envolvendo os grupos NndashH e C=O (grupos

envolvidos na formaccedilatildeo de ligaccedilotildees de hidrogeacutenio) que seratildeo alvo de anaacutelise mais detalhada

Os espectros de infravermelho registados para os polimorfos α δ e γ da pirazinamida satildeo apresentados nas

Figuras 25 a 27 Estes espectros foram obtidos em pastilha de KBr Espectros obtidos no modo de reflectacircncia

total atenuada provaram que a preparaccedilatildeo da pastilha natildeo tem efeito nas formas polimoacuterficas

3600 3500 3400 3300 3200 3100 3000 2900 2800

Absorvancia au

Numero de onda cm-1

3412

3289

3161

2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400

Absorvancia au

439

551

669

786

874

1022

1165

1389

1510

1598

Numero de onda cm-1

1707

1620

Figura 25 ndash Espectro de IV da pza comercial polimorfo α a) 3650 ndash 2800 cm-1 b) 2000 ndash 400 cm-1

Satildeo registadas diferenccedilas notoacuterias nos espectros dos trecircs polimorfos Iremos referir as mais significativas

O espectro de absorccedilatildeo na regiatildeo do infravermelho da pirazinamida comercial (Figura 25 polimorfo α) apre-

senta bandas intensas em 3412 3289 e 3161 cm-1 atribuiacutedas agrave elongaccedilatildeo do NndashH e em 1707 cm-1 atribuiacuteda ao

grupo amida (elongaccedilatildeo C=O e deformaccedilatildeo angular NH2 amida I)) No caso do polimorfo γ Figura 26 a

elongaccedilatildeo do NndashH daacute origem a bandas em 3433 3308 3252 e 3166 e a vibraccedilatildeo Amida I daacute lugar a bandas em

1707 e 1686 cm-1

a) b)

27

3600 3500 3400 3300 3200 3100 3000 2900 2800

00

05

10

15

Numero de onda cm-1

Absorvancia au 3433

3308

3252

3166

2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400

00

05

10

15

1585

434549

653779

876

1027

1053

1168

1373

1524

1603

Numero de onda cm-1

Absorvancia au 1707

1686

Figura 26 ndash Espectro de IV da pza liofilizada polimorfo γ a) 3650 ndash 2800 cm-1 b) 2000 ndash 400 cm-1

O espectro de IV do polimorfo δ Figura 27 apresenta na regiatildeo de elongaccedilatildeo do NndashH um perfil proacuteximo do

do polimorfo α mas os maacuteximos de absorvacircncia situam-se a 3426 3287 e 3168 cm-1 Recordar que na estrutura

cristalina de ambos os polimorfos estatildeo presentes diacutemeros centrossimeacutetricos os quais natildeo existem no polimorfo

γ A vibraccedilatildeo Amida I tem o maacuteximo de absorvacircncia no valor de energia mais baixo dos trecircs polimorfos 1674

cm-1

3600 3500 3400 3300 3200 3100 3000 2900 2800

02

04

06

08

10

12

14

16

18

20

Absorvancia au

Numero de onda cm-1

3426

3287

3168

2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400

02

04

06

08

10

12

14

16

18

20

439561657

873

1027

1063

1089

1176

1385

1436

1524

1591

Absorvancia au

Numero de onda cm-1

1674

Figura 27 ndash Espectro de IV da pza cristalizada de acetona a 25ordmC polimorfo δ a) 3650 ndash 2800 cm-1 b) 2000 ndash 400 cm-1

213 ndash Investigaccedilatildeo de relaccedilotildees de estabilidade dos polimorfos da Pirazinamida

Iniciou-se a investigaccedilatildeo com o estudo de pza comercial polimorfo α por calorimetria diferencial de varrimen-

to com velocidade de varrimento β = 10ordmCmin efectuando aquecimento entre 25ordmC e 197ordmC

A Figura 28 mostra um termograma tiacutepico obtido nestas condiccedilotildees para a pza comercial

a) b)

a) b)

28

60 80 100 120 140 160 180 200

20

30

40

50

60

70

Flu

xo

de

Ca

lor

(mw

)

Temperatura (C)

Figura 28 ndash Curva de DSC do polimorfo α da pirazinamida aquecimento de 75ordmC ateacute 197ordmC β = 10ordmCmin

m = 122mg

A curva de de DSC do polimorfo α apresenta dois sinais endoteacutermicos De um conjunto de 6 amostras inde-

pendentes obteve-se para o 1ordmpico os valores de Tonset = (1462 plusmn 03) ordmC e ∆H = (14 plusmn 03) kJmol e para o

2ordmpico Tonset = (1881 plusmn 05) ordmC e ∆H = (281 plusmn 02) kJmol A Tabela 22 sumaria os resultados obtidos

Tabela 22 ndash Valores de temperatura e de entalpia das transiccedilotildees observadas no aquecimento da

pirazinamida polimorfo α β = 10ordmCmin

1ordmPico 2ordmPico

Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) 1 1462 15 1883 280 2 1464 17 1886 284 3 1459 12 1878 281 4 1466 09 1873 280 5 1458 16 1881 283 6 1463 12 1883 279

Meacutedia e desvio padratildeo 1462plusmn03 14plusmn03 1881plusmn05 281plusmn02

A partir do conhecimento termodinacircmico que se tem e dos valores de entalpia calculados podemos prever que

o 1ordmpico da curva de DSC da Figura 28 corresponde a uma transiccedilatildeo de fase soacutelido-soacutelido do composto e o 2ordm

pico corresponde agrave sua fusatildeo uma vez que o valor de entalpia deste uacuteltimo eacute muito superior quando compara-

do com o primeiro Um processo de aquecimento de 25ordmC ateacute 197ordmC efectuado por termomicroscopia permitiu

registar as imagens apresentadas na Figura 29

29

34ordmC 97ordmC 135ordmC 153ordmC

155ordmC 158ordmC 172ordmC 177ordmC

184ordmC 187ordmC 189ordmC 192ordmC

Figura 29 ndash Transiccedilotildees de fase observadas para a pza comercial por termomicroscopia de luz polarizada no decurso do

aquecimento de 25ordmC a 197ordmC β = 10ordmCmin ampliaccedilatildeo 200x

Estas imagens confirmam a identificaccedilatildeo das transiccedilotildees discutidas acima

Seguidamente fez-se um estudo mais pormenorizado destes resultados realizando dois aquecimentos um pri-

meiro ateacute ao fim da transiccedilatildeo de fase (de 25ordmC ateacute 160ordmC) seguido de arrefecimento ateacute 25ordmC e depois de aque-

cimento ateacute agrave fusatildeo (de 25ordmC ateacute 197ordmC) Os resultados obtidos estatildeo exemplificados na Figura 210 Nos pro-

cessos de arrefecimento natildeo foi registado qualquer pico (arrefecimento conduzido a 20ordmCmin 10ordmCmin

5ordmCmin e 2ordmCmin)

20000 40000 60000 80000 100000 120000 140000 160000 180000 200000

200000

300000

400000

500000

600000

2

Flu

xo d

e C

alo

r (m

W)

Temperatura (C)

1

Figura 210 ndash Curva de DSC da pza comercial com β = 10ordmCmin e m = 115mg a) 1ordm aquecimento de 25ordmC a 160ordmC

b) 2ordm aquecimento de 25ordmC a 197ordmC apoacutes arrefecimento do soacutelido 2 ateacute agrave temperatura ambiente

a)

b)

20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

Temperatura (ordmC)

20

30

40

50

60

30

Os resultados de quatro experiecircncias levadas a cabo nestas condiccedilotildees estatildeo indicados na Tabela 23

Tabela 23 ndash Valores de temperatura e de entalpia de transiccedilatildeo obtidos por aquecimento da

pirazinamida polimorfo α nas condiccedilotildees indicadas na Figura 210 β = 10ordmCmin

Curva a) Curva b)

Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) 1 1464 14 1885 281 2 1462 12 1879 284 3 1462 16 1882 277 4 1465 14 1884 282

Meacutedia e desvio padratildeo 1463plusmn02 14plusmn02 1883plusmn02 281plusmn03

Com estes resultados podemos confirmar a existecircncia de uma transiccedilatildeo de fase por volta dos 146ordmC (no 1ordm

aquecimento) Tonset = (1463 plusmn 02)ordmC ∆H = (14 plusmn 02) kJmol n = 4 e apenas a ocorrecircncia de fusatildeo por

volta dos 188ordmC no 2ordm aquecimento Tonset = (1883 plusmn 02)ordmC ∆H = (281 plusmn 03) kJmol Pode concluir-se que a

forma inicial da pza comercial se transforma noutra e que eacute esta segunda que sofre fusatildeo

O espectro de infravermelho da amostra obtida apoacutes a transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido Figura 211 aponta para a trans-

formaccedilatildeo do polimorfo α no polimorfo γ

3600 3450 3300 3150 3000

-01

00

01

02

03

04

05

06

07

08

09

10

3285

3414

Absorvancia au

Numero de onda cm-1

a)

b)

3430

33073244

3164

3085

2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400

-01

00

01

02

03

04

05

06

07

08

09

10

4371523

1601

617

1157

1512

1578

1610

546

651775

877

1025

10541169

1374

1582

Absorvancia au

Numero de onda cm-1

a)

b)

1706

1687

Figura 211 ndash Espectro de IV da pza comercial a) composto de partida b) apoacutes transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido i) 3650 ndash 2800 cm-

1 ii) 2000 ndash 400 cm-1

Com a teacutecnica de difracccedilatildeo de raios X aplicada a uma amostra de pza comercial aquecida ateacute 160ordmC confirmou-

se que a forma cristalina final (apoacutes transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido) eacute a forma gama (γ-pirazinamida)

Uma amostra obtida por aquecimento do polimorfo α ateacute 160ordmC foi deixada agrave temperatura ambiente e foi

novamente analisada 3 meses depois efectuando um aquecimento ateacute 197ordmC verificando-se que mesmo apoacutes

este tempo natildeo sofreu alteraccedilatildeo o termograma obtido eacute similar ao apresentado na Figura 210 b)

Para o polimorfo obtido por liofilizaccedilatildeo polimorfo γ o estudo calorimeacutetrico por DSC conduziu a curvas

exemplificadas na Figura 212 o que era o esperado atendendo aos resultados jaacute referidos

i) ii)

31

20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

20

40

60

80

Temperatura (C)

Flu

xo

de

ca

lor

(mW

)

Figura 212 ndash Curva de DSC do polimorfo γ da pirazinamida aquecimento de 25ordmC ateacute 197ordmC β = 10ordmCmin

m = 303mg

Na curva de DSC do polimorfo γ (Figura 212) observa-se apenas um sinal endoteacutermico correspondente agrave

fusatildeo da amostra De um conjunto de 3 amostras independentes obteve-se para o processo de fusatildeo os valores

de Tonset = (1882 plusmn 01)ordmC e ∆H = (280 plusmn 02)kJmol Tabela 24

Tabela 24 ndash Valores de temperatura e de entalpia de transiccedilatildeo de fase registada no aque-

cimento da pirazinamida polimorfo γ β = 10ordmCmin

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

1 1881 280 2 1881 278 3 1883 282

Meacutedia e desvio padratildeo 1882plusmn01 280plusmn02

Com estes resultados podemos concluir que esta forma polimoacuterfica da pirazinamida natildeo experimenta qualquer

transformaccedilatildeo soacutelido-soacutelido antes da fusatildeo

A amostra de pza cristalizada de acetona (polimorfo δ) foi tambeacutem caracterizada por calorimetria diferencial de

varrimento realizando ensaios de aquecimento ateacute 197ordmC com velocidade de 10ordmCmin (Figura 213)

32

20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

20

40

60

Temperatura (C)

Flu

xo

de

ca

lor

(mW

)

Figura 213 ndash Curva de DSC do polimorfo δ da pirazinamida (aquecimento de 25ordmC ateacute 197ordmC β = 10ordmCmin

m = 147mg)

Podemos verificar novamente a ocorrecircncia de duas transformaccedilotildees endoteacutermicas sendo que a primeira corres-

ponde a transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido Tonset = (1305 plusmn 03) ordmC ∆H = (17 plusmn 02) kJmol n = 5 e a segunda agrave fusatildeo

Tonset = (1883 plusmn 01) ordmC ∆H = (276 plusmn 06) kJmol n = 5 A Tabela 25 resume os resultados obtidos

O polimorfo δ foi entatildeo aquecido ateacute 165ordmC (apoacutes a transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido) natildeo se tendo observado qualquer

transiccedilatildeo de fase no arrefecimento subsequente ateacute agrave temperatura ambiente O espectro de difracccedilatildeo de raios-X

de poacute da amostra resultante deste ciclo de aquecimento arrefecimento permitiu concluir que a forma delta se

transforma no polimorfo gama apoacutes aquecimento

Tabela 25 ndash Valores de temperatura e de entalpia das transiccedilotildees de fase registadas no aqueci-

mento da pirazinamida polimorfo δ β = 10ordmCmin

1ordmPico 2ordmPico

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) 1 1308 18 1884 279 2 1303 17 1881 268 3 1304 18 1884 275 4 1301 14 1883 279 5 1307 17 1882 278

Meacutedia e desvio padratildeo 1305plusmn03 17plusmn02 1883plusmn01 276plusmn06

Na Figura 214 a) podemos verificar a existecircncia de uma grande irregularidade no pico correspondente agrave transi-

ccedilatildeo soacutelido-soacutelido o que poderaacute indicar a co-existecircncia de vaacuterias transformaccedilotildees Sendo assim fez-se um novo

estudo efectuando um aquecimento ateacute 137ordmC que eacute a zona onde existem os vaacuterios picos (Figura 214 b)) O

espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute desta amostra confirmou tratar-se da forma γ da pirazinamida natildeo ocor-

33

rendo qualquer outra transiccedilatildeo de fase apesar da irregularidade apresentada nos picos que poderaacute resultar de

heterogeneidade das partiacuteculas soacutelidas

120 140

32

34

36

Flu

xo

de

Calo

r (m

W)

Temperatura (C)

b) Aquecimento ateacute 165 C

a) Aquecimento ateacute 137 C

Figura 214 ndash Curvas de DSC para a pza cristalizada em acetona β = 10ordmCmin a) aquecimento de 25ordmC ateacute 137ordmC m =

147 mg b) aquecimento de 25ordmC ateacute165ordmC m = 152 mg

Foram obtidas para a amostra de pirazinamida gerada por cristalizaccedilatildeo em acetonitrilo amostra 6 na Tabela

21 as curvas de DSC apresentadas na Figura 215 registadas em diferentes condiccedilotildees experimentais aquecimen-

to ateacute agrave fusatildeo no caso da curva a e num ciclo de aquecimentos arrefecimentos no caso das curvas b Os arrefe-

cimentos foram realizados a 10ordmCmin natildeo se registando qualquer transiccedilatildeo de fase nesses varrimentos

Figura 215 ndash Curvas de DSC para a pza cristalizada em acetonitrilo (polimorfos α e δ) a m = 161 mg aquecimento de

25ordmC ateacute 197ordmC b1 m = 181 mg aquecimento de 25ordmC ateacute 135ordmC b2 aquecimento de 25ordmC ateacute 165ordmC apoacutes

arrefecimento de b1 ateacute 25ordmC b3 aquecimento de 25ordmC ateacute 197ordmC apoacutes arrefecimento de b2 ateacute 25ordmC β =

10ordmCmin

Temperatura (ordmC)

Flu

xo d

e C

alo

r (m

W)

34

Na Figura 215 observam-se duas transiccedilotildees endoteacutermicas antes do pico de fusatildeo Estas transformaccedilotildees de fase

foram estudadas por espectroscopia de IV

O espectro de IV da amostra de partida Figura 216 a) confirma que na cristalizaccedilatildeo em acetonitrilo foi gerada

uma mistura dos polimorfos α e δ (Figura 216 a)) Registou-se tambeacutem espectros de IV da amostra aquecida ateacute

135ordmC (como na curva de DSC b1 da Figura 215) Figura 216 b)) seguida de arrefecimento ateacute 25ordmC e da

amostra aquecida ateacute 165ordmC Figura 216 c)

Figura 216 ndash Espectro de Infravermelho de a) amostra de pirazinamida cristalizada em acetonitrilo b) amostra anterior

apoacutes aquecimento ateacute 135ordmC c) amostra apoacutes aquecimento ateacute 165ordmC A) espectros dos polimorfos α e

δ puros B) espectro do polimorfo γ puro

Satildeo evidentes a partir da Figura 216 as transiccedilotildees do polimorfo δ para o polimorfo α que posteriormente se

transforma no polimorfo γ A identidade das fases soacutelidas foi ainda confirmada por difracccedilatildeo de raios-X reali-

zadas em amostras preparadas de forma similar

Apesar de natildeo poder ser obtida a forma polimoacuterfica β pura os dados de DSC e termomicroscopia realizados na

amostra 5 (β + γ) mostram uma transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido endoteacutermica aos 95ordmC β = 10ordmCmin (Figura 217)

originando o polimorfo γ como depois foi confirmado por espectroscopia de IV e pela temperatura de fusatildeo

caracteriacutestica

Numero de onda cm-1

Absorv

ancia

u

a

a)

b)

c)

A

B

35

Figura 217 ndash a) Curvas de aquecimento da pza cristalizada de dioxano polimorfos β e γ m = 166 mg β = 10ordmCmin b)

Imagens de termomicroscopia registadas antes e depois da transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido

Estabilidade relativa dos polimorfos de pirazinamida

Todas as transiccedilotildees de fase verificadas no estudo da pirazinamida satildeo endoteacutermicas e na ausecircncia de mudanccedilas

conformacionais significativas da moleacutecula de pza nos diferentes polimorfos este comportamento aponta para

uma relaccedilatildeo enantiotroacutepica entre as fases envolvidas [122641] De acordo com Burger e Ramberger esta regra

da entalpia da transiccedilatildeo faz previsotildees correctas em 99 dos casos [26] A partir do estudo do comportamento

teacutermico das formas α β δ e γ da pirazinamida pode-se prever o diagrama energia de Gibbs em funccedilatildeo da tem-

peratura que se apresenta na Figura 218

Figura 218 ndash Diagrama de energia temperatura das formas cristalinas (α β δ e γ) da pirazinamida G representa a ener-

gia de Gibbs T a temperatura de transiccedilatildeo

Temperatura (ordmC)

dQ

dt

(mW

)

a) b)

Antes da transiccedilatildeo Depois da Transiccedilatildeo

Temperatura

Energ

ia

36

De acordo com este diagrama o polimorfo δ eacute a forma soacutelida termodinamicamente estaacutevel agrave temperatura

ambiente e o polimorfo γ eacute a forma cristalina mais estaacutevel acima de ~ 145ordmC De realccedilar a elevada estabilidade

cineacutetica de todas as formas polimoacuterficas da pirazinamida

22 Estudo da Picolinamida

Na tabela satildeo apresentadas imagens registadas sob luz polarizada das formas soacutelidas obtidas por cristalizaccedilatildeo a

partir das soluccedilotildees e tambeacutem da amostra de partida

Tabela 26 ndash Picolinamida Imagens dos soacutelidos obtidos em diferentes condiccedilotildees experimentais (luz polarizada

ampliaccedilatildeo 200x)

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

1

-

Amostra comercial

4

Etanol

P1

2

Acetato de etilo

P1

5

Etanol

P2

3

Acetato de etilo

P2

Foram observadas formas cristalinas com diferentes morfologias Quer na utilizaccedilatildeo de acetato de etilo quer na

amostra comercial foram obtidos cristais com a forma de placas apesar de apresentarem tamanhos diferentes

Os cristais que precipitaram usando etanol como solvente apresentam a forma de aglomerados esfeacutericos

Devido a problemas teacutecnicos com o difractoacutemetro de raios-X de poacute do Departamento de Fiacutesica da Universida-

de de Coimbra natildeo foi possiacutevel caracterizar as amostras por este meacutetodo

221 ndash Estudo da Picolinamida comercial

Apenas a picolinamida comercial foi caracterizada num equipamento de difracccedilatildeo de raios-X de poacute sendo a

amostra sujeita a moagem antes do ensaio O difractograma obtido estaacute representado na Figura 219 juntamen-

te com o espectro simulado da forma cristalina de picolinamida que se encontra caracterizada estruturalmente

37

[24] O difractograma de poacute da picolinamida comercial tem picos caracteriacutesticos a 2θ = 1665 1737 2068

2516 2802 3500ordm

10 20 30 40

Inte

nsid

ade

2Theta

b) Simulado

a) Experimental

Figura 219 ndash Espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute da picolinamida comercial a) experimental b) simulado

Da comparaccedilatildeo entre os dois difractogramas natildeo eacute possiacutevel afirmar que nos dois casos as moleacuteculas tenham a

mesma orientaccedilatildeo cristalograacutefica Voltaremos a discutir estes resultados mais tarde

O comportamento teacutermico da amostra de picolinamida comercial foi investigado por calorimetria diferencial de

varrimento e por termomicroscopia com luz polarizada

Na Figura 220 eacute apresentada uma curva tiacutepica obtida no estudo da picolinamida comercial por calorimetria

diferencial de varrimento com uma velocidade de varrimento β = 10ordmCmin realizando um aquecimento de

25ordmC ateacute 115ordmC

20 40 60 80 100

20

40

Temperatura (C)

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Figura 220 ndash Curva de DSC para a PA comercial aquecimento de 25ordmC ateacute 115ordmC β = 10ordmCmin m = 138mg

A curva de DSC da PA comercial Figura 220 apresenta tipicamente trecircs sinais endoteacutermicos De um conjunto

de 3 amostras independentes obteve-se para o 1ordmpico os valores de Tonset = (802plusmn005) ordmC e ∆H =

38

(020plusmn001)kJmol para o 2ordmpico os valores de Tonset = (10175plusmn008) ordmC e ∆H = (022plusmn001) kJmol e para o

3ordmpico os valores de Tonset = (1067plusmn01) ordmC e ∆H = (187plusmn005) kJmol Tabela 27

Tabela 27 ndash Valores de temperatura e de entalpia das transiccedilotildees de fase registadas no aquecimento da pico-

linamida amostra comercial β = 10ordmCmin

1ordmPico 2ordmPico 3ordmPico

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) 1 802 020 1018 022 1066 187 2 802 019 1017 022 1068 187 3 802 020 1018 021 1067 188

Meacutedia e desvio padratildeo 802plusmn005 020plusmn001 10175plusmn008 022plusmn001 1067plusmn01 187plusmn005

Imagens de termomicroscopia obtidas num varrimento realizado em condiccedilotildees idecircnticas satildeo apresentadas na

Figura 221 e confirmam o primeiro processo endoteacutermico como uma transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido

25ordmC 86ordmC 96ordmC 98ordmC

108ordmC 115ordmC

Figura 221 ndash Transiccedilotildees de fase observadas para a PA comercial por termomicroscopia de luz polarizada no decurso do

aquecimento de 25ordmC a 115ordmC β = 10ordmCmin ampliaccedilatildeo 200x

Uma vez confirmada a existecircncia de transiccedilotildees soacutelido-soacutelido no aquecimento da amostra de picolinamida

comercial estudou-se este processo em mais pormenor Fizeram-se ciclos de aquecimento arrefecimento ateacute

95ordmC e ateacute 105ordmC (temperaturas a que se verifica o fim da transiccedilatildeo) que se encontram representadas nas Figu-

ras 222 e 223

39

20 30 40 50 60 70 80 90 100

19

20

21F

luxo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

Arrefecimento

1 Aquecimento

20 40 60 80 100 120

20

30

40

Temperatura (C)

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Figura 222 ndash Curvas de DSC para a PA comercial β = 10ordmCmin m = 147mg a) aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC segui-

do de arrefecimento ateacute 25ordmC b) 2ordm aquecimento de 25ordmC ateacute 115ordmC

20 30 40 50 60 70 80 90 100 110

19

20

21

22

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

Arrefecimento

1 Aquecimento

20 40 60 80 100 120

20

30

40

Temperatura (C)

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Figura 223 ndash Curvas de DSC para a PA comercial β = 10ordmCmin m = 143mg a) aquecimento de 25ordmC ateacute 105ordmC segui-

do de arrefecimento ateacute 25ordmC b) 2ordm aquecimento de 25ordmC ateacute 115ordmC

Como eacute visiacutevel na Figura 222 no processo de arrefecimento natildeo eacute registada qualquer transiccedilatildeo de fase o que se

confirma pela ausecircncia de endoteacutermica correspondente agrave transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido na curva b) Em contrapartida

no processo de arrefecimento ilustrado na Figura 223 regista-se um processo exoteacutermico de baixa energia e no

aquecimento subsequente apenas o principal pico de fusatildeo eacute observado

Antes de passar agrave avaliaccedilatildeo por espectroscopia de Infravermelho dos diferentes soacutelidos obtidos nestes ciclos de

aquecimento arrefecimento referiremos os resultados de estudos por DSC dos soacutelidos obtidos por arrefeci-

mento do fundido

Nas Figuras 224 e 225 ilustram-se alguns resultados de ciclos de aquecimento arrefecimento a partir do fun-

dido β = 10ordmCmin Como se vecirc na Figura 224 c) apoacutes a cristalizaccedilatildeo do fundido satildeo obtidos dois picos de

elevada entalpia com Tonset = 102ordmC e 106ordmC que indiciam fusatildeo de duas formas polimoacuterficas diferentes Com

base nestes resultados eacute razoaacutevel interpretar a transiccedilatildeo a 102ordmC como um processo de fusatildeo Neste sentido o

ciclo aquecimento arrefecimento ilustrado na Figura 223 a) terminaria com a fusatildeo de uma contribuiccedilatildeo resi-

a) b)

a) b)

40

dual de uma forma soacutelida que no arrefecimento cristaliza no polimorfo mais abundante obtendo-se em seguida

fusatildeo desta forma pura Figura 223 b) Pode concluir-se que da comparaccedilatildeo das Figuras 224 e 225 que o arre-

fecimento do fundido pode resultar em formaccedilatildeo de estruturas diferentes em ciclos diferentes

20 40 60 80 100 120

-20

-10

0

10

20

30

40

50

Flu

xo

de C

alo

r (m

W)

Temperatura (C)

c) 2 Aquecimento

b) Arrefecimento

a) 1 Aquecimento

Figura 224 ndash Curvas de DSC para a PA comercial β = 10ordmCmin m = 164mg aquecimento seguido de arrefecimento e

novo aquecimento

20 40 60 80 100 120

-50

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

50

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

e) 3 Aquecimento

d) 2 Arrefecimento

c) 2 Aquecimento

b) 1 Arrefecimento

a) 1 Aquecimento

Figura 225 ndash Curvas de DSC para a PA comercial m = 147mg 1ordmaquecimento β = 10ordmCmin 1ordmarrefecimento β =

1ordmCmin 2ordmaquecimento β = 10ordmCmin 2ordmarrefecimento β = 10ordmCmin 3ordmaquecimento β =

10ordmCmin

Foram registados os espectros de FTIRATR da amostra obtida em ciclos de aquecimento arrefecimento

como referidos na Figura 222 a) e 223 a) Os espectros satildeo apresentados na Figura 226 onde estatildeo tambeacutem

identificadas as bandas principais

41

000

005

010

015

1612

316832751294

695

749

784

825

996

1043

10881155

1221

1246

1288

1386

1440

1468

15671586

1668

C 105

000

007

014

16143060

327434113450

1567

695

749

793

825

910

996

104310911164

1250

1288

1386

1443

1468

1586

Ab

so

rva

ncia

u

a

C 95

3300 3000 2700 1600 1400 1200 1000 800

000

008

016

3060

3451

15671601

1662

31663432

698

755

793

828907

996

10401094

1145

1285

1386

1440

15861659

3166

3273

Numero de onda cm-1

C 253415

Figura 226 ndash Espectro de IVATR da PA comercial a) composto de partida b) apoacutes aquecimento ateacute 95ordmC c) apoacutes

aquecimento ateacute 105ordmC

Eacute interessante verificar a semelhanccedila do perfil das bandas do espectro da picolinamida comercial Figura 226 a)

na regiatildeo de elongaccedilatildeo do NndashH com o dos espectros dos polimorfos α e δ da pirazinamida (Figuras 25 e 27)

Relembremos que nestas duas fases da pirazinamida haacute associaccedilatildeo molecular com a formaccedilatildeo de dois diacutemeros

centrossimeacutetricos que estatildeo tambeacutem presentes no cristal da picolinamida

Os espectros dos soacutelidos resultantes dos diferentes tratamentos teacutermicos diferem principalmente como espera-

do na regiatildeo de elongaccedilatildeo do NndashH e na amida I O espectro c) apresenta grande semelhanccedila com o obtido por

Fausto e Colaboradores [23 25] para um cristal obtido por annealing dum filme de vidro a T = 280 K e corres-

ponde a um polimorfo diferente do que estaacute presente na amostra de partida

O espectro apresentado na Figura 226 b) na interpretaccedilatildeo que temos vindo a fazer seria originado por uma

mistura de polimorfos Para a validaccedilatildeo desta interpretaccedilatildeo seraacute essencial proceder ao estudo por difracccedilatildeo de

raios-X de poacute das amostras preparadas de modo idecircntico

Numa nota final apresenta-se na Figura 227 A o espectro FTIRATR registado apoacutes moagem da amostra de

picolinamida comercial em almofariz no procedimento habitualmente usado na preparaccedilatildeo de pastilha para

infravermelho Como eacute evidente da comparaccedilatildeo com o espectro da amostra analisada sem preparaccedilatildeo Figura

227 B a moagem produz alteraccedilatildeo da forma polimoacuterfica Lembremos que na obtenccedilatildeo do espectro de difrac-

ccedilatildeo de raios-X de poacute apresentado na Figura 219 se procedeu agrave moagem do composto Seraacute portanto necessaacute-

rio realizar mais ensaios sobre a amostra comercial para confirmar as conclusotildees que a Figura 219 indica as

diferenccedilas observadas nos difractogramas poderatildeo resultar da moagem da amostra

a)

b)

c)

42

3600 3500 3400 3300 3200 3100 3000 2900 2800

000

005

010

015

Ab

so

rvacircn

cia

(u

a)

Numero de onda (cm-1)

B Amostra comercial

A Amostra comercial sujeita a moagem

1600 1400 1200 1000 800 600

000

005

010

015

020

025

030

Abso

rvacirc

ncia

(u a

)

Numero de onda (cm-1)

B Amostra comercial

A Amostra comercial sujeita a moagem

Figura 227 ndash Espectro de IVATR da picolinamida a) 3600 ndash 2800 cm-1 b) 1700 ndash 600 cm-1 A amostra comercial sujeita

a moagem B amostra comercial

222 ndash Estudo da Picolinamida cristalizada em acetato de etilo e em etanol

A investigaccedilatildeo do comportamento teacutermico das diferentes amostras obtidas por cristalizaccedilatildeo em soluccedilatildeo por

calorimetria diferencial de varrimento de 25ordmC ateacute agrave fusatildeo estaacute ilustrado nas Figuras 228 a 229 Para os soacutelidos

obtidos por cristalizaccedilatildeo em etanol e em acetato de etilo agrave temperatura ambiente eacute registado um pico de fusatildeo

largo com temperatura de onset entre 96 e 97ordmC e entalpia compreendida entre 15 e 18 kJmol Os ensaios

foram efectuados 3 semanas apoacutes a preparaccedilatildeo das amostras e natildeo eacute expectaacutevel que a largura do pico possa ser

devida agrave contaminaccedilatildeo com o solvente Em ensaios realizados dois meses mais tarde verificou-se que natildeo ocor-

reu alteraccedilatildeo na amostra cristalizada de etanol enquanto que evoluccedilatildeo niacutetida teve lugar na amostra cristalizada

de acetato de etilo agrave temperatura ambiente Figuras 230 e 231

Na amostra obtida por cristalizaccedilatildeo em acetato de etilo com evaporaccedilatildeo do solvente a 4ordmC para aleacutem deste

primeiro pico eacute tambeacutem observado um segundo pico com temperatura de onset Tonset ~ 105ordmC Estes resulta-

dos apontam para a existecircncia de polimorfos gerados concomitantemente por este meacutetodo de cristalizaccedilatildeo

estando previstas novas experiecircncias para verificar a reprodutibilidade dos resultados e caso esta se confirme a

investigaccedilatildeo do soacutelido obtido por difracccedilatildeo de raios-X de poacute e de monocristal

a) b)

43

20 40 60 80 100 120

20

25

30

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

b) PA em acetato de etilo (frio)

a) PA em acetato de etilo (T amb)

Figura 228 ndash Curvas de DSC para a PA cristalizada em acetato de etilo β = 10ordmCmin a) meacutetodo P1prime m = 147 mg b)

meacutetodo P2prime m = 148 mg

20 40 60 80 100 120

20

25

30

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

b) PA em etanol (frio)

a) PA em etanol (T amb)

Figura 229 ndash Curvas de DSC para a PA cristalizada em etanol β = 10ordmCmin a) meacutetodo P1prime m = 152 mg b) meacutetodo

P2prime m = 149 mg

44

20 40 60 80 100 120

20

30

40

50

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

b) Aquecimento em Maio

a) Aquecimento em Marccedilo

Figura 230 ndash Curvas de DSC para a PA cristalizada em acetato de etilo agrave temperatura ambiente β = 10ordmCmin a) aque-

cimento em Marccedilo m = 138 mg b) aquecimento em Maio m = 135 mg

20 40 60 80 100 120

20

22

24

26

28

Flu

xo

de

Calo

r (m

W)

Temperatura (C)

b) Aquecimento em Maio

a) Aquecimento em Marccedilo

Figura 231 ndash Curvas de DSC para a PA cristalizada em etanol agrave temperatura ambiente β = 10ordmCmin a) aquecimento em

Marccedilo m = 139 mg b) aquecimento em Maio m = 144 mg

23 Estudo do Ibuprofeno

Como referido na secccedilatildeo 143 estaacute descrito que a mesma forma polimoacuterfica do ibuprofeno eacute obtida por crista-

lizaccedilatildeo em vaacuterios solventes e seguindo vaacuterios meacutetodos experimentais Os cristais tecircm morfologias diferentes e

propriedades mecacircnicas diferentes [28303142]

45

Neste capiacutetulo apresentam-se os resultados preliminares dum estudo calorimeacutetrico das amostras soacutelidas do ibu-

profeno cristalizadas em diferentes solventes e tambeacutem de amostras comerciais de duas origens distintas reali-

zado com o objectivo de averiguar o seu comportamento teacutermico

As formas soacutelidas obtidas por cristalizaccedilatildeo a partir das soluccedilotildees do ibuprofeno estatildeo apresentadas na tabela

seguinte

Tabela 28 ndash Imagens de formas soacutelidas do Ibuprofeno obtidas em diferentes condiccedilotildees experimentais (luz pola-

rizada 200x)

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

1

-

Comercial Sigma

4

Acetona

P2

2

Acetona

P1

5

n-Hexano

P2

3

n-Hexano

P1

Efectuou-se um estudo por difracccedilatildeo de raios-X de poacute das amostras de Ibuprofeno da Sigma e da amostra cris-

talizada de n-Hexano agrave temperatura ambiente O difractograma obtido experimentalmente para a amostra da

Sigma e o simulado para a forma I estatildeo representados na Figura 232 O espectro obtido para a amostra crista-

lizada em n-hexano era indistinguiacutevel destes

0 10 20 30 40

Inte

nsid

ad

e

2Theta

b) IBP Sigma

a) IBP forma I

Figura 232 ndash Espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute do ibuprofeno a) forma I b) Sigma

46

Da comparaccedilatildeo entre os dois difractogramas eacute possiacutevel afirmar que em ambos os casos as moleacuteculas tecircm a

mesma orientaccedilatildeo cristalograacutefica

Iniciou-se o estudo das amostras de ibuprofeno comercial da Sigma e da USP por Calorimetria Diferencial de

Varrimento com uma velocidade de varrimento β = 10ordmCmin realizando um aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC

(Figuras 233 e 234)

20 30 40 50 60 70 80 90

20

25

30

35

40

Temperatura (C)

Flu

xo d

e C

alo

r (m

W)

Figura 233 ndash Curva de DSC para o IBP comercial Sigma aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC β = 10ordmCmin m = 125mg

20 30 40 50 60 70 80 90

20

22

24

26

28

Temperatura (C)

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Figura 234 ndash Curva de DSC para o IBP USP aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC β = 10ordmCmin m = 134mg

As curvas de DSC apresentam apenas um sinal endoteacutermico estando os paracircmetros caracteriacutesticos da curva de

fusatildeo apresentados na Tabela 29

47

Tabela 29 ndash Valores de temperatura e de entalpia da transiccedilatildeo de fase registada no

aquecimento do ibuprofeno amostra da Sigma e da USP β = 10ordmCmin

Sigma USP

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

1 747 251 752 257 2 753 253 752 256 3 751 260 752 256 4 751 246 752 257

Meacutedia e desvio padratildeo 751plusmn03 253plusmn05 752plusmn005 257plusmn005

Natildeo haacute diferenccedilas significativas entre os resultados obtidos para as duas amostras apesar do pico de fusatildeo da

amostra da USP ser mais estreito

O estudo das amostras ibuprofeno obtidas por cristalizaccedilatildeo de acetona (P1 e P2) foi realizado por calorimetria

diferencial de varrimento na mesma gama de temperatura com velocidades de varrimento diferentes (β =

10ordmCmin e β = 2ordmCmin Figura 235)

70 75 80

18

20

22

24

26

28

30

32

34

36

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

2 - Cristalizaccedilao a frio

1 - Cristalizaccedilao agrave T amb

70 75 80

18

20

22

24

26

28

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

4 - Cristalizaccedilao a frio

3 - Cristalizaccedilao agrave T amb

Figura 235 ndash Curva de DSC para o IBP cristalizado de acetona procedimentos P1rsquo e P2rsquo aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC

a) β = 10ordmCmin m = 134mg b) β = 2ordmCmin 3 m = 138mg 4 m = 135 mg

O pico de fusatildeo obtido a partir da amostra cristalizada agrave temperatura ambiente apresenta-se parcialmente divi-

dido Uma explicaccedilatildeo comum para este facto eacute a existecircncia de polimorfismo Os paracircmetros caracteriacutesticos

destas curvas estatildeo apresentados na Tabela 210

a) b)

3

4

48

Tabela 210 ndash Valores de temperatura e de entalpia da transiccedilatildeo de fase registada no aquecimento do ibuprofeno

cristalizado de acetona β = 10ordmCmin e β = 2ordmCmin

A partir dos resultados apresentados na Tabela 210 podemos concluir que os cristais obtidos por cristalizaccedilatildeo a

baixa temperatura fundem aproximadamente 1ordmC abaixo dos cristais obtidos por cristalizaccedilatildeo agrave temperatura

ambiente Verifica-se ainda que mesmo a velocidades de varrimento diferentes os cristais obtidos nas mesmas

condiccedilotildees apresentam temperatura de fusatildeo muito semelhante

Os termogramas obtidos no estudo do ibuprofeno cristalizado de n-hexano (P1 e P2) por calorimetria dife-

rencial de varrimento com velocidades de varrimento diferentes (β = 10ordmCmin e β = 2ordmCmin) estatildeo apre-

sentados na Figura 236 e na Tabela 211

70 75 80

12

14

16

18

20

22

24

26

28

30

32

34

36

38

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

2 - Cristalizaccedilao a frio

1 - Cristalizaccedilao agrave T amb

70 75 80

20

22

24

26

28

30

Flu

xo d

e C

alo

r (m

W)

Temperatura (C)

4 - Cristalizaccedilao a frio

3 - Cristalizaccedilao agrave T amb

Figura 236 ndash Curva de DSC para o IBP cristalizado de n-hexano procedimentos P1rsquo e P2rsquo aquecimento de 25ordmC ateacute

95ordmC a) β = 10ordmCmin 1 m = 143mg 2 m = 139 mg b) β = 2ordmCmin 3 m = 140mg 4 m = 137 mg

A partir dos resultados podemos concluir que os cristais obtidos agrave temperatura ambiente e os cristais obtidos

com a cristalizaccedilatildeo a frio natildeo apresentam grande diferenccedila a niacutevel de temperatura e entalpia de fusatildeo No entan-

to o sinal obtido a partir da amostra cristalizada agrave temperatura ambiente aquecida tanto a 10ordmCmin como a

2ordmCmin apresenta-se dividido apesar da divisatildeo ser mais notoacuteria a 2ordmCmin

Cristalizaccedilatildeo agrave T amb Cristalizaccedilatildeo a frio

β 10ordmCmin 2ordmCmin 10ordmCmin 2ordmCmin

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

1 747 215 751 203 733 223 737 232

2 739 233 731 201 733 219 738 228

3 752 228 731 219 744 223 739 229

4 749 237 745 237 738 223 739 231

5 752 249 746 243 742 218 740 230

6 749 235 760 241 743 224 736 229

Meacutedia e desvio padratildeo 748plusmn05 233plusmn11 744plusmn10 224plusmn17 739plusmn05 222plusmn03 738plusmn02 230plusmn02

a) b)

49

Tabela 211 ndash Valores de temperatura e de entalpia da transiccedilatildeo de fase registada no aquecimento do ibuprofeno

cristalizado de n-hexano β = 10ordmCmin e β = 2ordmCmin

A partir dos resultados obtidos por DSC verificou-se que tanto a amostra cristalizada de acetona como a amos-

tra cristalizada de n-hexano ambas agrave temperatura ambiente apresentavam um pico de fusatildeo composto o que

pode indicar a ocorrecircncia de transiccedilotildees soacutelido-soacutelido e aleacutem disso temperatura de fusatildeo que difere da das

amostras obtidas na Sigma e na USP Sendo assim fez-se um estudo mais pormenorizado das amostras cristali-

zadas de n-hexano por comparaccedilatildeo com as amostras de ibp da Sigma e da USP por espectroscopia de IV para

caracterizaccedilatildeo da forma inicial A Figura 237 mostra os espectros de espectroscopia de IV-ATR das amostras

3000 2800 2600 2400

000

005

010

015

020

2540

2540

2540

2542

2601

2601

2601

2601

2631

2631

2631

2631

2729

2728

2728

2728

2850

2850

2850

2850

2868

2868

2868

2868

2877

2875

2875

2876

2924

2922

2922

2924

2954

2954

2956

Ab

so

rvacirc

ncia

(u

a

)

Numero de Onda (cm-1)

IBP USP

IBP comercial

IBP n-Hexano (frio)

IBP n-Hexano (Tamb)

2954

1800 1600 1400 1200 1000 800

000

005

010

015

020

025

030

035

040

045

050668

690747

779

849

867936

948

9701007

1070

1092

1124

1184

1231

12681320

1379

1419

14621506

Ab

so

rvacircncia

(u

a

)

Numero de Onda (cm-1)

IBP USP

IBP comercial

IBP n-Hexano (frio)

IBP n-Hexano (Tamb)

1712

Figura 237 ndash Espectro de IV (25ordmC) ibp USP ibp Sigma e ibp cristalizado de n-hexano a) 3100 ndash 2400 cm-1 b) 1800 ndash

650 cm-1

Os espectros de infravermelho das amostras a 25ordmC apontam para que se trate da mesma forma polimoacuterfica

Espectros de difracccedilatildeo de raios-X de poacute da amostra da Sigma e da amostra obtida por cristalizaccedilatildeo em n-

hexano natildeo mostraram tambeacutem diferenccedilas

Assim sendo a partir destes resultados natildeo satildeo detectadas diferenccedilas significativas entre as amostras de partida

e entatildeo as diferenccedilas registadas no comportamento teacutermico natildeo apontam para polimorfismo mas para altera-

ccedilotildees na formaccedilatildeo dos cristais nomeadamente no crescimento e tamanho das partiacuteculas[43ndash45] Estudos adicio-

nais satildeo necessaacuterios para confirmar esta hipoacutetese

Cristalizaccedilatildeo agrave T amb Cristalizaccedilatildeo a frio

β 10ordmCmin 2ordmCmin 10ordmCmin 2ordmCmin

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

1 741 224 744 236 742 247 744 249

2 744 223 748 234 746 242 742 247 3 740 225 745 238 743 246 740 242

4 743 227 747 237 743 243 745 240 Meacutedia e desvio padratildeo 742plusmn02 225plusmn02 746plusmn02 236plusmn02 743plusmn01 244plusmn02 743plusmn02 245plusmn04

50

51

Capiacutetulo 3

52

53

3 Conclusotildees

Alguns pontos discutidos nesta dissertaccedilatildeo merecem ser referidos como observaccedilotildees conclusivas A Calorime-

tria Diferencial de Varrimento (DSC) eacute um valioso instrumento de investigaccedilatildeo para caracterizar formas poli-

moacuterficas Com esta teacutecnica recolhe-se uma grande riqueza de informaccedilatildeo em relaccedilatildeo agrave estabilidade da substacircn-

cia em estudo tipo de transformaccedilatildeo que ocorre a uma dada temperatura por aquecimento ou arrefecimento e

mecanismo que preside a cada uma das transformaccedilotildees observadas Mas por si soacute esta teacutecnica natildeo eacute suficiente

para identificar a existecircncia de diferentes polimorfos de um mesmo composto Daiacute haver a necessidade de efec-

tuar um estudo mais completo utilizando teacutecnicas como a termomicroscopia espectroscopia de absorccedilatildeo no

infravermelho e ainda difracccedilatildeo de raios X de poacute

Conseguiram obter-se amostras puras de trecircs formas polimoacuterficas da pirazinamida a forma alfa (PZA comercial

e cristalizada em aacutegua) a forma delta (PZA cristalizada de acetona) e a forma gama (PZA obtida por liofiliza-

ccedilatildeo) as quais foram caracterizadas por espectroscopia de infravermelho

O polimorfo alfa da pirazinamida (α-PZA) e a forma delta (δ-PZA) por aquecimento transformam-se no poli-

morfo gama (γ-PZA) A forma gama por sua vez por aquecimento natildeo sofre qualquer transformaccedilatildeo de fase

ateacute agrave fusatildeo Foi possiacutevel tambeacutem identificar a transiccedilatildeo δrarrα em amostra do polimorfo delta quando contami-

nado com a forma alfa

Podemos ainda concluir mediante os resultados obtidos e com os conhecimentos adquiridos que estamos

perante casos de enantiotropia sendo o polimorfo delta a forma termodinamicamente estaacutevel agrave temperatura

ambiente Todos os polimorfos de pirazinamida satildeo cineticamente estaacuteveis agrave temperatura ambiente

No que diz respeito agrave picolinamida eacute interessante verificar a semelhanccedila do perfil das bandas do espectro da

picolinamida comercial na regiatildeo de elongaccedilatildeo do NndashH com o dos espectros dos polimorfos α e δ da pirazi-

namida Relembremos que nestas duas fases da pirazinamida haacute associaccedilatildeo molecular com a formaccedilatildeo de dois

diacutemeros centrossimeacutetricos que estatildeo tambeacutem presentes no cristal da forma I da picolinamida Verificou-se

ainda que a amostra comercial de picolinamida quando sujeita a moagem sofre alteraccedilatildeo da forma polimoacuterfica

No estudo realizado por DSC foi possiacutevel identificar pelo menos duas formas polimoacuterficas

Em ciclos de aquecimento arrefecimento verifica-se que o arrefecimento do fundido pode resultar em forma-

ccedilatildeo de estruturas diferentes em ciclos diferentes

A cristalizaccedilatildeo em acetato de etilo a 4ordmC aponta para a existecircncia de polimorfos gerados concomitantemente

por este meacutetodo de cristalizaccedilatildeo Estatildeo previstas novas experiecircncias para verificar a reprodutibilidade dos resul-

tados e caso esta se confirme a investigaccedilatildeo dos soacutelidos obtidos por difracccedilatildeo de raios-X de poacute e de monocris-

tal Quanto ao estudo das amostras cristalizadas em etanol e acetato de etilo em ensaios realizados dois meses

apoacutes a preparaccedilatildeo das amostras verificou-se que natildeo ocorreu alteraccedilatildeo na amostra cristalizada de etanol

enquanto que evoluccedilatildeo niacutetida teve lugar na amostra cristalizada de acetato de etilo por evaporaccedilatildeo do solvente agrave

temperatura ambiente

No estudo das amostras do ibuprofeno a partir dos resultados obtidos por DSC verificou-se que tanto a amos-

tra cristalizada de acetona como a amostra cristalizada de n-hexano ambas agrave temperatura ambiente apresenta-

54

vam um pico de fusatildeo composto o que poderia indicar a presenccedila de uma mistura de polimorfos mas atraveacutes

de um estudo mais pormenorizado usando Espectroscopia de Infravermelho e Difracccedilatildeo de Raios-X de poacute

esta hipoacutetese natildeo eacute aparentemente suportada podendo a divisatildeo dos picos dever-se ao tamanho das partiacuteculas

formadas durante o crescimento dos cristais Esta hipoacutetese teraacute de ser confirmada em trabalho futuro Este eacute

um exemplo interessante da importacircncia da utilizaccedilatildeo combinada de diferentes meacutetodos de estudo na investiga-

ccedilatildeo de polimorfismo

55

Capiacutetulo 4

56

57

4 Experimental

41 Materiais e Meacutetodos

411 ndash Materiais

4111 - Preparaccedilatildeo das amostras

A pirazinamida utilizada neste trabalho foi fornecida pela Fluka com uma pureza superior a 99 As amostras

de partida de picolinamida e ibuprofeno foram adquiridas agrave Sigma com purezas de 98 e 99 respectivamen-

te tendo-se usado tambeacutem ibuprofeno padratildeo USP

Na geraccedilatildeo das formas polimoacuterficas da pirazinamida foram usados diferentes processos de cristalizaccedilatildeo No

procedimento cristalizaccedilatildeo a partir de soluccedilotildees P1 usaram-se ~ 005 mmol do composto de partida dissolvidas

em 6 mL de um dado solvente agrave temperatura ambiente as soluccedilotildees foram filtradas para uma caixa de Petri e o

solvente evaporado agrave temperatura ambiente (~ 20ordmC) Foram usados como solventes aacutegua acetona dioxano

acetonitrilo e os soacutelidos obtidos foram analizados apoacutes um periacuteodo de duas semanas O segundo procedimento

ensaiado P2 consistiu num processo de liofilizaccedilatildeo efectuado num equipamento Labconco 5 soluccedilatildeo aquosa

preacute-congelada a -80ordmC ciclo de liofilizaccedilatildeo -30ordmC durante 2h -10ordmC durante 4h 0ordmC durante 6h 5ordmC durante

6h 10ordmC durante 48h e depois mantida agrave temperatura ambiente

No caso da picolinamida foi avaliada a formaccedilatildeo de formas soacutelidas usando o procedimento P1 descrito para a

pirazinamida (P1) empregando como solventes acetato de etilo e etanol tendo-se tambeacutem estudado cristaliza-

dos a partir do fundido (P2)

Na geraccedilatildeo das formas polimoacuterficas do ibuprofeno foram igualmente usados diferentes processos de cristaliza-

ccedilatildeo usando diferentes condiccedilotildees O procedimento 1 (P1) foi realizado da mesma forma da usada em P1 da

pirazinamida No procedimento 2 (P2) as soluccedilotildees foram preparadas da mesma forma que em P1 e apoacutes a

filtraccedilatildeo foram colocadas num frigoriacutefico a 4ordmC e o solvente evaporou a esta temperatura

Foram utilizados solventes de qualidade analiacutetica

412 ndash Meacutetodos

4121 ndash Calorimetria Diferencial de Varrimento (DSC)

A teacutecnica de Calorimetria Diferencial de Varrimento (DSC) ocupa um lugar de relevo de entre os meacutetodos de

investigaccedilatildeo da estrutura dos soacutelidos Trata-se de um meacutetodo largamente vulgarizado para o qual se dispotildee de

58

equipamento que apresenta na actualidade muitas potencialidades e que permite a obtenccedilatildeo de propriedades

termodinacircmicas com elevado grau de precisatildeo

A Calorimetria Diferencial de Varrimento eacute uma teacutecnica de anaacutelise teacutermica que regista a diferenccedila de fluxo teacuter-

mico entre a amostra e a referecircncia em funccedilatildeo do tempo ou da temperatura no decorrer de um programa de

temperatura preacute-seleccionado Eacute um meacutetodo de variaccedilatildeo entaacutelpica no qual a diferenccedila no fornecimento de

energia caloriacutefica entre uma substacircncia e um material de referecircncia eacute medida em funccedilatildeo da temperatura

enquanto a substacircncia em estudo e a referecircncia satildeo submetidas a um mesmo programa de aquecimento rigoro-

samente controlado

Estas medidas fornecem dados qualitativos e quantitativos em processos endoteacutermicos (absorccedilatildeo de energia

caloriacutefica) e exoteacutermicos (libertaccedilatildeo de energia caloriacutefica) permitindo obter informaccedilotildees referentes a alteraccedilotildees

de propriedades fiacutesicas eou quiacutemicas com por exemplo temperaturas caracteriacutesticas (temperatura de fusatildeo

cristalizaccedilatildeo transiccedilatildeo viacutetrea) grau de cristalinidade de um poliacutemero diagramas de fase entalpias de transiccedilatildeo

de fase e de reacccedilatildeo estabilidade teacutermica e oxidativa grau de pureza e cineacutetica de reacccedilotildees Por este motivo a

DSC eacute amplamente aplicada na caracterizaccedilatildeo de materiais orgacircnicos e inorgacircnicos cristalinos e amorfos assim

como nas induacutestrias farmacecircutica e cosmeacutetica alimentar etc

Como limitaccedilotildees desta teacutecnica refira-se a dificuldade de interpretaccedilatildeo (acontece algum processo mas qual)

requerendo normalmente outros meacutetodos complementares para a interpretaccedilatildeo dos resultados Para aleacutem dis-

so necessita de calibraccedilatildeo em toda a gama de temperatura

De acordo com os princiacutepios operacionais os caloriacutemetros diferenciais de varrimento podem ser divididos em

dois tipos de potecircncia compensada e de fluxo de energia caloriacutefica Neste trabalho utilizou-se o DSC do pri-

meiro tipo

Nos caloriacutemetros diferenciais de varrimento de potecircncia compensada (Figura 41) as ceacutelulas ou plataformas

onde se colocam a amostra e a referecircncia encontram-se equipadas individualmente com um sensor de resistecircn-

cia de platina que mede a temperatura de cada uma e uma resistecircncia de aquecimento

Figura 41 ndash Caloriacutemetro diferencial de varrimento de potecircncia compensada

Quando eacute detectada uma diferenccedila de temperatura entre a amostra e a referecircncia devido a uma alteraccedilatildeo da

amostra eacute alterada a energia teacutermica ( tH partpart ) fornecida agrave amostra de modo a manter um diferencial de tem-

peraturas nulo entre ambas (Tamostra = Treferecircncia) Uma vez que essa quantidade de energia eacute exactamente equiva-

1 ndash Resistecircncia de aquecimento 2 ndash Termoacutemetro

59

lente agrave quantidade de energia absorvida ou libertada na transformaccedilatildeo ocorrida na amostra o seu registo forne-

ce uma medida calorimeacutetrica directa da energia associada agrave transformaccedilatildeo

Como todos os instrumentos de medida os aparelhos de DSC apresentam um certo tempo de resposta devido

a alguma resistecircncia teacutermica o que se traduz pelo aparecimento de desvios da linha de base Para aumentar o

rigor das determinaccedilotildees o sinal calorimeacutetrico (SC) determinado pelo aparelho a aacuterea do pico eacute calibrado

determinando-se uma constante de calibraccedilatildeo K tal que realQ

SCK = sendo Qreal a energia caloriacutefica realmente

dissipado na ceacutelula A constante K eacute assim funccedilatildeo da temperatura da atmosfera em torno das ceacutelulas e de

quaisquer resistecircncias que conduzam a perdas de energia caloriacutefica As temperaturas de fusatildeo de padrotildees como

o iacutendio estanho chumbo por exemplo podem ser utilizadas para calibrar a temperatura indicada pelo equipa-

mento enquanto que a entalpia de fusatildeo destas substacircncias pode ser utilizada na calibraccedilatildeo do sinal calorimeacutetri-

co

Podem realizar-se ciclos de aquecimento arrefecimento percorridos entre a temperatura do azoto liacutequido e

700ordmC que eacute o limite superior de utilizaccedilatildeo da instrumentaccedilatildeo deste tipo recolhendo uma grande riqueza de

informaccedilatildeo relativamente agrave estabilidade da substacircncia em estudo tipo de transformaccedilatildeo que ocorre a uma dada

temperatura por aquecimento ou arrefecimento mecanismo que preside a cada uma das transformaccedilotildees obser-

vadas etc

Aproveitando as potencialidades do equipamento fazendo variar a velocidade de varrimento eacute ainda possiacutevel

estudar aspectos importantes relacionados com o mecanismo das transformaccedilotildees estruturais e pocircr em evidecircn-

cia a sobreposiccedilatildeo de sinais

Estes equipamentos aleacutem de possibilitarem medidas de baixos valores de variaccedilatildeo de entalpia possibilitam

ainda a utilizaccedilatildeo de pequenas quantidades de amostra (geralmente entre 1 e 20mg)

Procedimento experimental e equipamento utilizado

Os estudos de DSC foram realizados num caloriacutemetro Perkin-Elmer Pyris 1 equipado com sistema de refrige-

raccedilatildeo Intracooler com liacutequido de refrigeraccedilatildeo etilenoglicolaacutegua (11 vv) a ndash10ordmC usando azoto como gaacutes de

purga 20mLmin

As amostras foram preparadas em caacutepsulas em alumiacutenio de 10microl e 30microl Como ceacutelula de referecircncia usou-se uma

caacutepsula vazia idecircntica agrave usada para as amostras

A calibraccedilatildeo do aparelho foi feita de forma usual agrave velocidade de 10ordmCmin utilizada na grande maioria das

amostras A calibraccedilatildeo da temperatura [4647] foi realizada com padrotildees de elevada qualidade como o bifenilo

(CRM LGC 2610 Tfus = 6893plusmn003 ordmC) aacutecido benzoacuteico (CRM LGC 2606 Tfus = 12235 plusmn 002 ordmC) iacutendio

(Perkin-Elmer x = 9999 Tfus = 15660 ordmC) e cafeiacutena (substacircncia de calibraccedilatildeo Mettler Toledo ME 18 872

Tfus = 2356 plusmn 02 ordmC) A calibraccedilatildeo da entalpia foi realizada com iacutendio (∆fusH = 3286 plusmn 13 Jmol)

As amostras foram estudadas em ciclos de aquecimento arrefecimento a vaacuterias velocidade de varrimento

como seraacute referido posteriormente na apresentaccedilatildeo dos resultados e a calibraccedilatildeo confirmada a cada caso

60

4122 ndash Termomicroscopia

A termomicroscopia consiste na observaccedilatildeo microscoacutepica das amostras submetidas a aquecimento ou arrefeci-

mento usando luz polarizada As transformaccedilotildees que podem ocorrer na amostra em estudo podem ser obser-

vadas directamente na ocular do microscoacutepio ou registadas por meio de uma cacircmara fotograacutefica em viacutedeo com

a vantagem de serem gravadas e poderem ser estudadas em pormenor posteriormente Esta teacutecnica permite a

observaccedilatildeo dos efeitos dependentes da temperatura como por exemplo a fusatildeo dos cristais detecccedilatildeo de formas

cristalinas (polimorfismo)[48ndash49]

Com base no comportamento oacuteptico eacute costume dividir as substacircncias em dois grandes grupos Num o iacutendice

de refracccedilatildeo eacute independente da direcccedilatildeo de propagaccedilatildeo da radiaccedilatildeo apresenta um valor uacutenico para uma dada

substacircncia Estas substacircncias satildeo designadas opticamente por isotroacutepicas A este grupo pertencem os soacutelidos

amorfos e os soacutelidos cristalinos com arranjo reticular cuacutebico O outro grupo eacute caracterizado por apresentar um

iacutendice de refracccedilatildeo dependente da direcccedilatildeo de propagaccedilatildeo da luz As substacircncias que a ele pertencem satildeo

designadas opticamente por anisotroacutepicas Deste grupo fazem parte todos os soacutelidos cristalinos com excepccedilatildeo

daqueles que tecircm arranjo reticular cuacutebico

Na Figura 42 representa-se o dispositivo utilizado na observaccedilatildeo de uma amostra com luz polarizada

Figura 42 ndash Esquema de um sistema para observaccedilatildeo de uma amostra com luz polarizada

Um meio isotroacutepico natildeo altera a cor da radiaccedilatildeo que nela incide Contudo produz um decreacutescimo de intensida-

de da radiaccedilatildeo que torna visiacuteveis contornos na amostra e portanto permite acompanhar variaccedilotildees de forma e

volume que nela ocorram As amostras anisotroacutepicas apresentam cor diferente da luz incidente

Procedimento experimental e equipamento utilizado

O equipamento usado esquematicamente representado na Figura 43 eacute constituiacutedo por uma placa de aqueci-

mento DSC 600 da Linkam systems por um bloco central constituiacutedo por uma unidade CI94 cuja funccedilatildeo eacute

controlar a temperatura nas etapas de aquecimento arrefecimento uma unidade LNP942 que controla a

refrigeraccedilatildeo uma unidade VTO232 e um computador Intel (R) Pentium (R) 4 que controla todo o sistema A

ceacutelula eacute aquecida com um microforno cuja temperatura eacute controlada por sensores de Pt100 Para a observaccedilatildeo

Polarizador Amostra Analisador Detector

61

oacuteptica foi utilizado um microscoacutepio Leica DMRB uma cacircmara de viacutedeo Sony CCD-IRISRGB modelo DXC-

151 AP um monitor Sony HR Triniton modelo PVM-2053MD e um gravador de viacutedeo Sony SV0-1500P VHS

VCR Na anaacutelise de imagem usou-se o software da Linkam systems com RTVMS (Real Time Viacutedeo Measurement

System)

As amostras foram preparadas por dispersatildeo de uma pequena quantidade do material a estudar na ceacutelula da

amostra sendo esta coberta com uma tampa A dispersatildeo do material na ceacutelula permite estudar o comporta-

mento de partiacuteculas isoladas o que poderaacute ser uacutetil no caso da amostra ter comportamento heterogeacuteneo As

imagens foram obtidas por utilizaccedilatildeo combinada de luz polarizada e de compensadores de onda o que confere

agrave imagem de fundo uma cor uacutenica e natildeo negra Usou-se uma ampliaccedilatildeo de 200X

As amostras foram estudadas aquecendo a amostra entre os 25ordmC e a fusatildeo tendo sido usada uma velocidade

de 10ordmCmin

Figura 43 ndash Representaccedilatildeo esquemaacutetica do equipamento usado em termomicroscopia A ndash Placa de aquecimento B ndash

Microscoacutepio C ndash Cacircmara de viacutedeo D ndash Computador E ndash Interface graacutefica F ndash Sistema de controle da refri-

geraccedilatildeo G ndash Interface de computador H ndash Viacutedeo gravador I ndash Monitor J ndash Depoacutesito de azoto liacutequido

4123 ndash Conjugaccedilatildeo dos meacutetodos de Termomicroscopia e DSC

Os resultados obtidos a partir de medidas de DSC satildeo normalmente reprodutiacuteveis e quantitativos mas natildeo

podem estar sempre prontamente correlacionadas com a respectiva transformaccedilatildeo de fase ou reacccedilatildeo quiacutemica

que ocorre na substacircncia Tecircm sido feitas tentativas para melhorar alguns meacutetodos termoanaliacuteticos atraveacutes de

uma correlaccedilatildeo entre os seus resultados e as mudanccedilas fiacutesicas ou quiacutemicas da substacircncia em questatildeo As combi-

naccedilotildees destes dois meacutetodos tecircm demonstrado grande sucesso Os efeitos que natildeo mostram nenhuma mudanccedila

de entalpia significativa com DSC podem muitas vezes ser detectadas com microscopia Por outro lado as

investigaccedilotildees termomicroscoacutepicas requerem muitas vezes estimativas dos calores de transformaccedilatildeo fusatildeo e

cristalizaccedilatildeo[50ndash51]

62

4124 ndash Espectroscopia de Absorccedilatildeo no Infravermelho

A Espectroscopia de Absorccedilatildeo no IV estaacute associada ao uso de radiaccedilatildeo electromagneacutetica nesta regiatildeo do espec-

tro para estudar a composiccedilatildeo e a estrutura da mateacuteria

A energia associada agrave absorccedilatildeo na gama do infravermelho eacute capaz de promover transiccedilotildees vibracionais-

rotacionais vibracionais ou rotacionais Considerando que a faixa mais usual de utilizaccedilatildeo corresponde agrave regiatildeo

do infravermelho meacutedio (4000 a 400 cm-1) o estudo das transiccedilotildees vibracionais eacute o mais importante Para que

uma moleacutecula seja capaz de absorver no infravermelho eacute necessaacuterio que ela apresente variaccedilotildees de momento

dipolar associada ao modo vibracional considerado[3652ndash54]

Assim quando um material for avaliado utilizando radiaccedilatildeo infravermelha seraacute obtido um espectro que rela-

ciona absorvacircncia versus comprimento de onda (normalmente eacute utilizado o nuacutemero de onda que eacute o inverso do

comprimento de onda) que indica a ocorrecircncia ou natildeo de absorccedilatildeo pelo material de energia associada agravequele

comprimento de onda Como os grupos funcionais absorvem em diferentes comprimentos de onda eacute possiacutevel

identificar os grupos quiacutemicos presentes na amostra

O polimorfismo em cristais de compostos orgacircnicos eacute causado por diferentes arranjos estruturais da mesma

moleacutecula Se as interacccedilotildees moleculares no cristal satildeo bastantes fortes decorrentes de um fenoacutemeno como as

ligaccedilotildees de hidrogeacutenio as diferenccedilas nas formas polimoacuterficas podem ser evidenciadas com teacutecnicas como a

Espectroscopia de Absorccedilatildeo no Infravermelho IV

Reflectacircncia Total Atenuada (ATR)

Em 1961 Fahrenfort descreveu uma nova teacutecnica para obtenccedilatildeo de espectros de infravermelho para compostos

orgacircnicos a Reflectacircncia Total Atenuada (ATR ndash Attenuated Total Reflectance)

O modo de ATR eacute uma teacutecnica natildeo destrutiva que permite a obtenccedilatildeo de espectros de amostras soacutelidas ou

liacutequidas tais como soacutelidos pouco soluacuteveis poacutes pastas entre outras Eacute tambeacutem adequado para caracterizaccedilatildeo de

materiais que sejam demasiado finos ou que absorvam demasiado intensamente quando analisados por espec-

troscopia de transmitacircncia Na espectroscopia de infravermelhos por ATR a superfiacutecie da amostra eacute colocada

em contacto com a superfiacutecie de um cristal apropriado muitas vezes feito de Germeacutenio (Ge) ou de Seleneto de

Zinco (ZnSe) A radiaccedilatildeo infravermelha proveniente da fonte passa atraveacutes do cristal Quando o acircngulo de

incidecircncia na interface amostra cristal excede o acircngulo criacutetico a reflexatildeo total interna da radiaccedilatildeo ocorre e uma

onda evanescente eacute estabelecida na interface A radiaccedilatildeo eacute reflectida atraveacutes do cristal penetrando na amostra a

cada reflexatildeo ao longo da superfiacutecie do cristal (como esquematizado na figura seguinte Figura 44)

63

Figura 44 ndash Sistema ATR de muacuteltipla reflexatildeo

O feixe de radiaccedilatildeo perde energia no comprimento de onda em que o material da amostra absorve Apoacutes este

processo a radiaccedilatildeo atenuada resultante eacute direccionada do cristal para o percurso normal do feixe no espectro-

fotoacutemetro sendo medida pelo detector originando o espectro da amostra A profundidade da penetraccedilatildeo da

radiaccedilatildeo na amostra e o nuacutemero total de reflexotildees ao longo do cristal podem ser controlados pela variaccedilatildeo do

acircngulo de incidecircncia assim como pela selecccedilatildeo do tipo de cristal

Num espectrofotoacutemetro ATR tem de existir um contacto muito proacuteximo entre a amostra e a superfiacutecie do cris-

tal uma vez que o efeito ATR tem lugar nesta Daiacute que se utilize por vezes uma prensa de modo a garantir um

perfeito contacto entre a superfiacutecie da amostra e o cristal como no caso dos soacutelidos particulados

Nesta teacutecnica pouca ou nenhuma preparaccedilatildeo da amostra eacute requerida o que constitui uma grande vantagem nos

estudos de polimorfismo podendo ser usada na anaacutelise de uma grande variedade de soacutelidos e liacutequidos consoan-

te o tipo de cristal

Eacute importante realccedilar que apesar dos benefiacutecios esta teacutecnica possui algumas limitaccedilotildees que incluem a sensibili-

dade inferior em comparaccedilatildeo agrave proporcionada pelos meacutetodos convencionais

Procedimento experimental e equipamento utilizado

Os estudos de espectroscopia de absorccedilatildeo no infravermelho foram realizados num espectroacutemetro FTIR Ther-

moNicolet IR300 resoluccedilatildeo de 1cm-1 com a teacutecnica da pastilha de KBr e num PerkinElmer Spectrum 400 FT-

IRATR resoluccedilatildeo de 1cm-1

As amostras foram preparadas misturando-se uma certa quantidade de amostra com brometo de potaacutessio (cer-

ca de 07 mg de amostra e 100 mg de KBr)

4125 ndash Difracccedilatildeo de Raios X

Dentre as vaacuterias teacutecnicas de caracterizaccedilatildeo de materiais a teacutecnica de difracccedilatildeo de raios X eacute a mais indicada na

determinaccedilatildeo das fases cristalinas presentes nesses materiais Isto eacute possiacutevel porque nos cristais os aacutetomos se

64

ordenam em planos cristalinos separados entre si por distacircncias da mesma ordem de grandeza dos comprimen-

tos de onda dos raios X

Ao incidir um feixe de raios X num cristal o mesmo interage com os aacutetomos presentes originando o fenoacutemeno

de difracccedilatildeo A difracccedilatildeo de raios X ocorre segundo a Lei de Bragg (Equaccedilatildeo 1) a qual estabelece a relaccedilatildeo

entre o acircngulo de difracccedilatildeo e a distacircncia entre os planos que a originaram (caracteriacutesticos para cada fase cristali-

na)[55]

Figura 45 ndash Difracccedilatildeo de raios X e a Lei de Bragg[56]

A principal aplicaccedilatildeo da difracccedilatildeo de raios X refere-se agrave identificaccedilatildeo de compostos cristalinos sejam eles orgacirc-

nicos ou inorgacircnicos

Os planos de difracccedilatildeo e as suas respectivas distacircncias interplanares bem como as densidades de aacutetomos (elec-

trotildees) ao longo de cada plano cristalino satildeo caracteriacutesticas especiacuteficas e uacutenicas de cada substacircncia cristalina da

mesma forma que o padratildeo difractomeacutetrico por ela gerado Dentre as vantagens da teacutecnica de difracccedilatildeo de raios

X para a caracterizaccedilatildeo de fases destacam-se a simplicidade e rapidez do meacutetodo a confiabilidade dos resulta-

dos obtidos (pois o perfil de difracccedilatildeo obtido eacute caracteriacutestico para cada fase cristalina) a possibilidade de anaacutelise

de materiais compostos por uma mistura de fases e uma anaacutelise quantitativa destas fases[55]

Os ensaios de difracccedilatildeo de raios X de poacute foram realizados no Centro de Estudos de Materiais no Departamen-

to de Fiacutesica da Universidade de Coimbra

Procedimento experimental e equipamento utilizado

Foi preenchido um capilar de vidro com o poacute obtido pela moagem dos soacutelidos As amostras foram colocadas

num difractoacutemetro de poacute ENRAF-NONIUS (equipado com um detector CPS120 por INEL) e os dados foram

recolhidos durante 5h usando a geometria Debye-Scherrer Foi usada radiaccedilatildeo Cu Kα1 (λ = 1540598Aring) Como

calibrante externo foi usado o AlK(SO4)212H2O

Lei de Bragg nλ = 2d sen θ (Equaccedilatildeo 1) n nuacutemero inteiro (ordem de difracccedilatildeo) λ comprimento de onda dos raios X incidentes d distacircncia interplanar θ acircngulo de difracccedilatildeo

65

Bibliografia

[1] ndash Vencato I Estruturas Cristalinas por Difracccedilatildeo de Raios-X Caderno Brasileiro de Ensino de Fiacutesica Volume 5

(1988)

[2] ndash Atkins P Paula J Atkins Fiacutesico-Quiacutemica LTC Volume 1 7ordfEdiccedilatildeo (2003-2004)

[3] ndash Drago R Physical Methods For Chemists 2ordf Ed Saunders amp H B J College Publishers 17 (1992) 702

[4] ndash Giron D Thermochimica Acta 248 (1995) 1

[5] ndash Nangia A Accounts of Chemical Research 41 5 (2008) 595

[6] ndash Froehlich PE Gasparotto FS Journal of Basic and Applied Pharm Sciences 26 3 (2005) 205

[7] ndash Llinagraves A Goodman J Drug Discovery Today 13 516 (2008) 198

[8] ndash Costa L Universidade Federal do Rio Grande do Sul ldquoAvaliaccedilatildeo do Polimorfismo de Faacutermacos utiliza-

dos para a produccedilatildeo de medicamentos geneacutericos no Brasilrdquo (2005)

[9] ndash Lachman L Liebeman HA et all Teoria e Praacutetica na Induacutestria Farmacecircutica 1 (2005) 505

[10] ndash Bernstein J Crystal Polymorphism Engineering of Crystalline Materials Properties Springer Netherlands (2008) 87

[11] ndash Rodriacuteguez-Spong B Price C et all D Advanced Drug Delivery 56 (2004) 241

[12] ndash Buerger A Ramberger R Mikrochimica Acta 2 (1979) 259

[13] ndash Erdemir D Lee A et all Accounts of Chemical Research 42 (2009) 621

[14] ndash Manrich S Zanotto E et all Poliacutemeros Ciecircncia e Tecnologia ldquoAplicabilidade da Teoria Claacutessica da Nuclea-

ccedilatildeo Modificada (CD-CNT) agrave Cristalizaccedilatildeo de Poliacutemerosrdquo

[15] ndash Aaltonen J Allesoslash M et all European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics 71 (2009) 23

[16] ndash Chis V Picircrnau A et all Chemical Physics 316 (2005) 153

[17] ndash wwwffuppttoxicologiamonografiasano0304TuberculosedocPIRAZINAMIDAhtml

[18] ndash Becker C Dressman JB et all Journal of Pharmaceutical Sciences 97 9 (2008) 3709

[19] ndash Takaki Y Sasada Y Watanabeacute T Acta Crystallographica 13 (1960) 693

[20] ndash Ro G Sorum H Acta Crystallographica B28 (1972) 991

[21] ndash Ro G Sorum H Acta Crystallographica B28 (1972) 1677

[22] ndash Nakata K Takaki Y Memoirs of Osaka Kyoiku University Ser III Natural science and applied science 36 (1987)

93

[23] ndash Borba A Albrecht M et all Physical Chemistry Chemical Physics 10 (2008) 7010

[24] ndash Takano T Sasada Y et all Acta Crystallographica 21 (1966) 514

[25] ndash Borba A Zavaglia A et all Journal of Physical Chemistry A 112 (2008) 45

[26] ndash Marques L Departamento e Centro de Quiacutemica da Universidade de Eacutevora ldquoO Ibuprofeno Um faacutermaco com

sucessordquo

[27] ndash Perlovich G Kurkov S et all Journal of Pharmaceutical Sciences 93 (2004) 654

[28] ndash Rasenack N Muumlller B International Journal of Pharmaceutics 245 (2002) 9

[29] ndash Carvalho P Cass Q et all Brazilian Journal of Chemical Engineering 23 (2006) 291

[30] ndash Khan G Jiabi Z Drug Development and Industrial Pharmacy 24(5) (1998) 463

[31] ndash Rasenack N Muumlller W Development and Industrial Pharmacy 28 (2002) 1077

66

[32] ndash Dudognon E Danegravede F et all Pharmaceutical Research 25 (2008) 2853

[33] ndash wwwscribdcomdoc4003825Fisica-Difraccao-de-Raio-X (28082010)

[34] ndash Delgado M Marquez F et all Spectroscopy Lett 21 (1998) 841

[35] ndash Lautie A Froment F et all Spectroscopy Lett 9 (1976) 289

[36] ndash Chis V Pirnau A et all Chemical Physics 316 (2005) 153

[37] ndash Kalkar K Bhosekar M et all Spectrochimica Acta Part A 45 (1989) 635

[38] ndash Favila A Gallo M Mitnik D Journal of Molecular Modeling 13 (2007) 505

[39] ndash Gunasekaran S Sailatha E et all Indian Journal of Pure and Applied Physics 47 (2009) 259

[40] ndash Akyuz S Journal of Molecular Structure 651 (2003) 541

[41] ndash Jurneacuteen P Werngren J et all Antimicrobial Agents and Chemotheraphy 52 5 (2008) 1852

[42] ndash Garekani H Sadeghi F et all Drug Development and Industrial Pharmacy 27(8) (2001) 803

[43] ndash Kawakami K Miyoshi K et all Journal of Pharmaceuticals Sciences 95 (2006) 1354

[44] ndash Lee T Chang G Crystal Growth and Design 9 (2009) 3551

[45] ndash Xue Y Zhao Q et all Journal of Colloid and Interface Science 243 (2001) 388

[46] ndash Sabbah R An W et all Thermochimica Acta 331 (1999) 93

[47] ndash Gatta G Richardson J et all Pure and Applied Chemistry 78 (2006) 1455

[48] ndash Seefeldt K Miller J et all Journal of Pharmaceutical Sciences 96 5 (2007) 1147

[49] ndash Charsley E Stewart C et all Journal of Thermal Analysis and Calorimetry 72 (2003) 1087

[50] ndash Celis K Driessche I et all Measurement Science Review 1 1 (2001) 181

[51] ndash Wiedemann H Bayer G Journal of Thermal Analysis 30 (1985) 1273

[52] ndash wwwgooglept

[53] ndash Brittain H Journal of Pharmaceutical Sciences 86 4 (1997) 405

[54] ndash Norris T Aldridge P Sekulic S Analyst 122 (1997) 549

[55] ndash Albers A Melchiades F et all Ceracircmica 48 305 (2002) 34

[56] ndash Kahn H PMI-2201 Difracccedilatildeo de Raios X 1

[57] ndash Tuberculosis 88 2 (2008) 141

[58] ndash Akyuz S Journal of Molecular Structure 651-653 (2003) 541

[59] ndash Brittain H (ed) Physical Characterization of Pharmaceutical Solids (1995)

[60] ndash Šestaacutek J Comprehensive Analytical Chemistry XII XI (1984)

[61] ndash Casimiro MH Leal JP et all Anaacutelise Calorimeacutetrica aplicada a Poliacutemeros Bioloacutegicos 29

[62] ndash Yu-Chu M Li Thermochimica Acta 476 (2008) 1

[63] ndash Morbidoni H Quiacutemica Viva 3 (2004)

[64] ndash Yoshida S Pharmaceutical Society of Japan 11 5 (1963) 628

[65] ndash Sreevatsan S Pan X et all Antimicrobial Agents and Chemotheraphy 41 3 (1997) 636

[66] ndash Wesotowski M Konarski T Journal of Thermal Analysis 45 (1995) 1199

[67] ndash Vippagunta S Brittain H Grant D Advanced Drug Delivery 48 (2001) 3

[68] ndash Nunes S Euseacutebio M et all International Journal of Pharmaceutics 285 (2004) 13

[69] ndash Akalin E Akyuz S Vibrational Spectroscopy 42 (2006) 333

[70] ndash Szablowicz M Karpiński A et all Transition Metal Chemistry 31 (2006) 1075

67

[71] ndash Castro R Maria T et all Crystal Growth amp Design 10 (2010) 274

[72] ndash Correcirca R Lima D et all Laboratoacuterio de Cristalografia Instituto de Fiacutesica de Satildeo CarlosUSP

[73] - Buerger A Ramberger R Mikrochimica Acta 2 (1979) 273

[74] ndash Wirth D Stephenson G Organic Process Research amp Development 1 (1997) 55

[75] ndash Wang Y Li Y et all Spectrochimica Acta Part A 56 (2000) 2637

[76] ndash Byrn S Pfeiffer R et all Pharmaceutical Research 12 (1995) 945

[77] ndash Khankari R Grant D Thermochimica Acta 248 (1995) 61

[78] ndash Gavezzotti A Fillippini G Journal of the American Chemical Society 117 (1995) 12299

[79] ndash Hancock B Zografi G Journal of Pharmaceuticals Sciences 86 (1997) 1

[80] ndash Yu L Advanced Drug Delivery Reviews 48 (2001) 27

[81] ndash Kitamura M Journal of Crystal Growth 237-239 (2002) 2205

[82] ndash Snider D Addicks W et all Advanced Drug Delivery Reviews 56 (2004) 391

[83] ndash Allesoslash M Berg F et all Journal of Pharmaceuticals Sciences 97 (2008) 2145

[84] ndash Lerdkanchanaporn S Dollimore D Journal of Thermal Analysis 49 (1997) 879

[85] ndash Beach J Park M et all Pharmaceutical Development and Technology 10 (2005) 413

[86] ndash Passerini N Albertini B et all European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics 15 (2002) 71

68

69

Apecircndice

70

71

Algoriacutetmo de decisatildeo Q6A

(1)

Pesquisa de polimor-fos com o novo

faacutermaco

Apresenta diferentes polimorfos

NAtildeO Nenhuma acccedilatildeo a ser

tomada

SIM

Caracterizar as formas por - Difracccedilatildeo de raios-X de poacute - DSC Anaacutelise Teacutermica - Microscopia - Espectroscopia

IR PARA 2

72

(2)

Os polimorfos apre-sentam diferentes

propriedades

NAtildeO

SIM

Afecta a seguranccedila e a eficaacutecia do faacutermaco

Nenhum teste ou criteacuterio de aceitaccedilatildeo para o faacutermaco

NAtildeO

SIM

Estabelecer um criteacuterio de aceitaccedilatildeo para os polimorfos do faacutermaco IR PARA 3

73

(3)

Observa-se em (1) que primeiramente se estabelecem as caracteriacutesticas das possiacuteveis formas cristalinas do faacuter-

maco e as suas propriedades fiacutesico-quiacutemicas conforme o caso bem como a sua forma de detecccedilatildeo pelas meto-

dologias indicadas

Posteriormente a acccedilatildeo (2) visa estabelecer o impacto destas formas polimoacuterficas na seguranccedila e eficaacutecia do

faacutermaco auxiliando na determinaccedilatildeo de criteacuterios de aceitaccedilatildeo do faacutermaco e na avaliaccedilatildeo do risco sanitaacuterio que

representa tal fenoacutemeno num caso especiacutefico Havendo este risco o ICH estabeleceu em (3) vias de monitori-

zaccedilatildeo das alteraccedilotildees

O faacutermaco encontra-se dentro dos criteacuterios de

aceitaccedilatildeo dos ensaios de qualidade com modifica-

ccedilatildeo na proporccedilatildeo dos polimorfos

SIM Nenhum teste ou criteacuterio de aceitaccedilatildeo

para o faacutermaco

NAtildeO

Monitorar o polimorfismo durante a estabilidade do faacutermaco

A modificaccedilatildeo pode afectar a seguranccedila ou a

eficaacutecia

NAtildeO Natildeo haacute necessidade de estabelecer criteacuterios de aceitaccedilatildeo para polimorfis-

mo do faacutermaco

SIM

Estabelecer criteacuterios de aceitaccedilatildeo consis-tente com a seguranccedila eou eficaacutecia

7

exigem de forma criteriosa no momento do registo do medicamento a elucidaccedilatildeo de diversas caracteriacutesticas

fiacutesicas quiacutemicas farmacoloacutegicas e toxicoloacutegicas do faacutermaco Quanto agraves caracteriacutesticas fiacutesico-quiacutemicas exigem a

determinaccedilatildeo da pureza solubilidade propriedades cristalinas morfologia tamanho da partiacutecula e aacuterea superfi-

cial O guia da International Conference on Harmonization of Technical Requirements for Registration of Pharmaceuticals for

Human Use ndash ICH que trata de polimorfismo eacute o Q6 que define as especificaccedilotildees de novos faacutermacos e medi-

camentos (substacircncias quiacutemicas) O guia Q6A denominado ldquoTest Procedures and Acceptance Criteria for New Drug

Products Chemical Substancesrdquo define polimorfismo como sendo a ocorrecircncia de diferentes formas cristalinas de

um mesmo faacutermaco Nesta definiccedilatildeo estaacute incluiacuteda a solvataccedilatildeo ou hidrataccedilatildeo de faacutermacos (pseudo-

polimorfismo) e as formas amorfas O guia Q6A eacute acompanhado de um algoritmo de decisotildees que indicam o

procedimento a ser tomado aquando do surgimento de formas polimoacuterficas num faacutermaco (ver ANEXO I)

133 ndash Aspectos Termodinacircmicos Enantiotropia e Monotropia

Baseados nas diferenccedilas nas propriedades termodinacircmicas os polimorfos satildeo classificados como enantiotroacutepi-

cos ou monotroacutepicos dependendo se uma forma se pode transformar reversivelmente noutra ou natildeo Num

sistema enantiotroacutepico a transiccedilatildeo reversiacutevel entre polimorfos eacute possiacutevel agrave temperatura de transiccedilatildeo definida

abaixo do ponto de fusatildeo Num sistema monotroacutepico natildeo se observa nenhuma transiccedilatildeo reversiacutevel entre os

polimorfos abaixo do ponto de fusatildeo Do ponto de vista termodinacircmico o cristal passa sempre de uma forma

menos estaacutevel a uma forma mais estaacutevel Do ponto de vista farmacecircutico a forma mais estaacutevel natildeo eacute sempre a

mais desejada pelos farmacecircuticos uma vez que tem estabilidade termodinacircmica maior (menos soluacutevel) e por

conseguinte teraacute menor biodisponibilidade [9]

Durante a preacute-formulaccedilatildeo de um faacutermaco eacute importante identificar o polimorfo que eacute estaacutevel agrave temperatura

ambiente e determinar que transiccedilotildees polimoacuterficas podem ocorrer dentro da gama de temperaturas usada nos

estudos de estabilidade e durante o processamento (secagem moagem etc) Um composto polimoacuterfico poderaacute

ser caracterizado por meio de diagramas de fase tais como energia de Gibbs vs temperatura pressatildeo vs tempe-

ratura solubilidade vs temperatura Em geral esses diagramas contecircm uma grande quantidade de informaccedilatildeo de

forma compacta e pode fornecer um sumaacuterio visual e facilmente interpretaacutevel das complexas relaccedilotildees entre os

polimorfos [10]

A estabilidade relativa dos polimorfos depende das suas energias de Gibbs e o polimorfo mais estaacutevel a uma

dada pressatildeo e temperatura teraacute menor energia de Gibbs Sob um cenaacuterio de condiccedilotildees experimentais definidas

(com excepccedilatildeo dos pontos de transiccedilatildeo) apenas um polimorfo tem uma menor energia Gibbs Este polimorfo eacute

a forma termodinamicamente estaacutevel e o(s) outro(s) polimorfo(s) eacute(satildeo) determinado(s) como uma forma

metaestaacutevel

Na Figura 11 estatildeo representados os diagramas de energia vs temperatura para sistemas polimoacuterficos

8

a) b)

Figura 11 ndash Diagrama de fases para dois polimorfos com comportamento termodinacircmico a) enantiotroacutepico b) monotroacute-

pico pressatildeo constante

No diagrama da Figura 11 G representa a energia de Gibbs e H a entalpia No sistema enantiotroacutepico Figura

11a) para os polimorfos I e II as curvas GI e GII cruzam-se no ponto de transiccedilatildeo (Ttrs III) que se localiza

abaixo do ponto de fusatildeo dos respectivos polimorfos Nesse ponto os dois polimorfos podem coexistir como

misturas em equiliacutebrio tendo a mesma estabilidade Na relaccedilatildeo termodinacircmica enantiotroacutepica como descrito

anteriormente os polimorfos convertem-se um no outro de forma reversiacutevel A curva Gliq representa a fase

liacutequida e a sua intersecccedilatildeo com as curvas GI e GII representa respectivamente o ponto de fusatildeo desses poli-

morfos Neste caso o polimorfo I eacute a forma mais estaacutevel (tem a menor energia de Gibbs) abaixo de ponto de

transiccedilatildeo Existe uma tendecircncia termodinacircmica para a forma menos estaacutevel se transformar na forma mais estaacute-

vel No sistema monotroacutepico Figura 11b) natildeo haacute ponto de transiccedilatildeo abaixo dos pontos de fusatildeo dos polimor-

fos I e II o que eacute representado pela ausecircncia do cruzamento das curvas GI e GII Nestas condiccedilotildees para a

relaccedilatildeo termodinacircmica monotroacutepica o polimorfo I nunca se converteraacute em II sendo o polimorfo I mais estaacutevel

a todas as temperaturas Monotropia estaacute vinculada agrave existecircncia de formas termodinamicamente metaestaveis

Burger e Ramberger compilaram algumas observaccedilotildees empiacutericas para identificaccedilatildeo de relaccedilotildees de enantiotropia

e monotropia As trecircs regras particularmente uacuteteis que propuseram satildeo a regra do calor de transiccedilatildeo do calor de

fusatildeo e da densidade As duas primeiras exigem medidas calorimeacutetricas que satildeo convenientemente realizadas

por DSC Na 1ordf (calor de transiccedilatildeo) se a uma determinada temperatura eacute observada uma transiccedilatildeo endoteacutermi-

ca entre as formas cristalinas entatildeo haacute um ponto de transiccedilatildeo abaixo desta temperatura e os dois polimorfos

estatildeo relacionados enantiotropicamente Os dois polimorfos satildeo monotroacutepicos se for observada uma transiccedilatildeo

exoteacutermica a uma determinada temperatura e se natildeo ocorrer nenhuma transiccedilatildeo a uma temperatura mais eleva-

da Num sistema enantiotroacutepico o polimorfo que tem um ponto de fusatildeo mais elevado teraacute uma entalpia de

fusatildeo mais baixa se o polimorfo que tem um ponto de fusatildeo mais elevado tem entalpia de fusatildeo mais alta o

Ttrs III Tfus I Tfus II

Temperatura (K)

Energia Energia

Temperatura (K)

Tfus II Tfus I

9

sistema eacute monotroacutepico Se os pontos de fusatildeo dos polimorfos diferirem mais do que 30ordmC esta regra natildeo eacute

vaacutelida e o polimorfo que tem o ponto de fusatildeo mais elevado poderaacute ter a entalpia de fusatildeo mais elevada num

sistema enantiotroacutepico Na 3ordf regra (densidade) se uma modificaccedilatildeo do cristal molecular tem uma densidade

mais baixa do que outra pode ser considerada como menos estaacutevel no zero absoluto [11 12]

A produccedilatildeo de diferentes formas polimoacuterficas a determinaccedilatildeo da modificaccedilatildeo estaacutevel e o conhecimento da

relaccedilatildeo de monotropia e enantiotropia satildeo os estudos iniciais no processo de preacute-formulaccedilatildeo farmacecircutica[6]

134 ndash Aspectos Cineacuteticos

A obtenccedilatildeo de formas soacutelidas de um composto eacute frequentemente levada a cabo por cristalizaccedilatildeo em soluccedilatildeo ou

a partir de fundidos Classicamente o processo de cristalizaccedilatildeo eacute descrito em dois passos nucleaccedilatildeo e cresci-

mento dos cristais com a forma fiacutesica resultante a ser a consequecircncia da relaccedilatildeo cineacutetica entre estes dois pro-

cessos elementares

A Teoria Claacutessica da Nucleaccedilatildeo (CNT) eacute a teoria mais simples e mais amplamente usada que descreve o proces-

so de nucleaccedilatildeo Embora a CNT tenha sido originalmente derivada da condensaccedilatildeo do vapor em liacutequido tam-

beacutem tem sido empregue ldquopor analogiardquo para explicar a precipitaccedilatildeo de cristais a partir de soluccedilotildees sobresatura-

das e fundidos A descriccedilatildeo termodinacircmica deste processo foi desenvolvida ateacute ao final do seacuteculo XIX por

Gibbs que definiu a variaccedilatildeo da energia (∆G) como a soma da variaccedilatildeo da energia livre para a transformaccedilatildeo de

fase (∆GV) e a variaccedilatildeo da energia livre para a formaccedilatildeo da superfiacutecie (∆GS)

A taxa de nucleaccedilatildeo (I) que eacute igual ao nuacutemero de nuacutecleos formados por unidade de tempo e por unidade de

volume eacute expressa na forma da equaccedilatildeo de Arrhenius como

I = A exp

minuskT

E

onde A eacute o factor preacute-exponencial E a energia de activaccedilatildeo para a transformaccedilatildeo liacutequido-soacutelido k a constante

de Boltzmann e T a temperatura absoluta [1314]

A nucleaccedilatildeo pode ocorrer por dois mecanismos o homogeacuteneo e o heterogeacuteneo Na nucleaccedilatildeo homogeacutenea as

flutuaccedilotildees espontacircneas na densidade do liacutequido permitem a formaccedilatildeo da forma soacutelida mais estaacutevel enquanto a

nucleaccedilatildeo heterogeacutenea eacute impulsionada por impurezas ou pela superfiacutecie de contacto com o liacutequido A nucleaccedilatildeo

heterogeacutenea eacute o mecanismo predominante em processos industriais Os processos de nucleaccedilatildeo dependem

basicamente de dois factores a supersaturaccedilatildeo do meio e a tensatildeo interfacial A supersaturaccedilatildeo eacute tida como a

medida de forccedilas termodinacircmicas que levam agrave formaccedilatildeo da fase soacutelida enquanto a tensatildeo interfacial eacute uma

medida termodinacircmica do trabalho reversiacutevel necessaacuterio para aumentar a interface entre o liacutequido e o soluto

Estes factores satildeo pontos a serem considerados na cristalizaccedilatildeo uma vez que deles depende a taxa de cresci-

mento de um determinado cristal e dos seus diferentes polimorfos Ressalta-se tambeacutem a importacircncia de um

10

estudo detalhado do papel de cada solvente e impureza presente no processo de cristalizaccedilatildeo pois estes tecircm

influecircncia directa na possiacutevel formaccedilatildeo de polimorfos durante a purificaccedilatildeo do material

A nucleaccedilatildeo envolve a formaccedilatildeo de agregados de moleacuteculas que excederam um tamanho criacutetico e satildeo portanto

estaacuteveis Uma vez que o nuacutecleo cristalino se formou este comeccedila a crescer pela incorporaccedilatildeo de outras moleacutecu-

las no cristal em crescimento A velocidade de crescimento de um cristal eacute directamente proporcional ao

sobrearrefecimento sobressaturaccedilatildeo e inversamente proporcional agrave viscosidade da soluccedilatildeo Quanto mais alta eacute

a viscosidade mais difiacutecil se torna a troca de mateacuteria entre a fase liacutequida e a superfiacutecie do cristal e mais lento

seraacute seu crescimento Devido a interacccedilotildees atractivas entre os cristais os grandes cristais que podem ser obser-

vados durante a cristalizaccedilatildeo satildeo normalmente formados por pequenos cristais unidos por ligaccedilotildees fracas A

morfologia dos cristais eacute determinada por condiccedilotildees internas e externas A cineacutetica de cristalizaccedilatildeo depende da

velocidade de formaccedilatildeo do nuacutecleo bem como da velocidade de crescimento dos cristais O tamanho e a forma

dos cristais dependem da relaccedilatildeo entre estes dois factores Normalmente o arrefecimento lento resulta em cris-

tais grandes enquanto que o arrefecimento raacutepido produz cristais menores

A forma cristalina resultante do processo de cristalizaccedilatildeo pode variar com o grau de supersaturaccedilatildeo A tempera-

tura pode ser considerada como a segunda variaacutevel mais importante que afecta o resultado da cristalizaccedilatildeo num

sistema polimoacuterfico O solvente os aditivos (e impurezas) a interface e o pH foram classificados como factores

secundaacuterios que afectam o processo de cristalizaccedilatildeo principalmente atraveacutes do seu efeito no grau de supersatu-

raccedilatildeo Figura 12

Figura 12 - Hierarquia dos paracircmetros que controlam o processo de cristalizaccedilatildeo nos sistemas polimoacuterficos [10]

Em suma para aumentar a probabilidade de descobrir todas as formas relevantes o espaccedilo de variaacuteveis que

contribui para a diversidade de formas soacutelidas deve ser abrangido o mais amplamente possiacutevel [10]

Solubilidade dos polimorfos

Controlo da cristalizaccedilatildeo dos polimorfos

Factores Primaacuterios

Supersaturaccedilatildeo Temperatura

Agitaccedilatildeo

Factores Secundaacuterios

Composiccedilatildeo do solvente Aditivos Impurezas

Interface pH

Nucleaccedilatildeo Crescimento dos cristais

Transiccedilotildees de fase

11

135 ndash Geraccedilatildeo de formas polimoacuterficas

Apesar do investimento em processos para encontrar todos os polimorfos dos Ingredientes Farmacecircuticos

Activos (API) novos polimorfos podem ainda aparecer sem aviso O objectivo no que diz respeito ao desen-

volvimento do estado soacutelido eacute identificar todos os polimorfos e solvatos importantes e caracterizaacute-los

Este objectivo de controlo de polimorfismo tem-se desenvolvido rapidamente Na uacuteltima deacutecada muitos novos

meacutetodos de controlo da formaccedilatildeo de polimorfos tecircm sido desenvolvidos e tem-se caracterizado um enorme

nuacutemero de novas formas polimoacuterficas parcialmente como resultado de avanccedilos nos meacutetodos para a caracteri-

zaccedilatildeo de polimorfos

Eacute essencial executar experiecircncias atraveacutes de uma variedade de meacutetodos sob vaacuterias condiccedilotildees (Tabela 12) Em

geral a cristalizaccedilatildeo a partir da soluccedilatildeo (arrefecimento ou evaporaccedilatildeo) e recristalizaccedilatildeo a partir de compostos

puros (sublimaccedilatildeo tratamento teacutermico cristalizaccedilatildeo a partir do fundido e moagem) satildeo os meacutetodos de escolha

para criar formas soacutelidas A cristalizaccedilatildeo a partir da soluccedilatildeo eacute normalmente usada para a formaccedilatildeo de formas

soacutelidas por diversas razotildees Em primeiro lugar pode ser descoberto um grande nuacutemero de polimorfos e solva-

tos por mudanccedila do solvente Em segundo lugar os soacutelidos farmacecircuticos satildeo muitas vezes expostos a diferen-

tes solventes durante o processo e deste modo a tendecircncia para a formaccedilatildeo de solvatos hidratos deve ser

sistematicamente estudada de modo a desenhar processos de fabrico Em terceiro lugar a desidrataccedilatildeo dos

hidratos eacute outra teacutecnica uacutetil e agraves vezes a uacutenica teacutecnica para descobrir uma forma polimoacuterfica Finalmente o

solvato (e especialmente o hidrato) pode ser de interesse como produto comercial

Recentemente satildeo referidas muitas teacutecnicas inovadoras (por exemplo cristalizaccedilatildeo capilar cristalizaccedilatildeo induzi-

da por laser e sonocristalizaccedilatildeo) que promovem a nucleaccedilatildeo e portanto a descoberta de formas cristalinas acti-

vas [15]

12

Tabela 12 ndash Meacutetodos para gerar vaacuterias formas soacutelidas [15]

Meacutetodo Graus de Liberdade

Cristalizaccedilatildeo por arrefecimento Solvente perfil de arrefecimento concentraccedilatildeo mistura

Evaporaccedilatildeo do solvente Solvente concentraccedilatildeo inicial velocidade de evaporaccedilatildeo temperatura

pressatildeo humidade relativa

Precipitaccedilatildeo Solvente anti-solvente velocidade de adiccedilatildeo do anti-solvente mistura

temperatura

Difusatildeo de vapor Solventes temperatura concentraccedilatildeo

Equiliacutebrio de suspensatildeo Solvente temperatura solubilidade programas de temperatura mistura

tempo de equliacutebrio

Cristalizaccedilatildeo a partir do fundido Mudanccedilas de temperatura (miacutenimo maacuteximo gradientes)

Sublimaccedilatildeo Gradiente de temperatura pressatildeo tipo de superfiacutecie

Mudanccedila de pH Temperatura velocidade de mudanccedila relaccedilatildeo aacutecido base conjugada

Tratamento mecacircnico (moagem

crio-moagem)

Tempo de moagem tipo de moinho

Liofilizaccedilatildeo Solvente concentraccedilatildeo programas de temperatura

Em geral os processos de cristalizaccedilatildeo mais raacutepidos tecircm uma grande tendecircncia para formar polimorfos metaes-

taacuteveis do que os processos mais lentos [7] A Figura 13 mostra a escala de tempo para os processos de cristali-

zaccedilatildeo mais tradicionais

13

Meses Dias Horas Minutos Segundos

Figura 13 ndash Diferentes metodologias para obtenccedilatildeo de formas soacutelidas mostrando a escala de tempo que pode favorecer

polimorfos estaacuteveis ou metaestaacuteveis [7]

14 Compostos Estudados

Neste trabalho foram estudados dois activos farmacecircuticos com larga aplicaccedilatildeo em praacutetica meacutedica a pirazina-

mida e o ibuprofeno A primeira um antituberculostaacutetico potente eacute uma carboxamida com um anel aromaacutetico

de pirazina possuindo portanto dois aacutetomos de azoto no anel um em posiccedilatildeo orto e outro meta relativamente

ao grupo amida O Ibuprofeno um anti-inflamatoacuterio natildeo-esteroacuteide eacute um derivado do aacutecido 2-propanoacuteico Foi

tambeacutem investigada uma outra carboxamida a picolinamida cuja estrutura difere da da pirazinamida por ter

apenas no anel aromaacutetico um azoto em posiccedilatildeo orto relativamente ao grupo amida

Para aleacutem do interesse oacutebvio da investigaccedilatildeo do polimorfismo destes compostos o trabalho realizado insere-se

num projecto mais abrangente de pesquisa de co-cristais sendo fundamental nesse acircmbito um conhecimento

profundo do estado soacutelido das substacircncias de partida

141 ndash Pirazinamida

A pirazinamida (PZA) (Figura 14) eacute um membro da famiacutelia da pirazina e eacute conhecida como um agente antitu-

berculostaacutetico muito eficaz recomendado pela Organizaccedilatildeo Mundial de Sauacutede[16]

Evaporaccedilatildeo

Amadurecimento

Cristalizaccedilatildeo por arrefecimento

Cristalizaccedilatildeo a partir de fundidos

Exposiccedilatildeo ao vapor do solvente

Exposiccedilatildeo a Humidade

Ciclos de Temperatura

Sublimaccedilatildeo

Polimorfos estaacuteveis Polimorfos metaestaveis

14

Figura 14 ndash Estrutura da pirazinamida

O mecanismo de acccedilatildeo da Pirazinamida ainda natildeo estaacute bem elucidado A sua actividade anti-microbiana deste

composto depende parcialmente na conversatildeo na sua forma activa o aacutecido pirazinoacuteico em meio aacutecido pela

enzima pirazinamidase (PZase) A sua ingestatildeo pode no entanto provocar efeitos adversos Os mais comuns

satildeo reacccedilotildees aleacutergicas dores articulares naacuteuseas anorexia febre voacutemitos anemia podendo ainda surgir altera-

ccedilotildees hepaacuteticas [17]

Estatildeo descritas 4 formas polimoacuterficas diferentes de PZA com diferentes estruturas cristalinas α- β- γ- e δ-

pirazinamida sendo tambeacutem referido um quinto possiacutevel polimorfo αrsquo semelhante a α[18]

No polimorfo α da Pirazinamida sistema monocliacutenico (a = 2307plusmn002 b = 672plusmn001 c = 372plusmn001 Aring β =

1010plusmn04ordm) o plano do anel e o plano do grupo amida formam um acircngulo de 5ordm As moleacuteculas de PZA estatildeo

ligadas por ligaccedilotildees de hidrogeacutenio NHmiddotmiddotmiddotO (290Aring) formando diacutemeros centrossimeacutetricos (Figura 15) A ligaccedilatildeo

intermolecular mais forte entre os diacutemeros encontra-se entre o aacutetomo de nitrogeacutenio do grupo carboxamida e o

aacutetomo de nitrogeacutenio do anel de pirazina da moleacutecula vizinha NHmiddotmiddotmiddotN[19]

Figura 15 ndash Estrutura do polimorfo α da pirazinamida [19]

Haacute pequenas mas significativas diferenccedilas entre os valores dos comprimentos de ligaccedilatildeo das moleacuteculas de pira-

zinamida nas formas α- e β-PZA tambeacutem cristal do sistema monocliacutenico (a = 14372plusmn0007 b = 3711plusmn0003

(1)

(4)

(2)

(7)

(8)

(9)

(6)

(5) (3)

15

c = 10726plusmn0005 Aring β = 10192plusmn005ordm) indicando que a ressonacircncia entre o grupo amida e o anel de pirazina

dando algum caraacutecter de ligaccedilatildeo dupla da ligaccedilatildeo C(2)ndashC(7) eacute menos notoacuteria na moleacutecula β-PZA do que na α-

PZA O comprimento de ligaccedilatildeo dupla C=O na moleacutecula β-PZA (1231Aring) eacute menor do que a correspondente na

moleacutecula α-PZA (124Aring) Na β-PZA o aacutetomo de carbono da cadeia lateral situa-se perto do plano do anel

Assim o grupo carboxamida desvia-se cerca de 32ordm do plano do anel comparando com 5ordm na estrutura da α-

PZA[19] Na β-PZA existem tambeacutem diacutemeros centrossimeacutetricos ligados por ligaccedilotildees de hidrogeacutenio entre o

aacutetomo de hidrogeacutenio da amida e o aacutetomo de oxigeacutenio do grupo amida (Figura 16)

Figura 16 ndash Estrutura do polimorfo β da pirazinamida [20]

Existem grandes diferenccedilas entre as formas δ e β da pirazinamida no que diz respeito agraves ligaccedilotildees C(2)ndashC(7) e

C(7)ndashO(9) (estas diferenccedilas satildeo mais acentuadas quando comparando as formas δ e β do que comparando as

formas α e β da pirazinamida) A ressonacircncia entre o grupo amida e o anel de pirazina (a ligaccedilatildeo C(2)ndashC(7)

apresenta algum caraacutecter de ligaccedilatildeo dupla) eacute maior na α-PZA do que na β-PZA Neste pressuposto os compri-

mentos de ligaccedilatildeo obtidos para a δ-PZA (sistema tricliacutenico a = 5728plusmn0002 b = 5221plusmn0003 c =

9945plusmn0006 Aring β = 9727plusmn004) parecem indicar uma ressonacircncia reforccedilada entre o grupo amida e o anel de

pirazina na estrutura da δ-PZA do que na estrutura da α-PZA O aacutetomo de carbono C(7) do grupo carboxami-

da da δ-PZA situa-se muito perto do plano do anel da pirazina uma vez que o valor do acircngulo C(5)ndashC(2)ndashC(7)

eacute de (1792plusmn04)Aring Assim o plano do grupo carboxamida tem um desvio de apenas 08ordm em relaccedilatildeo ao anel de

pirazina Neste polimorfo sistema tricliacutenico haacute associaccedilatildeo em diacutemeros e a ligaccedilatildeo de hidrogeacutenio N(8)ndash

H(8rsquorsquo)middotmiddotmiddotO(9) tem um comportamento de 290Aring Natildeo parece existir no entanto nenhuma ligaccedilatildeo de hidrogeacutenio

forte a ligar os diacutemeros na estrutura cristalina da δ-PZA ao contraacuterio do que acontece nas estruturas da α- e β-

PZA (Figura 17)[21]

Em todos os polimorfos foi identificada a ligaccedilatildeo de hidrogeacutenio intramolecular NndashHN

16

Figura 17 ndash Estrutura do polimorfo δ da pirazinamida [21]

A Figura 18 apresenta a estrutura do polimorfo da pirazinamida γ Esta eacute a uacutenica forma de pirazinamida conhe-

cida onde natildeo haacute associaccedilatildeo em unidades dimeacutericas

Figura 18 ndash Estrutura do polimorfo γ da pirazinamida[22]

Apesar das estruturas cristalinas estarem publicadas natildeo eacute conhecida a relaccedilatildeo de estabilidade entre elas e satildeo

referidas na literatura temperaturas de fusatildeo semelhantes para todas as formas

17

142 ndash Picolinamida

A picolinamida (2-piridina carboxamida) Figura 19 foi estudada neste trabalho devido agraves suas semelhanccedilas

estruturais com a pirazinamida

Figura 19 ndash Estrutura da Picolinamida

A picolinamida soacutelido agrave temperatura ambiente muito soluacutevel em soluccedilatildeo aquosa aciacutedica apresenta actividade

bioloacutegica importante como inibidor da acccedilatildeo da poli(ADP-ribose) sintetase[23]

De acordo com a anaacutelise cristalograacutefica por difracccedilatildeo de raios-X foram identificadas duas modificaccedilotildees cristali-

nas da picolinamida ambas pertencentes ao grupo espacial monocliacutenico P21a com quatro moleacuteculas na ceacutelula

unitaacuteria[24] Numa modificaccedilatildeo (fase α a = 1642 b = 711 c = 519 Aring β = 1002ordm) duas moleacuteculas de PA

estatildeo ligadas por um par de ligaccedilotildees de hidrogeacutenio NHO para formar um diacutemero centrossimeacutetrico como

ocorre tambeacutem nos polimorfos α β e δ da pirazinamida (Figura 110) Os diacutemeros estatildeo ligados entre si por um

segundo conjunto de ligaccedilotildees de hidrogeacutenio NHO tal como no polimorfo β da pirazinamida[24] Nesta

modificaccedilatildeo o anel natildeo contribui para a ligaccedilatildeo de hidrogeacutenio e as cadeias moleculares adjacentes satildeo mantidas

juntas por forccedilas de van der Waals A segunda modificaccedilatildeo cristalina da PA para a qual apenas se conhecem os

paracircmetros da ceacutelula (fase β a = 2004 b = 1132 c = 536 Aring β = 986ordm) exibe estrutura dimeacuterica similar agrave da

primeira e segundo Takino e colaboradores teraacute uma associaccedilatildeo molecular semelhante agrave α-pirazinamida ou seja

neste caso a ligaccedilatildeo lateral dos diacutemeros envolve a participaccedilatildeo de um aacutetomo do anel de piridina como aceitador

de ligaccedilotildees de hidrogeacutenio [25]

Figura 110 ndash Arranjos moleculares da PA no polimorfo α a) formaccedilatildeo do diacutemero centrossimeacutetrico b) formaccedilatildeo de

cadeias ou bandas c) estrutura do polimorfo α da picolinamida As linhas a tracejado indicam as ligaccedilotildees de

hidrogeacutenio [24]

a) b) c)

18

143 ndash Ibuprofeno

O Ibuprofeno (IBP) (Figura 111) eacute um faacutermaco do grupo dos anti-inflamatoacuterios natildeo esteroacuteides (do subgrupo

quiacutemico dos derivados do aacutecido propanoacuteico) faacutermacos esses que tecircm em comum a capacidade de combater a

inflamaccedilatildeo a dor e a febre Tal como os outros anti-inflamatoacuterios natildeo esteroacuteides actua inibindo a produccedilatildeo de

prostagladinas substacircncias quiacutemicas produzidas pelo corpo que causam inflamaccedilatildeo e contribuem para a per-

cepccedilatildeo de dor pelo ceacuterebro Este faacutermaco reduz tambeacutem a febre ao bloquear a siacutentese de prostaglandinas no

hipotaacutelamo responsaacutevel pela regulaccedilatildeo da temperatura do corpo Tem ainda propriedades anticoagulantes

Juntamente com o aacutecido acetilsaliciacutelico (princiacutepio activo da Aspirina e de outros medicamentos) e o paracetamol

(princiacutepio activo do Ben-U-Ron e de outros medicamentos) o ibuprofeno faz parte da lista de faacutermacos essen-

ciais da Organizaccedilatildeo Mundial de Sauacutede [26]

Figura 111 ndash Estrutura do Ibuprofeno

A moleacutecula de IBP possui um carbono quiral e satildeo comercializadas quer a mistura raceacutemica de S(+) ndash IBP e

R(ndash) ndash IBP quer o enantioacutemero puro O enantioacutemero com interesse terapecircutico eacute o S(+) ndash IBP mas nas espe-

cialidades farmacecircuticas eacute incorporado o R(ndash) ndash IBP formando uma mistura raceacutemica [27ndash29]

A utilizaccedilatildeo de diversas teacutecnicas para a cristalizaccedilatildeo agrave temperatura ambiente em diferentes solventes cristaliza-

ccedilatildeo por mudanccedila de temperatura e cristalizaccedilatildeo por evaporaccedilatildeo do solvente conduziram agrave obtenccedilatildeo de cristais

de IBP raceacutemico com haacutebitos cristalinos diferentes [30 31] Por exemplo quando foi utilizada a teacutecnica de cris-

talizaccedilatildeo por arrefecimento foram observados cristais com forma de placas achatadas usando aacutelcoois como

solvente Os cristais obtidos a partir de acetona eacuteter etiacutelico e n-hexano tinham a forma de agulhas A cristaliza-

ccedilatildeo por mudanccedila de temperatura usando o diclorometano como solvente formou cristais de morfologia cuacutebi-

ca A partir destes resultados concluiu-se que podiam ser obtidas diferentes morfologias dos cristais (haacutebito

tamanho superfiacutecie) do IBP raceacutemico dependendo da preparaccedilatildeo e dos solventes usados [32] Estes cristais

tinham tambeacutem propriedades fiacutesicas diferentes Mas estas diferentes formas satildeo estruturalmente isomoacuterficas e

natildeo haacute um polimorfismo cristalino verdadeiro

A forma cristalograacutefica obtida nestes solventes forma I possui grupo espacial monocliacutenico P21c [32] Duas

moleacuteculas de ibuprofeno formam um diacutemero ciacuteclico atraveacutes das ligaccedilotildees de hidrogeacutenio dos grupos carboxiacutelicos

O diacutemero RS (plusmn) ndash IBP eacute formado por ligaccedilotildees de hidrogeacutenio atraveacutes de um centro de inversatildeo com uma

moleacutecula na configuraccedilatildeo R e outra na configuraccedilatildeo S (Figura 112)

Adicionalmente agrave bem conhecida fase cristalina I que funde a aproximadamente 75ordmC foi recentemente encon-

trada outra fase cristalina (II) que funde a uma temperatura mais baixa (17ordmC) e eacute menos estaacutevel [30] A compa-

19

raccedilatildeo das entalpias de fusatildeo das duas formas e a ausecircncia de transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido conduz agrave forte suspeita que

estas duas variedades polimoacuterficas formam um sistema monotroacutepico a fase I eacute a forma estaacutevel e a fase II eacute a

metaestaacutevel [32]

Figura 112 ndash Estrutura do polimorfo I da moleacutecula de ibuprofeno[33]

20

21

Capiacutetulo 2

22

23

2 Resultados e Discussatildeo

21 Estudo da Pirazinamida

211 ndash Avaliaccedilatildeo Preliminar

Na tabela 21 satildeo apresentadas imagens registadas sob luz polarizada dos soacutelidos obtidos por cristalizaccedilatildeo a

partir das soluccedilotildees por liofilizaccedilatildeo e tambeacutem da amostra de partida

Tabela 21 ndash Pirazinamida Imagens dos soacutelidos obtidos em diferentes condiccedilotildees experimentais (luz polarizada

ampliaccedilatildeo 200x)

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

1

-

Amostra comercial

4

Acetona

P1

2

-

P2

5

Dioxano

P1

3

Aacutegua

P1

6

Acetonitrilo

P1

Como pode concluir-se das imagens apresentadas na tabela os soacutelidos obtidos apresentam morfologias diferen-

tes Nas amostras obtidas em aacutegua e acetona na amostra comercial e na obtida por liofilizaccedilatildeo os cristais tecircm a

forma de agulhas apesar de apresentarem tamanhos diferentes muito mais finos no caso do liofilizado Os

cristais que precipitaram usando dioxano e acetonitrilo como solvente apresentam-se sob a forma de placas

A caracterizaccedilatildeo dos soacutelidos 1 a 5 foi efectuada por difracccedilatildeo de raios-X de poacute Os difractogramas obtidos

experimentalmente estatildeo representados nas Figuras 21 a 24 conjuntamente com os espectros simulados que

mais se lhe aproximam

24

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Inte

nsid

ade

2Theta

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Inte

nsid

ade

2Theta

Figura 21 ndash Espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute a) pirazinamida comercial b) simulado para a forma α

O difractograma de poacute da forma α da pirazinamida tem picos caracteriacutesticos a 2θ = 78 137 153 177 243

264 274 276 278ordm A semelhanccedila dos perfis dos difractogramas da pirazinamida comercial com o desta for-

ma natildeo deixa duacutevidas de que a amostra de partida eacute o polimorfo α

Para a pirazinamida cristalizada em aacutegua (conforme descrito na secccedilatildeo 4111) fez-se um estudo semelhante

natildeo foram encontradas mudanccedilas significativas na estrutura do soacutelido relativamente agrave amostra comercial pois

apesar de ter sido cristalizada a partir de aacutegua o difractograma possui picos com localizaccedilatildeo e intensidade relati-

va idecircnticas agraves presentes no polimorfo alfa da pirazinamida tendo assim sido o soacutelido identificado com a forma

α

Do mesmo modo a coincidecircncia do espectro obtido para a amostra obtida por liofilizaccedilatildeo e do simulado para a

forma γ permitiu concluir que por liofilizaccedilatildeo se obteve o polimorfo γ Figura 22 com picos caracteriacutesticos a 2θ

= 129 173 184 239 254 259 272 274 297 303 336 393ordm

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Inte

nsid

ad

e

2Theta

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Inte

nsid

ad

e

2Theta

Figura 22 ndash Espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute a) amostra de pirazinamida obtida por liofilizaccedilatildeo b) simulado para o

polimorfo γ

A cristalizaccedilatildeo de acetona origina a forma δ da pirazinamida (Figura 23) com picos caracteriacutesticos a 2θ = 91

164 173 182 200 235 277ordm

a) b)

a) b)

25

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Inte

nsid

ad

e

2Theta

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Inte

nsid

ad

e

2Theta

Figura 23 ndash Espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute a) pirazinamida cristalizada em acetona b) simulado para a forma δ

Em dioxano foi obtida uma mistura das formas β ( 2θ = 126 168 169 253 255 267 272ordm) e γ como se

conclui da Figura 24

0 5 10 15 20 25 30 35 40

2Theta

Inte

nsid

ad

e

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Inte

nsid

ad

e

2Theta

γγγγ

ββββ

Figura 24 ndash Espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute a) amostra cristalizada em dioxano b) espectro simulado das formas

β e γ

A amostra cristalizada em acetonitrilo natildeo foi avaliada por este meacutetodo de estudo e seraacute discutida mais agrave frente

Dispomos de amostras puras dos polimorfos α δ e γ da pirazinamida sendo portanto possiacutevel fazer a sua

caracterizaccedilatildeo por espectroscopia de infravermelho e investigar a relaccedilatildeo de estabilidade entre as fases

212 ndash Caracterizaccedilatildeo por Espectroscopia de Infravermelho

A anaacutelise por espectrofotometria de infravermelho pode ser de grande utilidade na caracterizaccedilatildeo de estruturas

polimoacuterficas quanto agrave sua estrutura quiacutemica fornecendo indicaccedilatildeo de ocorrecircncia de modificaccedilotildees apoacutes o pro-

a) b)

a) b)

26

cesso de cristalizaccedilatildeo Para poder ser utilizada com esta finalidade eacute necessaacuterio produzir amostras puras de cada

um dos polimorfos e caracterizaacute-los previamente

Nos estudos publicados sobre infravermelho da pirazinamida no estado soacutelido foi utilizada a forma α [3435] e

em muitos trabalhos natildeo eacute identificado o polimorfo utilizado [36ndash40] Neste trabalho estamos em condiccedilotildees de

fazer a caracterizaccedilatildeo espectroscoacutepica das formas α γ e δ da pirazinamida

Neste composto satildeo de particular relevacircncia os modos vibracionais envolvendo os grupos NndashH e C=O (grupos

envolvidos na formaccedilatildeo de ligaccedilotildees de hidrogeacutenio) que seratildeo alvo de anaacutelise mais detalhada

Os espectros de infravermelho registados para os polimorfos α δ e γ da pirazinamida satildeo apresentados nas

Figuras 25 a 27 Estes espectros foram obtidos em pastilha de KBr Espectros obtidos no modo de reflectacircncia

total atenuada provaram que a preparaccedilatildeo da pastilha natildeo tem efeito nas formas polimoacuterficas

3600 3500 3400 3300 3200 3100 3000 2900 2800

Absorvancia au

Numero de onda cm-1

3412

3289

3161

2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400

Absorvancia au

439

551

669

786

874

1022

1165

1389

1510

1598

Numero de onda cm-1

1707

1620

Figura 25 ndash Espectro de IV da pza comercial polimorfo α a) 3650 ndash 2800 cm-1 b) 2000 ndash 400 cm-1

Satildeo registadas diferenccedilas notoacuterias nos espectros dos trecircs polimorfos Iremos referir as mais significativas

O espectro de absorccedilatildeo na regiatildeo do infravermelho da pirazinamida comercial (Figura 25 polimorfo α) apre-

senta bandas intensas em 3412 3289 e 3161 cm-1 atribuiacutedas agrave elongaccedilatildeo do NndashH e em 1707 cm-1 atribuiacuteda ao

grupo amida (elongaccedilatildeo C=O e deformaccedilatildeo angular NH2 amida I)) No caso do polimorfo γ Figura 26 a

elongaccedilatildeo do NndashH daacute origem a bandas em 3433 3308 3252 e 3166 e a vibraccedilatildeo Amida I daacute lugar a bandas em

1707 e 1686 cm-1

a) b)

27

3600 3500 3400 3300 3200 3100 3000 2900 2800

00

05

10

15

Numero de onda cm-1

Absorvancia au 3433

3308

3252

3166

2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400

00

05

10

15

1585

434549

653779

876

1027

1053

1168

1373

1524

1603

Numero de onda cm-1

Absorvancia au 1707

1686

Figura 26 ndash Espectro de IV da pza liofilizada polimorfo γ a) 3650 ndash 2800 cm-1 b) 2000 ndash 400 cm-1

O espectro de IV do polimorfo δ Figura 27 apresenta na regiatildeo de elongaccedilatildeo do NndashH um perfil proacuteximo do

do polimorfo α mas os maacuteximos de absorvacircncia situam-se a 3426 3287 e 3168 cm-1 Recordar que na estrutura

cristalina de ambos os polimorfos estatildeo presentes diacutemeros centrossimeacutetricos os quais natildeo existem no polimorfo

γ A vibraccedilatildeo Amida I tem o maacuteximo de absorvacircncia no valor de energia mais baixo dos trecircs polimorfos 1674

cm-1

3600 3500 3400 3300 3200 3100 3000 2900 2800

02

04

06

08

10

12

14

16

18

20

Absorvancia au

Numero de onda cm-1

3426

3287

3168

2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400

02

04

06

08

10

12

14

16

18

20

439561657

873

1027

1063

1089

1176

1385

1436

1524

1591

Absorvancia au

Numero de onda cm-1

1674

Figura 27 ndash Espectro de IV da pza cristalizada de acetona a 25ordmC polimorfo δ a) 3650 ndash 2800 cm-1 b) 2000 ndash 400 cm-1

213 ndash Investigaccedilatildeo de relaccedilotildees de estabilidade dos polimorfos da Pirazinamida

Iniciou-se a investigaccedilatildeo com o estudo de pza comercial polimorfo α por calorimetria diferencial de varrimen-

to com velocidade de varrimento β = 10ordmCmin efectuando aquecimento entre 25ordmC e 197ordmC

A Figura 28 mostra um termograma tiacutepico obtido nestas condiccedilotildees para a pza comercial

a) b)

a) b)

28

60 80 100 120 140 160 180 200

20

30

40

50

60

70

Flu

xo

de

Ca

lor

(mw

)

Temperatura (C)

Figura 28 ndash Curva de DSC do polimorfo α da pirazinamida aquecimento de 75ordmC ateacute 197ordmC β = 10ordmCmin

m = 122mg

A curva de de DSC do polimorfo α apresenta dois sinais endoteacutermicos De um conjunto de 6 amostras inde-

pendentes obteve-se para o 1ordmpico os valores de Tonset = (1462 plusmn 03) ordmC e ∆H = (14 plusmn 03) kJmol e para o

2ordmpico Tonset = (1881 plusmn 05) ordmC e ∆H = (281 plusmn 02) kJmol A Tabela 22 sumaria os resultados obtidos

Tabela 22 ndash Valores de temperatura e de entalpia das transiccedilotildees observadas no aquecimento da

pirazinamida polimorfo α β = 10ordmCmin

1ordmPico 2ordmPico

Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) 1 1462 15 1883 280 2 1464 17 1886 284 3 1459 12 1878 281 4 1466 09 1873 280 5 1458 16 1881 283 6 1463 12 1883 279

Meacutedia e desvio padratildeo 1462plusmn03 14plusmn03 1881plusmn05 281plusmn02

A partir do conhecimento termodinacircmico que se tem e dos valores de entalpia calculados podemos prever que

o 1ordmpico da curva de DSC da Figura 28 corresponde a uma transiccedilatildeo de fase soacutelido-soacutelido do composto e o 2ordm

pico corresponde agrave sua fusatildeo uma vez que o valor de entalpia deste uacuteltimo eacute muito superior quando compara-

do com o primeiro Um processo de aquecimento de 25ordmC ateacute 197ordmC efectuado por termomicroscopia permitiu

registar as imagens apresentadas na Figura 29

29

34ordmC 97ordmC 135ordmC 153ordmC

155ordmC 158ordmC 172ordmC 177ordmC

184ordmC 187ordmC 189ordmC 192ordmC

Figura 29 ndash Transiccedilotildees de fase observadas para a pza comercial por termomicroscopia de luz polarizada no decurso do

aquecimento de 25ordmC a 197ordmC β = 10ordmCmin ampliaccedilatildeo 200x

Estas imagens confirmam a identificaccedilatildeo das transiccedilotildees discutidas acima

Seguidamente fez-se um estudo mais pormenorizado destes resultados realizando dois aquecimentos um pri-

meiro ateacute ao fim da transiccedilatildeo de fase (de 25ordmC ateacute 160ordmC) seguido de arrefecimento ateacute 25ordmC e depois de aque-

cimento ateacute agrave fusatildeo (de 25ordmC ateacute 197ordmC) Os resultados obtidos estatildeo exemplificados na Figura 210 Nos pro-

cessos de arrefecimento natildeo foi registado qualquer pico (arrefecimento conduzido a 20ordmCmin 10ordmCmin

5ordmCmin e 2ordmCmin)

20000 40000 60000 80000 100000 120000 140000 160000 180000 200000

200000

300000

400000

500000

600000

2

Flu

xo d

e C

alo

r (m

W)

Temperatura (C)

1

Figura 210 ndash Curva de DSC da pza comercial com β = 10ordmCmin e m = 115mg a) 1ordm aquecimento de 25ordmC a 160ordmC

b) 2ordm aquecimento de 25ordmC a 197ordmC apoacutes arrefecimento do soacutelido 2 ateacute agrave temperatura ambiente

a)

b)

20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

Temperatura (ordmC)

20

30

40

50

60

30

Os resultados de quatro experiecircncias levadas a cabo nestas condiccedilotildees estatildeo indicados na Tabela 23

Tabela 23 ndash Valores de temperatura e de entalpia de transiccedilatildeo obtidos por aquecimento da

pirazinamida polimorfo α nas condiccedilotildees indicadas na Figura 210 β = 10ordmCmin

Curva a) Curva b)

Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) 1 1464 14 1885 281 2 1462 12 1879 284 3 1462 16 1882 277 4 1465 14 1884 282

Meacutedia e desvio padratildeo 1463plusmn02 14plusmn02 1883plusmn02 281plusmn03

Com estes resultados podemos confirmar a existecircncia de uma transiccedilatildeo de fase por volta dos 146ordmC (no 1ordm

aquecimento) Tonset = (1463 plusmn 02)ordmC ∆H = (14 plusmn 02) kJmol n = 4 e apenas a ocorrecircncia de fusatildeo por

volta dos 188ordmC no 2ordm aquecimento Tonset = (1883 plusmn 02)ordmC ∆H = (281 plusmn 03) kJmol Pode concluir-se que a

forma inicial da pza comercial se transforma noutra e que eacute esta segunda que sofre fusatildeo

O espectro de infravermelho da amostra obtida apoacutes a transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido Figura 211 aponta para a trans-

formaccedilatildeo do polimorfo α no polimorfo γ

3600 3450 3300 3150 3000

-01

00

01

02

03

04

05

06

07

08

09

10

3285

3414

Absorvancia au

Numero de onda cm-1

a)

b)

3430

33073244

3164

3085

2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400

-01

00

01

02

03

04

05

06

07

08

09

10

4371523

1601

617

1157

1512

1578

1610

546

651775

877

1025

10541169

1374

1582

Absorvancia au

Numero de onda cm-1

a)

b)

1706

1687

Figura 211 ndash Espectro de IV da pza comercial a) composto de partida b) apoacutes transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido i) 3650 ndash 2800 cm-

1 ii) 2000 ndash 400 cm-1

Com a teacutecnica de difracccedilatildeo de raios X aplicada a uma amostra de pza comercial aquecida ateacute 160ordmC confirmou-

se que a forma cristalina final (apoacutes transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido) eacute a forma gama (γ-pirazinamida)

Uma amostra obtida por aquecimento do polimorfo α ateacute 160ordmC foi deixada agrave temperatura ambiente e foi

novamente analisada 3 meses depois efectuando um aquecimento ateacute 197ordmC verificando-se que mesmo apoacutes

este tempo natildeo sofreu alteraccedilatildeo o termograma obtido eacute similar ao apresentado na Figura 210 b)

Para o polimorfo obtido por liofilizaccedilatildeo polimorfo γ o estudo calorimeacutetrico por DSC conduziu a curvas

exemplificadas na Figura 212 o que era o esperado atendendo aos resultados jaacute referidos

i) ii)

31

20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

20

40

60

80

Temperatura (C)

Flu

xo

de

ca

lor

(mW

)

Figura 212 ndash Curva de DSC do polimorfo γ da pirazinamida aquecimento de 25ordmC ateacute 197ordmC β = 10ordmCmin

m = 303mg

Na curva de DSC do polimorfo γ (Figura 212) observa-se apenas um sinal endoteacutermico correspondente agrave

fusatildeo da amostra De um conjunto de 3 amostras independentes obteve-se para o processo de fusatildeo os valores

de Tonset = (1882 plusmn 01)ordmC e ∆H = (280 plusmn 02)kJmol Tabela 24

Tabela 24 ndash Valores de temperatura e de entalpia de transiccedilatildeo de fase registada no aque-

cimento da pirazinamida polimorfo γ β = 10ordmCmin

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

1 1881 280 2 1881 278 3 1883 282

Meacutedia e desvio padratildeo 1882plusmn01 280plusmn02

Com estes resultados podemos concluir que esta forma polimoacuterfica da pirazinamida natildeo experimenta qualquer

transformaccedilatildeo soacutelido-soacutelido antes da fusatildeo

A amostra de pza cristalizada de acetona (polimorfo δ) foi tambeacutem caracterizada por calorimetria diferencial de

varrimento realizando ensaios de aquecimento ateacute 197ordmC com velocidade de 10ordmCmin (Figura 213)

32

20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

20

40

60

Temperatura (C)

Flu

xo

de

ca

lor

(mW

)

Figura 213 ndash Curva de DSC do polimorfo δ da pirazinamida (aquecimento de 25ordmC ateacute 197ordmC β = 10ordmCmin

m = 147mg)

Podemos verificar novamente a ocorrecircncia de duas transformaccedilotildees endoteacutermicas sendo que a primeira corres-

ponde a transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido Tonset = (1305 plusmn 03) ordmC ∆H = (17 plusmn 02) kJmol n = 5 e a segunda agrave fusatildeo

Tonset = (1883 plusmn 01) ordmC ∆H = (276 plusmn 06) kJmol n = 5 A Tabela 25 resume os resultados obtidos

O polimorfo δ foi entatildeo aquecido ateacute 165ordmC (apoacutes a transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido) natildeo se tendo observado qualquer

transiccedilatildeo de fase no arrefecimento subsequente ateacute agrave temperatura ambiente O espectro de difracccedilatildeo de raios-X

de poacute da amostra resultante deste ciclo de aquecimento arrefecimento permitiu concluir que a forma delta se

transforma no polimorfo gama apoacutes aquecimento

Tabela 25 ndash Valores de temperatura e de entalpia das transiccedilotildees de fase registadas no aqueci-

mento da pirazinamida polimorfo δ β = 10ordmCmin

1ordmPico 2ordmPico

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) 1 1308 18 1884 279 2 1303 17 1881 268 3 1304 18 1884 275 4 1301 14 1883 279 5 1307 17 1882 278

Meacutedia e desvio padratildeo 1305plusmn03 17plusmn02 1883plusmn01 276plusmn06

Na Figura 214 a) podemos verificar a existecircncia de uma grande irregularidade no pico correspondente agrave transi-

ccedilatildeo soacutelido-soacutelido o que poderaacute indicar a co-existecircncia de vaacuterias transformaccedilotildees Sendo assim fez-se um novo

estudo efectuando um aquecimento ateacute 137ordmC que eacute a zona onde existem os vaacuterios picos (Figura 214 b)) O

espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute desta amostra confirmou tratar-se da forma γ da pirazinamida natildeo ocor-

33

rendo qualquer outra transiccedilatildeo de fase apesar da irregularidade apresentada nos picos que poderaacute resultar de

heterogeneidade das partiacuteculas soacutelidas

120 140

32

34

36

Flu

xo

de

Calo

r (m

W)

Temperatura (C)

b) Aquecimento ateacute 165 C

a) Aquecimento ateacute 137 C

Figura 214 ndash Curvas de DSC para a pza cristalizada em acetona β = 10ordmCmin a) aquecimento de 25ordmC ateacute 137ordmC m =

147 mg b) aquecimento de 25ordmC ateacute165ordmC m = 152 mg

Foram obtidas para a amostra de pirazinamida gerada por cristalizaccedilatildeo em acetonitrilo amostra 6 na Tabela

21 as curvas de DSC apresentadas na Figura 215 registadas em diferentes condiccedilotildees experimentais aquecimen-

to ateacute agrave fusatildeo no caso da curva a e num ciclo de aquecimentos arrefecimentos no caso das curvas b Os arrefe-

cimentos foram realizados a 10ordmCmin natildeo se registando qualquer transiccedilatildeo de fase nesses varrimentos

Figura 215 ndash Curvas de DSC para a pza cristalizada em acetonitrilo (polimorfos α e δ) a m = 161 mg aquecimento de

25ordmC ateacute 197ordmC b1 m = 181 mg aquecimento de 25ordmC ateacute 135ordmC b2 aquecimento de 25ordmC ateacute 165ordmC apoacutes

arrefecimento de b1 ateacute 25ordmC b3 aquecimento de 25ordmC ateacute 197ordmC apoacutes arrefecimento de b2 ateacute 25ordmC β =

10ordmCmin

Temperatura (ordmC)

Flu

xo d

e C

alo

r (m

W)

34

Na Figura 215 observam-se duas transiccedilotildees endoteacutermicas antes do pico de fusatildeo Estas transformaccedilotildees de fase

foram estudadas por espectroscopia de IV

O espectro de IV da amostra de partida Figura 216 a) confirma que na cristalizaccedilatildeo em acetonitrilo foi gerada

uma mistura dos polimorfos α e δ (Figura 216 a)) Registou-se tambeacutem espectros de IV da amostra aquecida ateacute

135ordmC (como na curva de DSC b1 da Figura 215) Figura 216 b)) seguida de arrefecimento ateacute 25ordmC e da

amostra aquecida ateacute 165ordmC Figura 216 c)

Figura 216 ndash Espectro de Infravermelho de a) amostra de pirazinamida cristalizada em acetonitrilo b) amostra anterior

apoacutes aquecimento ateacute 135ordmC c) amostra apoacutes aquecimento ateacute 165ordmC A) espectros dos polimorfos α e

δ puros B) espectro do polimorfo γ puro

Satildeo evidentes a partir da Figura 216 as transiccedilotildees do polimorfo δ para o polimorfo α que posteriormente se

transforma no polimorfo γ A identidade das fases soacutelidas foi ainda confirmada por difracccedilatildeo de raios-X reali-

zadas em amostras preparadas de forma similar

Apesar de natildeo poder ser obtida a forma polimoacuterfica β pura os dados de DSC e termomicroscopia realizados na

amostra 5 (β + γ) mostram uma transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido endoteacutermica aos 95ordmC β = 10ordmCmin (Figura 217)

originando o polimorfo γ como depois foi confirmado por espectroscopia de IV e pela temperatura de fusatildeo

caracteriacutestica

Numero de onda cm-1

Absorv

ancia

u

a

a)

b)

c)

A

B

35

Figura 217 ndash a) Curvas de aquecimento da pza cristalizada de dioxano polimorfos β e γ m = 166 mg β = 10ordmCmin b)

Imagens de termomicroscopia registadas antes e depois da transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido

Estabilidade relativa dos polimorfos de pirazinamida

Todas as transiccedilotildees de fase verificadas no estudo da pirazinamida satildeo endoteacutermicas e na ausecircncia de mudanccedilas

conformacionais significativas da moleacutecula de pza nos diferentes polimorfos este comportamento aponta para

uma relaccedilatildeo enantiotroacutepica entre as fases envolvidas [122641] De acordo com Burger e Ramberger esta regra

da entalpia da transiccedilatildeo faz previsotildees correctas em 99 dos casos [26] A partir do estudo do comportamento

teacutermico das formas α β δ e γ da pirazinamida pode-se prever o diagrama energia de Gibbs em funccedilatildeo da tem-

peratura que se apresenta na Figura 218

Figura 218 ndash Diagrama de energia temperatura das formas cristalinas (α β δ e γ) da pirazinamida G representa a ener-

gia de Gibbs T a temperatura de transiccedilatildeo

Temperatura (ordmC)

dQ

dt

(mW

)

a) b)

Antes da transiccedilatildeo Depois da Transiccedilatildeo

Temperatura

Energ

ia

36

De acordo com este diagrama o polimorfo δ eacute a forma soacutelida termodinamicamente estaacutevel agrave temperatura

ambiente e o polimorfo γ eacute a forma cristalina mais estaacutevel acima de ~ 145ordmC De realccedilar a elevada estabilidade

cineacutetica de todas as formas polimoacuterficas da pirazinamida

22 Estudo da Picolinamida

Na tabela satildeo apresentadas imagens registadas sob luz polarizada das formas soacutelidas obtidas por cristalizaccedilatildeo a

partir das soluccedilotildees e tambeacutem da amostra de partida

Tabela 26 ndash Picolinamida Imagens dos soacutelidos obtidos em diferentes condiccedilotildees experimentais (luz polarizada

ampliaccedilatildeo 200x)

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

1

-

Amostra comercial

4

Etanol

P1

2

Acetato de etilo

P1

5

Etanol

P2

3

Acetato de etilo

P2

Foram observadas formas cristalinas com diferentes morfologias Quer na utilizaccedilatildeo de acetato de etilo quer na

amostra comercial foram obtidos cristais com a forma de placas apesar de apresentarem tamanhos diferentes

Os cristais que precipitaram usando etanol como solvente apresentam a forma de aglomerados esfeacutericos

Devido a problemas teacutecnicos com o difractoacutemetro de raios-X de poacute do Departamento de Fiacutesica da Universida-

de de Coimbra natildeo foi possiacutevel caracterizar as amostras por este meacutetodo

221 ndash Estudo da Picolinamida comercial

Apenas a picolinamida comercial foi caracterizada num equipamento de difracccedilatildeo de raios-X de poacute sendo a

amostra sujeita a moagem antes do ensaio O difractograma obtido estaacute representado na Figura 219 juntamen-

te com o espectro simulado da forma cristalina de picolinamida que se encontra caracterizada estruturalmente

37

[24] O difractograma de poacute da picolinamida comercial tem picos caracteriacutesticos a 2θ = 1665 1737 2068

2516 2802 3500ordm

10 20 30 40

Inte

nsid

ade

2Theta

b) Simulado

a) Experimental

Figura 219 ndash Espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute da picolinamida comercial a) experimental b) simulado

Da comparaccedilatildeo entre os dois difractogramas natildeo eacute possiacutevel afirmar que nos dois casos as moleacuteculas tenham a

mesma orientaccedilatildeo cristalograacutefica Voltaremos a discutir estes resultados mais tarde

O comportamento teacutermico da amostra de picolinamida comercial foi investigado por calorimetria diferencial de

varrimento e por termomicroscopia com luz polarizada

Na Figura 220 eacute apresentada uma curva tiacutepica obtida no estudo da picolinamida comercial por calorimetria

diferencial de varrimento com uma velocidade de varrimento β = 10ordmCmin realizando um aquecimento de

25ordmC ateacute 115ordmC

20 40 60 80 100

20

40

Temperatura (C)

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Figura 220 ndash Curva de DSC para a PA comercial aquecimento de 25ordmC ateacute 115ordmC β = 10ordmCmin m = 138mg

A curva de DSC da PA comercial Figura 220 apresenta tipicamente trecircs sinais endoteacutermicos De um conjunto

de 3 amostras independentes obteve-se para o 1ordmpico os valores de Tonset = (802plusmn005) ordmC e ∆H =

38

(020plusmn001)kJmol para o 2ordmpico os valores de Tonset = (10175plusmn008) ordmC e ∆H = (022plusmn001) kJmol e para o

3ordmpico os valores de Tonset = (1067plusmn01) ordmC e ∆H = (187plusmn005) kJmol Tabela 27

Tabela 27 ndash Valores de temperatura e de entalpia das transiccedilotildees de fase registadas no aquecimento da pico-

linamida amostra comercial β = 10ordmCmin

1ordmPico 2ordmPico 3ordmPico

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) 1 802 020 1018 022 1066 187 2 802 019 1017 022 1068 187 3 802 020 1018 021 1067 188

Meacutedia e desvio padratildeo 802plusmn005 020plusmn001 10175plusmn008 022plusmn001 1067plusmn01 187plusmn005

Imagens de termomicroscopia obtidas num varrimento realizado em condiccedilotildees idecircnticas satildeo apresentadas na

Figura 221 e confirmam o primeiro processo endoteacutermico como uma transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido

25ordmC 86ordmC 96ordmC 98ordmC

108ordmC 115ordmC

Figura 221 ndash Transiccedilotildees de fase observadas para a PA comercial por termomicroscopia de luz polarizada no decurso do

aquecimento de 25ordmC a 115ordmC β = 10ordmCmin ampliaccedilatildeo 200x

Uma vez confirmada a existecircncia de transiccedilotildees soacutelido-soacutelido no aquecimento da amostra de picolinamida

comercial estudou-se este processo em mais pormenor Fizeram-se ciclos de aquecimento arrefecimento ateacute

95ordmC e ateacute 105ordmC (temperaturas a que se verifica o fim da transiccedilatildeo) que se encontram representadas nas Figu-

ras 222 e 223

39

20 30 40 50 60 70 80 90 100

19

20

21F

luxo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

Arrefecimento

1 Aquecimento

20 40 60 80 100 120

20

30

40

Temperatura (C)

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Figura 222 ndash Curvas de DSC para a PA comercial β = 10ordmCmin m = 147mg a) aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC segui-

do de arrefecimento ateacute 25ordmC b) 2ordm aquecimento de 25ordmC ateacute 115ordmC

20 30 40 50 60 70 80 90 100 110

19

20

21

22

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

Arrefecimento

1 Aquecimento

20 40 60 80 100 120

20

30

40

Temperatura (C)

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Figura 223 ndash Curvas de DSC para a PA comercial β = 10ordmCmin m = 143mg a) aquecimento de 25ordmC ateacute 105ordmC segui-

do de arrefecimento ateacute 25ordmC b) 2ordm aquecimento de 25ordmC ateacute 115ordmC

Como eacute visiacutevel na Figura 222 no processo de arrefecimento natildeo eacute registada qualquer transiccedilatildeo de fase o que se

confirma pela ausecircncia de endoteacutermica correspondente agrave transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido na curva b) Em contrapartida

no processo de arrefecimento ilustrado na Figura 223 regista-se um processo exoteacutermico de baixa energia e no

aquecimento subsequente apenas o principal pico de fusatildeo eacute observado

Antes de passar agrave avaliaccedilatildeo por espectroscopia de Infravermelho dos diferentes soacutelidos obtidos nestes ciclos de

aquecimento arrefecimento referiremos os resultados de estudos por DSC dos soacutelidos obtidos por arrefeci-

mento do fundido

Nas Figuras 224 e 225 ilustram-se alguns resultados de ciclos de aquecimento arrefecimento a partir do fun-

dido β = 10ordmCmin Como se vecirc na Figura 224 c) apoacutes a cristalizaccedilatildeo do fundido satildeo obtidos dois picos de

elevada entalpia com Tonset = 102ordmC e 106ordmC que indiciam fusatildeo de duas formas polimoacuterficas diferentes Com

base nestes resultados eacute razoaacutevel interpretar a transiccedilatildeo a 102ordmC como um processo de fusatildeo Neste sentido o

ciclo aquecimento arrefecimento ilustrado na Figura 223 a) terminaria com a fusatildeo de uma contribuiccedilatildeo resi-

a) b)

a) b)

40

dual de uma forma soacutelida que no arrefecimento cristaliza no polimorfo mais abundante obtendo-se em seguida

fusatildeo desta forma pura Figura 223 b) Pode concluir-se que da comparaccedilatildeo das Figuras 224 e 225 que o arre-

fecimento do fundido pode resultar em formaccedilatildeo de estruturas diferentes em ciclos diferentes

20 40 60 80 100 120

-20

-10

0

10

20

30

40

50

Flu

xo

de C

alo

r (m

W)

Temperatura (C)

c) 2 Aquecimento

b) Arrefecimento

a) 1 Aquecimento

Figura 224 ndash Curvas de DSC para a PA comercial β = 10ordmCmin m = 164mg aquecimento seguido de arrefecimento e

novo aquecimento

20 40 60 80 100 120

-50

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

50

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

e) 3 Aquecimento

d) 2 Arrefecimento

c) 2 Aquecimento

b) 1 Arrefecimento

a) 1 Aquecimento

Figura 225 ndash Curvas de DSC para a PA comercial m = 147mg 1ordmaquecimento β = 10ordmCmin 1ordmarrefecimento β =

1ordmCmin 2ordmaquecimento β = 10ordmCmin 2ordmarrefecimento β = 10ordmCmin 3ordmaquecimento β =

10ordmCmin

Foram registados os espectros de FTIRATR da amostra obtida em ciclos de aquecimento arrefecimento

como referidos na Figura 222 a) e 223 a) Os espectros satildeo apresentados na Figura 226 onde estatildeo tambeacutem

identificadas as bandas principais

41

000

005

010

015

1612

316832751294

695

749

784

825

996

1043

10881155

1221

1246

1288

1386

1440

1468

15671586

1668

C 105

000

007

014

16143060

327434113450

1567

695

749

793

825

910

996

104310911164

1250

1288

1386

1443

1468

1586

Ab

so

rva

ncia

u

a

C 95

3300 3000 2700 1600 1400 1200 1000 800

000

008

016

3060

3451

15671601

1662

31663432

698

755

793

828907

996

10401094

1145

1285

1386

1440

15861659

3166

3273

Numero de onda cm-1

C 253415

Figura 226 ndash Espectro de IVATR da PA comercial a) composto de partida b) apoacutes aquecimento ateacute 95ordmC c) apoacutes

aquecimento ateacute 105ordmC

Eacute interessante verificar a semelhanccedila do perfil das bandas do espectro da picolinamida comercial Figura 226 a)

na regiatildeo de elongaccedilatildeo do NndashH com o dos espectros dos polimorfos α e δ da pirazinamida (Figuras 25 e 27)

Relembremos que nestas duas fases da pirazinamida haacute associaccedilatildeo molecular com a formaccedilatildeo de dois diacutemeros

centrossimeacutetricos que estatildeo tambeacutem presentes no cristal da picolinamida

Os espectros dos soacutelidos resultantes dos diferentes tratamentos teacutermicos diferem principalmente como espera-

do na regiatildeo de elongaccedilatildeo do NndashH e na amida I O espectro c) apresenta grande semelhanccedila com o obtido por

Fausto e Colaboradores [23 25] para um cristal obtido por annealing dum filme de vidro a T = 280 K e corres-

ponde a um polimorfo diferente do que estaacute presente na amostra de partida

O espectro apresentado na Figura 226 b) na interpretaccedilatildeo que temos vindo a fazer seria originado por uma

mistura de polimorfos Para a validaccedilatildeo desta interpretaccedilatildeo seraacute essencial proceder ao estudo por difracccedilatildeo de

raios-X de poacute das amostras preparadas de modo idecircntico

Numa nota final apresenta-se na Figura 227 A o espectro FTIRATR registado apoacutes moagem da amostra de

picolinamida comercial em almofariz no procedimento habitualmente usado na preparaccedilatildeo de pastilha para

infravermelho Como eacute evidente da comparaccedilatildeo com o espectro da amostra analisada sem preparaccedilatildeo Figura

227 B a moagem produz alteraccedilatildeo da forma polimoacuterfica Lembremos que na obtenccedilatildeo do espectro de difrac-

ccedilatildeo de raios-X de poacute apresentado na Figura 219 se procedeu agrave moagem do composto Seraacute portanto necessaacute-

rio realizar mais ensaios sobre a amostra comercial para confirmar as conclusotildees que a Figura 219 indica as

diferenccedilas observadas nos difractogramas poderatildeo resultar da moagem da amostra

a)

b)

c)

42

3600 3500 3400 3300 3200 3100 3000 2900 2800

000

005

010

015

Ab

so

rvacircn

cia

(u

a)

Numero de onda (cm-1)

B Amostra comercial

A Amostra comercial sujeita a moagem

1600 1400 1200 1000 800 600

000

005

010

015

020

025

030

Abso

rvacirc

ncia

(u a

)

Numero de onda (cm-1)

B Amostra comercial

A Amostra comercial sujeita a moagem

Figura 227 ndash Espectro de IVATR da picolinamida a) 3600 ndash 2800 cm-1 b) 1700 ndash 600 cm-1 A amostra comercial sujeita

a moagem B amostra comercial

222 ndash Estudo da Picolinamida cristalizada em acetato de etilo e em etanol

A investigaccedilatildeo do comportamento teacutermico das diferentes amostras obtidas por cristalizaccedilatildeo em soluccedilatildeo por

calorimetria diferencial de varrimento de 25ordmC ateacute agrave fusatildeo estaacute ilustrado nas Figuras 228 a 229 Para os soacutelidos

obtidos por cristalizaccedilatildeo em etanol e em acetato de etilo agrave temperatura ambiente eacute registado um pico de fusatildeo

largo com temperatura de onset entre 96 e 97ordmC e entalpia compreendida entre 15 e 18 kJmol Os ensaios

foram efectuados 3 semanas apoacutes a preparaccedilatildeo das amostras e natildeo eacute expectaacutevel que a largura do pico possa ser

devida agrave contaminaccedilatildeo com o solvente Em ensaios realizados dois meses mais tarde verificou-se que natildeo ocor-

reu alteraccedilatildeo na amostra cristalizada de etanol enquanto que evoluccedilatildeo niacutetida teve lugar na amostra cristalizada

de acetato de etilo agrave temperatura ambiente Figuras 230 e 231

Na amostra obtida por cristalizaccedilatildeo em acetato de etilo com evaporaccedilatildeo do solvente a 4ordmC para aleacutem deste

primeiro pico eacute tambeacutem observado um segundo pico com temperatura de onset Tonset ~ 105ordmC Estes resulta-

dos apontam para a existecircncia de polimorfos gerados concomitantemente por este meacutetodo de cristalizaccedilatildeo

estando previstas novas experiecircncias para verificar a reprodutibilidade dos resultados e caso esta se confirme a

investigaccedilatildeo do soacutelido obtido por difracccedilatildeo de raios-X de poacute e de monocristal

a) b)

43

20 40 60 80 100 120

20

25

30

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

b) PA em acetato de etilo (frio)

a) PA em acetato de etilo (T amb)

Figura 228 ndash Curvas de DSC para a PA cristalizada em acetato de etilo β = 10ordmCmin a) meacutetodo P1prime m = 147 mg b)

meacutetodo P2prime m = 148 mg

20 40 60 80 100 120

20

25

30

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

b) PA em etanol (frio)

a) PA em etanol (T amb)

Figura 229 ndash Curvas de DSC para a PA cristalizada em etanol β = 10ordmCmin a) meacutetodo P1prime m = 152 mg b) meacutetodo

P2prime m = 149 mg

44

20 40 60 80 100 120

20

30

40

50

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

b) Aquecimento em Maio

a) Aquecimento em Marccedilo

Figura 230 ndash Curvas de DSC para a PA cristalizada em acetato de etilo agrave temperatura ambiente β = 10ordmCmin a) aque-

cimento em Marccedilo m = 138 mg b) aquecimento em Maio m = 135 mg

20 40 60 80 100 120

20

22

24

26

28

Flu

xo

de

Calo

r (m

W)

Temperatura (C)

b) Aquecimento em Maio

a) Aquecimento em Marccedilo

Figura 231 ndash Curvas de DSC para a PA cristalizada em etanol agrave temperatura ambiente β = 10ordmCmin a) aquecimento em

Marccedilo m = 139 mg b) aquecimento em Maio m = 144 mg

23 Estudo do Ibuprofeno

Como referido na secccedilatildeo 143 estaacute descrito que a mesma forma polimoacuterfica do ibuprofeno eacute obtida por crista-

lizaccedilatildeo em vaacuterios solventes e seguindo vaacuterios meacutetodos experimentais Os cristais tecircm morfologias diferentes e

propriedades mecacircnicas diferentes [28303142]

45

Neste capiacutetulo apresentam-se os resultados preliminares dum estudo calorimeacutetrico das amostras soacutelidas do ibu-

profeno cristalizadas em diferentes solventes e tambeacutem de amostras comerciais de duas origens distintas reali-

zado com o objectivo de averiguar o seu comportamento teacutermico

As formas soacutelidas obtidas por cristalizaccedilatildeo a partir das soluccedilotildees do ibuprofeno estatildeo apresentadas na tabela

seguinte

Tabela 28 ndash Imagens de formas soacutelidas do Ibuprofeno obtidas em diferentes condiccedilotildees experimentais (luz pola-

rizada 200x)

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

1

-

Comercial Sigma

4

Acetona

P2

2

Acetona

P1

5

n-Hexano

P2

3

n-Hexano

P1

Efectuou-se um estudo por difracccedilatildeo de raios-X de poacute das amostras de Ibuprofeno da Sigma e da amostra cris-

talizada de n-Hexano agrave temperatura ambiente O difractograma obtido experimentalmente para a amostra da

Sigma e o simulado para a forma I estatildeo representados na Figura 232 O espectro obtido para a amostra crista-

lizada em n-hexano era indistinguiacutevel destes

0 10 20 30 40

Inte

nsid

ad

e

2Theta

b) IBP Sigma

a) IBP forma I

Figura 232 ndash Espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute do ibuprofeno a) forma I b) Sigma

46

Da comparaccedilatildeo entre os dois difractogramas eacute possiacutevel afirmar que em ambos os casos as moleacuteculas tecircm a

mesma orientaccedilatildeo cristalograacutefica

Iniciou-se o estudo das amostras de ibuprofeno comercial da Sigma e da USP por Calorimetria Diferencial de

Varrimento com uma velocidade de varrimento β = 10ordmCmin realizando um aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC

(Figuras 233 e 234)

20 30 40 50 60 70 80 90

20

25

30

35

40

Temperatura (C)

Flu

xo d

e C

alo

r (m

W)

Figura 233 ndash Curva de DSC para o IBP comercial Sigma aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC β = 10ordmCmin m = 125mg

20 30 40 50 60 70 80 90

20

22

24

26

28

Temperatura (C)

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Figura 234 ndash Curva de DSC para o IBP USP aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC β = 10ordmCmin m = 134mg

As curvas de DSC apresentam apenas um sinal endoteacutermico estando os paracircmetros caracteriacutesticos da curva de

fusatildeo apresentados na Tabela 29

47

Tabela 29 ndash Valores de temperatura e de entalpia da transiccedilatildeo de fase registada no

aquecimento do ibuprofeno amostra da Sigma e da USP β = 10ordmCmin

Sigma USP

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

1 747 251 752 257 2 753 253 752 256 3 751 260 752 256 4 751 246 752 257

Meacutedia e desvio padratildeo 751plusmn03 253plusmn05 752plusmn005 257plusmn005

Natildeo haacute diferenccedilas significativas entre os resultados obtidos para as duas amostras apesar do pico de fusatildeo da

amostra da USP ser mais estreito

O estudo das amostras ibuprofeno obtidas por cristalizaccedilatildeo de acetona (P1 e P2) foi realizado por calorimetria

diferencial de varrimento na mesma gama de temperatura com velocidades de varrimento diferentes (β =

10ordmCmin e β = 2ordmCmin Figura 235)

70 75 80

18

20

22

24

26

28

30

32

34

36

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

2 - Cristalizaccedilao a frio

1 - Cristalizaccedilao agrave T amb

70 75 80

18

20

22

24

26

28

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

4 - Cristalizaccedilao a frio

3 - Cristalizaccedilao agrave T amb

Figura 235 ndash Curva de DSC para o IBP cristalizado de acetona procedimentos P1rsquo e P2rsquo aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC

a) β = 10ordmCmin m = 134mg b) β = 2ordmCmin 3 m = 138mg 4 m = 135 mg

O pico de fusatildeo obtido a partir da amostra cristalizada agrave temperatura ambiente apresenta-se parcialmente divi-

dido Uma explicaccedilatildeo comum para este facto eacute a existecircncia de polimorfismo Os paracircmetros caracteriacutesticos

destas curvas estatildeo apresentados na Tabela 210

a) b)

3

4

48

Tabela 210 ndash Valores de temperatura e de entalpia da transiccedilatildeo de fase registada no aquecimento do ibuprofeno

cristalizado de acetona β = 10ordmCmin e β = 2ordmCmin

A partir dos resultados apresentados na Tabela 210 podemos concluir que os cristais obtidos por cristalizaccedilatildeo a

baixa temperatura fundem aproximadamente 1ordmC abaixo dos cristais obtidos por cristalizaccedilatildeo agrave temperatura

ambiente Verifica-se ainda que mesmo a velocidades de varrimento diferentes os cristais obtidos nas mesmas

condiccedilotildees apresentam temperatura de fusatildeo muito semelhante

Os termogramas obtidos no estudo do ibuprofeno cristalizado de n-hexano (P1 e P2) por calorimetria dife-

rencial de varrimento com velocidades de varrimento diferentes (β = 10ordmCmin e β = 2ordmCmin) estatildeo apre-

sentados na Figura 236 e na Tabela 211

70 75 80

12

14

16

18

20

22

24

26

28

30

32

34

36

38

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

2 - Cristalizaccedilao a frio

1 - Cristalizaccedilao agrave T amb

70 75 80

20

22

24

26

28

30

Flu

xo d

e C

alo

r (m

W)

Temperatura (C)

4 - Cristalizaccedilao a frio

3 - Cristalizaccedilao agrave T amb

Figura 236 ndash Curva de DSC para o IBP cristalizado de n-hexano procedimentos P1rsquo e P2rsquo aquecimento de 25ordmC ateacute

95ordmC a) β = 10ordmCmin 1 m = 143mg 2 m = 139 mg b) β = 2ordmCmin 3 m = 140mg 4 m = 137 mg

A partir dos resultados podemos concluir que os cristais obtidos agrave temperatura ambiente e os cristais obtidos

com a cristalizaccedilatildeo a frio natildeo apresentam grande diferenccedila a niacutevel de temperatura e entalpia de fusatildeo No entan-

to o sinal obtido a partir da amostra cristalizada agrave temperatura ambiente aquecida tanto a 10ordmCmin como a

2ordmCmin apresenta-se dividido apesar da divisatildeo ser mais notoacuteria a 2ordmCmin

Cristalizaccedilatildeo agrave T amb Cristalizaccedilatildeo a frio

β 10ordmCmin 2ordmCmin 10ordmCmin 2ordmCmin

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

1 747 215 751 203 733 223 737 232

2 739 233 731 201 733 219 738 228

3 752 228 731 219 744 223 739 229

4 749 237 745 237 738 223 739 231

5 752 249 746 243 742 218 740 230

6 749 235 760 241 743 224 736 229

Meacutedia e desvio padratildeo 748plusmn05 233plusmn11 744plusmn10 224plusmn17 739plusmn05 222plusmn03 738plusmn02 230plusmn02

a) b)

49

Tabela 211 ndash Valores de temperatura e de entalpia da transiccedilatildeo de fase registada no aquecimento do ibuprofeno

cristalizado de n-hexano β = 10ordmCmin e β = 2ordmCmin

A partir dos resultados obtidos por DSC verificou-se que tanto a amostra cristalizada de acetona como a amos-

tra cristalizada de n-hexano ambas agrave temperatura ambiente apresentavam um pico de fusatildeo composto o que

pode indicar a ocorrecircncia de transiccedilotildees soacutelido-soacutelido e aleacutem disso temperatura de fusatildeo que difere da das

amostras obtidas na Sigma e na USP Sendo assim fez-se um estudo mais pormenorizado das amostras cristali-

zadas de n-hexano por comparaccedilatildeo com as amostras de ibp da Sigma e da USP por espectroscopia de IV para

caracterizaccedilatildeo da forma inicial A Figura 237 mostra os espectros de espectroscopia de IV-ATR das amostras

3000 2800 2600 2400

000

005

010

015

020

2540

2540

2540

2542

2601

2601

2601

2601

2631

2631

2631

2631

2729

2728

2728

2728

2850

2850

2850

2850

2868

2868

2868

2868

2877

2875

2875

2876

2924

2922

2922

2924

2954

2954

2956

Ab

so

rvacirc

ncia

(u

a

)

Numero de Onda (cm-1)

IBP USP

IBP comercial

IBP n-Hexano (frio)

IBP n-Hexano (Tamb)

2954

1800 1600 1400 1200 1000 800

000

005

010

015

020

025

030

035

040

045

050668

690747

779

849

867936

948

9701007

1070

1092

1124

1184

1231

12681320

1379

1419

14621506

Ab

so

rvacircncia

(u

a

)

Numero de Onda (cm-1)

IBP USP

IBP comercial

IBP n-Hexano (frio)

IBP n-Hexano (Tamb)

1712

Figura 237 ndash Espectro de IV (25ordmC) ibp USP ibp Sigma e ibp cristalizado de n-hexano a) 3100 ndash 2400 cm-1 b) 1800 ndash

650 cm-1

Os espectros de infravermelho das amostras a 25ordmC apontam para que se trate da mesma forma polimoacuterfica

Espectros de difracccedilatildeo de raios-X de poacute da amostra da Sigma e da amostra obtida por cristalizaccedilatildeo em n-

hexano natildeo mostraram tambeacutem diferenccedilas

Assim sendo a partir destes resultados natildeo satildeo detectadas diferenccedilas significativas entre as amostras de partida

e entatildeo as diferenccedilas registadas no comportamento teacutermico natildeo apontam para polimorfismo mas para altera-

ccedilotildees na formaccedilatildeo dos cristais nomeadamente no crescimento e tamanho das partiacuteculas[43ndash45] Estudos adicio-

nais satildeo necessaacuterios para confirmar esta hipoacutetese

Cristalizaccedilatildeo agrave T amb Cristalizaccedilatildeo a frio

β 10ordmCmin 2ordmCmin 10ordmCmin 2ordmCmin

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

1 741 224 744 236 742 247 744 249

2 744 223 748 234 746 242 742 247 3 740 225 745 238 743 246 740 242

4 743 227 747 237 743 243 745 240 Meacutedia e desvio padratildeo 742plusmn02 225plusmn02 746plusmn02 236plusmn02 743plusmn01 244plusmn02 743plusmn02 245plusmn04

50

51

Capiacutetulo 3

52

53

3 Conclusotildees

Alguns pontos discutidos nesta dissertaccedilatildeo merecem ser referidos como observaccedilotildees conclusivas A Calorime-

tria Diferencial de Varrimento (DSC) eacute um valioso instrumento de investigaccedilatildeo para caracterizar formas poli-

moacuterficas Com esta teacutecnica recolhe-se uma grande riqueza de informaccedilatildeo em relaccedilatildeo agrave estabilidade da substacircn-

cia em estudo tipo de transformaccedilatildeo que ocorre a uma dada temperatura por aquecimento ou arrefecimento e

mecanismo que preside a cada uma das transformaccedilotildees observadas Mas por si soacute esta teacutecnica natildeo eacute suficiente

para identificar a existecircncia de diferentes polimorfos de um mesmo composto Daiacute haver a necessidade de efec-

tuar um estudo mais completo utilizando teacutecnicas como a termomicroscopia espectroscopia de absorccedilatildeo no

infravermelho e ainda difracccedilatildeo de raios X de poacute

Conseguiram obter-se amostras puras de trecircs formas polimoacuterficas da pirazinamida a forma alfa (PZA comercial

e cristalizada em aacutegua) a forma delta (PZA cristalizada de acetona) e a forma gama (PZA obtida por liofiliza-

ccedilatildeo) as quais foram caracterizadas por espectroscopia de infravermelho

O polimorfo alfa da pirazinamida (α-PZA) e a forma delta (δ-PZA) por aquecimento transformam-se no poli-

morfo gama (γ-PZA) A forma gama por sua vez por aquecimento natildeo sofre qualquer transformaccedilatildeo de fase

ateacute agrave fusatildeo Foi possiacutevel tambeacutem identificar a transiccedilatildeo δrarrα em amostra do polimorfo delta quando contami-

nado com a forma alfa

Podemos ainda concluir mediante os resultados obtidos e com os conhecimentos adquiridos que estamos

perante casos de enantiotropia sendo o polimorfo delta a forma termodinamicamente estaacutevel agrave temperatura

ambiente Todos os polimorfos de pirazinamida satildeo cineticamente estaacuteveis agrave temperatura ambiente

No que diz respeito agrave picolinamida eacute interessante verificar a semelhanccedila do perfil das bandas do espectro da

picolinamida comercial na regiatildeo de elongaccedilatildeo do NndashH com o dos espectros dos polimorfos α e δ da pirazi-

namida Relembremos que nestas duas fases da pirazinamida haacute associaccedilatildeo molecular com a formaccedilatildeo de dois

diacutemeros centrossimeacutetricos que estatildeo tambeacutem presentes no cristal da forma I da picolinamida Verificou-se

ainda que a amostra comercial de picolinamida quando sujeita a moagem sofre alteraccedilatildeo da forma polimoacuterfica

No estudo realizado por DSC foi possiacutevel identificar pelo menos duas formas polimoacuterficas

Em ciclos de aquecimento arrefecimento verifica-se que o arrefecimento do fundido pode resultar em forma-

ccedilatildeo de estruturas diferentes em ciclos diferentes

A cristalizaccedilatildeo em acetato de etilo a 4ordmC aponta para a existecircncia de polimorfos gerados concomitantemente

por este meacutetodo de cristalizaccedilatildeo Estatildeo previstas novas experiecircncias para verificar a reprodutibilidade dos resul-

tados e caso esta se confirme a investigaccedilatildeo dos soacutelidos obtidos por difracccedilatildeo de raios-X de poacute e de monocris-

tal Quanto ao estudo das amostras cristalizadas em etanol e acetato de etilo em ensaios realizados dois meses

apoacutes a preparaccedilatildeo das amostras verificou-se que natildeo ocorreu alteraccedilatildeo na amostra cristalizada de etanol

enquanto que evoluccedilatildeo niacutetida teve lugar na amostra cristalizada de acetato de etilo por evaporaccedilatildeo do solvente agrave

temperatura ambiente

No estudo das amostras do ibuprofeno a partir dos resultados obtidos por DSC verificou-se que tanto a amos-

tra cristalizada de acetona como a amostra cristalizada de n-hexano ambas agrave temperatura ambiente apresenta-

54

vam um pico de fusatildeo composto o que poderia indicar a presenccedila de uma mistura de polimorfos mas atraveacutes

de um estudo mais pormenorizado usando Espectroscopia de Infravermelho e Difracccedilatildeo de Raios-X de poacute

esta hipoacutetese natildeo eacute aparentemente suportada podendo a divisatildeo dos picos dever-se ao tamanho das partiacuteculas

formadas durante o crescimento dos cristais Esta hipoacutetese teraacute de ser confirmada em trabalho futuro Este eacute

um exemplo interessante da importacircncia da utilizaccedilatildeo combinada de diferentes meacutetodos de estudo na investiga-

ccedilatildeo de polimorfismo

55

Capiacutetulo 4

56

57

4 Experimental

41 Materiais e Meacutetodos

411 ndash Materiais

4111 - Preparaccedilatildeo das amostras

A pirazinamida utilizada neste trabalho foi fornecida pela Fluka com uma pureza superior a 99 As amostras

de partida de picolinamida e ibuprofeno foram adquiridas agrave Sigma com purezas de 98 e 99 respectivamen-

te tendo-se usado tambeacutem ibuprofeno padratildeo USP

Na geraccedilatildeo das formas polimoacuterficas da pirazinamida foram usados diferentes processos de cristalizaccedilatildeo No

procedimento cristalizaccedilatildeo a partir de soluccedilotildees P1 usaram-se ~ 005 mmol do composto de partida dissolvidas

em 6 mL de um dado solvente agrave temperatura ambiente as soluccedilotildees foram filtradas para uma caixa de Petri e o

solvente evaporado agrave temperatura ambiente (~ 20ordmC) Foram usados como solventes aacutegua acetona dioxano

acetonitrilo e os soacutelidos obtidos foram analizados apoacutes um periacuteodo de duas semanas O segundo procedimento

ensaiado P2 consistiu num processo de liofilizaccedilatildeo efectuado num equipamento Labconco 5 soluccedilatildeo aquosa

preacute-congelada a -80ordmC ciclo de liofilizaccedilatildeo -30ordmC durante 2h -10ordmC durante 4h 0ordmC durante 6h 5ordmC durante

6h 10ordmC durante 48h e depois mantida agrave temperatura ambiente

No caso da picolinamida foi avaliada a formaccedilatildeo de formas soacutelidas usando o procedimento P1 descrito para a

pirazinamida (P1) empregando como solventes acetato de etilo e etanol tendo-se tambeacutem estudado cristaliza-

dos a partir do fundido (P2)

Na geraccedilatildeo das formas polimoacuterficas do ibuprofeno foram igualmente usados diferentes processos de cristaliza-

ccedilatildeo usando diferentes condiccedilotildees O procedimento 1 (P1) foi realizado da mesma forma da usada em P1 da

pirazinamida No procedimento 2 (P2) as soluccedilotildees foram preparadas da mesma forma que em P1 e apoacutes a

filtraccedilatildeo foram colocadas num frigoriacutefico a 4ordmC e o solvente evaporou a esta temperatura

Foram utilizados solventes de qualidade analiacutetica

412 ndash Meacutetodos

4121 ndash Calorimetria Diferencial de Varrimento (DSC)

A teacutecnica de Calorimetria Diferencial de Varrimento (DSC) ocupa um lugar de relevo de entre os meacutetodos de

investigaccedilatildeo da estrutura dos soacutelidos Trata-se de um meacutetodo largamente vulgarizado para o qual se dispotildee de

58

equipamento que apresenta na actualidade muitas potencialidades e que permite a obtenccedilatildeo de propriedades

termodinacircmicas com elevado grau de precisatildeo

A Calorimetria Diferencial de Varrimento eacute uma teacutecnica de anaacutelise teacutermica que regista a diferenccedila de fluxo teacuter-

mico entre a amostra e a referecircncia em funccedilatildeo do tempo ou da temperatura no decorrer de um programa de

temperatura preacute-seleccionado Eacute um meacutetodo de variaccedilatildeo entaacutelpica no qual a diferenccedila no fornecimento de

energia caloriacutefica entre uma substacircncia e um material de referecircncia eacute medida em funccedilatildeo da temperatura

enquanto a substacircncia em estudo e a referecircncia satildeo submetidas a um mesmo programa de aquecimento rigoro-

samente controlado

Estas medidas fornecem dados qualitativos e quantitativos em processos endoteacutermicos (absorccedilatildeo de energia

caloriacutefica) e exoteacutermicos (libertaccedilatildeo de energia caloriacutefica) permitindo obter informaccedilotildees referentes a alteraccedilotildees

de propriedades fiacutesicas eou quiacutemicas com por exemplo temperaturas caracteriacutesticas (temperatura de fusatildeo

cristalizaccedilatildeo transiccedilatildeo viacutetrea) grau de cristalinidade de um poliacutemero diagramas de fase entalpias de transiccedilatildeo

de fase e de reacccedilatildeo estabilidade teacutermica e oxidativa grau de pureza e cineacutetica de reacccedilotildees Por este motivo a

DSC eacute amplamente aplicada na caracterizaccedilatildeo de materiais orgacircnicos e inorgacircnicos cristalinos e amorfos assim

como nas induacutestrias farmacecircutica e cosmeacutetica alimentar etc

Como limitaccedilotildees desta teacutecnica refira-se a dificuldade de interpretaccedilatildeo (acontece algum processo mas qual)

requerendo normalmente outros meacutetodos complementares para a interpretaccedilatildeo dos resultados Para aleacutem dis-

so necessita de calibraccedilatildeo em toda a gama de temperatura

De acordo com os princiacutepios operacionais os caloriacutemetros diferenciais de varrimento podem ser divididos em

dois tipos de potecircncia compensada e de fluxo de energia caloriacutefica Neste trabalho utilizou-se o DSC do pri-

meiro tipo

Nos caloriacutemetros diferenciais de varrimento de potecircncia compensada (Figura 41) as ceacutelulas ou plataformas

onde se colocam a amostra e a referecircncia encontram-se equipadas individualmente com um sensor de resistecircn-

cia de platina que mede a temperatura de cada uma e uma resistecircncia de aquecimento

Figura 41 ndash Caloriacutemetro diferencial de varrimento de potecircncia compensada

Quando eacute detectada uma diferenccedila de temperatura entre a amostra e a referecircncia devido a uma alteraccedilatildeo da

amostra eacute alterada a energia teacutermica ( tH partpart ) fornecida agrave amostra de modo a manter um diferencial de tem-

peraturas nulo entre ambas (Tamostra = Treferecircncia) Uma vez que essa quantidade de energia eacute exactamente equiva-

1 ndash Resistecircncia de aquecimento 2 ndash Termoacutemetro

59

lente agrave quantidade de energia absorvida ou libertada na transformaccedilatildeo ocorrida na amostra o seu registo forne-

ce uma medida calorimeacutetrica directa da energia associada agrave transformaccedilatildeo

Como todos os instrumentos de medida os aparelhos de DSC apresentam um certo tempo de resposta devido

a alguma resistecircncia teacutermica o que se traduz pelo aparecimento de desvios da linha de base Para aumentar o

rigor das determinaccedilotildees o sinal calorimeacutetrico (SC) determinado pelo aparelho a aacuterea do pico eacute calibrado

determinando-se uma constante de calibraccedilatildeo K tal que realQ

SCK = sendo Qreal a energia caloriacutefica realmente

dissipado na ceacutelula A constante K eacute assim funccedilatildeo da temperatura da atmosfera em torno das ceacutelulas e de

quaisquer resistecircncias que conduzam a perdas de energia caloriacutefica As temperaturas de fusatildeo de padrotildees como

o iacutendio estanho chumbo por exemplo podem ser utilizadas para calibrar a temperatura indicada pelo equipa-

mento enquanto que a entalpia de fusatildeo destas substacircncias pode ser utilizada na calibraccedilatildeo do sinal calorimeacutetri-

co

Podem realizar-se ciclos de aquecimento arrefecimento percorridos entre a temperatura do azoto liacutequido e

700ordmC que eacute o limite superior de utilizaccedilatildeo da instrumentaccedilatildeo deste tipo recolhendo uma grande riqueza de

informaccedilatildeo relativamente agrave estabilidade da substacircncia em estudo tipo de transformaccedilatildeo que ocorre a uma dada

temperatura por aquecimento ou arrefecimento mecanismo que preside a cada uma das transformaccedilotildees obser-

vadas etc

Aproveitando as potencialidades do equipamento fazendo variar a velocidade de varrimento eacute ainda possiacutevel

estudar aspectos importantes relacionados com o mecanismo das transformaccedilotildees estruturais e pocircr em evidecircn-

cia a sobreposiccedilatildeo de sinais

Estes equipamentos aleacutem de possibilitarem medidas de baixos valores de variaccedilatildeo de entalpia possibilitam

ainda a utilizaccedilatildeo de pequenas quantidades de amostra (geralmente entre 1 e 20mg)

Procedimento experimental e equipamento utilizado

Os estudos de DSC foram realizados num caloriacutemetro Perkin-Elmer Pyris 1 equipado com sistema de refrige-

raccedilatildeo Intracooler com liacutequido de refrigeraccedilatildeo etilenoglicolaacutegua (11 vv) a ndash10ordmC usando azoto como gaacutes de

purga 20mLmin

As amostras foram preparadas em caacutepsulas em alumiacutenio de 10microl e 30microl Como ceacutelula de referecircncia usou-se uma

caacutepsula vazia idecircntica agrave usada para as amostras

A calibraccedilatildeo do aparelho foi feita de forma usual agrave velocidade de 10ordmCmin utilizada na grande maioria das

amostras A calibraccedilatildeo da temperatura [4647] foi realizada com padrotildees de elevada qualidade como o bifenilo

(CRM LGC 2610 Tfus = 6893plusmn003 ordmC) aacutecido benzoacuteico (CRM LGC 2606 Tfus = 12235 plusmn 002 ordmC) iacutendio

(Perkin-Elmer x = 9999 Tfus = 15660 ordmC) e cafeiacutena (substacircncia de calibraccedilatildeo Mettler Toledo ME 18 872

Tfus = 2356 plusmn 02 ordmC) A calibraccedilatildeo da entalpia foi realizada com iacutendio (∆fusH = 3286 plusmn 13 Jmol)

As amostras foram estudadas em ciclos de aquecimento arrefecimento a vaacuterias velocidade de varrimento

como seraacute referido posteriormente na apresentaccedilatildeo dos resultados e a calibraccedilatildeo confirmada a cada caso

60

4122 ndash Termomicroscopia

A termomicroscopia consiste na observaccedilatildeo microscoacutepica das amostras submetidas a aquecimento ou arrefeci-

mento usando luz polarizada As transformaccedilotildees que podem ocorrer na amostra em estudo podem ser obser-

vadas directamente na ocular do microscoacutepio ou registadas por meio de uma cacircmara fotograacutefica em viacutedeo com

a vantagem de serem gravadas e poderem ser estudadas em pormenor posteriormente Esta teacutecnica permite a

observaccedilatildeo dos efeitos dependentes da temperatura como por exemplo a fusatildeo dos cristais detecccedilatildeo de formas

cristalinas (polimorfismo)[48ndash49]

Com base no comportamento oacuteptico eacute costume dividir as substacircncias em dois grandes grupos Num o iacutendice

de refracccedilatildeo eacute independente da direcccedilatildeo de propagaccedilatildeo da radiaccedilatildeo apresenta um valor uacutenico para uma dada

substacircncia Estas substacircncias satildeo designadas opticamente por isotroacutepicas A este grupo pertencem os soacutelidos

amorfos e os soacutelidos cristalinos com arranjo reticular cuacutebico O outro grupo eacute caracterizado por apresentar um

iacutendice de refracccedilatildeo dependente da direcccedilatildeo de propagaccedilatildeo da luz As substacircncias que a ele pertencem satildeo

designadas opticamente por anisotroacutepicas Deste grupo fazem parte todos os soacutelidos cristalinos com excepccedilatildeo

daqueles que tecircm arranjo reticular cuacutebico

Na Figura 42 representa-se o dispositivo utilizado na observaccedilatildeo de uma amostra com luz polarizada

Figura 42 ndash Esquema de um sistema para observaccedilatildeo de uma amostra com luz polarizada

Um meio isotroacutepico natildeo altera a cor da radiaccedilatildeo que nela incide Contudo produz um decreacutescimo de intensida-

de da radiaccedilatildeo que torna visiacuteveis contornos na amostra e portanto permite acompanhar variaccedilotildees de forma e

volume que nela ocorram As amostras anisotroacutepicas apresentam cor diferente da luz incidente

Procedimento experimental e equipamento utilizado

O equipamento usado esquematicamente representado na Figura 43 eacute constituiacutedo por uma placa de aqueci-

mento DSC 600 da Linkam systems por um bloco central constituiacutedo por uma unidade CI94 cuja funccedilatildeo eacute

controlar a temperatura nas etapas de aquecimento arrefecimento uma unidade LNP942 que controla a

refrigeraccedilatildeo uma unidade VTO232 e um computador Intel (R) Pentium (R) 4 que controla todo o sistema A

ceacutelula eacute aquecida com um microforno cuja temperatura eacute controlada por sensores de Pt100 Para a observaccedilatildeo

Polarizador Amostra Analisador Detector

61

oacuteptica foi utilizado um microscoacutepio Leica DMRB uma cacircmara de viacutedeo Sony CCD-IRISRGB modelo DXC-

151 AP um monitor Sony HR Triniton modelo PVM-2053MD e um gravador de viacutedeo Sony SV0-1500P VHS

VCR Na anaacutelise de imagem usou-se o software da Linkam systems com RTVMS (Real Time Viacutedeo Measurement

System)

As amostras foram preparadas por dispersatildeo de uma pequena quantidade do material a estudar na ceacutelula da

amostra sendo esta coberta com uma tampa A dispersatildeo do material na ceacutelula permite estudar o comporta-

mento de partiacuteculas isoladas o que poderaacute ser uacutetil no caso da amostra ter comportamento heterogeacuteneo As

imagens foram obtidas por utilizaccedilatildeo combinada de luz polarizada e de compensadores de onda o que confere

agrave imagem de fundo uma cor uacutenica e natildeo negra Usou-se uma ampliaccedilatildeo de 200X

As amostras foram estudadas aquecendo a amostra entre os 25ordmC e a fusatildeo tendo sido usada uma velocidade

de 10ordmCmin

Figura 43 ndash Representaccedilatildeo esquemaacutetica do equipamento usado em termomicroscopia A ndash Placa de aquecimento B ndash

Microscoacutepio C ndash Cacircmara de viacutedeo D ndash Computador E ndash Interface graacutefica F ndash Sistema de controle da refri-

geraccedilatildeo G ndash Interface de computador H ndash Viacutedeo gravador I ndash Monitor J ndash Depoacutesito de azoto liacutequido

4123 ndash Conjugaccedilatildeo dos meacutetodos de Termomicroscopia e DSC

Os resultados obtidos a partir de medidas de DSC satildeo normalmente reprodutiacuteveis e quantitativos mas natildeo

podem estar sempre prontamente correlacionadas com a respectiva transformaccedilatildeo de fase ou reacccedilatildeo quiacutemica

que ocorre na substacircncia Tecircm sido feitas tentativas para melhorar alguns meacutetodos termoanaliacuteticos atraveacutes de

uma correlaccedilatildeo entre os seus resultados e as mudanccedilas fiacutesicas ou quiacutemicas da substacircncia em questatildeo As combi-

naccedilotildees destes dois meacutetodos tecircm demonstrado grande sucesso Os efeitos que natildeo mostram nenhuma mudanccedila

de entalpia significativa com DSC podem muitas vezes ser detectadas com microscopia Por outro lado as

investigaccedilotildees termomicroscoacutepicas requerem muitas vezes estimativas dos calores de transformaccedilatildeo fusatildeo e

cristalizaccedilatildeo[50ndash51]

62

4124 ndash Espectroscopia de Absorccedilatildeo no Infravermelho

A Espectroscopia de Absorccedilatildeo no IV estaacute associada ao uso de radiaccedilatildeo electromagneacutetica nesta regiatildeo do espec-

tro para estudar a composiccedilatildeo e a estrutura da mateacuteria

A energia associada agrave absorccedilatildeo na gama do infravermelho eacute capaz de promover transiccedilotildees vibracionais-

rotacionais vibracionais ou rotacionais Considerando que a faixa mais usual de utilizaccedilatildeo corresponde agrave regiatildeo

do infravermelho meacutedio (4000 a 400 cm-1) o estudo das transiccedilotildees vibracionais eacute o mais importante Para que

uma moleacutecula seja capaz de absorver no infravermelho eacute necessaacuterio que ela apresente variaccedilotildees de momento

dipolar associada ao modo vibracional considerado[3652ndash54]

Assim quando um material for avaliado utilizando radiaccedilatildeo infravermelha seraacute obtido um espectro que rela-

ciona absorvacircncia versus comprimento de onda (normalmente eacute utilizado o nuacutemero de onda que eacute o inverso do

comprimento de onda) que indica a ocorrecircncia ou natildeo de absorccedilatildeo pelo material de energia associada agravequele

comprimento de onda Como os grupos funcionais absorvem em diferentes comprimentos de onda eacute possiacutevel

identificar os grupos quiacutemicos presentes na amostra

O polimorfismo em cristais de compostos orgacircnicos eacute causado por diferentes arranjos estruturais da mesma

moleacutecula Se as interacccedilotildees moleculares no cristal satildeo bastantes fortes decorrentes de um fenoacutemeno como as

ligaccedilotildees de hidrogeacutenio as diferenccedilas nas formas polimoacuterficas podem ser evidenciadas com teacutecnicas como a

Espectroscopia de Absorccedilatildeo no Infravermelho IV

Reflectacircncia Total Atenuada (ATR)

Em 1961 Fahrenfort descreveu uma nova teacutecnica para obtenccedilatildeo de espectros de infravermelho para compostos

orgacircnicos a Reflectacircncia Total Atenuada (ATR ndash Attenuated Total Reflectance)

O modo de ATR eacute uma teacutecnica natildeo destrutiva que permite a obtenccedilatildeo de espectros de amostras soacutelidas ou

liacutequidas tais como soacutelidos pouco soluacuteveis poacutes pastas entre outras Eacute tambeacutem adequado para caracterizaccedilatildeo de

materiais que sejam demasiado finos ou que absorvam demasiado intensamente quando analisados por espec-

troscopia de transmitacircncia Na espectroscopia de infravermelhos por ATR a superfiacutecie da amostra eacute colocada

em contacto com a superfiacutecie de um cristal apropriado muitas vezes feito de Germeacutenio (Ge) ou de Seleneto de

Zinco (ZnSe) A radiaccedilatildeo infravermelha proveniente da fonte passa atraveacutes do cristal Quando o acircngulo de

incidecircncia na interface amostra cristal excede o acircngulo criacutetico a reflexatildeo total interna da radiaccedilatildeo ocorre e uma

onda evanescente eacute estabelecida na interface A radiaccedilatildeo eacute reflectida atraveacutes do cristal penetrando na amostra a

cada reflexatildeo ao longo da superfiacutecie do cristal (como esquematizado na figura seguinte Figura 44)

63

Figura 44 ndash Sistema ATR de muacuteltipla reflexatildeo

O feixe de radiaccedilatildeo perde energia no comprimento de onda em que o material da amostra absorve Apoacutes este

processo a radiaccedilatildeo atenuada resultante eacute direccionada do cristal para o percurso normal do feixe no espectro-

fotoacutemetro sendo medida pelo detector originando o espectro da amostra A profundidade da penetraccedilatildeo da

radiaccedilatildeo na amostra e o nuacutemero total de reflexotildees ao longo do cristal podem ser controlados pela variaccedilatildeo do

acircngulo de incidecircncia assim como pela selecccedilatildeo do tipo de cristal

Num espectrofotoacutemetro ATR tem de existir um contacto muito proacuteximo entre a amostra e a superfiacutecie do cris-

tal uma vez que o efeito ATR tem lugar nesta Daiacute que se utilize por vezes uma prensa de modo a garantir um

perfeito contacto entre a superfiacutecie da amostra e o cristal como no caso dos soacutelidos particulados

Nesta teacutecnica pouca ou nenhuma preparaccedilatildeo da amostra eacute requerida o que constitui uma grande vantagem nos

estudos de polimorfismo podendo ser usada na anaacutelise de uma grande variedade de soacutelidos e liacutequidos consoan-

te o tipo de cristal

Eacute importante realccedilar que apesar dos benefiacutecios esta teacutecnica possui algumas limitaccedilotildees que incluem a sensibili-

dade inferior em comparaccedilatildeo agrave proporcionada pelos meacutetodos convencionais

Procedimento experimental e equipamento utilizado

Os estudos de espectroscopia de absorccedilatildeo no infravermelho foram realizados num espectroacutemetro FTIR Ther-

moNicolet IR300 resoluccedilatildeo de 1cm-1 com a teacutecnica da pastilha de KBr e num PerkinElmer Spectrum 400 FT-

IRATR resoluccedilatildeo de 1cm-1

As amostras foram preparadas misturando-se uma certa quantidade de amostra com brometo de potaacutessio (cer-

ca de 07 mg de amostra e 100 mg de KBr)

4125 ndash Difracccedilatildeo de Raios X

Dentre as vaacuterias teacutecnicas de caracterizaccedilatildeo de materiais a teacutecnica de difracccedilatildeo de raios X eacute a mais indicada na

determinaccedilatildeo das fases cristalinas presentes nesses materiais Isto eacute possiacutevel porque nos cristais os aacutetomos se

64

ordenam em planos cristalinos separados entre si por distacircncias da mesma ordem de grandeza dos comprimen-

tos de onda dos raios X

Ao incidir um feixe de raios X num cristal o mesmo interage com os aacutetomos presentes originando o fenoacutemeno

de difracccedilatildeo A difracccedilatildeo de raios X ocorre segundo a Lei de Bragg (Equaccedilatildeo 1) a qual estabelece a relaccedilatildeo

entre o acircngulo de difracccedilatildeo e a distacircncia entre os planos que a originaram (caracteriacutesticos para cada fase cristali-

na)[55]

Figura 45 ndash Difracccedilatildeo de raios X e a Lei de Bragg[56]

A principal aplicaccedilatildeo da difracccedilatildeo de raios X refere-se agrave identificaccedilatildeo de compostos cristalinos sejam eles orgacirc-

nicos ou inorgacircnicos

Os planos de difracccedilatildeo e as suas respectivas distacircncias interplanares bem como as densidades de aacutetomos (elec-

trotildees) ao longo de cada plano cristalino satildeo caracteriacutesticas especiacuteficas e uacutenicas de cada substacircncia cristalina da

mesma forma que o padratildeo difractomeacutetrico por ela gerado Dentre as vantagens da teacutecnica de difracccedilatildeo de raios

X para a caracterizaccedilatildeo de fases destacam-se a simplicidade e rapidez do meacutetodo a confiabilidade dos resulta-

dos obtidos (pois o perfil de difracccedilatildeo obtido eacute caracteriacutestico para cada fase cristalina) a possibilidade de anaacutelise

de materiais compostos por uma mistura de fases e uma anaacutelise quantitativa destas fases[55]

Os ensaios de difracccedilatildeo de raios X de poacute foram realizados no Centro de Estudos de Materiais no Departamen-

to de Fiacutesica da Universidade de Coimbra

Procedimento experimental e equipamento utilizado

Foi preenchido um capilar de vidro com o poacute obtido pela moagem dos soacutelidos As amostras foram colocadas

num difractoacutemetro de poacute ENRAF-NONIUS (equipado com um detector CPS120 por INEL) e os dados foram

recolhidos durante 5h usando a geometria Debye-Scherrer Foi usada radiaccedilatildeo Cu Kα1 (λ = 1540598Aring) Como

calibrante externo foi usado o AlK(SO4)212H2O

Lei de Bragg nλ = 2d sen θ (Equaccedilatildeo 1) n nuacutemero inteiro (ordem de difracccedilatildeo) λ comprimento de onda dos raios X incidentes d distacircncia interplanar θ acircngulo de difracccedilatildeo

65

Bibliografia

[1] ndash Vencato I Estruturas Cristalinas por Difracccedilatildeo de Raios-X Caderno Brasileiro de Ensino de Fiacutesica Volume 5

(1988)

[2] ndash Atkins P Paula J Atkins Fiacutesico-Quiacutemica LTC Volume 1 7ordfEdiccedilatildeo (2003-2004)

[3] ndash Drago R Physical Methods For Chemists 2ordf Ed Saunders amp H B J College Publishers 17 (1992) 702

[4] ndash Giron D Thermochimica Acta 248 (1995) 1

[5] ndash Nangia A Accounts of Chemical Research 41 5 (2008) 595

[6] ndash Froehlich PE Gasparotto FS Journal of Basic and Applied Pharm Sciences 26 3 (2005) 205

[7] ndash Llinagraves A Goodman J Drug Discovery Today 13 516 (2008) 198

[8] ndash Costa L Universidade Federal do Rio Grande do Sul ldquoAvaliaccedilatildeo do Polimorfismo de Faacutermacos utiliza-

dos para a produccedilatildeo de medicamentos geneacutericos no Brasilrdquo (2005)

[9] ndash Lachman L Liebeman HA et all Teoria e Praacutetica na Induacutestria Farmacecircutica 1 (2005) 505

[10] ndash Bernstein J Crystal Polymorphism Engineering of Crystalline Materials Properties Springer Netherlands (2008) 87

[11] ndash Rodriacuteguez-Spong B Price C et all D Advanced Drug Delivery 56 (2004) 241

[12] ndash Buerger A Ramberger R Mikrochimica Acta 2 (1979) 259

[13] ndash Erdemir D Lee A et all Accounts of Chemical Research 42 (2009) 621

[14] ndash Manrich S Zanotto E et all Poliacutemeros Ciecircncia e Tecnologia ldquoAplicabilidade da Teoria Claacutessica da Nuclea-

ccedilatildeo Modificada (CD-CNT) agrave Cristalizaccedilatildeo de Poliacutemerosrdquo

[15] ndash Aaltonen J Allesoslash M et all European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics 71 (2009) 23

[16] ndash Chis V Picircrnau A et all Chemical Physics 316 (2005) 153

[17] ndash wwwffuppttoxicologiamonografiasano0304TuberculosedocPIRAZINAMIDAhtml

[18] ndash Becker C Dressman JB et all Journal of Pharmaceutical Sciences 97 9 (2008) 3709

[19] ndash Takaki Y Sasada Y Watanabeacute T Acta Crystallographica 13 (1960) 693

[20] ndash Ro G Sorum H Acta Crystallographica B28 (1972) 991

[21] ndash Ro G Sorum H Acta Crystallographica B28 (1972) 1677

[22] ndash Nakata K Takaki Y Memoirs of Osaka Kyoiku University Ser III Natural science and applied science 36 (1987)

93

[23] ndash Borba A Albrecht M et all Physical Chemistry Chemical Physics 10 (2008) 7010

[24] ndash Takano T Sasada Y et all Acta Crystallographica 21 (1966) 514

[25] ndash Borba A Zavaglia A et all Journal of Physical Chemistry A 112 (2008) 45

[26] ndash Marques L Departamento e Centro de Quiacutemica da Universidade de Eacutevora ldquoO Ibuprofeno Um faacutermaco com

sucessordquo

[27] ndash Perlovich G Kurkov S et all Journal of Pharmaceutical Sciences 93 (2004) 654

[28] ndash Rasenack N Muumlller B International Journal of Pharmaceutics 245 (2002) 9

[29] ndash Carvalho P Cass Q et all Brazilian Journal of Chemical Engineering 23 (2006) 291

[30] ndash Khan G Jiabi Z Drug Development and Industrial Pharmacy 24(5) (1998) 463

[31] ndash Rasenack N Muumlller W Development and Industrial Pharmacy 28 (2002) 1077

66

[32] ndash Dudognon E Danegravede F et all Pharmaceutical Research 25 (2008) 2853

[33] ndash wwwscribdcomdoc4003825Fisica-Difraccao-de-Raio-X (28082010)

[34] ndash Delgado M Marquez F et all Spectroscopy Lett 21 (1998) 841

[35] ndash Lautie A Froment F et all Spectroscopy Lett 9 (1976) 289

[36] ndash Chis V Pirnau A et all Chemical Physics 316 (2005) 153

[37] ndash Kalkar K Bhosekar M et all Spectrochimica Acta Part A 45 (1989) 635

[38] ndash Favila A Gallo M Mitnik D Journal of Molecular Modeling 13 (2007) 505

[39] ndash Gunasekaran S Sailatha E et all Indian Journal of Pure and Applied Physics 47 (2009) 259

[40] ndash Akyuz S Journal of Molecular Structure 651 (2003) 541

[41] ndash Jurneacuteen P Werngren J et all Antimicrobial Agents and Chemotheraphy 52 5 (2008) 1852

[42] ndash Garekani H Sadeghi F et all Drug Development and Industrial Pharmacy 27(8) (2001) 803

[43] ndash Kawakami K Miyoshi K et all Journal of Pharmaceuticals Sciences 95 (2006) 1354

[44] ndash Lee T Chang G Crystal Growth and Design 9 (2009) 3551

[45] ndash Xue Y Zhao Q et all Journal of Colloid and Interface Science 243 (2001) 388

[46] ndash Sabbah R An W et all Thermochimica Acta 331 (1999) 93

[47] ndash Gatta G Richardson J et all Pure and Applied Chemistry 78 (2006) 1455

[48] ndash Seefeldt K Miller J et all Journal of Pharmaceutical Sciences 96 5 (2007) 1147

[49] ndash Charsley E Stewart C et all Journal of Thermal Analysis and Calorimetry 72 (2003) 1087

[50] ndash Celis K Driessche I et all Measurement Science Review 1 1 (2001) 181

[51] ndash Wiedemann H Bayer G Journal of Thermal Analysis 30 (1985) 1273

[52] ndash wwwgooglept

[53] ndash Brittain H Journal of Pharmaceutical Sciences 86 4 (1997) 405

[54] ndash Norris T Aldridge P Sekulic S Analyst 122 (1997) 549

[55] ndash Albers A Melchiades F et all Ceracircmica 48 305 (2002) 34

[56] ndash Kahn H PMI-2201 Difracccedilatildeo de Raios X 1

[57] ndash Tuberculosis 88 2 (2008) 141

[58] ndash Akyuz S Journal of Molecular Structure 651-653 (2003) 541

[59] ndash Brittain H (ed) Physical Characterization of Pharmaceutical Solids (1995)

[60] ndash Šestaacutek J Comprehensive Analytical Chemistry XII XI (1984)

[61] ndash Casimiro MH Leal JP et all Anaacutelise Calorimeacutetrica aplicada a Poliacutemeros Bioloacutegicos 29

[62] ndash Yu-Chu M Li Thermochimica Acta 476 (2008) 1

[63] ndash Morbidoni H Quiacutemica Viva 3 (2004)

[64] ndash Yoshida S Pharmaceutical Society of Japan 11 5 (1963) 628

[65] ndash Sreevatsan S Pan X et all Antimicrobial Agents and Chemotheraphy 41 3 (1997) 636

[66] ndash Wesotowski M Konarski T Journal of Thermal Analysis 45 (1995) 1199

[67] ndash Vippagunta S Brittain H Grant D Advanced Drug Delivery 48 (2001) 3

[68] ndash Nunes S Euseacutebio M et all International Journal of Pharmaceutics 285 (2004) 13

[69] ndash Akalin E Akyuz S Vibrational Spectroscopy 42 (2006) 333

[70] ndash Szablowicz M Karpiński A et all Transition Metal Chemistry 31 (2006) 1075

67

[71] ndash Castro R Maria T et all Crystal Growth amp Design 10 (2010) 274

[72] ndash Correcirca R Lima D et all Laboratoacuterio de Cristalografia Instituto de Fiacutesica de Satildeo CarlosUSP

[73] - Buerger A Ramberger R Mikrochimica Acta 2 (1979) 273

[74] ndash Wirth D Stephenson G Organic Process Research amp Development 1 (1997) 55

[75] ndash Wang Y Li Y et all Spectrochimica Acta Part A 56 (2000) 2637

[76] ndash Byrn S Pfeiffer R et all Pharmaceutical Research 12 (1995) 945

[77] ndash Khankari R Grant D Thermochimica Acta 248 (1995) 61

[78] ndash Gavezzotti A Fillippini G Journal of the American Chemical Society 117 (1995) 12299

[79] ndash Hancock B Zografi G Journal of Pharmaceuticals Sciences 86 (1997) 1

[80] ndash Yu L Advanced Drug Delivery Reviews 48 (2001) 27

[81] ndash Kitamura M Journal of Crystal Growth 237-239 (2002) 2205

[82] ndash Snider D Addicks W et all Advanced Drug Delivery Reviews 56 (2004) 391

[83] ndash Allesoslash M Berg F et all Journal of Pharmaceuticals Sciences 97 (2008) 2145

[84] ndash Lerdkanchanaporn S Dollimore D Journal of Thermal Analysis 49 (1997) 879

[85] ndash Beach J Park M et all Pharmaceutical Development and Technology 10 (2005) 413

[86] ndash Passerini N Albertini B et all European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics 15 (2002) 71

68

69

Apecircndice

70

71

Algoriacutetmo de decisatildeo Q6A

(1)

Pesquisa de polimor-fos com o novo

faacutermaco

Apresenta diferentes polimorfos

NAtildeO Nenhuma acccedilatildeo a ser

tomada

SIM

Caracterizar as formas por - Difracccedilatildeo de raios-X de poacute - DSC Anaacutelise Teacutermica - Microscopia - Espectroscopia

IR PARA 2

72

(2)

Os polimorfos apre-sentam diferentes

propriedades

NAtildeO

SIM

Afecta a seguranccedila e a eficaacutecia do faacutermaco

Nenhum teste ou criteacuterio de aceitaccedilatildeo para o faacutermaco

NAtildeO

SIM

Estabelecer um criteacuterio de aceitaccedilatildeo para os polimorfos do faacutermaco IR PARA 3

73

(3)

Observa-se em (1) que primeiramente se estabelecem as caracteriacutesticas das possiacuteveis formas cristalinas do faacuter-

maco e as suas propriedades fiacutesico-quiacutemicas conforme o caso bem como a sua forma de detecccedilatildeo pelas meto-

dologias indicadas

Posteriormente a acccedilatildeo (2) visa estabelecer o impacto destas formas polimoacuterficas na seguranccedila e eficaacutecia do

faacutermaco auxiliando na determinaccedilatildeo de criteacuterios de aceitaccedilatildeo do faacutermaco e na avaliaccedilatildeo do risco sanitaacuterio que

representa tal fenoacutemeno num caso especiacutefico Havendo este risco o ICH estabeleceu em (3) vias de monitori-

zaccedilatildeo das alteraccedilotildees

O faacutermaco encontra-se dentro dos criteacuterios de

aceitaccedilatildeo dos ensaios de qualidade com modifica-

ccedilatildeo na proporccedilatildeo dos polimorfos

SIM Nenhum teste ou criteacuterio de aceitaccedilatildeo

para o faacutermaco

NAtildeO

Monitorar o polimorfismo durante a estabilidade do faacutermaco

A modificaccedilatildeo pode afectar a seguranccedila ou a

eficaacutecia

NAtildeO Natildeo haacute necessidade de estabelecer criteacuterios de aceitaccedilatildeo para polimorfis-

mo do faacutermaco

SIM

Estabelecer criteacuterios de aceitaccedilatildeo consis-tente com a seguranccedila eou eficaacutecia

8

a) b)

Figura 11 ndash Diagrama de fases para dois polimorfos com comportamento termodinacircmico a) enantiotroacutepico b) monotroacute-

pico pressatildeo constante

No diagrama da Figura 11 G representa a energia de Gibbs e H a entalpia No sistema enantiotroacutepico Figura

11a) para os polimorfos I e II as curvas GI e GII cruzam-se no ponto de transiccedilatildeo (Ttrs III) que se localiza

abaixo do ponto de fusatildeo dos respectivos polimorfos Nesse ponto os dois polimorfos podem coexistir como

misturas em equiliacutebrio tendo a mesma estabilidade Na relaccedilatildeo termodinacircmica enantiotroacutepica como descrito

anteriormente os polimorfos convertem-se um no outro de forma reversiacutevel A curva Gliq representa a fase

liacutequida e a sua intersecccedilatildeo com as curvas GI e GII representa respectivamente o ponto de fusatildeo desses poli-

morfos Neste caso o polimorfo I eacute a forma mais estaacutevel (tem a menor energia de Gibbs) abaixo de ponto de

transiccedilatildeo Existe uma tendecircncia termodinacircmica para a forma menos estaacutevel se transformar na forma mais estaacute-

vel No sistema monotroacutepico Figura 11b) natildeo haacute ponto de transiccedilatildeo abaixo dos pontos de fusatildeo dos polimor-

fos I e II o que eacute representado pela ausecircncia do cruzamento das curvas GI e GII Nestas condiccedilotildees para a

relaccedilatildeo termodinacircmica monotroacutepica o polimorfo I nunca se converteraacute em II sendo o polimorfo I mais estaacutevel

a todas as temperaturas Monotropia estaacute vinculada agrave existecircncia de formas termodinamicamente metaestaveis

Burger e Ramberger compilaram algumas observaccedilotildees empiacutericas para identificaccedilatildeo de relaccedilotildees de enantiotropia

e monotropia As trecircs regras particularmente uacuteteis que propuseram satildeo a regra do calor de transiccedilatildeo do calor de

fusatildeo e da densidade As duas primeiras exigem medidas calorimeacutetricas que satildeo convenientemente realizadas

por DSC Na 1ordf (calor de transiccedilatildeo) se a uma determinada temperatura eacute observada uma transiccedilatildeo endoteacutermi-

ca entre as formas cristalinas entatildeo haacute um ponto de transiccedilatildeo abaixo desta temperatura e os dois polimorfos

estatildeo relacionados enantiotropicamente Os dois polimorfos satildeo monotroacutepicos se for observada uma transiccedilatildeo

exoteacutermica a uma determinada temperatura e se natildeo ocorrer nenhuma transiccedilatildeo a uma temperatura mais eleva-

da Num sistema enantiotroacutepico o polimorfo que tem um ponto de fusatildeo mais elevado teraacute uma entalpia de

fusatildeo mais baixa se o polimorfo que tem um ponto de fusatildeo mais elevado tem entalpia de fusatildeo mais alta o

Ttrs III Tfus I Tfus II

Temperatura (K)

Energia Energia

Temperatura (K)

Tfus II Tfus I

9

sistema eacute monotroacutepico Se os pontos de fusatildeo dos polimorfos diferirem mais do que 30ordmC esta regra natildeo eacute

vaacutelida e o polimorfo que tem o ponto de fusatildeo mais elevado poderaacute ter a entalpia de fusatildeo mais elevada num

sistema enantiotroacutepico Na 3ordf regra (densidade) se uma modificaccedilatildeo do cristal molecular tem uma densidade

mais baixa do que outra pode ser considerada como menos estaacutevel no zero absoluto [11 12]

A produccedilatildeo de diferentes formas polimoacuterficas a determinaccedilatildeo da modificaccedilatildeo estaacutevel e o conhecimento da

relaccedilatildeo de monotropia e enantiotropia satildeo os estudos iniciais no processo de preacute-formulaccedilatildeo farmacecircutica[6]

134 ndash Aspectos Cineacuteticos

A obtenccedilatildeo de formas soacutelidas de um composto eacute frequentemente levada a cabo por cristalizaccedilatildeo em soluccedilatildeo ou

a partir de fundidos Classicamente o processo de cristalizaccedilatildeo eacute descrito em dois passos nucleaccedilatildeo e cresci-

mento dos cristais com a forma fiacutesica resultante a ser a consequecircncia da relaccedilatildeo cineacutetica entre estes dois pro-

cessos elementares

A Teoria Claacutessica da Nucleaccedilatildeo (CNT) eacute a teoria mais simples e mais amplamente usada que descreve o proces-

so de nucleaccedilatildeo Embora a CNT tenha sido originalmente derivada da condensaccedilatildeo do vapor em liacutequido tam-

beacutem tem sido empregue ldquopor analogiardquo para explicar a precipitaccedilatildeo de cristais a partir de soluccedilotildees sobresatura-

das e fundidos A descriccedilatildeo termodinacircmica deste processo foi desenvolvida ateacute ao final do seacuteculo XIX por

Gibbs que definiu a variaccedilatildeo da energia (∆G) como a soma da variaccedilatildeo da energia livre para a transformaccedilatildeo de

fase (∆GV) e a variaccedilatildeo da energia livre para a formaccedilatildeo da superfiacutecie (∆GS)

A taxa de nucleaccedilatildeo (I) que eacute igual ao nuacutemero de nuacutecleos formados por unidade de tempo e por unidade de

volume eacute expressa na forma da equaccedilatildeo de Arrhenius como

I = A exp

minuskT

E

onde A eacute o factor preacute-exponencial E a energia de activaccedilatildeo para a transformaccedilatildeo liacutequido-soacutelido k a constante

de Boltzmann e T a temperatura absoluta [1314]

A nucleaccedilatildeo pode ocorrer por dois mecanismos o homogeacuteneo e o heterogeacuteneo Na nucleaccedilatildeo homogeacutenea as

flutuaccedilotildees espontacircneas na densidade do liacutequido permitem a formaccedilatildeo da forma soacutelida mais estaacutevel enquanto a

nucleaccedilatildeo heterogeacutenea eacute impulsionada por impurezas ou pela superfiacutecie de contacto com o liacutequido A nucleaccedilatildeo

heterogeacutenea eacute o mecanismo predominante em processos industriais Os processos de nucleaccedilatildeo dependem

basicamente de dois factores a supersaturaccedilatildeo do meio e a tensatildeo interfacial A supersaturaccedilatildeo eacute tida como a

medida de forccedilas termodinacircmicas que levam agrave formaccedilatildeo da fase soacutelida enquanto a tensatildeo interfacial eacute uma

medida termodinacircmica do trabalho reversiacutevel necessaacuterio para aumentar a interface entre o liacutequido e o soluto

Estes factores satildeo pontos a serem considerados na cristalizaccedilatildeo uma vez que deles depende a taxa de cresci-

mento de um determinado cristal e dos seus diferentes polimorfos Ressalta-se tambeacutem a importacircncia de um

10

estudo detalhado do papel de cada solvente e impureza presente no processo de cristalizaccedilatildeo pois estes tecircm

influecircncia directa na possiacutevel formaccedilatildeo de polimorfos durante a purificaccedilatildeo do material

A nucleaccedilatildeo envolve a formaccedilatildeo de agregados de moleacuteculas que excederam um tamanho criacutetico e satildeo portanto

estaacuteveis Uma vez que o nuacutecleo cristalino se formou este comeccedila a crescer pela incorporaccedilatildeo de outras moleacutecu-

las no cristal em crescimento A velocidade de crescimento de um cristal eacute directamente proporcional ao

sobrearrefecimento sobressaturaccedilatildeo e inversamente proporcional agrave viscosidade da soluccedilatildeo Quanto mais alta eacute

a viscosidade mais difiacutecil se torna a troca de mateacuteria entre a fase liacutequida e a superfiacutecie do cristal e mais lento

seraacute seu crescimento Devido a interacccedilotildees atractivas entre os cristais os grandes cristais que podem ser obser-

vados durante a cristalizaccedilatildeo satildeo normalmente formados por pequenos cristais unidos por ligaccedilotildees fracas A

morfologia dos cristais eacute determinada por condiccedilotildees internas e externas A cineacutetica de cristalizaccedilatildeo depende da

velocidade de formaccedilatildeo do nuacutecleo bem como da velocidade de crescimento dos cristais O tamanho e a forma

dos cristais dependem da relaccedilatildeo entre estes dois factores Normalmente o arrefecimento lento resulta em cris-

tais grandes enquanto que o arrefecimento raacutepido produz cristais menores

A forma cristalina resultante do processo de cristalizaccedilatildeo pode variar com o grau de supersaturaccedilatildeo A tempera-

tura pode ser considerada como a segunda variaacutevel mais importante que afecta o resultado da cristalizaccedilatildeo num

sistema polimoacuterfico O solvente os aditivos (e impurezas) a interface e o pH foram classificados como factores

secundaacuterios que afectam o processo de cristalizaccedilatildeo principalmente atraveacutes do seu efeito no grau de supersatu-

raccedilatildeo Figura 12

Figura 12 - Hierarquia dos paracircmetros que controlam o processo de cristalizaccedilatildeo nos sistemas polimoacuterficos [10]

Em suma para aumentar a probabilidade de descobrir todas as formas relevantes o espaccedilo de variaacuteveis que

contribui para a diversidade de formas soacutelidas deve ser abrangido o mais amplamente possiacutevel [10]

Solubilidade dos polimorfos

Controlo da cristalizaccedilatildeo dos polimorfos

Factores Primaacuterios

Supersaturaccedilatildeo Temperatura

Agitaccedilatildeo

Factores Secundaacuterios

Composiccedilatildeo do solvente Aditivos Impurezas

Interface pH

Nucleaccedilatildeo Crescimento dos cristais

Transiccedilotildees de fase

11

135 ndash Geraccedilatildeo de formas polimoacuterficas

Apesar do investimento em processos para encontrar todos os polimorfos dos Ingredientes Farmacecircuticos

Activos (API) novos polimorfos podem ainda aparecer sem aviso O objectivo no que diz respeito ao desen-

volvimento do estado soacutelido eacute identificar todos os polimorfos e solvatos importantes e caracterizaacute-los

Este objectivo de controlo de polimorfismo tem-se desenvolvido rapidamente Na uacuteltima deacutecada muitos novos

meacutetodos de controlo da formaccedilatildeo de polimorfos tecircm sido desenvolvidos e tem-se caracterizado um enorme

nuacutemero de novas formas polimoacuterficas parcialmente como resultado de avanccedilos nos meacutetodos para a caracteri-

zaccedilatildeo de polimorfos

Eacute essencial executar experiecircncias atraveacutes de uma variedade de meacutetodos sob vaacuterias condiccedilotildees (Tabela 12) Em

geral a cristalizaccedilatildeo a partir da soluccedilatildeo (arrefecimento ou evaporaccedilatildeo) e recristalizaccedilatildeo a partir de compostos

puros (sublimaccedilatildeo tratamento teacutermico cristalizaccedilatildeo a partir do fundido e moagem) satildeo os meacutetodos de escolha

para criar formas soacutelidas A cristalizaccedilatildeo a partir da soluccedilatildeo eacute normalmente usada para a formaccedilatildeo de formas

soacutelidas por diversas razotildees Em primeiro lugar pode ser descoberto um grande nuacutemero de polimorfos e solva-

tos por mudanccedila do solvente Em segundo lugar os soacutelidos farmacecircuticos satildeo muitas vezes expostos a diferen-

tes solventes durante o processo e deste modo a tendecircncia para a formaccedilatildeo de solvatos hidratos deve ser

sistematicamente estudada de modo a desenhar processos de fabrico Em terceiro lugar a desidrataccedilatildeo dos

hidratos eacute outra teacutecnica uacutetil e agraves vezes a uacutenica teacutecnica para descobrir uma forma polimoacuterfica Finalmente o

solvato (e especialmente o hidrato) pode ser de interesse como produto comercial

Recentemente satildeo referidas muitas teacutecnicas inovadoras (por exemplo cristalizaccedilatildeo capilar cristalizaccedilatildeo induzi-

da por laser e sonocristalizaccedilatildeo) que promovem a nucleaccedilatildeo e portanto a descoberta de formas cristalinas acti-

vas [15]

12

Tabela 12 ndash Meacutetodos para gerar vaacuterias formas soacutelidas [15]

Meacutetodo Graus de Liberdade

Cristalizaccedilatildeo por arrefecimento Solvente perfil de arrefecimento concentraccedilatildeo mistura

Evaporaccedilatildeo do solvente Solvente concentraccedilatildeo inicial velocidade de evaporaccedilatildeo temperatura

pressatildeo humidade relativa

Precipitaccedilatildeo Solvente anti-solvente velocidade de adiccedilatildeo do anti-solvente mistura

temperatura

Difusatildeo de vapor Solventes temperatura concentraccedilatildeo

Equiliacutebrio de suspensatildeo Solvente temperatura solubilidade programas de temperatura mistura

tempo de equliacutebrio

Cristalizaccedilatildeo a partir do fundido Mudanccedilas de temperatura (miacutenimo maacuteximo gradientes)

Sublimaccedilatildeo Gradiente de temperatura pressatildeo tipo de superfiacutecie

Mudanccedila de pH Temperatura velocidade de mudanccedila relaccedilatildeo aacutecido base conjugada

Tratamento mecacircnico (moagem

crio-moagem)

Tempo de moagem tipo de moinho

Liofilizaccedilatildeo Solvente concentraccedilatildeo programas de temperatura

Em geral os processos de cristalizaccedilatildeo mais raacutepidos tecircm uma grande tendecircncia para formar polimorfos metaes-

taacuteveis do que os processos mais lentos [7] A Figura 13 mostra a escala de tempo para os processos de cristali-

zaccedilatildeo mais tradicionais

13

Meses Dias Horas Minutos Segundos

Figura 13 ndash Diferentes metodologias para obtenccedilatildeo de formas soacutelidas mostrando a escala de tempo que pode favorecer

polimorfos estaacuteveis ou metaestaacuteveis [7]

14 Compostos Estudados

Neste trabalho foram estudados dois activos farmacecircuticos com larga aplicaccedilatildeo em praacutetica meacutedica a pirazina-

mida e o ibuprofeno A primeira um antituberculostaacutetico potente eacute uma carboxamida com um anel aromaacutetico

de pirazina possuindo portanto dois aacutetomos de azoto no anel um em posiccedilatildeo orto e outro meta relativamente

ao grupo amida O Ibuprofeno um anti-inflamatoacuterio natildeo-esteroacuteide eacute um derivado do aacutecido 2-propanoacuteico Foi

tambeacutem investigada uma outra carboxamida a picolinamida cuja estrutura difere da da pirazinamida por ter

apenas no anel aromaacutetico um azoto em posiccedilatildeo orto relativamente ao grupo amida

Para aleacutem do interesse oacutebvio da investigaccedilatildeo do polimorfismo destes compostos o trabalho realizado insere-se

num projecto mais abrangente de pesquisa de co-cristais sendo fundamental nesse acircmbito um conhecimento

profundo do estado soacutelido das substacircncias de partida

141 ndash Pirazinamida

A pirazinamida (PZA) (Figura 14) eacute um membro da famiacutelia da pirazina e eacute conhecida como um agente antitu-

berculostaacutetico muito eficaz recomendado pela Organizaccedilatildeo Mundial de Sauacutede[16]

Evaporaccedilatildeo

Amadurecimento

Cristalizaccedilatildeo por arrefecimento

Cristalizaccedilatildeo a partir de fundidos

Exposiccedilatildeo ao vapor do solvente

Exposiccedilatildeo a Humidade

Ciclos de Temperatura

Sublimaccedilatildeo

Polimorfos estaacuteveis Polimorfos metaestaveis

14

Figura 14 ndash Estrutura da pirazinamida

O mecanismo de acccedilatildeo da Pirazinamida ainda natildeo estaacute bem elucidado A sua actividade anti-microbiana deste

composto depende parcialmente na conversatildeo na sua forma activa o aacutecido pirazinoacuteico em meio aacutecido pela

enzima pirazinamidase (PZase) A sua ingestatildeo pode no entanto provocar efeitos adversos Os mais comuns

satildeo reacccedilotildees aleacutergicas dores articulares naacuteuseas anorexia febre voacutemitos anemia podendo ainda surgir altera-

ccedilotildees hepaacuteticas [17]

Estatildeo descritas 4 formas polimoacuterficas diferentes de PZA com diferentes estruturas cristalinas α- β- γ- e δ-

pirazinamida sendo tambeacutem referido um quinto possiacutevel polimorfo αrsquo semelhante a α[18]

No polimorfo α da Pirazinamida sistema monocliacutenico (a = 2307plusmn002 b = 672plusmn001 c = 372plusmn001 Aring β =

1010plusmn04ordm) o plano do anel e o plano do grupo amida formam um acircngulo de 5ordm As moleacuteculas de PZA estatildeo

ligadas por ligaccedilotildees de hidrogeacutenio NHmiddotmiddotmiddotO (290Aring) formando diacutemeros centrossimeacutetricos (Figura 15) A ligaccedilatildeo

intermolecular mais forte entre os diacutemeros encontra-se entre o aacutetomo de nitrogeacutenio do grupo carboxamida e o

aacutetomo de nitrogeacutenio do anel de pirazina da moleacutecula vizinha NHmiddotmiddotmiddotN[19]

Figura 15 ndash Estrutura do polimorfo α da pirazinamida [19]

Haacute pequenas mas significativas diferenccedilas entre os valores dos comprimentos de ligaccedilatildeo das moleacuteculas de pira-

zinamida nas formas α- e β-PZA tambeacutem cristal do sistema monocliacutenico (a = 14372plusmn0007 b = 3711plusmn0003

(1)

(4)

(2)

(7)

(8)

(9)

(6)

(5) (3)

15

c = 10726plusmn0005 Aring β = 10192plusmn005ordm) indicando que a ressonacircncia entre o grupo amida e o anel de pirazina

dando algum caraacutecter de ligaccedilatildeo dupla da ligaccedilatildeo C(2)ndashC(7) eacute menos notoacuteria na moleacutecula β-PZA do que na α-

PZA O comprimento de ligaccedilatildeo dupla C=O na moleacutecula β-PZA (1231Aring) eacute menor do que a correspondente na

moleacutecula α-PZA (124Aring) Na β-PZA o aacutetomo de carbono da cadeia lateral situa-se perto do plano do anel

Assim o grupo carboxamida desvia-se cerca de 32ordm do plano do anel comparando com 5ordm na estrutura da α-

PZA[19] Na β-PZA existem tambeacutem diacutemeros centrossimeacutetricos ligados por ligaccedilotildees de hidrogeacutenio entre o

aacutetomo de hidrogeacutenio da amida e o aacutetomo de oxigeacutenio do grupo amida (Figura 16)

Figura 16 ndash Estrutura do polimorfo β da pirazinamida [20]

Existem grandes diferenccedilas entre as formas δ e β da pirazinamida no que diz respeito agraves ligaccedilotildees C(2)ndashC(7) e

C(7)ndashO(9) (estas diferenccedilas satildeo mais acentuadas quando comparando as formas δ e β do que comparando as

formas α e β da pirazinamida) A ressonacircncia entre o grupo amida e o anel de pirazina (a ligaccedilatildeo C(2)ndashC(7)

apresenta algum caraacutecter de ligaccedilatildeo dupla) eacute maior na α-PZA do que na β-PZA Neste pressuposto os compri-

mentos de ligaccedilatildeo obtidos para a δ-PZA (sistema tricliacutenico a = 5728plusmn0002 b = 5221plusmn0003 c =

9945plusmn0006 Aring β = 9727plusmn004) parecem indicar uma ressonacircncia reforccedilada entre o grupo amida e o anel de

pirazina na estrutura da δ-PZA do que na estrutura da α-PZA O aacutetomo de carbono C(7) do grupo carboxami-

da da δ-PZA situa-se muito perto do plano do anel da pirazina uma vez que o valor do acircngulo C(5)ndashC(2)ndashC(7)

eacute de (1792plusmn04)Aring Assim o plano do grupo carboxamida tem um desvio de apenas 08ordm em relaccedilatildeo ao anel de

pirazina Neste polimorfo sistema tricliacutenico haacute associaccedilatildeo em diacutemeros e a ligaccedilatildeo de hidrogeacutenio N(8)ndash

H(8rsquorsquo)middotmiddotmiddotO(9) tem um comportamento de 290Aring Natildeo parece existir no entanto nenhuma ligaccedilatildeo de hidrogeacutenio

forte a ligar os diacutemeros na estrutura cristalina da δ-PZA ao contraacuterio do que acontece nas estruturas da α- e β-

PZA (Figura 17)[21]

Em todos os polimorfos foi identificada a ligaccedilatildeo de hidrogeacutenio intramolecular NndashHN

16

Figura 17 ndash Estrutura do polimorfo δ da pirazinamida [21]

A Figura 18 apresenta a estrutura do polimorfo da pirazinamida γ Esta eacute a uacutenica forma de pirazinamida conhe-

cida onde natildeo haacute associaccedilatildeo em unidades dimeacutericas

Figura 18 ndash Estrutura do polimorfo γ da pirazinamida[22]

Apesar das estruturas cristalinas estarem publicadas natildeo eacute conhecida a relaccedilatildeo de estabilidade entre elas e satildeo

referidas na literatura temperaturas de fusatildeo semelhantes para todas as formas

17

142 ndash Picolinamida

A picolinamida (2-piridina carboxamida) Figura 19 foi estudada neste trabalho devido agraves suas semelhanccedilas

estruturais com a pirazinamida

Figura 19 ndash Estrutura da Picolinamida

A picolinamida soacutelido agrave temperatura ambiente muito soluacutevel em soluccedilatildeo aquosa aciacutedica apresenta actividade

bioloacutegica importante como inibidor da acccedilatildeo da poli(ADP-ribose) sintetase[23]

De acordo com a anaacutelise cristalograacutefica por difracccedilatildeo de raios-X foram identificadas duas modificaccedilotildees cristali-

nas da picolinamida ambas pertencentes ao grupo espacial monocliacutenico P21a com quatro moleacuteculas na ceacutelula

unitaacuteria[24] Numa modificaccedilatildeo (fase α a = 1642 b = 711 c = 519 Aring β = 1002ordm) duas moleacuteculas de PA

estatildeo ligadas por um par de ligaccedilotildees de hidrogeacutenio NHO para formar um diacutemero centrossimeacutetrico como

ocorre tambeacutem nos polimorfos α β e δ da pirazinamida (Figura 110) Os diacutemeros estatildeo ligados entre si por um

segundo conjunto de ligaccedilotildees de hidrogeacutenio NHO tal como no polimorfo β da pirazinamida[24] Nesta

modificaccedilatildeo o anel natildeo contribui para a ligaccedilatildeo de hidrogeacutenio e as cadeias moleculares adjacentes satildeo mantidas

juntas por forccedilas de van der Waals A segunda modificaccedilatildeo cristalina da PA para a qual apenas se conhecem os

paracircmetros da ceacutelula (fase β a = 2004 b = 1132 c = 536 Aring β = 986ordm) exibe estrutura dimeacuterica similar agrave da

primeira e segundo Takino e colaboradores teraacute uma associaccedilatildeo molecular semelhante agrave α-pirazinamida ou seja

neste caso a ligaccedilatildeo lateral dos diacutemeros envolve a participaccedilatildeo de um aacutetomo do anel de piridina como aceitador

de ligaccedilotildees de hidrogeacutenio [25]

Figura 110 ndash Arranjos moleculares da PA no polimorfo α a) formaccedilatildeo do diacutemero centrossimeacutetrico b) formaccedilatildeo de

cadeias ou bandas c) estrutura do polimorfo α da picolinamida As linhas a tracejado indicam as ligaccedilotildees de

hidrogeacutenio [24]

a) b) c)

18

143 ndash Ibuprofeno

O Ibuprofeno (IBP) (Figura 111) eacute um faacutermaco do grupo dos anti-inflamatoacuterios natildeo esteroacuteides (do subgrupo

quiacutemico dos derivados do aacutecido propanoacuteico) faacutermacos esses que tecircm em comum a capacidade de combater a

inflamaccedilatildeo a dor e a febre Tal como os outros anti-inflamatoacuterios natildeo esteroacuteides actua inibindo a produccedilatildeo de

prostagladinas substacircncias quiacutemicas produzidas pelo corpo que causam inflamaccedilatildeo e contribuem para a per-

cepccedilatildeo de dor pelo ceacuterebro Este faacutermaco reduz tambeacutem a febre ao bloquear a siacutentese de prostaglandinas no

hipotaacutelamo responsaacutevel pela regulaccedilatildeo da temperatura do corpo Tem ainda propriedades anticoagulantes

Juntamente com o aacutecido acetilsaliciacutelico (princiacutepio activo da Aspirina e de outros medicamentos) e o paracetamol

(princiacutepio activo do Ben-U-Ron e de outros medicamentos) o ibuprofeno faz parte da lista de faacutermacos essen-

ciais da Organizaccedilatildeo Mundial de Sauacutede [26]

Figura 111 ndash Estrutura do Ibuprofeno

A moleacutecula de IBP possui um carbono quiral e satildeo comercializadas quer a mistura raceacutemica de S(+) ndash IBP e

R(ndash) ndash IBP quer o enantioacutemero puro O enantioacutemero com interesse terapecircutico eacute o S(+) ndash IBP mas nas espe-

cialidades farmacecircuticas eacute incorporado o R(ndash) ndash IBP formando uma mistura raceacutemica [27ndash29]

A utilizaccedilatildeo de diversas teacutecnicas para a cristalizaccedilatildeo agrave temperatura ambiente em diferentes solventes cristaliza-

ccedilatildeo por mudanccedila de temperatura e cristalizaccedilatildeo por evaporaccedilatildeo do solvente conduziram agrave obtenccedilatildeo de cristais

de IBP raceacutemico com haacutebitos cristalinos diferentes [30 31] Por exemplo quando foi utilizada a teacutecnica de cris-

talizaccedilatildeo por arrefecimento foram observados cristais com forma de placas achatadas usando aacutelcoois como

solvente Os cristais obtidos a partir de acetona eacuteter etiacutelico e n-hexano tinham a forma de agulhas A cristaliza-

ccedilatildeo por mudanccedila de temperatura usando o diclorometano como solvente formou cristais de morfologia cuacutebi-

ca A partir destes resultados concluiu-se que podiam ser obtidas diferentes morfologias dos cristais (haacutebito

tamanho superfiacutecie) do IBP raceacutemico dependendo da preparaccedilatildeo e dos solventes usados [32] Estes cristais

tinham tambeacutem propriedades fiacutesicas diferentes Mas estas diferentes formas satildeo estruturalmente isomoacuterficas e

natildeo haacute um polimorfismo cristalino verdadeiro

A forma cristalograacutefica obtida nestes solventes forma I possui grupo espacial monocliacutenico P21c [32] Duas

moleacuteculas de ibuprofeno formam um diacutemero ciacuteclico atraveacutes das ligaccedilotildees de hidrogeacutenio dos grupos carboxiacutelicos

O diacutemero RS (plusmn) ndash IBP eacute formado por ligaccedilotildees de hidrogeacutenio atraveacutes de um centro de inversatildeo com uma

moleacutecula na configuraccedilatildeo R e outra na configuraccedilatildeo S (Figura 112)

Adicionalmente agrave bem conhecida fase cristalina I que funde a aproximadamente 75ordmC foi recentemente encon-

trada outra fase cristalina (II) que funde a uma temperatura mais baixa (17ordmC) e eacute menos estaacutevel [30] A compa-

19

raccedilatildeo das entalpias de fusatildeo das duas formas e a ausecircncia de transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido conduz agrave forte suspeita que

estas duas variedades polimoacuterficas formam um sistema monotroacutepico a fase I eacute a forma estaacutevel e a fase II eacute a

metaestaacutevel [32]

Figura 112 ndash Estrutura do polimorfo I da moleacutecula de ibuprofeno[33]

20

21

Capiacutetulo 2

22

23

2 Resultados e Discussatildeo

21 Estudo da Pirazinamida

211 ndash Avaliaccedilatildeo Preliminar

Na tabela 21 satildeo apresentadas imagens registadas sob luz polarizada dos soacutelidos obtidos por cristalizaccedilatildeo a

partir das soluccedilotildees por liofilizaccedilatildeo e tambeacutem da amostra de partida

Tabela 21 ndash Pirazinamida Imagens dos soacutelidos obtidos em diferentes condiccedilotildees experimentais (luz polarizada

ampliaccedilatildeo 200x)

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

1

-

Amostra comercial

4

Acetona

P1

2

-

P2

5

Dioxano

P1

3

Aacutegua

P1

6

Acetonitrilo

P1

Como pode concluir-se das imagens apresentadas na tabela os soacutelidos obtidos apresentam morfologias diferen-

tes Nas amostras obtidas em aacutegua e acetona na amostra comercial e na obtida por liofilizaccedilatildeo os cristais tecircm a

forma de agulhas apesar de apresentarem tamanhos diferentes muito mais finos no caso do liofilizado Os

cristais que precipitaram usando dioxano e acetonitrilo como solvente apresentam-se sob a forma de placas

A caracterizaccedilatildeo dos soacutelidos 1 a 5 foi efectuada por difracccedilatildeo de raios-X de poacute Os difractogramas obtidos

experimentalmente estatildeo representados nas Figuras 21 a 24 conjuntamente com os espectros simulados que

mais se lhe aproximam

24

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Inte

nsid

ade

2Theta

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Inte

nsid

ade

2Theta

Figura 21 ndash Espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute a) pirazinamida comercial b) simulado para a forma α

O difractograma de poacute da forma α da pirazinamida tem picos caracteriacutesticos a 2θ = 78 137 153 177 243

264 274 276 278ordm A semelhanccedila dos perfis dos difractogramas da pirazinamida comercial com o desta for-

ma natildeo deixa duacutevidas de que a amostra de partida eacute o polimorfo α

Para a pirazinamida cristalizada em aacutegua (conforme descrito na secccedilatildeo 4111) fez-se um estudo semelhante

natildeo foram encontradas mudanccedilas significativas na estrutura do soacutelido relativamente agrave amostra comercial pois

apesar de ter sido cristalizada a partir de aacutegua o difractograma possui picos com localizaccedilatildeo e intensidade relati-

va idecircnticas agraves presentes no polimorfo alfa da pirazinamida tendo assim sido o soacutelido identificado com a forma

α

Do mesmo modo a coincidecircncia do espectro obtido para a amostra obtida por liofilizaccedilatildeo e do simulado para a

forma γ permitiu concluir que por liofilizaccedilatildeo se obteve o polimorfo γ Figura 22 com picos caracteriacutesticos a 2θ

= 129 173 184 239 254 259 272 274 297 303 336 393ordm

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Inte

nsid

ad

e

2Theta

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Inte

nsid

ad

e

2Theta

Figura 22 ndash Espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute a) amostra de pirazinamida obtida por liofilizaccedilatildeo b) simulado para o

polimorfo γ

A cristalizaccedilatildeo de acetona origina a forma δ da pirazinamida (Figura 23) com picos caracteriacutesticos a 2θ = 91

164 173 182 200 235 277ordm

a) b)

a) b)

25

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Inte

nsid

ad

e

2Theta

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Inte

nsid

ad

e

2Theta

Figura 23 ndash Espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute a) pirazinamida cristalizada em acetona b) simulado para a forma δ

Em dioxano foi obtida uma mistura das formas β ( 2θ = 126 168 169 253 255 267 272ordm) e γ como se

conclui da Figura 24

0 5 10 15 20 25 30 35 40

2Theta

Inte

nsid

ad

e

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Inte

nsid

ad

e

2Theta

γγγγ

ββββ

Figura 24 ndash Espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute a) amostra cristalizada em dioxano b) espectro simulado das formas

β e γ

A amostra cristalizada em acetonitrilo natildeo foi avaliada por este meacutetodo de estudo e seraacute discutida mais agrave frente

Dispomos de amostras puras dos polimorfos α δ e γ da pirazinamida sendo portanto possiacutevel fazer a sua

caracterizaccedilatildeo por espectroscopia de infravermelho e investigar a relaccedilatildeo de estabilidade entre as fases

212 ndash Caracterizaccedilatildeo por Espectroscopia de Infravermelho

A anaacutelise por espectrofotometria de infravermelho pode ser de grande utilidade na caracterizaccedilatildeo de estruturas

polimoacuterficas quanto agrave sua estrutura quiacutemica fornecendo indicaccedilatildeo de ocorrecircncia de modificaccedilotildees apoacutes o pro-

a) b)

a) b)

26

cesso de cristalizaccedilatildeo Para poder ser utilizada com esta finalidade eacute necessaacuterio produzir amostras puras de cada

um dos polimorfos e caracterizaacute-los previamente

Nos estudos publicados sobre infravermelho da pirazinamida no estado soacutelido foi utilizada a forma α [3435] e

em muitos trabalhos natildeo eacute identificado o polimorfo utilizado [36ndash40] Neste trabalho estamos em condiccedilotildees de

fazer a caracterizaccedilatildeo espectroscoacutepica das formas α γ e δ da pirazinamida

Neste composto satildeo de particular relevacircncia os modos vibracionais envolvendo os grupos NndashH e C=O (grupos

envolvidos na formaccedilatildeo de ligaccedilotildees de hidrogeacutenio) que seratildeo alvo de anaacutelise mais detalhada

Os espectros de infravermelho registados para os polimorfos α δ e γ da pirazinamida satildeo apresentados nas

Figuras 25 a 27 Estes espectros foram obtidos em pastilha de KBr Espectros obtidos no modo de reflectacircncia

total atenuada provaram que a preparaccedilatildeo da pastilha natildeo tem efeito nas formas polimoacuterficas

3600 3500 3400 3300 3200 3100 3000 2900 2800

Absorvancia au

Numero de onda cm-1

3412

3289

3161

2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400

Absorvancia au

439

551

669

786

874

1022

1165

1389

1510

1598

Numero de onda cm-1

1707

1620

Figura 25 ndash Espectro de IV da pza comercial polimorfo α a) 3650 ndash 2800 cm-1 b) 2000 ndash 400 cm-1

Satildeo registadas diferenccedilas notoacuterias nos espectros dos trecircs polimorfos Iremos referir as mais significativas

O espectro de absorccedilatildeo na regiatildeo do infravermelho da pirazinamida comercial (Figura 25 polimorfo α) apre-

senta bandas intensas em 3412 3289 e 3161 cm-1 atribuiacutedas agrave elongaccedilatildeo do NndashH e em 1707 cm-1 atribuiacuteda ao

grupo amida (elongaccedilatildeo C=O e deformaccedilatildeo angular NH2 amida I)) No caso do polimorfo γ Figura 26 a

elongaccedilatildeo do NndashH daacute origem a bandas em 3433 3308 3252 e 3166 e a vibraccedilatildeo Amida I daacute lugar a bandas em

1707 e 1686 cm-1

a) b)

27

3600 3500 3400 3300 3200 3100 3000 2900 2800

00

05

10

15

Numero de onda cm-1

Absorvancia au 3433

3308

3252

3166

2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400

00

05

10

15

1585

434549

653779

876

1027

1053

1168

1373

1524

1603

Numero de onda cm-1

Absorvancia au 1707

1686

Figura 26 ndash Espectro de IV da pza liofilizada polimorfo γ a) 3650 ndash 2800 cm-1 b) 2000 ndash 400 cm-1

O espectro de IV do polimorfo δ Figura 27 apresenta na regiatildeo de elongaccedilatildeo do NndashH um perfil proacuteximo do

do polimorfo α mas os maacuteximos de absorvacircncia situam-se a 3426 3287 e 3168 cm-1 Recordar que na estrutura

cristalina de ambos os polimorfos estatildeo presentes diacutemeros centrossimeacutetricos os quais natildeo existem no polimorfo

γ A vibraccedilatildeo Amida I tem o maacuteximo de absorvacircncia no valor de energia mais baixo dos trecircs polimorfos 1674

cm-1

3600 3500 3400 3300 3200 3100 3000 2900 2800

02

04

06

08

10

12

14

16

18

20

Absorvancia au

Numero de onda cm-1

3426

3287

3168

2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400

02

04

06

08

10

12

14

16

18

20

439561657

873

1027

1063

1089

1176

1385

1436

1524

1591

Absorvancia au

Numero de onda cm-1

1674

Figura 27 ndash Espectro de IV da pza cristalizada de acetona a 25ordmC polimorfo δ a) 3650 ndash 2800 cm-1 b) 2000 ndash 400 cm-1

213 ndash Investigaccedilatildeo de relaccedilotildees de estabilidade dos polimorfos da Pirazinamida

Iniciou-se a investigaccedilatildeo com o estudo de pza comercial polimorfo α por calorimetria diferencial de varrimen-

to com velocidade de varrimento β = 10ordmCmin efectuando aquecimento entre 25ordmC e 197ordmC

A Figura 28 mostra um termograma tiacutepico obtido nestas condiccedilotildees para a pza comercial

a) b)

a) b)

28

60 80 100 120 140 160 180 200

20

30

40

50

60

70

Flu

xo

de

Ca

lor

(mw

)

Temperatura (C)

Figura 28 ndash Curva de DSC do polimorfo α da pirazinamida aquecimento de 75ordmC ateacute 197ordmC β = 10ordmCmin

m = 122mg

A curva de de DSC do polimorfo α apresenta dois sinais endoteacutermicos De um conjunto de 6 amostras inde-

pendentes obteve-se para o 1ordmpico os valores de Tonset = (1462 plusmn 03) ordmC e ∆H = (14 plusmn 03) kJmol e para o

2ordmpico Tonset = (1881 plusmn 05) ordmC e ∆H = (281 plusmn 02) kJmol A Tabela 22 sumaria os resultados obtidos

Tabela 22 ndash Valores de temperatura e de entalpia das transiccedilotildees observadas no aquecimento da

pirazinamida polimorfo α β = 10ordmCmin

1ordmPico 2ordmPico

Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) 1 1462 15 1883 280 2 1464 17 1886 284 3 1459 12 1878 281 4 1466 09 1873 280 5 1458 16 1881 283 6 1463 12 1883 279

Meacutedia e desvio padratildeo 1462plusmn03 14plusmn03 1881plusmn05 281plusmn02

A partir do conhecimento termodinacircmico que se tem e dos valores de entalpia calculados podemos prever que

o 1ordmpico da curva de DSC da Figura 28 corresponde a uma transiccedilatildeo de fase soacutelido-soacutelido do composto e o 2ordm

pico corresponde agrave sua fusatildeo uma vez que o valor de entalpia deste uacuteltimo eacute muito superior quando compara-

do com o primeiro Um processo de aquecimento de 25ordmC ateacute 197ordmC efectuado por termomicroscopia permitiu

registar as imagens apresentadas na Figura 29

29

34ordmC 97ordmC 135ordmC 153ordmC

155ordmC 158ordmC 172ordmC 177ordmC

184ordmC 187ordmC 189ordmC 192ordmC

Figura 29 ndash Transiccedilotildees de fase observadas para a pza comercial por termomicroscopia de luz polarizada no decurso do

aquecimento de 25ordmC a 197ordmC β = 10ordmCmin ampliaccedilatildeo 200x

Estas imagens confirmam a identificaccedilatildeo das transiccedilotildees discutidas acima

Seguidamente fez-se um estudo mais pormenorizado destes resultados realizando dois aquecimentos um pri-

meiro ateacute ao fim da transiccedilatildeo de fase (de 25ordmC ateacute 160ordmC) seguido de arrefecimento ateacute 25ordmC e depois de aque-

cimento ateacute agrave fusatildeo (de 25ordmC ateacute 197ordmC) Os resultados obtidos estatildeo exemplificados na Figura 210 Nos pro-

cessos de arrefecimento natildeo foi registado qualquer pico (arrefecimento conduzido a 20ordmCmin 10ordmCmin

5ordmCmin e 2ordmCmin)

20000 40000 60000 80000 100000 120000 140000 160000 180000 200000

200000

300000

400000

500000

600000

2

Flu

xo d

e C

alo

r (m

W)

Temperatura (C)

1

Figura 210 ndash Curva de DSC da pza comercial com β = 10ordmCmin e m = 115mg a) 1ordm aquecimento de 25ordmC a 160ordmC

b) 2ordm aquecimento de 25ordmC a 197ordmC apoacutes arrefecimento do soacutelido 2 ateacute agrave temperatura ambiente

a)

b)

20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

Temperatura (ordmC)

20

30

40

50

60

30

Os resultados de quatro experiecircncias levadas a cabo nestas condiccedilotildees estatildeo indicados na Tabela 23

Tabela 23 ndash Valores de temperatura e de entalpia de transiccedilatildeo obtidos por aquecimento da

pirazinamida polimorfo α nas condiccedilotildees indicadas na Figura 210 β = 10ordmCmin

Curva a) Curva b)

Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) 1 1464 14 1885 281 2 1462 12 1879 284 3 1462 16 1882 277 4 1465 14 1884 282

Meacutedia e desvio padratildeo 1463plusmn02 14plusmn02 1883plusmn02 281plusmn03

Com estes resultados podemos confirmar a existecircncia de uma transiccedilatildeo de fase por volta dos 146ordmC (no 1ordm

aquecimento) Tonset = (1463 plusmn 02)ordmC ∆H = (14 plusmn 02) kJmol n = 4 e apenas a ocorrecircncia de fusatildeo por

volta dos 188ordmC no 2ordm aquecimento Tonset = (1883 plusmn 02)ordmC ∆H = (281 plusmn 03) kJmol Pode concluir-se que a

forma inicial da pza comercial se transforma noutra e que eacute esta segunda que sofre fusatildeo

O espectro de infravermelho da amostra obtida apoacutes a transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido Figura 211 aponta para a trans-

formaccedilatildeo do polimorfo α no polimorfo γ

3600 3450 3300 3150 3000

-01

00

01

02

03

04

05

06

07

08

09

10

3285

3414

Absorvancia au

Numero de onda cm-1

a)

b)

3430

33073244

3164

3085

2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400

-01

00

01

02

03

04

05

06

07

08

09

10

4371523

1601

617

1157

1512

1578

1610

546

651775

877

1025

10541169

1374

1582

Absorvancia au

Numero de onda cm-1

a)

b)

1706

1687

Figura 211 ndash Espectro de IV da pza comercial a) composto de partida b) apoacutes transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido i) 3650 ndash 2800 cm-

1 ii) 2000 ndash 400 cm-1

Com a teacutecnica de difracccedilatildeo de raios X aplicada a uma amostra de pza comercial aquecida ateacute 160ordmC confirmou-

se que a forma cristalina final (apoacutes transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido) eacute a forma gama (γ-pirazinamida)

Uma amostra obtida por aquecimento do polimorfo α ateacute 160ordmC foi deixada agrave temperatura ambiente e foi

novamente analisada 3 meses depois efectuando um aquecimento ateacute 197ordmC verificando-se que mesmo apoacutes

este tempo natildeo sofreu alteraccedilatildeo o termograma obtido eacute similar ao apresentado na Figura 210 b)

Para o polimorfo obtido por liofilizaccedilatildeo polimorfo γ o estudo calorimeacutetrico por DSC conduziu a curvas

exemplificadas na Figura 212 o que era o esperado atendendo aos resultados jaacute referidos

i) ii)

31

20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

20

40

60

80

Temperatura (C)

Flu

xo

de

ca

lor

(mW

)

Figura 212 ndash Curva de DSC do polimorfo γ da pirazinamida aquecimento de 25ordmC ateacute 197ordmC β = 10ordmCmin

m = 303mg

Na curva de DSC do polimorfo γ (Figura 212) observa-se apenas um sinal endoteacutermico correspondente agrave

fusatildeo da amostra De um conjunto de 3 amostras independentes obteve-se para o processo de fusatildeo os valores

de Tonset = (1882 plusmn 01)ordmC e ∆H = (280 plusmn 02)kJmol Tabela 24

Tabela 24 ndash Valores de temperatura e de entalpia de transiccedilatildeo de fase registada no aque-

cimento da pirazinamida polimorfo γ β = 10ordmCmin

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

1 1881 280 2 1881 278 3 1883 282

Meacutedia e desvio padratildeo 1882plusmn01 280plusmn02

Com estes resultados podemos concluir que esta forma polimoacuterfica da pirazinamida natildeo experimenta qualquer

transformaccedilatildeo soacutelido-soacutelido antes da fusatildeo

A amostra de pza cristalizada de acetona (polimorfo δ) foi tambeacutem caracterizada por calorimetria diferencial de

varrimento realizando ensaios de aquecimento ateacute 197ordmC com velocidade de 10ordmCmin (Figura 213)

32

20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

20

40

60

Temperatura (C)

Flu

xo

de

ca

lor

(mW

)

Figura 213 ndash Curva de DSC do polimorfo δ da pirazinamida (aquecimento de 25ordmC ateacute 197ordmC β = 10ordmCmin

m = 147mg)

Podemos verificar novamente a ocorrecircncia de duas transformaccedilotildees endoteacutermicas sendo que a primeira corres-

ponde a transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido Tonset = (1305 plusmn 03) ordmC ∆H = (17 plusmn 02) kJmol n = 5 e a segunda agrave fusatildeo

Tonset = (1883 plusmn 01) ordmC ∆H = (276 plusmn 06) kJmol n = 5 A Tabela 25 resume os resultados obtidos

O polimorfo δ foi entatildeo aquecido ateacute 165ordmC (apoacutes a transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido) natildeo se tendo observado qualquer

transiccedilatildeo de fase no arrefecimento subsequente ateacute agrave temperatura ambiente O espectro de difracccedilatildeo de raios-X

de poacute da amostra resultante deste ciclo de aquecimento arrefecimento permitiu concluir que a forma delta se

transforma no polimorfo gama apoacutes aquecimento

Tabela 25 ndash Valores de temperatura e de entalpia das transiccedilotildees de fase registadas no aqueci-

mento da pirazinamida polimorfo δ β = 10ordmCmin

1ordmPico 2ordmPico

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) 1 1308 18 1884 279 2 1303 17 1881 268 3 1304 18 1884 275 4 1301 14 1883 279 5 1307 17 1882 278

Meacutedia e desvio padratildeo 1305plusmn03 17plusmn02 1883plusmn01 276plusmn06

Na Figura 214 a) podemos verificar a existecircncia de uma grande irregularidade no pico correspondente agrave transi-

ccedilatildeo soacutelido-soacutelido o que poderaacute indicar a co-existecircncia de vaacuterias transformaccedilotildees Sendo assim fez-se um novo

estudo efectuando um aquecimento ateacute 137ordmC que eacute a zona onde existem os vaacuterios picos (Figura 214 b)) O

espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute desta amostra confirmou tratar-se da forma γ da pirazinamida natildeo ocor-

33

rendo qualquer outra transiccedilatildeo de fase apesar da irregularidade apresentada nos picos que poderaacute resultar de

heterogeneidade das partiacuteculas soacutelidas

120 140

32

34

36

Flu

xo

de

Calo

r (m

W)

Temperatura (C)

b) Aquecimento ateacute 165 C

a) Aquecimento ateacute 137 C

Figura 214 ndash Curvas de DSC para a pza cristalizada em acetona β = 10ordmCmin a) aquecimento de 25ordmC ateacute 137ordmC m =

147 mg b) aquecimento de 25ordmC ateacute165ordmC m = 152 mg

Foram obtidas para a amostra de pirazinamida gerada por cristalizaccedilatildeo em acetonitrilo amostra 6 na Tabela

21 as curvas de DSC apresentadas na Figura 215 registadas em diferentes condiccedilotildees experimentais aquecimen-

to ateacute agrave fusatildeo no caso da curva a e num ciclo de aquecimentos arrefecimentos no caso das curvas b Os arrefe-

cimentos foram realizados a 10ordmCmin natildeo se registando qualquer transiccedilatildeo de fase nesses varrimentos

Figura 215 ndash Curvas de DSC para a pza cristalizada em acetonitrilo (polimorfos α e δ) a m = 161 mg aquecimento de

25ordmC ateacute 197ordmC b1 m = 181 mg aquecimento de 25ordmC ateacute 135ordmC b2 aquecimento de 25ordmC ateacute 165ordmC apoacutes

arrefecimento de b1 ateacute 25ordmC b3 aquecimento de 25ordmC ateacute 197ordmC apoacutes arrefecimento de b2 ateacute 25ordmC β =

10ordmCmin

Temperatura (ordmC)

Flu

xo d

e C

alo

r (m

W)

34

Na Figura 215 observam-se duas transiccedilotildees endoteacutermicas antes do pico de fusatildeo Estas transformaccedilotildees de fase

foram estudadas por espectroscopia de IV

O espectro de IV da amostra de partida Figura 216 a) confirma que na cristalizaccedilatildeo em acetonitrilo foi gerada

uma mistura dos polimorfos α e δ (Figura 216 a)) Registou-se tambeacutem espectros de IV da amostra aquecida ateacute

135ordmC (como na curva de DSC b1 da Figura 215) Figura 216 b)) seguida de arrefecimento ateacute 25ordmC e da

amostra aquecida ateacute 165ordmC Figura 216 c)

Figura 216 ndash Espectro de Infravermelho de a) amostra de pirazinamida cristalizada em acetonitrilo b) amostra anterior

apoacutes aquecimento ateacute 135ordmC c) amostra apoacutes aquecimento ateacute 165ordmC A) espectros dos polimorfos α e

δ puros B) espectro do polimorfo γ puro

Satildeo evidentes a partir da Figura 216 as transiccedilotildees do polimorfo δ para o polimorfo α que posteriormente se

transforma no polimorfo γ A identidade das fases soacutelidas foi ainda confirmada por difracccedilatildeo de raios-X reali-

zadas em amostras preparadas de forma similar

Apesar de natildeo poder ser obtida a forma polimoacuterfica β pura os dados de DSC e termomicroscopia realizados na

amostra 5 (β + γ) mostram uma transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido endoteacutermica aos 95ordmC β = 10ordmCmin (Figura 217)

originando o polimorfo γ como depois foi confirmado por espectroscopia de IV e pela temperatura de fusatildeo

caracteriacutestica

Numero de onda cm-1

Absorv

ancia

u

a

a)

b)

c)

A

B

35

Figura 217 ndash a) Curvas de aquecimento da pza cristalizada de dioxano polimorfos β e γ m = 166 mg β = 10ordmCmin b)

Imagens de termomicroscopia registadas antes e depois da transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido

Estabilidade relativa dos polimorfos de pirazinamida

Todas as transiccedilotildees de fase verificadas no estudo da pirazinamida satildeo endoteacutermicas e na ausecircncia de mudanccedilas

conformacionais significativas da moleacutecula de pza nos diferentes polimorfos este comportamento aponta para

uma relaccedilatildeo enantiotroacutepica entre as fases envolvidas [122641] De acordo com Burger e Ramberger esta regra

da entalpia da transiccedilatildeo faz previsotildees correctas em 99 dos casos [26] A partir do estudo do comportamento

teacutermico das formas α β δ e γ da pirazinamida pode-se prever o diagrama energia de Gibbs em funccedilatildeo da tem-

peratura que se apresenta na Figura 218

Figura 218 ndash Diagrama de energia temperatura das formas cristalinas (α β δ e γ) da pirazinamida G representa a ener-

gia de Gibbs T a temperatura de transiccedilatildeo

Temperatura (ordmC)

dQ

dt

(mW

)

a) b)

Antes da transiccedilatildeo Depois da Transiccedilatildeo

Temperatura

Energ

ia

36

De acordo com este diagrama o polimorfo δ eacute a forma soacutelida termodinamicamente estaacutevel agrave temperatura

ambiente e o polimorfo γ eacute a forma cristalina mais estaacutevel acima de ~ 145ordmC De realccedilar a elevada estabilidade

cineacutetica de todas as formas polimoacuterficas da pirazinamida

22 Estudo da Picolinamida

Na tabela satildeo apresentadas imagens registadas sob luz polarizada das formas soacutelidas obtidas por cristalizaccedilatildeo a

partir das soluccedilotildees e tambeacutem da amostra de partida

Tabela 26 ndash Picolinamida Imagens dos soacutelidos obtidos em diferentes condiccedilotildees experimentais (luz polarizada

ampliaccedilatildeo 200x)

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

1

-

Amostra comercial

4

Etanol

P1

2

Acetato de etilo

P1

5

Etanol

P2

3

Acetato de etilo

P2

Foram observadas formas cristalinas com diferentes morfologias Quer na utilizaccedilatildeo de acetato de etilo quer na

amostra comercial foram obtidos cristais com a forma de placas apesar de apresentarem tamanhos diferentes

Os cristais que precipitaram usando etanol como solvente apresentam a forma de aglomerados esfeacutericos

Devido a problemas teacutecnicos com o difractoacutemetro de raios-X de poacute do Departamento de Fiacutesica da Universida-

de de Coimbra natildeo foi possiacutevel caracterizar as amostras por este meacutetodo

221 ndash Estudo da Picolinamida comercial

Apenas a picolinamida comercial foi caracterizada num equipamento de difracccedilatildeo de raios-X de poacute sendo a

amostra sujeita a moagem antes do ensaio O difractograma obtido estaacute representado na Figura 219 juntamen-

te com o espectro simulado da forma cristalina de picolinamida que se encontra caracterizada estruturalmente

37

[24] O difractograma de poacute da picolinamida comercial tem picos caracteriacutesticos a 2θ = 1665 1737 2068

2516 2802 3500ordm

10 20 30 40

Inte

nsid

ade

2Theta

b) Simulado

a) Experimental

Figura 219 ndash Espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute da picolinamida comercial a) experimental b) simulado

Da comparaccedilatildeo entre os dois difractogramas natildeo eacute possiacutevel afirmar que nos dois casos as moleacuteculas tenham a

mesma orientaccedilatildeo cristalograacutefica Voltaremos a discutir estes resultados mais tarde

O comportamento teacutermico da amostra de picolinamida comercial foi investigado por calorimetria diferencial de

varrimento e por termomicroscopia com luz polarizada

Na Figura 220 eacute apresentada uma curva tiacutepica obtida no estudo da picolinamida comercial por calorimetria

diferencial de varrimento com uma velocidade de varrimento β = 10ordmCmin realizando um aquecimento de

25ordmC ateacute 115ordmC

20 40 60 80 100

20

40

Temperatura (C)

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Figura 220 ndash Curva de DSC para a PA comercial aquecimento de 25ordmC ateacute 115ordmC β = 10ordmCmin m = 138mg

A curva de DSC da PA comercial Figura 220 apresenta tipicamente trecircs sinais endoteacutermicos De um conjunto

de 3 amostras independentes obteve-se para o 1ordmpico os valores de Tonset = (802plusmn005) ordmC e ∆H =

38

(020plusmn001)kJmol para o 2ordmpico os valores de Tonset = (10175plusmn008) ordmC e ∆H = (022plusmn001) kJmol e para o

3ordmpico os valores de Tonset = (1067plusmn01) ordmC e ∆H = (187plusmn005) kJmol Tabela 27

Tabela 27 ndash Valores de temperatura e de entalpia das transiccedilotildees de fase registadas no aquecimento da pico-

linamida amostra comercial β = 10ordmCmin

1ordmPico 2ordmPico 3ordmPico

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) 1 802 020 1018 022 1066 187 2 802 019 1017 022 1068 187 3 802 020 1018 021 1067 188

Meacutedia e desvio padratildeo 802plusmn005 020plusmn001 10175plusmn008 022plusmn001 1067plusmn01 187plusmn005

Imagens de termomicroscopia obtidas num varrimento realizado em condiccedilotildees idecircnticas satildeo apresentadas na

Figura 221 e confirmam o primeiro processo endoteacutermico como uma transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido

25ordmC 86ordmC 96ordmC 98ordmC

108ordmC 115ordmC

Figura 221 ndash Transiccedilotildees de fase observadas para a PA comercial por termomicroscopia de luz polarizada no decurso do

aquecimento de 25ordmC a 115ordmC β = 10ordmCmin ampliaccedilatildeo 200x

Uma vez confirmada a existecircncia de transiccedilotildees soacutelido-soacutelido no aquecimento da amostra de picolinamida

comercial estudou-se este processo em mais pormenor Fizeram-se ciclos de aquecimento arrefecimento ateacute

95ordmC e ateacute 105ordmC (temperaturas a que se verifica o fim da transiccedilatildeo) que se encontram representadas nas Figu-

ras 222 e 223

39

20 30 40 50 60 70 80 90 100

19

20

21F

luxo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

Arrefecimento

1 Aquecimento

20 40 60 80 100 120

20

30

40

Temperatura (C)

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Figura 222 ndash Curvas de DSC para a PA comercial β = 10ordmCmin m = 147mg a) aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC segui-

do de arrefecimento ateacute 25ordmC b) 2ordm aquecimento de 25ordmC ateacute 115ordmC

20 30 40 50 60 70 80 90 100 110

19

20

21

22

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

Arrefecimento

1 Aquecimento

20 40 60 80 100 120

20

30

40

Temperatura (C)

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Figura 223 ndash Curvas de DSC para a PA comercial β = 10ordmCmin m = 143mg a) aquecimento de 25ordmC ateacute 105ordmC segui-

do de arrefecimento ateacute 25ordmC b) 2ordm aquecimento de 25ordmC ateacute 115ordmC

Como eacute visiacutevel na Figura 222 no processo de arrefecimento natildeo eacute registada qualquer transiccedilatildeo de fase o que se

confirma pela ausecircncia de endoteacutermica correspondente agrave transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido na curva b) Em contrapartida

no processo de arrefecimento ilustrado na Figura 223 regista-se um processo exoteacutermico de baixa energia e no

aquecimento subsequente apenas o principal pico de fusatildeo eacute observado

Antes de passar agrave avaliaccedilatildeo por espectroscopia de Infravermelho dos diferentes soacutelidos obtidos nestes ciclos de

aquecimento arrefecimento referiremos os resultados de estudos por DSC dos soacutelidos obtidos por arrefeci-

mento do fundido

Nas Figuras 224 e 225 ilustram-se alguns resultados de ciclos de aquecimento arrefecimento a partir do fun-

dido β = 10ordmCmin Como se vecirc na Figura 224 c) apoacutes a cristalizaccedilatildeo do fundido satildeo obtidos dois picos de

elevada entalpia com Tonset = 102ordmC e 106ordmC que indiciam fusatildeo de duas formas polimoacuterficas diferentes Com

base nestes resultados eacute razoaacutevel interpretar a transiccedilatildeo a 102ordmC como um processo de fusatildeo Neste sentido o

ciclo aquecimento arrefecimento ilustrado na Figura 223 a) terminaria com a fusatildeo de uma contribuiccedilatildeo resi-

a) b)

a) b)

40

dual de uma forma soacutelida que no arrefecimento cristaliza no polimorfo mais abundante obtendo-se em seguida

fusatildeo desta forma pura Figura 223 b) Pode concluir-se que da comparaccedilatildeo das Figuras 224 e 225 que o arre-

fecimento do fundido pode resultar em formaccedilatildeo de estruturas diferentes em ciclos diferentes

20 40 60 80 100 120

-20

-10

0

10

20

30

40

50

Flu

xo

de C

alo

r (m

W)

Temperatura (C)

c) 2 Aquecimento

b) Arrefecimento

a) 1 Aquecimento

Figura 224 ndash Curvas de DSC para a PA comercial β = 10ordmCmin m = 164mg aquecimento seguido de arrefecimento e

novo aquecimento

20 40 60 80 100 120

-50

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

50

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

e) 3 Aquecimento

d) 2 Arrefecimento

c) 2 Aquecimento

b) 1 Arrefecimento

a) 1 Aquecimento

Figura 225 ndash Curvas de DSC para a PA comercial m = 147mg 1ordmaquecimento β = 10ordmCmin 1ordmarrefecimento β =

1ordmCmin 2ordmaquecimento β = 10ordmCmin 2ordmarrefecimento β = 10ordmCmin 3ordmaquecimento β =

10ordmCmin

Foram registados os espectros de FTIRATR da amostra obtida em ciclos de aquecimento arrefecimento

como referidos na Figura 222 a) e 223 a) Os espectros satildeo apresentados na Figura 226 onde estatildeo tambeacutem

identificadas as bandas principais

41

000

005

010

015

1612

316832751294

695

749

784

825

996

1043

10881155

1221

1246

1288

1386

1440

1468

15671586

1668

C 105

000

007

014

16143060

327434113450

1567

695

749

793

825

910

996

104310911164

1250

1288

1386

1443

1468

1586

Ab

so

rva

ncia

u

a

C 95

3300 3000 2700 1600 1400 1200 1000 800

000

008

016

3060

3451

15671601

1662

31663432

698

755

793

828907

996

10401094

1145

1285

1386

1440

15861659

3166

3273

Numero de onda cm-1

C 253415

Figura 226 ndash Espectro de IVATR da PA comercial a) composto de partida b) apoacutes aquecimento ateacute 95ordmC c) apoacutes

aquecimento ateacute 105ordmC

Eacute interessante verificar a semelhanccedila do perfil das bandas do espectro da picolinamida comercial Figura 226 a)

na regiatildeo de elongaccedilatildeo do NndashH com o dos espectros dos polimorfos α e δ da pirazinamida (Figuras 25 e 27)

Relembremos que nestas duas fases da pirazinamida haacute associaccedilatildeo molecular com a formaccedilatildeo de dois diacutemeros

centrossimeacutetricos que estatildeo tambeacutem presentes no cristal da picolinamida

Os espectros dos soacutelidos resultantes dos diferentes tratamentos teacutermicos diferem principalmente como espera-

do na regiatildeo de elongaccedilatildeo do NndashH e na amida I O espectro c) apresenta grande semelhanccedila com o obtido por

Fausto e Colaboradores [23 25] para um cristal obtido por annealing dum filme de vidro a T = 280 K e corres-

ponde a um polimorfo diferente do que estaacute presente na amostra de partida

O espectro apresentado na Figura 226 b) na interpretaccedilatildeo que temos vindo a fazer seria originado por uma

mistura de polimorfos Para a validaccedilatildeo desta interpretaccedilatildeo seraacute essencial proceder ao estudo por difracccedilatildeo de

raios-X de poacute das amostras preparadas de modo idecircntico

Numa nota final apresenta-se na Figura 227 A o espectro FTIRATR registado apoacutes moagem da amostra de

picolinamida comercial em almofariz no procedimento habitualmente usado na preparaccedilatildeo de pastilha para

infravermelho Como eacute evidente da comparaccedilatildeo com o espectro da amostra analisada sem preparaccedilatildeo Figura

227 B a moagem produz alteraccedilatildeo da forma polimoacuterfica Lembremos que na obtenccedilatildeo do espectro de difrac-

ccedilatildeo de raios-X de poacute apresentado na Figura 219 se procedeu agrave moagem do composto Seraacute portanto necessaacute-

rio realizar mais ensaios sobre a amostra comercial para confirmar as conclusotildees que a Figura 219 indica as

diferenccedilas observadas nos difractogramas poderatildeo resultar da moagem da amostra

a)

b)

c)

42

3600 3500 3400 3300 3200 3100 3000 2900 2800

000

005

010

015

Ab

so

rvacircn

cia

(u

a)

Numero de onda (cm-1)

B Amostra comercial

A Amostra comercial sujeita a moagem

1600 1400 1200 1000 800 600

000

005

010

015

020

025

030

Abso

rvacirc

ncia

(u a

)

Numero de onda (cm-1)

B Amostra comercial

A Amostra comercial sujeita a moagem

Figura 227 ndash Espectro de IVATR da picolinamida a) 3600 ndash 2800 cm-1 b) 1700 ndash 600 cm-1 A amostra comercial sujeita

a moagem B amostra comercial

222 ndash Estudo da Picolinamida cristalizada em acetato de etilo e em etanol

A investigaccedilatildeo do comportamento teacutermico das diferentes amostras obtidas por cristalizaccedilatildeo em soluccedilatildeo por

calorimetria diferencial de varrimento de 25ordmC ateacute agrave fusatildeo estaacute ilustrado nas Figuras 228 a 229 Para os soacutelidos

obtidos por cristalizaccedilatildeo em etanol e em acetato de etilo agrave temperatura ambiente eacute registado um pico de fusatildeo

largo com temperatura de onset entre 96 e 97ordmC e entalpia compreendida entre 15 e 18 kJmol Os ensaios

foram efectuados 3 semanas apoacutes a preparaccedilatildeo das amostras e natildeo eacute expectaacutevel que a largura do pico possa ser

devida agrave contaminaccedilatildeo com o solvente Em ensaios realizados dois meses mais tarde verificou-se que natildeo ocor-

reu alteraccedilatildeo na amostra cristalizada de etanol enquanto que evoluccedilatildeo niacutetida teve lugar na amostra cristalizada

de acetato de etilo agrave temperatura ambiente Figuras 230 e 231

Na amostra obtida por cristalizaccedilatildeo em acetato de etilo com evaporaccedilatildeo do solvente a 4ordmC para aleacutem deste

primeiro pico eacute tambeacutem observado um segundo pico com temperatura de onset Tonset ~ 105ordmC Estes resulta-

dos apontam para a existecircncia de polimorfos gerados concomitantemente por este meacutetodo de cristalizaccedilatildeo

estando previstas novas experiecircncias para verificar a reprodutibilidade dos resultados e caso esta se confirme a

investigaccedilatildeo do soacutelido obtido por difracccedilatildeo de raios-X de poacute e de monocristal

a) b)

43

20 40 60 80 100 120

20

25

30

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

b) PA em acetato de etilo (frio)

a) PA em acetato de etilo (T amb)

Figura 228 ndash Curvas de DSC para a PA cristalizada em acetato de etilo β = 10ordmCmin a) meacutetodo P1prime m = 147 mg b)

meacutetodo P2prime m = 148 mg

20 40 60 80 100 120

20

25

30

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

b) PA em etanol (frio)

a) PA em etanol (T amb)

Figura 229 ndash Curvas de DSC para a PA cristalizada em etanol β = 10ordmCmin a) meacutetodo P1prime m = 152 mg b) meacutetodo

P2prime m = 149 mg

44

20 40 60 80 100 120

20

30

40

50

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

b) Aquecimento em Maio

a) Aquecimento em Marccedilo

Figura 230 ndash Curvas de DSC para a PA cristalizada em acetato de etilo agrave temperatura ambiente β = 10ordmCmin a) aque-

cimento em Marccedilo m = 138 mg b) aquecimento em Maio m = 135 mg

20 40 60 80 100 120

20

22

24

26

28

Flu

xo

de

Calo

r (m

W)

Temperatura (C)

b) Aquecimento em Maio

a) Aquecimento em Marccedilo

Figura 231 ndash Curvas de DSC para a PA cristalizada em etanol agrave temperatura ambiente β = 10ordmCmin a) aquecimento em

Marccedilo m = 139 mg b) aquecimento em Maio m = 144 mg

23 Estudo do Ibuprofeno

Como referido na secccedilatildeo 143 estaacute descrito que a mesma forma polimoacuterfica do ibuprofeno eacute obtida por crista-

lizaccedilatildeo em vaacuterios solventes e seguindo vaacuterios meacutetodos experimentais Os cristais tecircm morfologias diferentes e

propriedades mecacircnicas diferentes [28303142]

45

Neste capiacutetulo apresentam-se os resultados preliminares dum estudo calorimeacutetrico das amostras soacutelidas do ibu-

profeno cristalizadas em diferentes solventes e tambeacutem de amostras comerciais de duas origens distintas reali-

zado com o objectivo de averiguar o seu comportamento teacutermico

As formas soacutelidas obtidas por cristalizaccedilatildeo a partir das soluccedilotildees do ibuprofeno estatildeo apresentadas na tabela

seguinte

Tabela 28 ndash Imagens de formas soacutelidas do Ibuprofeno obtidas em diferentes condiccedilotildees experimentais (luz pola-

rizada 200x)

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

1

-

Comercial Sigma

4

Acetona

P2

2

Acetona

P1

5

n-Hexano

P2

3

n-Hexano

P1

Efectuou-se um estudo por difracccedilatildeo de raios-X de poacute das amostras de Ibuprofeno da Sigma e da amostra cris-

talizada de n-Hexano agrave temperatura ambiente O difractograma obtido experimentalmente para a amostra da

Sigma e o simulado para a forma I estatildeo representados na Figura 232 O espectro obtido para a amostra crista-

lizada em n-hexano era indistinguiacutevel destes

0 10 20 30 40

Inte

nsid

ad

e

2Theta

b) IBP Sigma

a) IBP forma I

Figura 232 ndash Espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute do ibuprofeno a) forma I b) Sigma

46

Da comparaccedilatildeo entre os dois difractogramas eacute possiacutevel afirmar que em ambos os casos as moleacuteculas tecircm a

mesma orientaccedilatildeo cristalograacutefica

Iniciou-se o estudo das amostras de ibuprofeno comercial da Sigma e da USP por Calorimetria Diferencial de

Varrimento com uma velocidade de varrimento β = 10ordmCmin realizando um aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC

(Figuras 233 e 234)

20 30 40 50 60 70 80 90

20

25

30

35

40

Temperatura (C)

Flu

xo d

e C

alo

r (m

W)

Figura 233 ndash Curva de DSC para o IBP comercial Sigma aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC β = 10ordmCmin m = 125mg

20 30 40 50 60 70 80 90

20

22

24

26

28

Temperatura (C)

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Figura 234 ndash Curva de DSC para o IBP USP aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC β = 10ordmCmin m = 134mg

As curvas de DSC apresentam apenas um sinal endoteacutermico estando os paracircmetros caracteriacutesticos da curva de

fusatildeo apresentados na Tabela 29

47

Tabela 29 ndash Valores de temperatura e de entalpia da transiccedilatildeo de fase registada no

aquecimento do ibuprofeno amostra da Sigma e da USP β = 10ordmCmin

Sigma USP

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

1 747 251 752 257 2 753 253 752 256 3 751 260 752 256 4 751 246 752 257

Meacutedia e desvio padratildeo 751plusmn03 253plusmn05 752plusmn005 257plusmn005

Natildeo haacute diferenccedilas significativas entre os resultados obtidos para as duas amostras apesar do pico de fusatildeo da

amostra da USP ser mais estreito

O estudo das amostras ibuprofeno obtidas por cristalizaccedilatildeo de acetona (P1 e P2) foi realizado por calorimetria

diferencial de varrimento na mesma gama de temperatura com velocidades de varrimento diferentes (β =

10ordmCmin e β = 2ordmCmin Figura 235)

70 75 80

18

20

22

24

26

28

30

32

34

36

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

2 - Cristalizaccedilao a frio

1 - Cristalizaccedilao agrave T amb

70 75 80

18

20

22

24

26

28

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

4 - Cristalizaccedilao a frio

3 - Cristalizaccedilao agrave T amb

Figura 235 ndash Curva de DSC para o IBP cristalizado de acetona procedimentos P1rsquo e P2rsquo aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC

a) β = 10ordmCmin m = 134mg b) β = 2ordmCmin 3 m = 138mg 4 m = 135 mg

O pico de fusatildeo obtido a partir da amostra cristalizada agrave temperatura ambiente apresenta-se parcialmente divi-

dido Uma explicaccedilatildeo comum para este facto eacute a existecircncia de polimorfismo Os paracircmetros caracteriacutesticos

destas curvas estatildeo apresentados na Tabela 210

a) b)

3

4

48

Tabela 210 ndash Valores de temperatura e de entalpia da transiccedilatildeo de fase registada no aquecimento do ibuprofeno

cristalizado de acetona β = 10ordmCmin e β = 2ordmCmin

A partir dos resultados apresentados na Tabela 210 podemos concluir que os cristais obtidos por cristalizaccedilatildeo a

baixa temperatura fundem aproximadamente 1ordmC abaixo dos cristais obtidos por cristalizaccedilatildeo agrave temperatura

ambiente Verifica-se ainda que mesmo a velocidades de varrimento diferentes os cristais obtidos nas mesmas

condiccedilotildees apresentam temperatura de fusatildeo muito semelhante

Os termogramas obtidos no estudo do ibuprofeno cristalizado de n-hexano (P1 e P2) por calorimetria dife-

rencial de varrimento com velocidades de varrimento diferentes (β = 10ordmCmin e β = 2ordmCmin) estatildeo apre-

sentados na Figura 236 e na Tabela 211

70 75 80

12

14

16

18

20

22

24

26

28

30

32

34

36

38

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

2 - Cristalizaccedilao a frio

1 - Cristalizaccedilao agrave T amb

70 75 80

20

22

24

26

28

30

Flu

xo d

e C

alo

r (m

W)

Temperatura (C)

4 - Cristalizaccedilao a frio

3 - Cristalizaccedilao agrave T amb

Figura 236 ndash Curva de DSC para o IBP cristalizado de n-hexano procedimentos P1rsquo e P2rsquo aquecimento de 25ordmC ateacute

95ordmC a) β = 10ordmCmin 1 m = 143mg 2 m = 139 mg b) β = 2ordmCmin 3 m = 140mg 4 m = 137 mg

A partir dos resultados podemos concluir que os cristais obtidos agrave temperatura ambiente e os cristais obtidos

com a cristalizaccedilatildeo a frio natildeo apresentam grande diferenccedila a niacutevel de temperatura e entalpia de fusatildeo No entan-

to o sinal obtido a partir da amostra cristalizada agrave temperatura ambiente aquecida tanto a 10ordmCmin como a

2ordmCmin apresenta-se dividido apesar da divisatildeo ser mais notoacuteria a 2ordmCmin

Cristalizaccedilatildeo agrave T amb Cristalizaccedilatildeo a frio

β 10ordmCmin 2ordmCmin 10ordmCmin 2ordmCmin

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

1 747 215 751 203 733 223 737 232

2 739 233 731 201 733 219 738 228

3 752 228 731 219 744 223 739 229

4 749 237 745 237 738 223 739 231

5 752 249 746 243 742 218 740 230

6 749 235 760 241 743 224 736 229

Meacutedia e desvio padratildeo 748plusmn05 233plusmn11 744plusmn10 224plusmn17 739plusmn05 222plusmn03 738plusmn02 230plusmn02

a) b)

49

Tabela 211 ndash Valores de temperatura e de entalpia da transiccedilatildeo de fase registada no aquecimento do ibuprofeno

cristalizado de n-hexano β = 10ordmCmin e β = 2ordmCmin

A partir dos resultados obtidos por DSC verificou-se que tanto a amostra cristalizada de acetona como a amos-

tra cristalizada de n-hexano ambas agrave temperatura ambiente apresentavam um pico de fusatildeo composto o que

pode indicar a ocorrecircncia de transiccedilotildees soacutelido-soacutelido e aleacutem disso temperatura de fusatildeo que difere da das

amostras obtidas na Sigma e na USP Sendo assim fez-se um estudo mais pormenorizado das amostras cristali-

zadas de n-hexano por comparaccedilatildeo com as amostras de ibp da Sigma e da USP por espectroscopia de IV para

caracterizaccedilatildeo da forma inicial A Figura 237 mostra os espectros de espectroscopia de IV-ATR das amostras

3000 2800 2600 2400

000

005

010

015

020

2540

2540

2540

2542

2601

2601

2601

2601

2631

2631

2631

2631

2729

2728

2728

2728

2850

2850

2850

2850

2868

2868

2868

2868

2877

2875

2875

2876

2924

2922

2922

2924

2954

2954

2956

Ab

so

rvacirc

ncia

(u

a

)

Numero de Onda (cm-1)

IBP USP

IBP comercial

IBP n-Hexano (frio)

IBP n-Hexano (Tamb)

2954

1800 1600 1400 1200 1000 800

000

005

010

015

020

025

030

035

040

045

050668

690747

779

849

867936

948

9701007

1070

1092

1124

1184

1231

12681320

1379

1419

14621506

Ab

so

rvacircncia

(u

a

)

Numero de Onda (cm-1)

IBP USP

IBP comercial

IBP n-Hexano (frio)

IBP n-Hexano (Tamb)

1712

Figura 237 ndash Espectro de IV (25ordmC) ibp USP ibp Sigma e ibp cristalizado de n-hexano a) 3100 ndash 2400 cm-1 b) 1800 ndash

650 cm-1

Os espectros de infravermelho das amostras a 25ordmC apontam para que se trate da mesma forma polimoacuterfica

Espectros de difracccedilatildeo de raios-X de poacute da amostra da Sigma e da amostra obtida por cristalizaccedilatildeo em n-

hexano natildeo mostraram tambeacutem diferenccedilas

Assim sendo a partir destes resultados natildeo satildeo detectadas diferenccedilas significativas entre as amostras de partida

e entatildeo as diferenccedilas registadas no comportamento teacutermico natildeo apontam para polimorfismo mas para altera-

ccedilotildees na formaccedilatildeo dos cristais nomeadamente no crescimento e tamanho das partiacuteculas[43ndash45] Estudos adicio-

nais satildeo necessaacuterios para confirmar esta hipoacutetese

Cristalizaccedilatildeo agrave T amb Cristalizaccedilatildeo a frio

β 10ordmCmin 2ordmCmin 10ordmCmin 2ordmCmin

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

1 741 224 744 236 742 247 744 249

2 744 223 748 234 746 242 742 247 3 740 225 745 238 743 246 740 242

4 743 227 747 237 743 243 745 240 Meacutedia e desvio padratildeo 742plusmn02 225plusmn02 746plusmn02 236plusmn02 743plusmn01 244plusmn02 743plusmn02 245plusmn04

50

51

Capiacutetulo 3

52

53

3 Conclusotildees

Alguns pontos discutidos nesta dissertaccedilatildeo merecem ser referidos como observaccedilotildees conclusivas A Calorime-

tria Diferencial de Varrimento (DSC) eacute um valioso instrumento de investigaccedilatildeo para caracterizar formas poli-

moacuterficas Com esta teacutecnica recolhe-se uma grande riqueza de informaccedilatildeo em relaccedilatildeo agrave estabilidade da substacircn-

cia em estudo tipo de transformaccedilatildeo que ocorre a uma dada temperatura por aquecimento ou arrefecimento e

mecanismo que preside a cada uma das transformaccedilotildees observadas Mas por si soacute esta teacutecnica natildeo eacute suficiente

para identificar a existecircncia de diferentes polimorfos de um mesmo composto Daiacute haver a necessidade de efec-

tuar um estudo mais completo utilizando teacutecnicas como a termomicroscopia espectroscopia de absorccedilatildeo no

infravermelho e ainda difracccedilatildeo de raios X de poacute

Conseguiram obter-se amostras puras de trecircs formas polimoacuterficas da pirazinamida a forma alfa (PZA comercial

e cristalizada em aacutegua) a forma delta (PZA cristalizada de acetona) e a forma gama (PZA obtida por liofiliza-

ccedilatildeo) as quais foram caracterizadas por espectroscopia de infravermelho

O polimorfo alfa da pirazinamida (α-PZA) e a forma delta (δ-PZA) por aquecimento transformam-se no poli-

morfo gama (γ-PZA) A forma gama por sua vez por aquecimento natildeo sofre qualquer transformaccedilatildeo de fase

ateacute agrave fusatildeo Foi possiacutevel tambeacutem identificar a transiccedilatildeo δrarrα em amostra do polimorfo delta quando contami-

nado com a forma alfa

Podemos ainda concluir mediante os resultados obtidos e com os conhecimentos adquiridos que estamos

perante casos de enantiotropia sendo o polimorfo delta a forma termodinamicamente estaacutevel agrave temperatura

ambiente Todos os polimorfos de pirazinamida satildeo cineticamente estaacuteveis agrave temperatura ambiente

No que diz respeito agrave picolinamida eacute interessante verificar a semelhanccedila do perfil das bandas do espectro da

picolinamida comercial na regiatildeo de elongaccedilatildeo do NndashH com o dos espectros dos polimorfos α e δ da pirazi-

namida Relembremos que nestas duas fases da pirazinamida haacute associaccedilatildeo molecular com a formaccedilatildeo de dois

diacutemeros centrossimeacutetricos que estatildeo tambeacutem presentes no cristal da forma I da picolinamida Verificou-se

ainda que a amostra comercial de picolinamida quando sujeita a moagem sofre alteraccedilatildeo da forma polimoacuterfica

No estudo realizado por DSC foi possiacutevel identificar pelo menos duas formas polimoacuterficas

Em ciclos de aquecimento arrefecimento verifica-se que o arrefecimento do fundido pode resultar em forma-

ccedilatildeo de estruturas diferentes em ciclos diferentes

A cristalizaccedilatildeo em acetato de etilo a 4ordmC aponta para a existecircncia de polimorfos gerados concomitantemente

por este meacutetodo de cristalizaccedilatildeo Estatildeo previstas novas experiecircncias para verificar a reprodutibilidade dos resul-

tados e caso esta se confirme a investigaccedilatildeo dos soacutelidos obtidos por difracccedilatildeo de raios-X de poacute e de monocris-

tal Quanto ao estudo das amostras cristalizadas em etanol e acetato de etilo em ensaios realizados dois meses

apoacutes a preparaccedilatildeo das amostras verificou-se que natildeo ocorreu alteraccedilatildeo na amostra cristalizada de etanol

enquanto que evoluccedilatildeo niacutetida teve lugar na amostra cristalizada de acetato de etilo por evaporaccedilatildeo do solvente agrave

temperatura ambiente

No estudo das amostras do ibuprofeno a partir dos resultados obtidos por DSC verificou-se que tanto a amos-

tra cristalizada de acetona como a amostra cristalizada de n-hexano ambas agrave temperatura ambiente apresenta-

54

vam um pico de fusatildeo composto o que poderia indicar a presenccedila de uma mistura de polimorfos mas atraveacutes

de um estudo mais pormenorizado usando Espectroscopia de Infravermelho e Difracccedilatildeo de Raios-X de poacute

esta hipoacutetese natildeo eacute aparentemente suportada podendo a divisatildeo dos picos dever-se ao tamanho das partiacuteculas

formadas durante o crescimento dos cristais Esta hipoacutetese teraacute de ser confirmada em trabalho futuro Este eacute

um exemplo interessante da importacircncia da utilizaccedilatildeo combinada de diferentes meacutetodos de estudo na investiga-

ccedilatildeo de polimorfismo

55

Capiacutetulo 4

56

57

4 Experimental

41 Materiais e Meacutetodos

411 ndash Materiais

4111 - Preparaccedilatildeo das amostras

A pirazinamida utilizada neste trabalho foi fornecida pela Fluka com uma pureza superior a 99 As amostras

de partida de picolinamida e ibuprofeno foram adquiridas agrave Sigma com purezas de 98 e 99 respectivamen-

te tendo-se usado tambeacutem ibuprofeno padratildeo USP

Na geraccedilatildeo das formas polimoacuterficas da pirazinamida foram usados diferentes processos de cristalizaccedilatildeo No

procedimento cristalizaccedilatildeo a partir de soluccedilotildees P1 usaram-se ~ 005 mmol do composto de partida dissolvidas

em 6 mL de um dado solvente agrave temperatura ambiente as soluccedilotildees foram filtradas para uma caixa de Petri e o

solvente evaporado agrave temperatura ambiente (~ 20ordmC) Foram usados como solventes aacutegua acetona dioxano

acetonitrilo e os soacutelidos obtidos foram analizados apoacutes um periacuteodo de duas semanas O segundo procedimento

ensaiado P2 consistiu num processo de liofilizaccedilatildeo efectuado num equipamento Labconco 5 soluccedilatildeo aquosa

preacute-congelada a -80ordmC ciclo de liofilizaccedilatildeo -30ordmC durante 2h -10ordmC durante 4h 0ordmC durante 6h 5ordmC durante

6h 10ordmC durante 48h e depois mantida agrave temperatura ambiente

No caso da picolinamida foi avaliada a formaccedilatildeo de formas soacutelidas usando o procedimento P1 descrito para a

pirazinamida (P1) empregando como solventes acetato de etilo e etanol tendo-se tambeacutem estudado cristaliza-

dos a partir do fundido (P2)

Na geraccedilatildeo das formas polimoacuterficas do ibuprofeno foram igualmente usados diferentes processos de cristaliza-

ccedilatildeo usando diferentes condiccedilotildees O procedimento 1 (P1) foi realizado da mesma forma da usada em P1 da

pirazinamida No procedimento 2 (P2) as soluccedilotildees foram preparadas da mesma forma que em P1 e apoacutes a

filtraccedilatildeo foram colocadas num frigoriacutefico a 4ordmC e o solvente evaporou a esta temperatura

Foram utilizados solventes de qualidade analiacutetica

412 ndash Meacutetodos

4121 ndash Calorimetria Diferencial de Varrimento (DSC)

A teacutecnica de Calorimetria Diferencial de Varrimento (DSC) ocupa um lugar de relevo de entre os meacutetodos de

investigaccedilatildeo da estrutura dos soacutelidos Trata-se de um meacutetodo largamente vulgarizado para o qual se dispotildee de

58

equipamento que apresenta na actualidade muitas potencialidades e que permite a obtenccedilatildeo de propriedades

termodinacircmicas com elevado grau de precisatildeo

A Calorimetria Diferencial de Varrimento eacute uma teacutecnica de anaacutelise teacutermica que regista a diferenccedila de fluxo teacuter-

mico entre a amostra e a referecircncia em funccedilatildeo do tempo ou da temperatura no decorrer de um programa de

temperatura preacute-seleccionado Eacute um meacutetodo de variaccedilatildeo entaacutelpica no qual a diferenccedila no fornecimento de

energia caloriacutefica entre uma substacircncia e um material de referecircncia eacute medida em funccedilatildeo da temperatura

enquanto a substacircncia em estudo e a referecircncia satildeo submetidas a um mesmo programa de aquecimento rigoro-

samente controlado

Estas medidas fornecem dados qualitativos e quantitativos em processos endoteacutermicos (absorccedilatildeo de energia

caloriacutefica) e exoteacutermicos (libertaccedilatildeo de energia caloriacutefica) permitindo obter informaccedilotildees referentes a alteraccedilotildees

de propriedades fiacutesicas eou quiacutemicas com por exemplo temperaturas caracteriacutesticas (temperatura de fusatildeo

cristalizaccedilatildeo transiccedilatildeo viacutetrea) grau de cristalinidade de um poliacutemero diagramas de fase entalpias de transiccedilatildeo

de fase e de reacccedilatildeo estabilidade teacutermica e oxidativa grau de pureza e cineacutetica de reacccedilotildees Por este motivo a

DSC eacute amplamente aplicada na caracterizaccedilatildeo de materiais orgacircnicos e inorgacircnicos cristalinos e amorfos assim

como nas induacutestrias farmacecircutica e cosmeacutetica alimentar etc

Como limitaccedilotildees desta teacutecnica refira-se a dificuldade de interpretaccedilatildeo (acontece algum processo mas qual)

requerendo normalmente outros meacutetodos complementares para a interpretaccedilatildeo dos resultados Para aleacutem dis-

so necessita de calibraccedilatildeo em toda a gama de temperatura

De acordo com os princiacutepios operacionais os caloriacutemetros diferenciais de varrimento podem ser divididos em

dois tipos de potecircncia compensada e de fluxo de energia caloriacutefica Neste trabalho utilizou-se o DSC do pri-

meiro tipo

Nos caloriacutemetros diferenciais de varrimento de potecircncia compensada (Figura 41) as ceacutelulas ou plataformas

onde se colocam a amostra e a referecircncia encontram-se equipadas individualmente com um sensor de resistecircn-

cia de platina que mede a temperatura de cada uma e uma resistecircncia de aquecimento

Figura 41 ndash Caloriacutemetro diferencial de varrimento de potecircncia compensada

Quando eacute detectada uma diferenccedila de temperatura entre a amostra e a referecircncia devido a uma alteraccedilatildeo da

amostra eacute alterada a energia teacutermica ( tH partpart ) fornecida agrave amostra de modo a manter um diferencial de tem-

peraturas nulo entre ambas (Tamostra = Treferecircncia) Uma vez que essa quantidade de energia eacute exactamente equiva-

1 ndash Resistecircncia de aquecimento 2 ndash Termoacutemetro

59

lente agrave quantidade de energia absorvida ou libertada na transformaccedilatildeo ocorrida na amostra o seu registo forne-

ce uma medida calorimeacutetrica directa da energia associada agrave transformaccedilatildeo

Como todos os instrumentos de medida os aparelhos de DSC apresentam um certo tempo de resposta devido

a alguma resistecircncia teacutermica o que se traduz pelo aparecimento de desvios da linha de base Para aumentar o

rigor das determinaccedilotildees o sinal calorimeacutetrico (SC) determinado pelo aparelho a aacuterea do pico eacute calibrado

determinando-se uma constante de calibraccedilatildeo K tal que realQ

SCK = sendo Qreal a energia caloriacutefica realmente

dissipado na ceacutelula A constante K eacute assim funccedilatildeo da temperatura da atmosfera em torno das ceacutelulas e de

quaisquer resistecircncias que conduzam a perdas de energia caloriacutefica As temperaturas de fusatildeo de padrotildees como

o iacutendio estanho chumbo por exemplo podem ser utilizadas para calibrar a temperatura indicada pelo equipa-

mento enquanto que a entalpia de fusatildeo destas substacircncias pode ser utilizada na calibraccedilatildeo do sinal calorimeacutetri-

co

Podem realizar-se ciclos de aquecimento arrefecimento percorridos entre a temperatura do azoto liacutequido e

700ordmC que eacute o limite superior de utilizaccedilatildeo da instrumentaccedilatildeo deste tipo recolhendo uma grande riqueza de

informaccedilatildeo relativamente agrave estabilidade da substacircncia em estudo tipo de transformaccedilatildeo que ocorre a uma dada

temperatura por aquecimento ou arrefecimento mecanismo que preside a cada uma das transformaccedilotildees obser-

vadas etc

Aproveitando as potencialidades do equipamento fazendo variar a velocidade de varrimento eacute ainda possiacutevel

estudar aspectos importantes relacionados com o mecanismo das transformaccedilotildees estruturais e pocircr em evidecircn-

cia a sobreposiccedilatildeo de sinais

Estes equipamentos aleacutem de possibilitarem medidas de baixos valores de variaccedilatildeo de entalpia possibilitam

ainda a utilizaccedilatildeo de pequenas quantidades de amostra (geralmente entre 1 e 20mg)

Procedimento experimental e equipamento utilizado

Os estudos de DSC foram realizados num caloriacutemetro Perkin-Elmer Pyris 1 equipado com sistema de refrige-

raccedilatildeo Intracooler com liacutequido de refrigeraccedilatildeo etilenoglicolaacutegua (11 vv) a ndash10ordmC usando azoto como gaacutes de

purga 20mLmin

As amostras foram preparadas em caacutepsulas em alumiacutenio de 10microl e 30microl Como ceacutelula de referecircncia usou-se uma

caacutepsula vazia idecircntica agrave usada para as amostras

A calibraccedilatildeo do aparelho foi feita de forma usual agrave velocidade de 10ordmCmin utilizada na grande maioria das

amostras A calibraccedilatildeo da temperatura [4647] foi realizada com padrotildees de elevada qualidade como o bifenilo

(CRM LGC 2610 Tfus = 6893plusmn003 ordmC) aacutecido benzoacuteico (CRM LGC 2606 Tfus = 12235 plusmn 002 ordmC) iacutendio

(Perkin-Elmer x = 9999 Tfus = 15660 ordmC) e cafeiacutena (substacircncia de calibraccedilatildeo Mettler Toledo ME 18 872

Tfus = 2356 plusmn 02 ordmC) A calibraccedilatildeo da entalpia foi realizada com iacutendio (∆fusH = 3286 plusmn 13 Jmol)

As amostras foram estudadas em ciclos de aquecimento arrefecimento a vaacuterias velocidade de varrimento

como seraacute referido posteriormente na apresentaccedilatildeo dos resultados e a calibraccedilatildeo confirmada a cada caso

60

4122 ndash Termomicroscopia

A termomicroscopia consiste na observaccedilatildeo microscoacutepica das amostras submetidas a aquecimento ou arrefeci-

mento usando luz polarizada As transformaccedilotildees que podem ocorrer na amostra em estudo podem ser obser-

vadas directamente na ocular do microscoacutepio ou registadas por meio de uma cacircmara fotograacutefica em viacutedeo com

a vantagem de serem gravadas e poderem ser estudadas em pormenor posteriormente Esta teacutecnica permite a

observaccedilatildeo dos efeitos dependentes da temperatura como por exemplo a fusatildeo dos cristais detecccedilatildeo de formas

cristalinas (polimorfismo)[48ndash49]

Com base no comportamento oacuteptico eacute costume dividir as substacircncias em dois grandes grupos Num o iacutendice

de refracccedilatildeo eacute independente da direcccedilatildeo de propagaccedilatildeo da radiaccedilatildeo apresenta um valor uacutenico para uma dada

substacircncia Estas substacircncias satildeo designadas opticamente por isotroacutepicas A este grupo pertencem os soacutelidos

amorfos e os soacutelidos cristalinos com arranjo reticular cuacutebico O outro grupo eacute caracterizado por apresentar um

iacutendice de refracccedilatildeo dependente da direcccedilatildeo de propagaccedilatildeo da luz As substacircncias que a ele pertencem satildeo

designadas opticamente por anisotroacutepicas Deste grupo fazem parte todos os soacutelidos cristalinos com excepccedilatildeo

daqueles que tecircm arranjo reticular cuacutebico

Na Figura 42 representa-se o dispositivo utilizado na observaccedilatildeo de uma amostra com luz polarizada

Figura 42 ndash Esquema de um sistema para observaccedilatildeo de uma amostra com luz polarizada

Um meio isotroacutepico natildeo altera a cor da radiaccedilatildeo que nela incide Contudo produz um decreacutescimo de intensida-

de da radiaccedilatildeo que torna visiacuteveis contornos na amostra e portanto permite acompanhar variaccedilotildees de forma e

volume que nela ocorram As amostras anisotroacutepicas apresentam cor diferente da luz incidente

Procedimento experimental e equipamento utilizado

O equipamento usado esquematicamente representado na Figura 43 eacute constituiacutedo por uma placa de aqueci-

mento DSC 600 da Linkam systems por um bloco central constituiacutedo por uma unidade CI94 cuja funccedilatildeo eacute

controlar a temperatura nas etapas de aquecimento arrefecimento uma unidade LNP942 que controla a

refrigeraccedilatildeo uma unidade VTO232 e um computador Intel (R) Pentium (R) 4 que controla todo o sistema A

ceacutelula eacute aquecida com um microforno cuja temperatura eacute controlada por sensores de Pt100 Para a observaccedilatildeo

Polarizador Amostra Analisador Detector

61

oacuteptica foi utilizado um microscoacutepio Leica DMRB uma cacircmara de viacutedeo Sony CCD-IRISRGB modelo DXC-

151 AP um monitor Sony HR Triniton modelo PVM-2053MD e um gravador de viacutedeo Sony SV0-1500P VHS

VCR Na anaacutelise de imagem usou-se o software da Linkam systems com RTVMS (Real Time Viacutedeo Measurement

System)

As amostras foram preparadas por dispersatildeo de uma pequena quantidade do material a estudar na ceacutelula da

amostra sendo esta coberta com uma tampa A dispersatildeo do material na ceacutelula permite estudar o comporta-

mento de partiacuteculas isoladas o que poderaacute ser uacutetil no caso da amostra ter comportamento heterogeacuteneo As

imagens foram obtidas por utilizaccedilatildeo combinada de luz polarizada e de compensadores de onda o que confere

agrave imagem de fundo uma cor uacutenica e natildeo negra Usou-se uma ampliaccedilatildeo de 200X

As amostras foram estudadas aquecendo a amostra entre os 25ordmC e a fusatildeo tendo sido usada uma velocidade

de 10ordmCmin

Figura 43 ndash Representaccedilatildeo esquemaacutetica do equipamento usado em termomicroscopia A ndash Placa de aquecimento B ndash

Microscoacutepio C ndash Cacircmara de viacutedeo D ndash Computador E ndash Interface graacutefica F ndash Sistema de controle da refri-

geraccedilatildeo G ndash Interface de computador H ndash Viacutedeo gravador I ndash Monitor J ndash Depoacutesito de azoto liacutequido

4123 ndash Conjugaccedilatildeo dos meacutetodos de Termomicroscopia e DSC

Os resultados obtidos a partir de medidas de DSC satildeo normalmente reprodutiacuteveis e quantitativos mas natildeo

podem estar sempre prontamente correlacionadas com a respectiva transformaccedilatildeo de fase ou reacccedilatildeo quiacutemica

que ocorre na substacircncia Tecircm sido feitas tentativas para melhorar alguns meacutetodos termoanaliacuteticos atraveacutes de

uma correlaccedilatildeo entre os seus resultados e as mudanccedilas fiacutesicas ou quiacutemicas da substacircncia em questatildeo As combi-

naccedilotildees destes dois meacutetodos tecircm demonstrado grande sucesso Os efeitos que natildeo mostram nenhuma mudanccedila

de entalpia significativa com DSC podem muitas vezes ser detectadas com microscopia Por outro lado as

investigaccedilotildees termomicroscoacutepicas requerem muitas vezes estimativas dos calores de transformaccedilatildeo fusatildeo e

cristalizaccedilatildeo[50ndash51]

62

4124 ndash Espectroscopia de Absorccedilatildeo no Infravermelho

A Espectroscopia de Absorccedilatildeo no IV estaacute associada ao uso de radiaccedilatildeo electromagneacutetica nesta regiatildeo do espec-

tro para estudar a composiccedilatildeo e a estrutura da mateacuteria

A energia associada agrave absorccedilatildeo na gama do infravermelho eacute capaz de promover transiccedilotildees vibracionais-

rotacionais vibracionais ou rotacionais Considerando que a faixa mais usual de utilizaccedilatildeo corresponde agrave regiatildeo

do infravermelho meacutedio (4000 a 400 cm-1) o estudo das transiccedilotildees vibracionais eacute o mais importante Para que

uma moleacutecula seja capaz de absorver no infravermelho eacute necessaacuterio que ela apresente variaccedilotildees de momento

dipolar associada ao modo vibracional considerado[3652ndash54]

Assim quando um material for avaliado utilizando radiaccedilatildeo infravermelha seraacute obtido um espectro que rela-

ciona absorvacircncia versus comprimento de onda (normalmente eacute utilizado o nuacutemero de onda que eacute o inverso do

comprimento de onda) que indica a ocorrecircncia ou natildeo de absorccedilatildeo pelo material de energia associada agravequele

comprimento de onda Como os grupos funcionais absorvem em diferentes comprimentos de onda eacute possiacutevel

identificar os grupos quiacutemicos presentes na amostra

O polimorfismo em cristais de compostos orgacircnicos eacute causado por diferentes arranjos estruturais da mesma

moleacutecula Se as interacccedilotildees moleculares no cristal satildeo bastantes fortes decorrentes de um fenoacutemeno como as

ligaccedilotildees de hidrogeacutenio as diferenccedilas nas formas polimoacuterficas podem ser evidenciadas com teacutecnicas como a

Espectroscopia de Absorccedilatildeo no Infravermelho IV

Reflectacircncia Total Atenuada (ATR)

Em 1961 Fahrenfort descreveu uma nova teacutecnica para obtenccedilatildeo de espectros de infravermelho para compostos

orgacircnicos a Reflectacircncia Total Atenuada (ATR ndash Attenuated Total Reflectance)

O modo de ATR eacute uma teacutecnica natildeo destrutiva que permite a obtenccedilatildeo de espectros de amostras soacutelidas ou

liacutequidas tais como soacutelidos pouco soluacuteveis poacutes pastas entre outras Eacute tambeacutem adequado para caracterizaccedilatildeo de

materiais que sejam demasiado finos ou que absorvam demasiado intensamente quando analisados por espec-

troscopia de transmitacircncia Na espectroscopia de infravermelhos por ATR a superfiacutecie da amostra eacute colocada

em contacto com a superfiacutecie de um cristal apropriado muitas vezes feito de Germeacutenio (Ge) ou de Seleneto de

Zinco (ZnSe) A radiaccedilatildeo infravermelha proveniente da fonte passa atraveacutes do cristal Quando o acircngulo de

incidecircncia na interface amostra cristal excede o acircngulo criacutetico a reflexatildeo total interna da radiaccedilatildeo ocorre e uma

onda evanescente eacute estabelecida na interface A radiaccedilatildeo eacute reflectida atraveacutes do cristal penetrando na amostra a

cada reflexatildeo ao longo da superfiacutecie do cristal (como esquematizado na figura seguinte Figura 44)

63

Figura 44 ndash Sistema ATR de muacuteltipla reflexatildeo

O feixe de radiaccedilatildeo perde energia no comprimento de onda em que o material da amostra absorve Apoacutes este

processo a radiaccedilatildeo atenuada resultante eacute direccionada do cristal para o percurso normal do feixe no espectro-

fotoacutemetro sendo medida pelo detector originando o espectro da amostra A profundidade da penetraccedilatildeo da

radiaccedilatildeo na amostra e o nuacutemero total de reflexotildees ao longo do cristal podem ser controlados pela variaccedilatildeo do

acircngulo de incidecircncia assim como pela selecccedilatildeo do tipo de cristal

Num espectrofotoacutemetro ATR tem de existir um contacto muito proacuteximo entre a amostra e a superfiacutecie do cris-

tal uma vez que o efeito ATR tem lugar nesta Daiacute que se utilize por vezes uma prensa de modo a garantir um

perfeito contacto entre a superfiacutecie da amostra e o cristal como no caso dos soacutelidos particulados

Nesta teacutecnica pouca ou nenhuma preparaccedilatildeo da amostra eacute requerida o que constitui uma grande vantagem nos

estudos de polimorfismo podendo ser usada na anaacutelise de uma grande variedade de soacutelidos e liacutequidos consoan-

te o tipo de cristal

Eacute importante realccedilar que apesar dos benefiacutecios esta teacutecnica possui algumas limitaccedilotildees que incluem a sensibili-

dade inferior em comparaccedilatildeo agrave proporcionada pelos meacutetodos convencionais

Procedimento experimental e equipamento utilizado

Os estudos de espectroscopia de absorccedilatildeo no infravermelho foram realizados num espectroacutemetro FTIR Ther-

moNicolet IR300 resoluccedilatildeo de 1cm-1 com a teacutecnica da pastilha de KBr e num PerkinElmer Spectrum 400 FT-

IRATR resoluccedilatildeo de 1cm-1

As amostras foram preparadas misturando-se uma certa quantidade de amostra com brometo de potaacutessio (cer-

ca de 07 mg de amostra e 100 mg de KBr)

4125 ndash Difracccedilatildeo de Raios X

Dentre as vaacuterias teacutecnicas de caracterizaccedilatildeo de materiais a teacutecnica de difracccedilatildeo de raios X eacute a mais indicada na

determinaccedilatildeo das fases cristalinas presentes nesses materiais Isto eacute possiacutevel porque nos cristais os aacutetomos se

64

ordenam em planos cristalinos separados entre si por distacircncias da mesma ordem de grandeza dos comprimen-

tos de onda dos raios X

Ao incidir um feixe de raios X num cristal o mesmo interage com os aacutetomos presentes originando o fenoacutemeno

de difracccedilatildeo A difracccedilatildeo de raios X ocorre segundo a Lei de Bragg (Equaccedilatildeo 1) a qual estabelece a relaccedilatildeo

entre o acircngulo de difracccedilatildeo e a distacircncia entre os planos que a originaram (caracteriacutesticos para cada fase cristali-

na)[55]

Figura 45 ndash Difracccedilatildeo de raios X e a Lei de Bragg[56]

A principal aplicaccedilatildeo da difracccedilatildeo de raios X refere-se agrave identificaccedilatildeo de compostos cristalinos sejam eles orgacirc-

nicos ou inorgacircnicos

Os planos de difracccedilatildeo e as suas respectivas distacircncias interplanares bem como as densidades de aacutetomos (elec-

trotildees) ao longo de cada plano cristalino satildeo caracteriacutesticas especiacuteficas e uacutenicas de cada substacircncia cristalina da

mesma forma que o padratildeo difractomeacutetrico por ela gerado Dentre as vantagens da teacutecnica de difracccedilatildeo de raios

X para a caracterizaccedilatildeo de fases destacam-se a simplicidade e rapidez do meacutetodo a confiabilidade dos resulta-

dos obtidos (pois o perfil de difracccedilatildeo obtido eacute caracteriacutestico para cada fase cristalina) a possibilidade de anaacutelise

de materiais compostos por uma mistura de fases e uma anaacutelise quantitativa destas fases[55]

Os ensaios de difracccedilatildeo de raios X de poacute foram realizados no Centro de Estudos de Materiais no Departamen-

to de Fiacutesica da Universidade de Coimbra

Procedimento experimental e equipamento utilizado

Foi preenchido um capilar de vidro com o poacute obtido pela moagem dos soacutelidos As amostras foram colocadas

num difractoacutemetro de poacute ENRAF-NONIUS (equipado com um detector CPS120 por INEL) e os dados foram

recolhidos durante 5h usando a geometria Debye-Scherrer Foi usada radiaccedilatildeo Cu Kα1 (λ = 1540598Aring) Como

calibrante externo foi usado o AlK(SO4)212H2O

Lei de Bragg nλ = 2d sen θ (Equaccedilatildeo 1) n nuacutemero inteiro (ordem de difracccedilatildeo) λ comprimento de onda dos raios X incidentes d distacircncia interplanar θ acircngulo de difracccedilatildeo

65

Bibliografia

[1] ndash Vencato I Estruturas Cristalinas por Difracccedilatildeo de Raios-X Caderno Brasileiro de Ensino de Fiacutesica Volume 5

(1988)

[2] ndash Atkins P Paula J Atkins Fiacutesico-Quiacutemica LTC Volume 1 7ordfEdiccedilatildeo (2003-2004)

[3] ndash Drago R Physical Methods For Chemists 2ordf Ed Saunders amp H B J College Publishers 17 (1992) 702

[4] ndash Giron D Thermochimica Acta 248 (1995) 1

[5] ndash Nangia A Accounts of Chemical Research 41 5 (2008) 595

[6] ndash Froehlich PE Gasparotto FS Journal of Basic and Applied Pharm Sciences 26 3 (2005) 205

[7] ndash Llinagraves A Goodman J Drug Discovery Today 13 516 (2008) 198

[8] ndash Costa L Universidade Federal do Rio Grande do Sul ldquoAvaliaccedilatildeo do Polimorfismo de Faacutermacos utiliza-

dos para a produccedilatildeo de medicamentos geneacutericos no Brasilrdquo (2005)

[9] ndash Lachman L Liebeman HA et all Teoria e Praacutetica na Induacutestria Farmacecircutica 1 (2005) 505

[10] ndash Bernstein J Crystal Polymorphism Engineering of Crystalline Materials Properties Springer Netherlands (2008) 87

[11] ndash Rodriacuteguez-Spong B Price C et all D Advanced Drug Delivery 56 (2004) 241

[12] ndash Buerger A Ramberger R Mikrochimica Acta 2 (1979) 259

[13] ndash Erdemir D Lee A et all Accounts of Chemical Research 42 (2009) 621

[14] ndash Manrich S Zanotto E et all Poliacutemeros Ciecircncia e Tecnologia ldquoAplicabilidade da Teoria Claacutessica da Nuclea-

ccedilatildeo Modificada (CD-CNT) agrave Cristalizaccedilatildeo de Poliacutemerosrdquo

[15] ndash Aaltonen J Allesoslash M et all European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics 71 (2009) 23

[16] ndash Chis V Picircrnau A et all Chemical Physics 316 (2005) 153

[17] ndash wwwffuppttoxicologiamonografiasano0304TuberculosedocPIRAZINAMIDAhtml

[18] ndash Becker C Dressman JB et all Journal of Pharmaceutical Sciences 97 9 (2008) 3709

[19] ndash Takaki Y Sasada Y Watanabeacute T Acta Crystallographica 13 (1960) 693

[20] ndash Ro G Sorum H Acta Crystallographica B28 (1972) 991

[21] ndash Ro G Sorum H Acta Crystallographica B28 (1972) 1677

[22] ndash Nakata K Takaki Y Memoirs of Osaka Kyoiku University Ser III Natural science and applied science 36 (1987)

93

[23] ndash Borba A Albrecht M et all Physical Chemistry Chemical Physics 10 (2008) 7010

[24] ndash Takano T Sasada Y et all Acta Crystallographica 21 (1966) 514

[25] ndash Borba A Zavaglia A et all Journal of Physical Chemistry A 112 (2008) 45

[26] ndash Marques L Departamento e Centro de Quiacutemica da Universidade de Eacutevora ldquoO Ibuprofeno Um faacutermaco com

sucessordquo

[27] ndash Perlovich G Kurkov S et all Journal of Pharmaceutical Sciences 93 (2004) 654

[28] ndash Rasenack N Muumlller B International Journal of Pharmaceutics 245 (2002) 9

[29] ndash Carvalho P Cass Q et all Brazilian Journal of Chemical Engineering 23 (2006) 291

[30] ndash Khan G Jiabi Z Drug Development and Industrial Pharmacy 24(5) (1998) 463

[31] ndash Rasenack N Muumlller W Development and Industrial Pharmacy 28 (2002) 1077

66

[32] ndash Dudognon E Danegravede F et all Pharmaceutical Research 25 (2008) 2853

[33] ndash wwwscribdcomdoc4003825Fisica-Difraccao-de-Raio-X (28082010)

[34] ndash Delgado M Marquez F et all Spectroscopy Lett 21 (1998) 841

[35] ndash Lautie A Froment F et all Spectroscopy Lett 9 (1976) 289

[36] ndash Chis V Pirnau A et all Chemical Physics 316 (2005) 153

[37] ndash Kalkar K Bhosekar M et all Spectrochimica Acta Part A 45 (1989) 635

[38] ndash Favila A Gallo M Mitnik D Journal of Molecular Modeling 13 (2007) 505

[39] ndash Gunasekaran S Sailatha E et all Indian Journal of Pure and Applied Physics 47 (2009) 259

[40] ndash Akyuz S Journal of Molecular Structure 651 (2003) 541

[41] ndash Jurneacuteen P Werngren J et all Antimicrobial Agents and Chemotheraphy 52 5 (2008) 1852

[42] ndash Garekani H Sadeghi F et all Drug Development and Industrial Pharmacy 27(8) (2001) 803

[43] ndash Kawakami K Miyoshi K et all Journal of Pharmaceuticals Sciences 95 (2006) 1354

[44] ndash Lee T Chang G Crystal Growth and Design 9 (2009) 3551

[45] ndash Xue Y Zhao Q et all Journal of Colloid and Interface Science 243 (2001) 388

[46] ndash Sabbah R An W et all Thermochimica Acta 331 (1999) 93

[47] ndash Gatta G Richardson J et all Pure and Applied Chemistry 78 (2006) 1455

[48] ndash Seefeldt K Miller J et all Journal of Pharmaceutical Sciences 96 5 (2007) 1147

[49] ndash Charsley E Stewart C et all Journal of Thermal Analysis and Calorimetry 72 (2003) 1087

[50] ndash Celis K Driessche I et all Measurement Science Review 1 1 (2001) 181

[51] ndash Wiedemann H Bayer G Journal of Thermal Analysis 30 (1985) 1273

[52] ndash wwwgooglept

[53] ndash Brittain H Journal of Pharmaceutical Sciences 86 4 (1997) 405

[54] ndash Norris T Aldridge P Sekulic S Analyst 122 (1997) 549

[55] ndash Albers A Melchiades F et all Ceracircmica 48 305 (2002) 34

[56] ndash Kahn H PMI-2201 Difracccedilatildeo de Raios X 1

[57] ndash Tuberculosis 88 2 (2008) 141

[58] ndash Akyuz S Journal of Molecular Structure 651-653 (2003) 541

[59] ndash Brittain H (ed) Physical Characterization of Pharmaceutical Solids (1995)

[60] ndash Šestaacutek J Comprehensive Analytical Chemistry XII XI (1984)

[61] ndash Casimiro MH Leal JP et all Anaacutelise Calorimeacutetrica aplicada a Poliacutemeros Bioloacutegicos 29

[62] ndash Yu-Chu M Li Thermochimica Acta 476 (2008) 1

[63] ndash Morbidoni H Quiacutemica Viva 3 (2004)

[64] ndash Yoshida S Pharmaceutical Society of Japan 11 5 (1963) 628

[65] ndash Sreevatsan S Pan X et all Antimicrobial Agents and Chemotheraphy 41 3 (1997) 636

[66] ndash Wesotowski M Konarski T Journal of Thermal Analysis 45 (1995) 1199

[67] ndash Vippagunta S Brittain H Grant D Advanced Drug Delivery 48 (2001) 3

[68] ndash Nunes S Euseacutebio M et all International Journal of Pharmaceutics 285 (2004) 13

[69] ndash Akalin E Akyuz S Vibrational Spectroscopy 42 (2006) 333

[70] ndash Szablowicz M Karpiński A et all Transition Metal Chemistry 31 (2006) 1075

67

[71] ndash Castro R Maria T et all Crystal Growth amp Design 10 (2010) 274

[72] ndash Correcirca R Lima D et all Laboratoacuterio de Cristalografia Instituto de Fiacutesica de Satildeo CarlosUSP

[73] - Buerger A Ramberger R Mikrochimica Acta 2 (1979) 273

[74] ndash Wirth D Stephenson G Organic Process Research amp Development 1 (1997) 55

[75] ndash Wang Y Li Y et all Spectrochimica Acta Part A 56 (2000) 2637

[76] ndash Byrn S Pfeiffer R et all Pharmaceutical Research 12 (1995) 945

[77] ndash Khankari R Grant D Thermochimica Acta 248 (1995) 61

[78] ndash Gavezzotti A Fillippini G Journal of the American Chemical Society 117 (1995) 12299

[79] ndash Hancock B Zografi G Journal of Pharmaceuticals Sciences 86 (1997) 1

[80] ndash Yu L Advanced Drug Delivery Reviews 48 (2001) 27

[81] ndash Kitamura M Journal of Crystal Growth 237-239 (2002) 2205

[82] ndash Snider D Addicks W et all Advanced Drug Delivery Reviews 56 (2004) 391

[83] ndash Allesoslash M Berg F et all Journal of Pharmaceuticals Sciences 97 (2008) 2145

[84] ndash Lerdkanchanaporn S Dollimore D Journal of Thermal Analysis 49 (1997) 879

[85] ndash Beach J Park M et all Pharmaceutical Development and Technology 10 (2005) 413

[86] ndash Passerini N Albertini B et all European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics 15 (2002) 71

68

69

Apecircndice

70

71

Algoriacutetmo de decisatildeo Q6A

(1)

Pesquisa de polimor-fos com o novo

faacutermaco

Apresenta diferentes polimorfos

NAtildeO Nenhuma acccedilatildeo a ser

tomada

SIM

Caracterizar as formas por - Difracccedilatildeo de raios-X de poacute - DSC Anaacutelise Teacutermica - Microscopia - Espectroscopia

IR PARA 2

72

(2)

Os polimorfos apre-sentam diferentes

propriedades

NAtildeO

SIM

Afecta a seguranccedila e a eficaacutecia do faacutermaco

Nenhum teste ou criteacuterio de aceitaccedilatildeo para o faacutermaco

NAtildeO

SIM

Estabelecer um criteacuterio de aceitaccedilatildeo para os polimorfos do faacutermaco IR PARA 3

73

(3)

Observa-se em (1) que primeiramente se estabelecem as caracteriacutesticas das possiacuteveis formas cristalinas do faacuter-

maco e as suas propriedades fiacutesico-quiacutemicas conforme o caso bem como a sua forma de detecccedilatildeo pelas meto-

dologias indicadas

Posteriormente a acccedilatildeo (2) visa estabelecer o impacto destas formas polimoacuterficas na seguranccedila e eficaacutecia do

faacutermaco auxiliando na determinaccedilatildeo de criteacuterios de aceitaccedilatildeo do faacutermaco e na avaliaccedilatildeo do risco sanitaacuterio que

representa tal fenoacutemeno num caso especiacutefico Havendo este risco o ICH estabeleceu em (3) vias de monitori-

zaccedilatildeo das alteraccedilotildees

O faacutermaco encontra-se dentro dos criteacuterios de

aceitaccedilatildeo dos ensaios de qualidade com modifica-

ccedilatildeo na proporccedilatildeo dos polimorfos

SIM Nenhum teste ou criteacuterio de aceitaccedilatildeo

para o faacutermaco

NAtildeO

Monitorar o polimorfismo durante a estabilidade do faacutermaco

A modificaccedilatildeo pode afectar a seguranccedila ou a

eficaacutecia

NAtildeO Natildeo haacute necessidade de estabelecer criteacuterios de aceitaccedilatildeo para polimorfis-

mo do faacutermaco

SIM

Estabelecer criteacuterios de aceitaccedilatildeo consis-tente com a seguranccedila eou eficaacutecia

9

sistema eacute monotroacutepico Se os pontos de fusatildeo dos polimorfos diferirem mais do que 30ordmC esta regra natildeo eacute

vaacutelida e o polimorfo que tem o ponto de fusatildeo mais elevado poderaacute ter a entalpia de fusatildeo mais elevada num

sistema enantiotroacutepico Na 3ordf regra (densidade) se uma modificaccedilatildeo do cristal molecular tem uma densidade

mais baixa do que outra pode ser considerada como menos estaacutevel no zero absoluto [11 12]

A produccedilatildeo de diferentes formas polimoacuterficas a determinaccedilatildeo da modificaccedilatildeo estaacutevel e o conhecimento da

relaccedilatildeo de monotropia e enantiotropia satildeo os estudos iniciais no processo de preacute-formulaccedilatildeo farmacecircutica[6]

134 ndash Aspectos Cineacuteticos

A obtenccedilatildeo de formas soacutelidas de um composto eacute frequentemente levada a cabo por cristalizaccedilatildeo em soluccedilatildeo ou

a partir de fundidos Classicamente o processo de cristalizaccedilatildeo eacute descrito em dois passos nucleaccedilatildeo e cresci-

mento dos cristais com a forma fiacutesica resultante a ser a consequecircncia da relaccedilatildeo cineacutetica entre estes dois pro-

cessos elementares

A Teoria Claacutessica da Nucleaccedilatildeo (CNT) eacute a teoria mais simples e mais amplamente usada que descreve o proces-

so de nucleaccedilatildeo Embora a CNT tenha sido originalmente derivada da condensaccedilatildeo do vapor em liacutequido tam-

beacutem tem sido empregue ldquopor analogiardquo para explicar a precipitaccedilatildeo de cristais a partir de soluccedilotildees sobresatura-

das e fundidos A descriccedilatildeo termodinacircmica deste processo foi desenvolvida ateacute ao final do seacuteculo XIX por

Gibbs que definiu a variaccedilatildeo da energia (∆G) como a soma da variaccedilatildeo da energia livre para a transformaccedilatildeo de

fase (∆GV) e a variaccedilatildeo da energia livre para a formaccedilatildeo da superfiacutecie (∆GS)

A taxa de nucleaccedilatildeo (I) que eacute igual ao nuacutemero de nuacutecleos formados por unidade de tempo e por unidade de

volume eacute expressa na forma da equaccedilatildeo de Arrhenius como

I = A exp

minuskT

E

onde A eacute o factor preacute-exponencial E a energia de activaccedilatildeo para a transformaccedilatildeo liacutequido-soacutelido k a constante

de Boltzmann e T a temperatura absoluta [1314]

A nucleaccedilatildeo pode ocorrer por dois mecanismos o homogeacuteneo e o heterogeacuteneo Na nucleaccedilatildeo homogeacutenea as

flutuaccedilotildees espontacircneas na densidade do liacutequido permitem a formaccedilatildeo da forma soacutelida mais estaacutevel enquanto a

nucleaccedilatildeo heterogeacutenea eacute impulsionada por impurezas ou pela superfiacutecie de contacto com o liacutequido A nucleaccedilatildeo

heterogeacutenea eacute o mecanismo predominante em processos industriais Os processos de nucleaccedilatildeo dependem

basicamente de dois factores a supersaturaccedilatildeo do meio e a tensatildeo interfacial A supersaturaccedilatildeo eacute tida como a

medida de forccedilas termodinacircmicas que levam agrave formaccedilatildeo da fase soacutelida enquanto a tensatildeo interfacial eacute uma

medida termodinacircmica do trabalho reversiacutevel necessaacuterio para aumentar a interface entre o liacutequido e o soluto

Estes factores satildeo pontos a serem considerados na cristalizaccedilatildeo uma vez que deles depende a taxa de cresci-

mento de um determinado cristal e dos seus diferentes polimorfos Ressalta-se tambeacutem a importacircncia de um

10

estudo detalhado do papel de cada solvente e impureza presente no processo de cristalizaccedilatildeo pois estes tecircm

influecircncia directa na possiacutevel formaccedilatildeo de polimorfos durante a purificaccedilatildeo do material

A nucleaccedilatildeo envolve a formaccedilatildeo de agregados de moleacuteculas que excederam um tamanho criacutetico e satildeo portanto

estaacuteveis Uma vez que o nuacutecleo cristalino se formou este comeccedila a crescer pela incorporaccedilatildeo de outras moleacutecu-

las no cristal em crescimento A velocidade de crescimento de um cristal eacute directamente proporcional ao

sobrearrefecimento sobressaturaccedilatildeo e inversamente proporcional agrave viscosidade da soluccedilatildeo Quanto mais alta eacute

a viscosidade mais difiacutecil se torna a troca de mateacuteria entre a fase liacutequida e a superfiacutecie do cristal e mais lento

seraacute seu crescimento Devido a interacccedilotildees atractivas entre os cristais os grandes cristais que podem ser obser-

vados durante a cristalizaccedilatildeo satildeo normalmente formados por pequenos cristais unidos por ligaccedilotildees fracas A

morfologia dos cristais eacute determinada por condiccedilotildees internas e externas A cineacutetica de cristalizaccedilatildeo depende da

velocidade de formaccedilatildeo do nuacutecleo bem como da velocidade de crescimento dos cristais O tamanho e a forma

dos cristais dependem da relaccedilatildeo entre estes dois factores Normalmente o arrefecimento lento resulta em cris-

tais grandes enquanto que o arrefecimento raacutepido produz cristais menores

A forma cristalina resultante do processo de cristalizaccedilatildeo pode variar com o grau de supersaturaccedilatildeo A tempera-

tura pode ser considerada como a segunda variaacutevel mais importante que afecta o resultado da cristalizaccedilatildeo num

sistema polimoacuterfico O solvente os aditivos (e impurezas) a interface e o pH foram classificados como factores

secundaacuterios que afectam o processo de cristalizaccedilatildeo principalmente atraveacutes do seu efeito no grau de supersatu-

raccedilatildeo Figura 12

Figura 12 - Hierarquia dos paracircmetros que controlam o processo de cristalizaccedilatildeo nos sistemas polimoacuterficos [10]

Em suma para aumentar a probabilidade de descobrir todas as formas relevantes o espaccedilo de variaacuteveis que

contribui para a diversidade de formas soacutelidas deve ser abrangido o mais amplamente possiacutevel [10]

Solubilidade dos polimorfos

Controlo da cristalizaccedilatildeo dos polimorfos

Factores Primaacuterios

Supersaturaccedilatildeo Temperatura

Agitaccedilatildeo

Factores Secundaacuterios

Composiccedilatildeo do solvente Aditivos Impurezas

Interface pH

Nucleaccedilatildeo Crescimento dos cristais

Transiccedilotildees de fase

11

135 ndash Geraccedilatildeo de formas polimoacuterficas

Apesar do investimento em processos para encontrar todos os polimorfos dos Ingredientes Farmacecircuticos

Activos (API) novos polimorfos podem ainda aparecer sem aviso O objectivo no que diz respeito ao desen-

volvimento do estado soacutelido eacute identificar todos os polimorfos e solvatos importantes e caracterizaacute-los

Este objectivo de controlo de polimorfismo tem-se desenvolvido rapidamente Na uacuteltima deacutecada muitos novos

meacutetodos de controlo da formaccedilatildeo de polimorfos tecircm sido desenvolvidos e tem-se caracterizado um enorme

nuacutemero de novas formas polimoacuterficas parcialmente como resultado de avanccedilos nos meacutetodos para a caracteri-

zaccedilatildeo de polimorfos

Eacute essencial executar experiecircncias atraveacutes de uma variedade de meacutetodos sob vaacuterias condiccedilotildees (Tabela 12) Em

geral a cristalizaccedilatildeo a partir da soluccedilatildeo (arrefecimento ou evaporaccedilatildeo) e recristalizaccedilatildeo a partir de compostos

puros (sublimaccedilatildeo tratamento teacutermico cristalizaccedilatildeo a partir do fundido e moagem) satildeo os meacutetodos de escolha

para criar formas soacutelidas A cristalizaccedilatildeo a partir da soluccedilatildeo eacute normalmente usada para a formaccedilatildeo de formas

soacutelidas por diversas razotildees Em primeiro lugar pode ser descoberto um grande nuacutemero de polimorfos e solva-

tos por mudanccedila do solvente Em segundo lugar os soacutelidos farmacecircuticos satildeo muitas vezes expostos a diferen-

tes solventes durante o processo e deste modo a tendecircncia para a formaccedilatildeo de solvatos hidratos deve ser

sistematicamente estudada de modo a desenhar processos de fabrico Em terceiro lugar a desidrataccedilatildeo dos

hidratos eacute outra teacutecnica uacutetil e agraves vezes a uacutenica teacutecnica para descobrir uma forma polimoacuterfica Finalmente o

solvato (e especialmente o hidrato) pode ser de interesse como produto comercial

Recentemente satildeo referidas muitas teacutecnicas inovadoras (por exemplo cristalizaccedilatildeo capilar cristalizaccedilatildeo induzi-

da por laser e sonocristalizaccedilatildeo) que promovem a nucleaccedilatildeo e portanto a descoberta de formas cristalinas acti-

vas [15]

12

Tabela 12 ndash Meacutetodos para gerar vaacuterias formas soacutelidas [15]

Meacutetodo Graus de Liberdade

Cristalizaccedilatildeo por arrefecimento Solvente perfil de arrefecimento concentraccedilatildeo mistura

Evaporaccedilatildeo do solvente Solvente concentraccedilatildeo inicial velocidade de evaporaccedilatildeo temperatura

pressatildeo humidade relativa

Precipitaccedilatildeo Solvente anti-solvente velocidade de adiccedilatildeo do anti-solvente mistura

temperatura

Difusatildeo de vapor Solventes temperatura concentraccedilatildeo

Equiliacutebrio de suspensatildeo Solvente temperatura solubilidade programas de temperatura mistura

tempo de equliacutebrio

Cristalizaccedilatildeo a partir do fundido Mudanccedilas de temperatura (miacutenimo maacuteximo gradientes)

Sublimaccedilatildeo Gradiente de temperatura pressatildeo tipo de superfiacutecie

Mudanccedila de pH Temperatura velocidade de mudanccedila relaccedilatildeo aacutecido base conjugada

Tratamento mecacircnico (moagem

crio-moagem)

Tempo de moagem tipo de moinho

Liofilizaccedilatildeo Solvente concentraccedilatildeo programas de temperatura

Em geral os processos de cristalizaccedilatildeo mais raacutepidos tecircm uma grande tendecircncia para formar polimorfos metaes-

taacuteveis do que os processos mais lentos [7] A Figura 13 mostra a escala de tempo para os processos de cristali-

zaccedilatildeo mais tradicionais

13

Meses Dias Horas Minutos Segundos

Figura 13 ndash Diferentes metodologias para obtenccedilatildeo de formas soacutelidas mostrando a escala de tempo que pode favorecer

polimorfos estaacuteveis ou metaestaacuteveis [7]

14 Compostos Estudados

Neste trabalho foram estudados dois activos farmacecircuticos com larga aplicaccedilatildeo em praacutetica meacutedica a pirazina-

mida e o ibuprofeno A primeira um antituberculostaacutetico potente eacute uma carboxamida com um anel aromaacutetico

de pirazina possuindo portanto dois aacutetomos de azoto no anel um em posiccedilatildeo orto e outro meta relativamente

ao grupo amida O Ibuprofeno um anti-inflamatoacuterio natildeo-esteroacuteide eacute um derivado do aacutecido 2-propanoacuteico Foi

tambeacutem investigada uma outra carboxamida a picolinamida cuja estrutura difere da da pirazinamida por ter

apenas no anel aromaacutetico um azoto em posiccedilatildeo orto relativamente ao grupo amida

Para aleacutem do interesse oacutebvio da investigaccedilatildeo do polimorfismo destes compostos o trabalho realizado insere-se

num projecto mais abrangente de pesquisa de co-cristais sendo fundamental nesse acircmbito um conhecimento

profundo do estado soacutelido das substacircncias de partida

141 ndash Pirazinamida

A pirazinamida (PZA) (Figura 14) eacute um membro da famiacutelia da pirazina e eacute conhecida como um agente antitu-

berculostaacutetico muito eficaz recomendado pela Organizaccedilatildeo Mundial de Sauacutede[16]

Evaporaccedilatildeo

Amadurecimento

Cristalizaccedilatildeo por arrefecimento

Cristalizaccedilatildeo a partir de fundidos

Exposiccedilatildeo ao vapor do solvente

Exposiccedilatildeo a Humidade

Ciclos de Temperatura

Sublimaccedilatildeo

Polimorfos estaacuteveis Polimorfos metaestaveis

14

Figura 14 ndash Estrutura da pirazinamida

O mecanismo de acccedilatildeo da Pirazinamida ainda natildeo estaacute bem elucidado A sua actividade anti-microbiana deste

composto depende parcialmente na conversatildeo na sua forma activa o aacutecido pirazinoacuteico em meio aacutecido pela

enzima pirazinamidase (PZase) A sua ingestatildeo pode no entanto provocar efeitos adversos Os mais comuns

satildeo reacccedilotildees aleacutergicas dores articulares naacuteuseas anorexia febre voacutemitos anemia podendo ainda surgir altera-

ccedilotildees hepaacuteticas [17]

Estatildeo descritas 4 formas polimoacuterficas diferentes de PZA com diferentes estruturas cristalinas α- β- γ- e δ-

pirazinamida sendo tambeacutem referido um quinto possiacutevel polimorfo αrsquo semelhante a α[18]

No polimorfo α da Pirazinamida sistema monocliacutenico (a = 2307plusmn002 b = 672plusmn001 c = 372plusmn001 Aring β =

1010plusmn04ordm) o plano do anel e o plano do grupo amida formam um acircngulo de 5ordm As moleacuteculas de PZA estatildeo

ligadas por ligaccedilotildees de hidrogeacutenio NHmiddotmiddotmiddotO (290Aring) formando diacutemeros centrossimeacutetricos (Figura 15) A ligaccedilatildeo

intermolecular mais forte entre os diacutemeros encontra-se entre o aacutetomo de nitrogeacutenio do grupo carboxamida e o

aacutetomo de nitrogeacutenio do anel de pirazina da moleacutecula vizinha NHmiddotmiddotmiddotN[19]

Figura 15 ndash Estrutura do polimorfo α da pirazinamida [19]

Haacute pequenas mas significativas diferenccedilas entre os valores dos comprimentos de ligaccedilatildeo das moleacuteculas de pira-

zinamida nas formas α- e β-PZA tambeacutem cristal do sistema monocliacutenico (a = 14372plusmn0007 b = 3711plusmn0003

(1)

(4)

(2)

(7)

(8)

(9)

(6)

(5) (3)

15

c = 10726plusmn0005 Aring β = 10192plusmn005ordm) indicando que a ressonacircncia entre o grupo amida e o anel de pirazina

dando algum caraacutecter de ligaccedilatildeo dupla da ligaccedilatildeo C(2)ndashC(7) eacute menos notoacuteria na moleacutecula β-PZA do que na α-

PZA O comprimento de ligaccedilatildeo dupla C=O na moleacutecula β-PZA (1231Aring) eacute menor do que a correspondente na

moleacutecula α-PZA (124Aring) Na β-PZA o aacutetomo de carbono da cadeia lateral situa-se perto do plano do anel

Assim o grupo carboxamida desvia-se cerca de 32ordm do plano do anel comparando com 5ordm na estrutura da α-

PZA[19] Na β-PZA existem tambeacutem diacutemeros centrossimeacutetricos ligados por ligaccedilotildees de hidrogeacutenio entre o

aacutetomo de hidrogeacutenio da amida e o aacutetomo de oxigeacutenio do grupo amida (Figura 16)

Figura 16 ndash Estrutura do polimorfo β da pirazinamida [20]

Existem grandes diferenccedilas entre as formas δ e β da pirazinamida no que diz respeito agraves ligaccedilotildees C(2)ndashC(7) e

C(7)ndashO(9) (estas diferenccedilas satildeo mais acentuadas quando comparando as formas δ e β do que comparando as

formas α e β da pirazinamida) A ressonacircncia entre o grupo amida e o anel de pirazina (a ligaccedilatildeo C(2)ndashC(7)

apresenta algum caraacutecter de ligaccedilatildeo dupla) eacute maior na α-PZA do que na β-PZA Neste pressuposto os compri-

mentos de ligaccedilatildeo obtidos para a δ-PZA (sistema tricliacutenico a = 5728plusmn0002 b = 5221plusmn0003 c =

9945plusmn0006 Aring β = 9727plusmn004) parecem indicar uma ressonacircncia reforccedilada entre o grupo amida e o anel de

pirazina na estrutura da δ-PZA do que na estrutura da α-PZA O aacutetomo de carbono C(7) do grupo carboxami-

da da δ-PZA situa-se muito perto do plano do anel da pirazina uma vez que o valor do acircngulo C(5)ndashC(2)ndashC(7)

eacute de (1792plusmn04)Aring Assim o plano do grupo carboxamida tem um desvio de apenas 08ordm em relaccedilatildeo ao anel de

pirazina Neste polimorfo sistema tricliacutenico haacute associaccedilatildeo em diacutemeros e a ligaccedilatildeo de hidrogeacutenio N(8)ndash

H(8rsquorsquo)middotmiddotmiddotO(9) tem um comportamento de 290Aring Natildeo parece existir no entanto nenhuma ligaccedilatildeo de hidrogeacutenio

forte a ligar os diacutemeros na estrutura cristalina da δ-PZA ao contraacuterio do que acontece nas estruturas da α- e β-

PZA (Figura 17)[21]

Em todos os polimorfos foi identificada a ligaccedilatildeo de hidrogeacutenio intramolecular NndashHN

16

Figura 17 ndash Estrutura do polimorfo δ da pirazinamida [21]

A Figura 18 apresenta a estrutura do polimorfo da pirazinamida γ Esta eacute a uacutenica forma de pirazinamida conhe-

cida onde natildeo haacute associaccedilatildeo em unidades dimeacutericas

Figura 18 ndash Estrutura do polimorfo γ da pirazinamida[22]

Apesar das estruturas cristalinas estarem publicadas natildeo eacute conhecida a relaccedilatildeo de estabilidade entre elas e satildeo

referidas na literatura temperaturas de fusatildeo semelhantes para todas as formas

17

142 ndash Picolinamida

A picolinamida (2-piridina carboxamida) Figura 19 foi estudada neste trabalho devido agraves suas semelhanccedilas

estruturais com a pirazinamida

Figura 19 ndash Estrutura da Picolinamida

A picolinamida soacutelido agrave temperatura ambiente muito soluacutevel em soluccedilatildeo aquosa aciacutedica apresenta actividade

bioloacutegica importante como inibidor da acccedilatildeo da poli(ADP-ribose) sintetase[23]

De acordo com a anaacutelise cristalograacutefica por difracccedilatildeo de raios-X foram identificadas duas modificaccedilotildees cristali-

nas da picolinamida ambas pertencentes ao grupo espacial monocliacutenico P21a com quatro moleacuteculas na ceacutelula

unitaacuteria[24] Numa modificaccedilatildeo (fase α a = 1642 b = 711 c = 519 Aring β = 1002ordm) duas moleacuteculas de PA

estatildeo ligadas por um par de ligaccedilotildees de hidrogeacutenio NHO para formar um diacutemero centrossimeacutetrico como

ocorre tambeacutem nos polimorfos α β e δ da pirazinamida (Figura 110) Os diacutemeros estatildeo ligados entre si por um

segundo conjunto de ligaccedilotildees de hidrogeacutenio NHO tal como no polimorfo β da pirazinamida[24] Nesta

modificaccedilatildeo o anel natildeo contribui para a ligaccedilatildeo de hidrogeacutenio e as cadeias moleculares adjacentes satildeo mantidas

juntas por forccedilas de van der Waals A segunda modificaccedilatildeo cristalina da PA para a qual apenas se conhecem os

paracircmetros da ceacutelula (fase β a = 2004 b = 1132 c = 536 Aring β = 986ordm) exibe estrutura dimeacuterica similar agrave da

primeira e segundo Takino e colaboradores teraacute uma associaccedilatildeo molecular semelhante agrave α-pirazinamida ou seja

neste caso a ligaccedilatildeo lateral dos diacutemeros envolve a participaccedilatildeo de um aacutetomo do anel de piridina como aceitador

de ligaccedilotildees de hidrogeacutenio [25]

Figura 110 ndash Arranjos moleculares da PA no polimorfo α a) formaccedilatildeo do diacutemero centrossimeacutetrico b) formaccedilatildeo de

cadeias ou bandas c) estrutura do polimorfo α da picolinamida As linhas a tracejado indicam as ligaccedilotildees de

hidrogeacutenio [24]

a) b) c)

18

143 ndash Ibuprofeno

O Ibuprofeno (IBP) (Figura 111) eacute um faacutermaco do grupo dos anti-inflamatoacuterios natildeo esteroacuteides (do subgrupo

quiacutemico dos derivados do aacutecido propanoacuteico) faacutermacos esses que tecircm em comum a capacidade de combater a

inflamaccedilatildeo a dor e a febre Tal como os outros anti-inflamatoacuterios natildeo esteroacuteides actua inibindo a produccedilatildeo de

prostagladinas substacircncias quiacutemicas produzidas pelo corpo que causam inflamaccedilatildeo e contribuem para a per-

cepccedilatildeo de dor pelo ceacuterebro Este faacutermaco reduz tambeacutem a febre ao bloquear a siacutentese de prostaglandinas no

hipotaacutelamo responsaacutevel pela regulaccedilatildeo da temperatura do corpo Tem ainda propriedades anticoagulantes

Juntamente com o aacutecido acetilsaliciacutelico (princiacutepio activo da Aspirina e de outros medicamentos) e o paracetamol

(princiacutepio activo do Ben-U-Ron e de outros medicamentos) o ibuprofeno faz parte da lista de faacutermacos essen-

ciais da Organizaccedilatildeo Mundial de Sauacutede [26]

Figura 111 ndash Estrutura do Ibuprofeno

A moleacutecula de IBP possui um carbono quiral e satildeo comercializadas quer a mistura raceacutemica de S(+) ndash IBP e

R(ndash) ndash IBP quer o enantioacutemero puro O enantioacutemero com interesse terapecircutico eacute o S(+) ndash IBP mas nas espe-

cialidades farmacecircuticas eacute incorporado o R(ndash) ndash IBP formando uma mistura raceacutemica [27ndash29]

A utilizaccedilatildeo de diversas teacutecnicas para a cristalizaccedilatildeo agrave temperatura ambiente em diferentes solventes cristaliza-

ccedilatildeo por mudanccedila de temperatura e cristalizaccedilatildeo por evaporaccedilatildeo do solvente conduziram agrave obtenccedilatildeo de cristais

de IBP raceacutemico com haacutebitos cristalinos diferentes [30 31] Por exemplo quando foi utilizada a teacutecnica de cris-

talizaccedilatildeo por arrefecimento foram observados cristais com forma de placas achatadas usando aacutelcoois como

solvente Os cristais obtidos a partir de acetona eacuteter etiacutelico e n-hexano tinham a forma de agulhas A cristaliza-

ccedilatildeo por mudanccedila de temperatura usando o diclorometano como solvente formou cristais de morfologia cuacutebi-

ca A partir destes resultados concluiu-se que podiam ser obtidas diferentes morfologias dos cristais (haacutebito

tamanho superfiacutecie) do IBP raceacutemico dependendo da preparaccedilatildeo e dos solventes usados [32] Estes cristais

tinham tambeacutem propriedades fiacutesicas diferentes Mas estas diferentes formas satildeo estruturalmente isomoacuterficas e

natildeo haacute um polimorfismo cristalino verdadeiro

A forma cristalograacutefica obtida nestes solventes forma I possui grupo espacial monocliacutenico P21c [32] Duas

moleacuteculas de ibuprofeno formam um diacutemero ciacuteclico atraveacutes das ligaccedilotildees de hidrogeacutenio dos grupos carboxiacutelicos

O diacutemero RS (plusmn) ndash IBP eacute formado por ligaccedilotildees de hidrogeacutenio atraveacutes de um centro de inversatildeo com uma

moleacutecula na configuraccedilatildeo R e outra na configuraccedilatildeo S (Figura 112)

Adicionalmente agrave bem conhecida fase cristalina I que funde a aproximadamente 75ordmC foi recentemente encon-

trada outra fase cristalina (II) que funde a uma temperatura mais baixa (17ordmC) e eacute menos estaacutevel [30] A compa-

19

raccedilatildeo das entalpias de fusatildeo das duas formas e a ausecircncia de transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido conduz agrave forte suspeita que

estas duas variedades polimoacuterficas formam um sistema monotroacutepico a fase I eacute a forma estaacutevel e a fase II eacute a

metaestaacutevel [32]

Figura 112 ndash Estrutura do polimorfo I da moleacutecula de ibuprofeno[33]

20

21

Capiacutetulo 2

22

23

2 Resultados e Discussatildeo

21 Estudo da Pirazinamida

211 ndash Avaliaccedilatildeo Preliminar

Na tabela 21 satildeo apresentadas imagens registadas sob luz polarizada dos soacutelidos obtidos por cristalizaccedilatildeo a

partir das soluccedilotildees por liofilizaccedilatildeo e tambeacutem da amostra de partida

Tabela 21 ndash Pirazinamida Imagens dos soacutelidos obtidos em diferentes condiccedilotildees experimentais (luz polarizada

ampliaccedilatildeo 200x)

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

1

-

Amostra comercial

4

Acetona

P1

2

-

P2

5

Dioxano

P1

3

Aacutegua

P1

6

Acetonitrilo

P1

Como pode concluir-se das imagens apresentadas na tabela os soacutelidos obtidos apresentam morfologias diferen-

tes Nas amostras obtidas em aacutegua e acetona na amostra comercial e na obtida por liofilizaccedilatildeo os cristais tecircm a

forma de agulhas apesar de apresentarem tamanhos diferentes muito mais finos no caso do liofilizado Os

cristais que precipitaram usando dioxano e acetonitrilo como solvente apresentam-se sob a forma de placas

A caracterizaccedilatildeo dos soacutelidos 1 a 5 foi efectuada por difracccedilatildeo de raios-X de poacute Os difractogramas obtidos

experimentalmente estatildeo representados nas Figuras 21 a 24 conjuntamente com os espectros simulados que

mais se lhe aproximam

24

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Inte

nsid

ade

2Theta

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Inte

nsid

ade

2Theta

Figura 21 ndash Espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute a) pirazinamida comercial b) simulado para a forma α

O difractograma de poacute da forma α da pirazinamida tem picos caracteriacutesticos a 2θ = 78 137 153 177 243

264 274 276 278ordm A semelhanccedila dos perfis dos difractogramas da pirazinamida comercial com o desta for-

ma natildeo deixa duacutevidas de que a amostra de partida eacute o polimorfo α

Para a pirazinamida cristalizada em aacutegua (conforme descrito na secccedilatildeo 4111) fez-se um estudo semelhante

natildeo foram encontradas mudanccedilas significativas na estrutura do soacutelido relativamente agrave amostra comercial pois

apesar de ter sido cristalizada a partir de aacutegua o difractograma possui picos com localizaccedilatildeo e intensidade relati-

va idecircnticas agraves presentes no polimorfo alfa da pirazinamida tendo assim sido o soacutelido identificado com a forma

α

Do mesmo modo a coincidecircncia do espectro obtido para a amostra obtida por liofilizaccedilatildeo e do simulado para a

forma γ permitiu concluir que por liofilizaccedilatildeo se obteve o polimorfo γ Figura 22 com picos caracteriacutesticos a 2θ

= 129 173 184 239 254 259 272 274 297 303 336 393ordm

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Inte

nsid

ad

e

2Theta

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Inte

nsid

ad

e

2Theta

Figura 22 ndash Espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute a) amostra de pirazinamida obtida por liofilizaccedilatildeo b) simulado para o

polimorfo γ

A cristalizaccedilatildeo de acetona origina a forma δ da pirazinamida (Figura 23) com picos caracteriacutesticos a 2θ = 91

164 173 182 200 235 277ordm

a) b)

a) b)

25

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Inte

nsid

ad

e

2Theta

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Inte

nsid

ad

e

2Theta

Figura 23 ndash Espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute a) pirazinamida cristalizada em acetona b) simulado para a forma δ

Em dioxano foi obtida uma mistura das formas β ( 2θ = 126 168 169 253 255 267 272ordm) e γ como se

conclui da Figura 24

0 5 10 15 20 25 30 35 40

2Theta

Inte

nsid

ad

e

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Inte

nsid

ad

e

2Theta

γγγγ

ββββ

Figura 24 ndash Espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute a) amostra cristalizada em dioxano b) espectro simulado das formas

β e γ

A amostra cristalizada em acetonitrilo natildeo foi avaliada por este meacutetodo de estudo e seraacute discutida mais agrave frente

Dispomos de amostras puras dos polimorfos α δ e γ da pirazinamida sendo portanto possiacutevel fazer a sua

caracterizaccedilatildeo por espectroscopia de infravermelho e investigar a relaccedilatildeo de estabilidade entre as fases

212 ndash Caracterizaccedilatildeo por Espectroscopia de Infravermelho

A anaacutelise por espectrofotometria de infravermelho pode ser de grande utilidade na caracterizaccedilatildeo de estruturas

polimoacuterficas quanto agrave sua estrutura quiacutemica fornecendo indicaccedilatildeo de ocorrecircncia de modificaccedilotildees apoacutes o pro-

a) b)

a) b)

26

cesso de cristalizaccedilatildeo Para poder ser utilizada com esta finalidade eacute necessaacuterio produzir amostras puras de cada

um dos polimorfos e caracterizaacute-los previamente

Nos estudos publicados sobre infravermelho da pirazinamida no estado soacutelido foi utilizada a forma α [3435] e

em muitos trabalhos natildeo eacute identificado o polimorfo utilizado [36ndash40] Neste trabalho estamos em condiccedilotildees de

fazer a caracterizaccedilatildeo espectroscoacutepica das formas α γ e δ da pirazinamida

Neste composto satildeo de particular relevacircncia os modos vibracionais envolvendo os grupos NndashH e C=O (grupos

envolvidos na formaccedilatildeo de ligaccedilotildees de hidrogeacutenio) que seratildeo alvo de anaacutelise mais detalhada

Os espectros de infravermelho registados para os polimorfos α δ e γ da pirazinamida satildeo apresentados nas

Figuras 25 a 27 Estes espectros foram obtidos em pastilha de KBr Espectros obtidos no modo de reflectacircncia

total atenuada provaram que a preparaccedilatildeo da pastilha natildeo tem efeito nas formas polimoacuterficas

3600 3500 3400 3300 3200 3100 3000 2900 2800

Absorvancia au

Numero de onda cm-1

3412

3289

3161

2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400

Absorvancia au

439

551

669

786

874

1022

1165

1389

1510

1598

Numero de onda cm-1

1707

1620

Figura 25 ndash Espectro de IV da pza comercial polimorfo α a) 3650 ndash 2800 cm-1 b) 2000 ndash 400 cm-1

Satildeo registadas diferenccedilas notoacuterias nos espectros dos trecircs polimorfos Iremos referir as mais significativas

O espectro de absorccedilatildeo na regiatildeo do infravermelho da pirazinamida comercial (Figura 25 polimorfo α) apre-

senta bandas intensas em 3412 3289 e 3161 cm-1 atribuiacutedas agrave elongaccedilatildeo do NndashH e em 1707 cm-1 atribuiacuteda ao

grupo amida (elongaccedilatildeo C=O e deformaccedilatildeo angular NH2 amida I)) No caso do polimorfo γ Figura 26 a

elongaccedilatildeo do NndashH daacute origem a bandas em 3433 3308 3252 e 3166 e a vibraccedilatildeo Amida I daacute lugar a bandas em

1707 e 1686 cm-1

a) b)

27

3600 3500 3400 3300 3200 3100 3000 2900 2800

00

05

10

15

Numero de onda cm-1

Absorvancia au 3433

3308

3252

3166

2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400

00

05

10

15

1585

434549

653779

876

1027

1053

1168

1373

1524

1603

Numero de onda cm-1

Absorvancia au 1707

1686

Figura 26 ndash Espectro de IV da pza liofilizada polimorfo γ a) 3650 ndash 2800 cm-1 b) 2000 ndash 400 cm-1

O espectro de IV do polimorfo δ Figura 27 apresenta na regiatildeo de elongaccedilatildeo do NndashH um perfil proacuteximo do

do polimorfo α mas os maacuteximos de absorvacircncia situam-se a 3426 3287 e 3168 cm-1 Recordar que na estrutura

cristalina de ambos os polimorfos estatildeo presentes diacutemeros centrossimeacutetricos os quais natildeo existem no polimorfo

γ A vibraccedilatildeo Amida I tem o maacuteximo de absorvacircncia no valor de energia mais baixo dos trecircs polimorfos 1674

cm-1

3600 3500 3400 3300 3200 3100 3000 2900 2800

02

04

06

08

10

12

14

16

18

20

Absorvancia au

Numero de onda cm-1

3426

3287

3168

2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400

02

04

06

08

10

12

14

16

18

20

439561657

873

1027

1063

1089

1176

1385

1436

1524

1591

Absorvancia au

Numero de onda cm-1

1674

Figura 27 ndash Espectro de IV da pza cristalizada de acetona a 25ordmC polimorfo δ a) 3650 ndash 2800 cm-1 b) 2000 ndash 400 cm-1

213 ndash Investigaccedilatildeo de relaccedilotildees de estabilidade dos polimorfos da Pirazinamida

Iniciou-se a investigaccedilatildeo com o estudo de pza comercial polimorfo α por calorimetria diferencial de varrimen-

to com velocidade de varrimento β = 10ordmCmin efectuando aquecimento entre 25ordmC e 197ordmC

A Figura 28 mostra um termograma tiacutepico obtido nestas condiccedilotildees para a pza comercial

a) b)

a) b)

28

60 80 100 120 140 160 180 200

20

30

40

50

60

70

Flu

xo

de

Ca

lor

(mw

)

Temperatura (C)

Figura 28 ndash Curva de DSC do polimorfo α da pirazinamida aquecimento de 75ordmC ateacute 197ordmC β = 10ordmCmin

m = 122mg

A curva de de DSC do polimorfo α apresenta dois sinais endoteacutermicos De um conjunto de 6 amostras inde-

pendentes obteve-se para o 1ordmpico os valores de Tonset = (1462 plusmn 03) ordmC e ∆H = (14 plusmn 03) kJmol e para o

2ordmpico Tonset = (1881 plusmn 05) ordmC e ∆H = (281 plusmn 02) kJmol A Tabela 22 sumaria os resultados obtidos

Tabela 22 ndash Valores de temperatura e de entalpia das transiccedilotildees observadas no aquecimento da

pirazinamida polimorfo α β = 10ordmCmin

1ordmPico 2ordmPico

Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) 1 1462 15 1883 280 2 1464 17 1886 284 3 1459 12 1878 281 4 1466 09 1873 280 5 1458 16 1881 283 6 1463 12 1883 279

Meacutedia e desvio padratildeo 1462plusmn03 14plusmn03 1881plusmn05 281plusmn02

A partir do conhecimento termodinacircmico que se tem e dos valores de entalpia calculados podemos prever que

o 1ordmpico da curva de DSC da Figura 28 corresponde a uma transiccedilatildeo de fase soacutelido-soacutelido do composto e o 2ordm

pico corresponde agrave sua fusatildeo uma vez que o valor de entalpia deste uacuteltimo eacute muito superior quando compara-

do com o primeiro Um processo de aquecimento de 25ordmC ateacute 197ordmC efectuado por termomicroscopia permitiu

registar as imagens apresentadas na Figura 29

29

34ordmC 97ordmC 135ordmC 153ordmC

155ordmC 158ordmC 172ordmC 177ordmC

184ordmC 187ordmC 189ordmC 192ordmC

Figura 29 ndash Transiccedilotildees de fase observadas para a pza comercial por termomicroscopia de luz polarizada no decurso do

aquecimento de 25ordmC a 197ordmC β = 10ordmCmin ampliaccedilatildeo 200x

Estas imagens confirmam a identificaccedilatildeo das transiccedilotildees discutidas acima

Seguidamente fez-se um estudo mais pormenorizado destes resultados realizando dois aquecimentos um pri-

meiro ateacute ao fim da transiccedilatildeo de fase (de 25ordmC ateacute 160ordmC) seguido de arrefecimento ateacute 25ordmC e depois de aque-

cimento ateacute agrave fusatildeo (de 25ordmC ateacute 197ordmC) Os resultados obtidos estatildeo exemplificados na Figura 210 Nos pro-

cessos de arrefecimento natildeo foi registado qualquer pico (arrefecimento conduzido a 20ordmCmin 10ordmCmin

5ordmCmin e 2ordmCmin)

20000 40000 60000 80000 100000 120000 140000 160000 180000 200000

200000

300000

400000

500000

600000

2

Flu

xo d

e C

alo

r (m

W)

Temperatura (C)

1

Figura 210 ndash Curva de DSC da pza comercial com β = 10ordmCmin e m = 115mg a) 1ordm aquecimento de 25ordmC a 160ordmC

b) 2ordm aquecimento de 25ordmC a 197ordmC apoacutes arrefecimento do soacutelido 2 ateacute agrave temperatura ambiente

a)

b)

20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

Temperatura (ordmC)

20

30

40

50

60

30

Os resultados de quatro experiecircncias levadas a cabo nestas condiccedilotildees estatildeo indicados na Tabela 23

Tabela 23 ndash Valores de temperatura e de entalpia de transiccedilatildeo obtidos por aquecimento da

pirazinamida polimorfo α nas condiccedilotildees indicadas na Figura 210 β = 10ordmCmin

Curva a) Curva b)

Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) 1 1464 14 1885 281 2 1462 12 1879 284 3 1462 16 1882 277 4 1465 14 1884 282

Meacutedia e desvio padratildeo 1463plusmn02 14plusmn02 1883plusmn02 281plusmn03

Com estes resultados podemos confirmar a existecircncia de uma transiccedilatildeo de fase por volta dos 146ordmC (no 1ordm

aquecimento) Tonset = (1463 plusmn 02)ordmC ∆H = (14 plusmn 02) kJmol n = 4 e apenas a ocorrecircncia de fusatildeo por

volta dos 188ordmC no 2ordm aquecimento Tonset = (1883 plusmn 02)ordmC ∆H = (281 plusmn 03) kJmol Pode concluir-se que a

forma inicial da pza comercial se transforma noutra e que eacute esta segunda que sofre fusatildeo

O espectro de infravermelho da amostra obtida apoacutes a transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido Figura 211 aponta para a trans-

formaccedilatildeo do polimorfo α no polimorfo γ

3600 3450 3300 3150 3000

-01

00

01

02

03

04

05

06

07

08

09

10

3285

3414

Absorvancia au

Numero de onda cm-1

a)

b)

3430

33073244

3164

3085

2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400

-01

00

01

02

03

04

05

06

07

08

09

10

4371523

1601

617

1157

1512

1578

1610

546

651775

877

1025

10541169

1374

1582

Absorvancia au

Numero de onda cm-1

a)

b)

1706

1687

Figura 211 ndash Espectro de IV da pza comercial a) composto de partida b) apoacutes transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido i) 3650 ndash 2800 cm-

1 ii) 2000 ndash 400 cm-1

Com a teacutecnica de difracccedilatildeo de raios X aplicada a uma amostra de pza comercial aquecida ateacute 160ordmC confirmou-

se que a forma cristalina final (apoacutes transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido) eacute a forma gama (γ-pirazinamida)

Uma amostra obtida por aquecimento do polimorfo α ateacute 160ordmC foi deixada agrave temperatura ambiente e foi

novamente analisada 3 meses depois efectuando um aquecimento ateacute 197ordmC verificando-se que mesmo apoacutes

este tempo natildeo sofreu alteraccedilatildeo o termograma obtido eacute similar ao apresentado na Figura 210 b)

Para o polimorfo obtido por liofilizaccedilatildeo polimorfo γ o estudo calorimeacutetrico por DSC conduziu a curvas

exemplificadas na Figura 212 o que era o esperado atendendo aos resultados jaacute referidos

i) ii)

31

20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

20

40

60

80

Temperatura (C)

Flu

xo

de

ca

lor

(mW

)

Figura 212 ndash Curva de DSC do polimorfo γ da pirazinamida aquecimento de 25ordmC ateacute 197ordmC β = 10ordmCmin

m = 303mg

Na curva de DSC do polimorfo γ (Figura 212) observa-se apenas um sinal endoteacutermico correspondente agrave

fusatildeo da amostra De um conjunto de 3 amostras independentes obteve-se para o processo de fusatildeo os valores

de Tonset = (1882 plusmn 01)ordmC e ∆H = (280 plusmn 02)kJmol Tabela 24

Tabela 24 ndash Valores de temperatura e de entalpia de transiccedilatildeo de fase registada no aque-

cimento da pirazinamida polimorfo γ β = 10ordmCmin

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

1 1881 280 2 1881 278 3 1883 282

Meacutedia e desvio padratildeo 1882plusmn01 280plusmn02

Com estes resultados podemos concluir que esta forma polimoacuterfica da pirazinamida natildeo experimenta qualquer

transformaccedilatildeo soacutelido-soacutelido antes da fusatildeo

A amostra de pza cristalizada de acetona (polimorfo δ) foi tambeacutem caracterizada por calorimetria diferencial de

varrimento realizando ensaios de aquecimento ateacute 197ordmC com velocidade de 10ordmCmin (Figura 213)

32

20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

20

40

60

Temperatura (C)

Flu

xo

de

ca

lor

(mW

)

Figura 213 ndash Curva de DSC do polimorfo δ da pirazinamida (aquecimento de 25ordmC ateacute 197ordmC β = 10ordmCmin

m = 147mg)

Podemos verificar novamente a ocorrecircncia de duas transformaccedilotildees endoteacutermicas sendo que a primeira corres-

ponde a transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido Tonset = (1305 plusmn 03) ordmC ∆H = (17 plusmn 02) kJmol n = 5 e a segunda agrave fusatildeo

Tonset = (1883 plusmn 01) ordmC ∆H = (276 plusmn 06) kJmol n = 5 A Tabela 25 resume os resultados obtidos

O polimorfo δ foi entatildeo aquecido ateacute 165ordmC (apoacutes a transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido) natildeo se tendo observado qualquer

transiccedilatildeo de fase no arrefecimento subsequente ateacute agrave temperatura ambiente O espectro de difracccedilatildeo de raios-X

de poacute da amostra resultante deste ciclo de aquecimento arrefecimento permitiu concluir que a forma delta se

transforma no polimorfo gama apoacutes aquecimento

Tabela 25 ndash Valores de temperatura e de entalpia das transiccedilotildees de fase registadas no aqueci-

mento da pirazinamida polimorfo δ β = 10ordmCmin

1ordmPico 2ordmPico

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) 1 1308 18 1884 279 2 1303 17 1881 268 3 1304 18 1884 275 4 1301 14 1883 279 5 1307 17 1882 278

Meacutedia e desvio padratildeo 1305plusmn03 17plusmn02 1883plusmn01 276plusmn06

Na Figura 214 a) podemos verificar a existecircncia de uma grande irregularidade no pico correspondente agrave transi-

ccedilatildeo soacutelido-soacutelido o que poderaacute indicar a co-existecircncia de vaacuterias transformaccedilotildees Sendo assim fez-se um novo

estudo efectuando um aquecimento ateacute 137ordmC que eacute a zona onde existem os vaacuterios picos (Figura 214 b)) O

espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute desta amostra confirmou tratar-se da forma γ da pirazinamida natildeo ocor-

33

rendo qualquer outra transiccedilatildeo de fase apesar da irregularidade apresentada nos picos que poderaacute resultar de

heterogeneidade das partiacuteculas soacutelidas

120 140

32

34

36

Flu

xo

de

Calo

r (m

W)

Temperatura (C)

b) Aquecimento ateacute 165 C

a) Aquecimento ateacute 137 C

Figura 214 ndash Curvas de DSC para a pza cristalizada em acetona β = 10ordmCmin a) aquecimento de 25ordmC ateacute 137ordmC m =

147 mg b) aquecimento de 25ordmC ateacute165ordmC m = 152 mg

Foram obtidas para a amostra de pirazinamida gerada por cristalizaccedilatildeo em acetonitrilo amostra 6 na Tabela

21 as curvas de DSC apresentadas na Figura 215 registadas em diferentes condiccedilotildees experimentais aquecimen-

to ateacute agrave fusatildeo no caso da curva a e num ciclo de aquecimentos arrefecimentos no caso das curvas b Os arrefe-

cimentos foram realizados a 10ordmCmin natildeo se registando qualquer transiccedilatildeo de fase nesses varrimentos

Figura 215 ndash Curvas de DSC para a pza cristalizada em acetonitrilo (polimorfos α e δ) a m = 161 mg aquecimento de

25ordmC ateacute 197ordmC b1 m = 181 mg aquecimento de 25ordmC ateacute 135ordmC b2 aquecimento de 25ordmC ateacute 165ordmC apoacutes

arrefecimento de b1 ateacute 25ordmC b3 aquecimento de 25ordmC ateacute 197ordmC apoacutes arrefecimento de b2 ateacute 25ordmC β =

10ordmCmin

Temperatura (ordmC)

Flu

xo d

e C

alo

r (m

W)

34

Na Figura 215 observam-se duas transiccedilotildees endoteacutermicas antes do pico de fusatildeo Estas transformaccedilotildees de fase

foram estudadas por espectroscopia de IV

O espectro de IV da amostra de partida Figura 216 a) confirma que na cristalizaccedilatildeo em acetonitrilo foi gerada

uma mistura dos polimorfos α e δ (Figura 216 a)) Registou-se tambeacutem espectros de IV da amostra aquecida ateacute

135ordmC (como na curva de DSC b1 da Figura 215) Figura 216 b)) seguida de arrefecimento ateacute 25ordmC e da

amostra aquecida ateacute 165ordmC Figura 216 c)

Figura 216 ndash Espectro de Infravermelho de a) amostra de pirazinamida cristalizada em acetonitrilo b) amostra anterior

apoacutes aquecimento ateacute 135ordmC c) amostra apoacutes aquecimento ateacute 165ordmC A) espectros dos polimorfos α e

δ puros B) espectro do polimorfo γ puro

Satildeo evidentes a partir da Figura 216 as transiccedilotildees do polimorfo δ para o polimorfo α que posteriormente se

transforma no polimorfo γ A identidade das fases soacutelidas foi ainda confirmada por difracccedilatildeo de raios-X reali-

zadas em amostras preparadas de forma similar

Apesar de natildeo poder ser obtida a forma polimoacuterfica β pura os dados de DSC e termomicroscopia realizados na

amostra 5 (β + γ) mostram uma transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido endoteacutermica aos 95ordmC β = 10ordmCmin (Figura 217)

originando o polimorfo γ como depois foi confirmado por espectroscopia de IV e pela temperatura de fusatildeo

caracteriacutestica

Numero de onda cm-1

Absorv

ancia

u

a

a)

b)

c)

A

B

35

Figura 217 ndash a) Curvas de aquecimento da pza cristalizada de dioxano polimorfos β e γ m = 166 mg β = 10ordmCmin b)

Imagens de termomicroscopia registadas antes e depois da transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido

Estabilidade relativa dos polimorfos de pirazinamida

Todas as transiccedilotildees de fase verificadas no estudo da pirazinamida satildeo endoteacutermicas e na ausecircncia de mudanccedilas

conformacionais significativas da moleacutecula de pza nos diferentes polimorfos este comportamento aponta para

uma relaccedilatildeo enantiotroacutepica entre as fases envolvidas [122641] De acordo com Burger e Ramberger esta regra

da entalpia da transiccedilatildeo faz previsotildees correctas em 99 dos casos [26] A partir do estudo do comportamento

teacutermico das formas α β δ e γ da pirazinamida pode-se prever o diagrama energia de Gibbs em funccedilatildeo da tem-

peratura que se apresenta na Figura 218

Figura 218 ndash Diagrama de energia temperatura das formas cristalinas (α β δ e γ) da pirazinamida G representa a ener-

gia de Gibbs T a temperatura de transiccedilatildeo

Temperatura (ordmC)

dQ

dt

(mW

)

a) b)

Antes da transiccedilatildeo Depois da Transiccedilatildeo

Temperatura

Energ

ia

36

De acordo com este diagrama o polimorfo δ eacute a forma soacutelida termodinamicamente estaacutevel agrave temperatura

ambiente e o polimorfo γ eacute a forma cristalina mais estaacutevel acima de ~ 145ordmC De realccedilar a elevada estabilidade

cineacutetica de todas as formas polimoacuterficas da pirazinamida

22 Estudo da Picolinamida

Na tabela satildeo apresentadas imagens registadas sob luz polarizada das formas soacutelidas obtidas por cristalizaccedilatildeo a

partir das soluccedilotildees e tambeacutem da amostra de partida

Tabela 26 ndash Picolinamida Imagens dos soacutelidos obtidos em diferentes condiccedilotildees experimentais (luz polarizada

ampliaccedilatildeo 200x)

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

1

-

Amostra comercial

4

Etanol

P1

2

Acetato de etilo

P1

5

Etanol

P2

3

Acetato de etilo

P2

Foram observadas formas cristalinas com diferentes morfologias Quer na utilizaccedilatildeo de acetato de etilo quer na

amostra comercial foram obtidos cristais com a forma de placas apesar de apresentarem tamanhos diferentes

Os cristais que precipitaram usando etanol como solvente apresentam a forma de aglomerados esfeacutericos

Devido a problemas teacutecnicos com o difractoacutemetro de raios-X de poacute do Departamento de Fiacutesica da Universida-

de de Coimbra natildeo foi possiacutevel caracterizar as amostras por este meacutetodo

221 ndash Estudo da Picolinamida comercial

Apenas a picolinamida comercial foi caracterizada num equipamento de difracccedilatildeo de raios-X de poacute sendo a

amostra sujeita a moagem antes do ensaio O difractograma obtido estaacute representado na Figura 219 juntamen-

te com o espectro simulado da forma cristalina de picolinamida que se encontra caracterizada estruturalmente

37

[24] O difractograma de poacute da picolinamida comercial tem picos caracteriacutesticos a 2θ = 1665 1737 2068

2516 2802 3500ordm

10 20 30 40

Inte

nsid

ade

2Theta

b) Simulado

a) Experimental

Figura 219 ndash Espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute da picolinamida comercial a) experimental b) simulado

Da comparaccedilatildeo entre os dois difractogramas natildeo eacute possiacutevel afirmar que nos dois casos as moleacuteculas tenham a

mesma orientaccedilatildeo cristalograacutefica Voltaremos a discutir estes resultados mais tarde

O comportamento teacutermico da amostra de picolinamida comercial foi investigado por calorimetria diferencial de

varrimento e por termomicroscopia com luz polarizada

Na Figura 220 eacute apresentada uma curva tiacutepica obtida no estudo da picolinamida comercial por calorimetria

diferencial de varrimento com uma velocidade de varrimento β = 10ordmCmin realizando um aquecimento de

25ordmC ateacute 115ordmC

20 40 60 80 100

20

40

Temperatura (C)

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Figura 220 ndash Curva de DSC para a PA comercial aquecimento de 25ordmC ateacute 115ordmC β = 10ordmCmin m = 138mg

A curva de DSC da PA comercial Figura 220 apresenta tipicamente trecircs sinais endoteacutermicos De um conjunto

de 3 amostras independentes obteve-se para o 1ordmpico os valores de Tonset = (802plusmn005) ordmC e ∆H =

38

(020plusmn001)kJmol para o 2ordmpico os valores de Tonset = (10175plusmn008) ordmC e ∆H = (022plusmn001) kJmol e para o

3ordmpico os valores de Tonset = (1067plusmn01) ordmC e ∆H = (187plusmn005) kJmol Tabela 27

Tabela 27 ndash Valores de temperatura e de entalpia das transiccedilotildees de fase registadas no aquecimento da pico-

linamida amostra comercial β = 10ordmCmin

1ordmPico 2ordmPico 3ordmPico

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) 1 802 020 1018 022 1066 187 2 802 019 1017 022 1068 187 3 802 020 1018 021 1067 188

Meacutedia e desvio padratildeo 802plusmn005 020plusmn001 10175plusmn008 022plusmn001 1067plusmn01 187plusmn005

Imagens de termomicroscopia obtidas num varrimento realizado em condiccedilotildees idecircnticas satildeo apresentadas na

Figura 221 e confirmam o primeiro processo endoteacutermico como uma transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido

25ordmC 86ordmC 96ordmC 98ordmC

108ordmC 115ordmC

Figura 221 ndash Transiccedilotildees de fase observadas para a PA comercial por termomicroscopia de luz polarizada no decurso do

aquecimento de 25ordmC a 115ordmC β = 10ordmCmin ampliaccedilatildeo 200x

Uma vez confirmada a existecircncia de transiccedilotildees soacutelido-soacutelido no aquecimento da amostra de picolinamida

comercial estudou-se este processo em mais pormenor Fizeram-se ciclos de aquecimento arrefecimento ateacute

95ordmC e ateacute 105ordmC (temperaturas a que se verifica o fim da transiccedilatildeo) que se encontram representadas nas Figu-

ras 222 e 223

39

20 30 40 50 60 70 80 90 100

19

20

21F

luxo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

Arrefecimento

1 Aquecimento

20 40 60 80 100 120

20

30

40

Temperatura (C)

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Figura 222 ndash Curvas de DSC para a PA comercial β = 10ordmCmin m = 147mg a) aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC segui-

do de arrefecimento ateacute 25ordmC b) 2ordm aquecimento de 25ordmC ateacute 115ordmC

20 30 40 50 60 70 80 90 100 110

19

20

21

22

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

Arrefecimento

1 Aquecimento

20 40 60 80 100 120

20

30

40

Temperatura (C)

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Figura 223 ndash Curvas de DSC para a PA comercial β = 10ordmCmin m = 143mg a) aquecimento de 25ordmC ateacute 105ordmC segui-

do de arrefecimento ateacute 25ordmC b) 2ordm aquecimento de 25ordmC ateacute 115ordmC

Como eacute visiacutevel na Figura 222 no processo de arrefecimento natildeo eacute registada qualquer transiccedilatildeo de fase o que se

confirma pela ausecircncia de endoteacutermica correspondente agrave transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido na curva b) Em contrapartida

no processo de arrefecimento ilustrado na Figura 223 regista-se um processo exoteacutermico de baixa energia e no

aquecimento subsequente apenas o principal pico de fusatildeo eacute observado

Antes de passar agrave avaliaccedilatildeo por espectroscopia de Infravermelho dos diferentes soacutelidos obtidos nestes ciclos de

aquecimento arrefecimento referiremos os resultados de estudos por DSC dos soacutelidos obtidos por arrefeci-

mento do fundido

Nas Figuras 224 e 225 ilustram-se alguns resultados de ciclos de aquecimento arrefecimento a partir do fun-

dido β = 10ordmCmin Como se vecirc na Figura 224 c) apoacutes a cristalizaccedilatildeo do fundido satildeo obtidos dois picos de

elevada entalpia com Tonset = 102ordmC e 106ordmC que indiciam fusatildeo de duas formas polimoacuterficas diferentes Com

base nestes resultados eacute razoaacutevel interpretar a transiccedilatildeo a 102ordmC como um processo de fusatildeo Neste sentido o

ciclo aquecimento arrefecimento ilustrado na Figura 223 a) terminaria com a fusatildeo de uma contribuiccedilatildeo resi-

a) b)

a) b)

40

dual de uma forma soacutelida que no arrefecimento cristaliza no polimorfo mais abundante obtendo-se em seguida

fusatildeo desta forma pura Figura 223 b) Pode concluir-se que da comparaccedilatildeo das Figuras 224 e 225 que o arre-

fecimento do fundido pode resultar em formaccedilatildeo de estruturas diferentes em ciclos diferentes

20 40 60 80 100 120

-20

-10

0

10

20

30

40

50

Flu

xo

de C

alo

r (m

W)

Temperatura (C)

c) 2 Aquecimento

b) Arrefecimento

a) 1 Aquecimento

Figura 224 ndash Curvas de DSC para a PA comercial β = 10ordmCmin m = 164mg aquecimento seguido de arrefecimento e

novo aquecimento

20 40 60 80 100 120

-50

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

50

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

e) 3 Aquecimento

d) 2 Arrefecimento

c) 2 Aquecimento

b) 1 Arrefecimento

a) 1 Aquecimento

Figura 225 ndash Curvas de DSC para a PA comercial m = 147mg 1ordmaquecimento β = 10ordmCmin 1ordmarrefecimento β =

1ordmCmin 2ordmaquecimento β = 10ordmCmin 2ordmarrefecimento β = 10ordmCmin 3ordmaquecimento β =

10ordmCmin

Foram registados os espectros de FTIRATR da amostra obtida em ciclos de aquecimento arrefecimento

como referidos na Figura 222 a) e 223 a) Os espectros satildeo apresentados na Figura 226 onde estatildeo tambeacutem

identificadas as bandas principais

41

000

005

010

015

1612

316832751294

695

749

784

825

996

1043

10881155

1221

1246

1288

1386

1440

1468

15671586

1668

C 105

000

007

014

16143060

327434113450

1567

695

749

793

825

910

996

104310911164

1250

1288

1386

1443

1468

1586

Ab

so

rva

ncia

u

a

C 95

3300 3000 2700 1600 1400 1200 1000 800

000

008

016

3060

3451

15671601

1662

31663432

698

755

793

828907

996

10401094

1145

1285

1386

1440

15861659

3166

3273

Numero de onda cm-1

C 253415

Figura 226 ndash Espectro de IVATR da PA comercial a) composto de partida b) apoacutes aquecimento ateacute 95ordmC c) apoacutes

aquecimento ateacute 105ordmC

Eacute interessante verificar a semelhanccedila do perfil das bandas do espectro da picolinamida comercial Figura 226 a)

na regiatildeo de elongaccedilatildeo do NndashH com o dos espectros dos polimorfos α e δ da pirazinamida (Figuras 25 e 27)

Relembremos que nestas duas fases da pirazinamida haacute associaccedilatildeo molecular com a formaccedilatildeo de dois diacutemeros

centrossimeacutetricos que estatildeo tambeacutem presentes no cristal da picolinamida

Os espectros dos soacutelidos resultantes dos diferentes tratamentos teacutermicos diferem principalmente como espera-

do na regiatildeo de elongaccedilatildeo do NndashH e na amida I O espectro c) apresenta grande semelhanccedila com o obtido por

Fausto e Colaboradores [23 25] para um cristal obtido por annealing dum filme de vidro a T = 280 K e corres-

ponde a um polimorfo diferente do que estaacute presente na amostra de partida

O espectro apresentado na Figura 226 b) na interpretaccedilatildeo que temos vindo a fazer seria originado por uma

mistura de polimorfos Para a validaccedilatildeo desta interpretaccedilatildeo seraacute essencial proceder ao estudo por difracccedilatildeo de

raios-X de poacute das amostras preparadas de modo idecircntico

Numa nota final apresenta-se na Figura 227 A o espectro FTIRATR registado apoacutes moagem da amostra de

picolinamida comercial em almofariz no procedimento habitualmente usado na preparaccedilatildeo de pastilha para

infravermelho Como eacute evidente da comparaccedilatildeo com o espectro da amostra analisada sem preparaccedilatildeo Figura

227 B a moagem produz alteraccedilatildeo da forma polimoacuterfica Lembremos que na obtenccedilatildeo do espectro de difrac-

ccedilatildeo de raios-X de poacute apresentado na Figura 219 se procedeu agrave moagem do composto Seraacute portanto necessaacute-

rio realizar mais ensaios sobre a amostra comercial para confirmar as conclusotildees que a Figura 219 indica as

diferenccedilas observadas nos difractogramas poderatildeo resultar da moagem da amostra

a)

b)

c)

42

3600 3500 3400 3300 3200 3100 3000 2900 2800

000

005

010

015

Ab

so

rvacircn

cia

(u

a)

Numero de onda (cm-1)

B Amostra comercial

A Amostra comercial sujeita a moagem

1600 1400 1200 1000 800 600

000

005

010

015

020

025

030

Abso

rvacirc

ncia

(u a

)

Numero de onda (cm-1)

B Amostra comercial

A Amostra comercial sujeita a moagem

Figura 227 ndash Espectro de IVATR da picolinamida a) 3600 ndash 2800 cm-1 b) 1700 ndash 600 cm-1 A amostra comercial sujeita

a moagem B amostra comercial

222 ndash Estudo da Picolinamida cristalizada em acetato de etilo e em etanol

A investigaccedilatildeo do comportamento teacutermico das diferentes amostras obtidas por cristalizaccedilatildeo em soluccedilatildeo por

calorimetria diferencial de varrimento de 25ordmC ateacute agrave fusatildeo estaacute ilustrado nas Figuras 228 a 229 Para os soacutelidos

obtidos por cristalizaccedilatildeo em etanol e em acetato de etilo agrave temperatura ambiente eacute registado um pico de fusatildeo

largo com temperatura de onset entre 96 e 97ordmC e entalpia compreendida entre 15 e 18 kJmol Os ensaios

foram efectuados 3 semanas apoacutes a preparaccedilatildeo das amostras e natildeo eacute expectaacutevel que a largura do pico possa ser

devida agrave contaminaccedilatildeo com o solvente Em ensaios realizados dois meses mais tarde verificou-se que natildeo ocor-

reu alteraccedilatildeo na amostra cristalizada de etanol enquanto que evoluccedilatildeo niacutetida teve lugar na amostra cristalizada

de acetato de etilo agrave temperatura ambiente Figuras 230 e 231

Na amostra obtida por cristalizaccedilatildeo em acetato de etilo com evaporaccedilatildeo do solvente a 4ordmC para aleacutem deste

primeiro pico eacute tambeacutem observado um segundo pico com temperatura de onset Tonset ~ 105ordmC Estes resulta-

dos apontam para a existecircncia de polimorfos gerados concomitantemente por este meacutetodo de cristalizaccedilatildeo

estando previstas novas experiecircncias para verificar a reprodutibilidade dos resultados e caso esta se confirme a

investigaccedilatildeo do soacutelido obtido por difracccedilatildeo de raios-X de poacute e de monocristal

a) b)

43

20 40 60 80 100 120

20

25

30

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

b) PA em acetato de etilo (frio)

a) PA em acetato de etilo (T amb)

Figura 228 ndash Curvas de DSC para a PA cristalizada em acetato de etilo β = 10ordmCmin a) meacutetodo P1prime m = 147 mg b)

meacutetodo P2prime m = 148 mg

20 40 60 80 100 120

20

25

30

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

b) PA em etanol (frio)

a) PA em etanol (T amb)

Figura 229 ndash Curvas de DSC para a PA cristalizada em etanol β = 10ordmCmin a) meacutetodo P1prime m = 152 mg b) meacutetodo

P2prime m = 149 mg

44

20 40 60 80 100 120

20

30

40

50

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

b) Aquecimento em Maio

a) Aquecimento em Marccedilo

Figura 230 ndash Curvas de DSC para a PA cristalizada em acetato de etilo agrave temperatura ambiente β = 10ordmCmin a) aque-

cimento em Marccedilo m = 138 mg b) aquecimento em Maio m = 135 mg

20 40 60 80 100 120

20

22

24

26

28

Flu

xo

de

Calo

r (m

W)

Temperatura (C)

b) Aquecimento em Maio

a) Aquecimento em Marccedilo

Figura 231 ndash Curvas de DSC para a PA cristalizada em etanol agrave temperatura ambiente β = 10ordmCmin a) aquecimento em

Marccedilo m = 139 mg b) aquecimento em Maio m = 144 mg

23 Estudo do Ibuprofeno

Como referido na secccedilatildeo 143 estaacute descrito que a mesma forma polimoacuterfica do ibuprofeno eacute obtida por crista-

lizaccedilatildeo em vaacuterios solventes e seguindo vaacuterios meacutetodos experimentais Os cristais tecircm morfologias diferentes e

propriedades mecacircnicas diferentes [28303142]

45

Neste capiacutetulo apresentam-se os resultados preliminares dum estudo calorimeacutetrico das amostras soacutelidas do ibu-

profeno cristalizadas em diferentes solventes e tambeacutem de amostras comerciais de duas origens distintas reali-

zado com o objectivo de averiguar o seu comportamento teacutermico

As formas soacutelidas obtidas por cristalizaccedilatildeo a partir das soluccedilotildees do ibuprofeno estatildeo apresentadas na tabela

seguinte

Tabela 28 ndash Imagens de formas soacutelidas do Ibuprofeno obtidas em diferentes condiccedilotildees experimentais (luz pola-

rizada 200x)

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

1

-

Comercial Sigma

4

Acetona

P2

2

Acetona

P1

5

n-Hexano

P2

3

n-Hexano

P1

Efectuou-se um estudo por difracccedilatildeo de raios-X de poacute das amostras de Ibuprofeno da Sigma e da amostra cris-

talizada de n-Hexano agrave temperatura ambiente O difractograma obtido experimentalmente para a amostra da

Sigma e o simulado para a forma I estatildeo representados na Figura 232 O espectro obtido para a amostra crista-

lizada em n-hexano era indistinguiacutevel destes

0 10 20 30 40

Inte

nsid

ad

e

2Theta

b) IBP Sigma

a) IBP forma I

Figura 232 ndash Espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute do ibuprofeno a) forma I b) Sigma

46

Da comparaccedilatildeo entre os dois difractogramas eacute possiacutevel afirmar que em ambos os casos as moleacuteculas tecircm a

mesma orientaccedilatildeo cristalograacutefica

Iniciou-se o estudo das amostras de ibuprofeno comercial da Sigma e da USP por Calorimetria Diferencial de

Varrimento com uma velocidade de varrimento β = 10ordmCmin realizando um aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC

(Figuras 233 e 234)

20 30 40 50 60 70 80 90

20

25

30

35

40

Temperatura (C)

Flu

xo d

e C

alo

r (m

W)

Figura 233 ndash Curva de DSC para o IBP comercial Sigma aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC β = 10ordmCmin m = 125mg

20 30 40 50 60 70 80 90

20

22

24

26

28

Temperatura (C)

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Figura 234 ndash Curva de DSC para o IBP USP aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC β = 10ordmCmin m = 134mg

As curvas de DSC apresentam apenas um sinal endoteacutermico estando os paracircmetros caracteriacutesticos da curva de

fusatildeo apresentados na Tabela 29

47

Tabela 29 ndash Valores de temperatura e de entalpia da transiccedilatildeo de fase registada no

aquecimento do ibuprofeno amostra da Sigma e da USP β = 10ordmCmin

Sigma USP

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

1 747 251 752 257 2 753 253 752 256 3 751 260 752 256 4 751 246 752 257

Meacutedia e desvio padratildeo 751plusmn03 253plusmn05 752plusmn005 257plusmn005

Natildeo haacute diferenccedilas significativas entre os resultados obtidos para as duas amostras apesar do pico de fusatildeo da

amostra da USP ser mais estreito

O estudo das amostras ibuprofeno obtidas por cristalizaccedilatildeo de acetona (P1 e P2) foi realizado por calorimetria

diferencial de varrimento na mesma gama de temperatura com velocidades de varrimento diferentes (β =

10ordmCmin e β = 2ordmCmin Figura 235)

70 75 80

18

20

22

24

26

28

30

32

34

36

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

2 - Cristalizaccedilao a frio

1 - Cristalizaccedilao agrave T amb

70 75 80

18

20

22

24

26

28

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

4 - Cristalizaccedilao a frio

3 - Cristalizaccedilao agrave T amb

Figura 235 ndash Curva de DSC para o IBP cristalizado de acetona procedimentos P1rsquo e P2rsquo aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC

a) β = 10ordmCmin m = 134mg b) β = 2ordmCmin 3 m = 138mg 4 m = 135 mg

O pico de fusatildeo obtido a partir da amostra cristalizada agrave temperatura ambiente apresenta-se parcialmente divi-

dido Uma explicaccedilatildeo comum para este facto eacute a existecircncia de polimorfismo Os paracircmetros caracteriacutesticos

destas curvas estatildeo apresentados na Tabela 210

a) b)

3

4

48

Tabela 210 ndash Valores de temperatura e de entalpia da transiccedilatildeo de fase registada no aquecimento do ibuprofeno

cristalizado de acetona β = 10ordmCmin e β = 2ordmCmin

A partir dos resultados apresentados na Tabela 210 podemos concluir que os cristais obtidos por cristalizaccedilatildeo a

baixa temperatura fundem aproximadamente 1ordmC abaixo dos cristais obtidos por cristalizaccedilatildeo agrave temperatura

ambiente Verifica-se ainda que mesmo a velocidades de varrimento diferentes os cristais obtidos nas mesmas

condiccedilotildees apresentam temperatura de fusatildeo muito semelhante

Os termogramas obtidos no estudo do ibuprofeno cristalizado de n-hexano (P1 e P2) por calorimetria dife-

rencial de varrimento com velocidades de varrimento diferentes (β = 10ordmCmin e β = 2ordmCmin) estatildeo apre-

sentados na Figura 236 e na Tabela 211

70 75 80

12

14

16

18

20

22

24

26

28

30

32

34

36

38

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

2 - Cristalizaccedilao a frio

1 - Cristalizaccedilao agrave T amb

70 75 80

20

22

24

26

28

30

Flu

xo d

e C

alo

r (m

W)

Temperatura (C)

4 - Cristalizaccedilao a frio

3 - Cristalizaccedilao agrave T amb

Figura 236 ndash Curva de DSC para o IBP cristalizado de n-hexano procedimentos P1rsquo e P2rsquo aquecimento de 25ordmC ateacute

95ordmC a) β = 10ordmCmin 1 m = 143mg 2 m = 139 mg b) β = 2ordmCmin 3 m = 140mg 4 m = 137 mg

A partir dos resultados podemos concluir que os cristais obtidos agrave temperatura ambiente e os cristais obtidos

com a cristalizaccedilatildeo a frio natildeo apresentam grande diferenccedila a niacutevel de temperatura e entalpia de fusatildeo No entan-

to o sinal obtido a partir da amostra cristalizada agrave temperatura ambiente aquecida tanto a 10ordmCmin como a

2ordmCmin apresenta-se dividido apesar da divisatildeo ser mais notoacuteria a 2ordmCmin

Cristalizaccedilatildeo agrave T amb Cristalizaccedilatildeo a frio

β 10ordmCmin 2ordmCmin 10ordmCmin 2ordmCmin

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

1 747 215 751 203 733 223 737 232

2 739 233 731 201 733 219 738 228

3 752 228 731 219 744 223 739 229

4 749 237 745 237 738 223 739 231

5 752 249 746 243 742 218 740 230

6 749 235 760 241 743 224 736 229

Meacutedia e desvio padratildeo 748plusmn05 233plusmn11 744plusmn10 224plusmn17 739plusmn05 222plusmn03 738plusmn02 230plusmn02

a) b)

49

Tabela 211 ndash Valores de temperatura e de entalpia da transiccedilatildeo de fase registada no aquecimento do ibuprofeno

cristalizado de n-hexano β = 10ordmCmin e β = 2ordmCmin

A partir dos resultados obtidos por DSC verificou-se que tanto a amostra cristalizada de acetona como a amos-

tra cristalizada de n-hexano ambas agrave temperatura ambiente apresentavam um pico de fusatildeo composto o que

pode indicar a ocorrecircncia de transiccedilotildees soacutelido-soacutelido e aleacutem disso temperatura de fusatildeo que difere da das

amostras obtidas na Sigma e na USP Sendo assim fez-se um estudo mais pormenorizado das amostras cristali-

zadas de n-hexano por comparaccedilatildeo com as amostras de ibp da Sigma e da USP por espectroscopia de IV para

caracterizaccedilatildeo da forma inicial A Figura 237 mostra os espectros de espectroscopia de IV-ATR das amostras

3000 2800 2600 2400

000

005

010

015

020

2540

2540

2540

2542

2601

2601

2601

2601

2631

2631

2631

2631

2729

2728

2728

2728

2850

2850

2850

2850

2868

2868

2868

2868

2877

2875

2875

2876

2924

2922

2922

2924

2954

2954

2956

Ab

so

rvacirc

ncia

(u

a

)

Numero de Onda (cm-1)

IBP USP

IBP comercial

IBP n-Hexano (frio)

IBP n-Hexano (Tamb)

2954

1800 1600 1400 1200 1000 800

000

005

010

015

020

025

030

035

040

045

050668

690747

779

849

867936

948

9701007

1070

1092

1124

1184

1231

12681320

1379

1419

14621506

Ab

so

rvacircncia

(u

a

)

Numero de Onda (cm-1)

IBP USP

IBP comercial

IBP n-Hexano (frio)

IBP n-Hexano (Tamb)

1712

Figura 237 ndash Espectro de IV (25ordmC) ibp USP ibp Sigma e ibp cristalizado de n-hexano a) 3100 ndash 2400 cm-1 b) 1800 ndash

650 cm-1

Os espectros de infravermelho das amostras a 25ordmC apontam para que se trate da mesma forma polimoacuterfica

Espectros de difracccedilatildeo de raios-X de poacute da amostra da Sigma e da amostra obtida por cristalizaccedilatildeo em n-

hexano natildeo mostraram tambeacutem diferenccedilas

Assim sendo a partir destes resultados natildeo satildeo detectadas diferenccedilas significativas entre as amostras de partida

e entatildeo as diferenccedilas registadas no comportamento teacutermico natildeo apontam para polimorfismo mas para altera-

ccedilotildees na formaccedilatildeo dos cristais nomeadamente no crescimento e tamanho das partiacuteculas[43ndash45] Estudos adicio-

nais satildeo necessaacuterios para confirmar esta hipoacutetese

Cristalizaccedilatildeo agrave T amb Cristalizaccedilatildeo a frio

β 10ordmCmin 2ordmCmin 10ordmCmin 2ordmCmin

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

1 741 224 744 236 742 247 744 249

2 744 223 748 234 746 242 742 247 3 740 225 745 238 743 246 740 242

4 743 227 747 237 743 243 745 240 Meacutedia e desvio padratildeo 742plusmn02 225plusmn02 746plusmn02 236plusmn02 743plusmn01 244plusmn02 743plusmn02 245plusmn04

50

51

Capiacutetulo 3

52

53

3 Conclusotildees

Alguns pontos discutidos nesta dissertaccedilatildeo merecem ser referidos como observaccedilotildees conclusivas A Calorime-

tria Diferencial de Varrimento (DSC) eacute um valioso instrumento de investigaccedilatildeo para caracterizar formas poli-

moacuterficas Com esta teacutecnica recolhe-se uma grande riqueza de informaccedilatildeo em relaccedilatildeo agrave estabilidade da substacircn-

cia em estudo tipo de transformaccedilatildeo que ocorre a uma dada temperatura por aquecimento ou arrefecimento e

mecanismo que preside a cada uma das transformaccedilotildees observadas Mas por si soacute esta teacutecnica natildeo eacute suficiente

para identificar a existecircncia de diferentes polimorfos de um mesmo composto Daiacute haver a necessidade de efec-

tuar um estudo mais completo utilizando teacutecnicas como a termomicroscopia espectroscopia de absorccedilatildeo no

infravermelho e ainda difracccedilatildeo de raios X de poacute

Conseguiram obter-se amostras puras de trecircs formas polimoacuterficas da pirazinamida a forma alfa (PZA comercial

e cristalizada em aacutegua) a forma delta (PZA cristalizada de acetona) e a forma gama (PZA obtida por liofiliza-

ccedilatildeo) as quais foram caracterizadas por espectroscopia de infravermelho

O polimorfo alfa da pirazinamida (α-PZA) e a forma delta (δ-PZA) por aquecimento transformam-se no poli-

morfo gama (γ-PZA) A forma gama por sua vez por aquecimento natildeo sofre qualquer transformaccedilatildeo de fase

ateacute agrave fusatildeo Foi possiacutevel tambeacutem identificar a transiccedilatildeo δrarrα em amostra do polimorfo delta quando contami-

nado com a forma alfa

Podemos ainda concluir mediante os resultados obtidos e com os conhecimentos adquiridos que estamos

perante casos de enantiotropia sendo o polimorfo delta a forma termodinamicamente estaacutevel agrave temperatura

ambiente Todos os polimorfos de pirazinamida satildeo cineticamente estaacuteveis agrave temperatura ambiente

No que diz respeito agrave picolinamida eacute interessante verificar a semelhanccedila do perfil das bandas do espectro da

picolinamida comercial na regiatildeo de elongaccedilatildeo do NndashH com o dos espectros dos polimorfos α e δ da pirazi-

namida Relembremos que nestas duas fases da pirazinamida haacute associaccedilatildeo molecular com a formaccedilatildeo de dois

diacutemeros centrossimeacutetricos que estatildeo tambeacutem presentes no cristal da forma I da picolinamida Verificou-se

ainda que a amostra comercial de picolinamida quando sujeita a moagem sofre alteraccedilatildeo da forma polimoacuterfica

No estudo realizado por DSC foi possiacutevel identificar pelo menos duas formas polimoacuterficas

Em ciclos de aquecimento arrefecimento verifica-se que o arrefecimento do fundido pode resultar em forma-

ccedilatildeo de estruturas diferentes em ciclos diferentes

A cristalizaccedilatildeo em acetato de etilo a 4ordmC aponta para a existecircncia de polimorfos gerados concomitantemente

por este meacutetodo de cristalizaccedilatildeo Estatildeo previstas novas experiecircncias para verificar a reprodutibilidade dos resul-

tados e caso esta se confirme a investigaccedilatildeo dos soacutelidos obtidos por difracccedilatildeo de raios-X de poacute e de monocris-

tal Quanto ao estudo das amostras cristalizadas em etanol e acetato de etilo em ensaios realizados dois meses

apoacutes a preparaccedilatildeo das amostras verificou-se que natildeo ocorreu alteraccedilatildeo na amostra cristalizada de etanol

enquanto que evoluccedilatildeo niacutetida teve lugar na amostra cristalizada de acetato de etilo por evaporaccedilatildeo do solvente agrave

temperatura ambiente

No estudo das amostras do ibuprofeno a partir dos resultados obtidos por DSC verificou-se que tanto a amos-

tra cristalizada de acetona como a amostra cristalizada de n-hexano ambas agrave temperatura ambiente apresenta-

54

vam um pico de fusatildeo composto o que poderia indicar a presenccedila de uma mistura de polimorfos mas atraveacutes

de um estudo mais pormenorizado usando Espectroscopia de Infravermelho e Difracccedilatildeo de Raios-X de poacute

esta hipoacutetese natildeo eacute aparentemente suportada podendo a divisatildeo dos picos dever-se ao tamanho das partiacuteculas

formadas durante o crescimento dos cristais Esta hipoacutetese teraacute de ser confirmada em trabalho futuro Este eacute

um exemplo interessante da importacircncia da utilizaccedilatildeo combinada de diferentes meacutetodos de estudo na investiga-

ccedilatildeo de polimorfismo

55

Capiacutetulo 4

56

57

4 Experimental

41 Materiais e Meacutetodos

411 ndash Materiais

4111 - Preparaccedilatildeo das amostras

A pirazinamida utilizada neste trabalho foi fornecida pela Fluka com uma pureza superior a 99 As amostras

de partida de picolinamida e ibuprofeno foram adquiridas agrave Sigma com purezas de 98 e 99 respectivamen-

te tendo-se usado tambeacutem ibuprofeno padratildeo USP

Na geraccedilatildeo das formas polimoacuterficas da pirazinamida foram usados diferentes processos de cristalizaccedilatildeo No

procedimento cristalizaccedilatildeo a partir de soluccedilotildees P1 usaram-se ~ 005 mmol do composto de partida dissolvidas

em 6 mL de um dado solvente agrave temperatura ambiente as soluccedilotildees foram filtradas para uma caixa de Petri e o

solvente evaporado agrave temperatura ambiente (~ 20ordmC) Foram usados como solventes aacutegua acetona dioxano

acetonitrilo e os soacutelidos obtidos foram analizados apoacutes um periacuteodo de duas semanas O segundo procedimento

ensaiado P2 consistiu num processo de liofilizaccedilatildeo efectuado num equipamento Labconco 5 soluccedilatildeo aquosa

preacute-congelada a -80ordmC ciclo de liofilizaccedilatildeo -30ordmC durante 2h -10ordmC durante 4h 0ordmC durante 6h 5ordmC durante

6h 10ordmC durante 48h e depois mantida agrave temperatura ambiente

No caso da picolinamida foi avaliada a formaccedilatildeo de formas soacutelidas usando o procedimento P1 descrito para a

pirazinamida (P1) empregando como solventes acetato de etilo e etanol tendo-se tambeacutem estudado cristaliza-

dos a partir do fundido (P2)

Na geraccedilatildeo das formas polimoacuterficas do ibuprofeno foram igualmente usados diferentes processos de cristaliza-

ccedilatildeo usando diferentes condiccedilotildees O procedimento 1 (P1) foi realizado da mesma forma da usada em P1 da

pirazinamida No procedimento 2 (P2) as soluccedilotildees foram preparadas da mesma forma que em P1 e apoacutes a

filtraccedilatildeo foram colocadas num frigoriacutefico a 4ordmC e o solvente evaporou a esta temperatura

Foram utilizados solventes de qualidade analiacutetica

412 ndash Meacutetodos

4121 ndash Calorimetria Diferencial de Varrimento (DSC)

A teacutecnica de Calorimetria Diferencial de Varrimento (DSC) ocupa um lugar de relevo de entre os meacutetodos de

investigaccedilatildeo da estrutura dos soacutelidos Trata-se de um meacutetodo largamente vulgarizado para o qual se dispotildee de

58

equipamento que apresenta na actualidade muitas potencialidades e que permite a obtenccedilatildeo de propriedades

termodinacircmicas com elevado grau de precisatildeo

A Calorimetria Diferencial de Varrimento eacute uma teacutecnica de anaacutelise teacutermica que regista a diferenccedila de fluxo teacuter-

mico entre a amostra e a referecircncia em funccedilatildeo do tempo ou da temperatura no decorrer de um programa de

temperatura preacute-seleccionado Eacute um meacutetodo de variaccedilatildeo entaacutelpica no qual a diferenccedila no fornecimento de

energia caloriacutefica entre uma substacircncia e um material de referecircncia eacute medida em funccedilatildeo da temperatura

enquanto a substacircncia em estudo e a referecircncia satildeo submetidas a um mesmo programa de aquecimento rigoro-

samente controlado

Estas medidas fornecem dados qualitativos e quantitativos em processos endoteacutermicos (absorccedilatildeo de energia

caloriacutefica) e exoteacutermicos (libertaccedilatildeo de energia caloriacutefica) permitindo obter informaccedilotildees referentes a alteraccedilotildees

de propriedades fiacutesicas eou quiacutemicas com por exemplo temperaturas caracteriacutesticas (temperatura de fusatildeo

cristalizaccedilatildeo transiccedilatildeo viacutetrea) grau de cristalinidade de um poliacutemero diagramas de fase entalpias de transiccedilatildeo

de fase e de reacccedilatildeo estabilidade teacutermica e oxidativa grau de pureza e cineacutetica de reacccedilotildees Por este motivo a

DSC eacute amplamente aplicada na caracterizaccedilatildeo de materiais orgacircnicos e inorgacircnicos cristalinos e amorfos assim

como nas induacutestrias farmacecircutica e cosmeacutetica alimentar etc

Como limitaccedilotildees desta teacutecnica refira-se a dificuldade de interpretaccedilatildeo (acontece algum processo mas qual)

requerendo normalmente outros meacutetodos complementares para a interpretaccedilatildeo dos resultados Para aleacutem dis-

so necessita de calibraccedilatildeo em toda a gama de temperatura

De acordo com os princiacutepios operacionais os caloriacutemetros diferenciais de varrimento podem ser divididos em

dois tipos de potecircncia compensada e de fluxo de energia caloriacutefica Neste trabalho utilizou-se o DSC do pri-

meiro tipo

Nos caloriacutemetros diferenciais de varrimento de potecircncia compensada (Figura 41) as ceacutelulas ou plataformas

onde se colocam a amostra e a referecircncia encontram-se equipadas individualmente com um sensor de resistecircn-

cia de platina que mede a temperatura de cada uma e uma resistecircncia de aquecimento

Figura 41 ndash Caloriacutemetro diferencial de varrimento de potecircncia compensada

Quando eacute detectada uma diferenccedila de temperatura entre a amostra e a referecircncia devido a uma alteraccedilatildeo da

amostra eacute alterada a energia teacutermica ( tH partpart ) fornecida agrave amostra de modo a manter um diferencial de tem-

peraturas nulo entre ambas (Tamostra = Treferecircncia) Uma vez que essa quantidade de energia eacute exactamente equiva-

1 ndash Resistecircncia de aquecimento 2 ndash Termoacutemetro

59

lente agrave quantidade de energia absorvida ou libertada na transformaccedilatildeo ocorrida na amostra o seu registo forne-

ce uma medida calorimeacutetrica directa da energia associada agrave transformaccedilatildeo

Como todos os instrumentos de medida os aparelhos de DSC apresentam um certo tempo de resposta devido

a alguma resistecircncia teacutermica o que se traduz pelo aparecimento de desvios da linha de base Para aumentar o

rigor das determinaccedilotildees o sinal calorimeacutetrico (SC) determinado pelo aparelho a aacuterea do pico eacute calibrado

determinando-se uma constante de calibraccedilatildeo K tal que realQ

SCK = sendo Qreal a energia caloriacutefica realmente

dissipado na ceacutelula A constante K eacute assim funccedilatildeo da temperatura da atmosfera em torno das ceacutelulas e de

quaisquer resistecircncias que conduzam a perdas de energia caloriacutefica As temperaturas de fusatildeo de padrotildees como

o iacutendio estanho chumbo por exemplo podem ser utilizadas para calibrar a temperatura indicada pelo equipa-

mento enquanto que a entalpia de fusatildeo destas substacircncias pode ser utilizada na calibraccedilatildeo do sinal calorimeacutetri-

co

Podem realizar-se ciclos de aquecimento arrefecimento percorridos entre a temperatura do azoto liacutequido e

700ordmC que eacute o limite superior de utilizaccedilatildeo da instrumentaccedilatildeo deste tipo recolhendo uma grande riqueza de

informaccedilatildeo relativamente agrave estabilidade da substacircncia em estudo tipo de transformaccedilatildeo que ocorre a uma dada

temperatura por aquecimento ou arrefecimento mecanismo que preside a cada uma das transformaccedilotildees obser-

vadas etc

Aproveitando as potencialidades do equipamento fazendo variar a velocidade de varrimento eacute ainda possiacutevel

estudar aspectos importantes relacionados com o mecanismo das transformaccedilotildees estruturais e pocircr em evidecircn-

cia a sobreposiccedilatildeo de sinais

Estes equipamentos aleacutem de possibilitarem medidas de baixos valores de variaccedilatildeo de entalpia possibilitam

ainda a utilizaccedilatildeo de pequenas quantidades de amostra (geralmente entre 1 e 20mg)

Procedimento experimental e equipamento utilizado

Os estudos de DSC foram realizados num caloriacutemetro Perkin-Elmer Pyris 1 equipado com sistema de refrige-

raccedilatildeo Intracooler com liacutequido de refrigeraccedilatildeo etilenoglicolaacutegua (11 vv) a ndash10ordmC usando azoto como gaacutes de

purga 20mLmin

As amostras foram preparadas em caacutepsulas em alumiacutenio de 10microl e 30microl Como ceacutelula de referecircncia usou-se uma

caacutepsula vazia idecircntica agrave usada para as amostras

A calibraccedilatildeo do aparelho foi feita de forma usual agrave velocidade de 10ordmCmin utilizada na grande maioria das

amostras A calibraccedilatildeo da temperatura [4647] foi realizada com padrotildees de elevada qualidade como o bifenilo

(CRM LGC 2610 Tfus = 6893plusmn003 ordmC) aacutecido benzoacuteico (CRM LGC 2606 Tfus = 12235 plusmn 002 ordmC) iacutendio

(Perkin-Elmer x = 9999 Tfus = 15660 ordmC) e cafeiacutena (substacircncia de calibraccedilatildeo Mettler Toledo ME 18 872

Tfus = 2356 plusmn 02 ordmC) A calibraccedilatildeo da entalpia foi realizada com iacutendio (∆fusH = 3286 plusmn 13 Jmol)

As amostras foram estudadas em ciclos de aquecimento arrefecimento a vaacuterias velocidade de varrimento

como seraacute referido posteriormente na apresentaccedilatildeo dos resultados e a calibraccedilatildeo confirmada a cada caso

60

4122 ndash Termomicroscopia

A termomicroscopia consiste na observaccedilatildeo microscoacutepica das amostras submetidas a aquecimento ou arrefeci-

mento usando luz polarizada As transformaccedilotildees que podem ocorrer na amostra em estudo podem ser obser-

vadas directamente na ocular do microscoacutepio ou registadas por meio de uma cacircmara fotograacutefica em viacutedeo com

a vantagem de serem gravadas e poderem ser estudadas em pormenor posteriormente Esta teacutecnica permite a

observaccedilatildeo dos efeitos dependentes da temperatura como por exemplo a fusatildeo dos cristais detecccedilatildeo de formas

cristalinas (polimorfismo)[48ndash49]

Com base no comportamento oacuteptico eacute costume dividir as substacircncias em dois grandes grupos Num o iacutendice

de refracccedilatildeo eacute independente da direcccedilatildeo de propagaccedilatildeo da radiaccedilatildeo apresenta um valor uacutenico para uma dada

substacircncia Estas substacircncias satildeo designadas opticamente por isotroacutepicas A este grupo pertencem os soacutelidos

amorfos e os soacutelidos cristalinos com arranjo reticular cuacutebico O outro grupo eacute caracterizado por apresentar um

iacutendice de refracccedilatildeo dependente da direcccedilatildeo de propagaccedilatildeo da luz As substacircncias que a ele pertencem satildeo

designadas opticamente por anisotroacutepicas Deste grupo fazem parte todos os soacutelidos cristalinos com excepccedilatildeo

daqueles que tecircm arranjo reticular cuacutebico

Na Figura 42 representa-se o dispositivo utilizado na observaccedilatildeo de uma amostra com luz polarizada

Figura 42 ndash Esquema de um sistema para observaccedilatildeo de uma amostra com luz polarizada

Um meio isotroacutepico natildeo altera a cor da radiaccedilatildeo que nela incide Contudo produz um decreacutescimo de intensida-

de da radiaccedilatildeo que torna visiacuteveis contornos na amostra e portanto permite acompanhar variaccedilotildees de forma e

volume que nela ocorram As amostras anisotroacutepicas apresentam cor diferente da luz incidente

Procedimento experimental e equipamento utilizado

O equipamento usado esquematicamente representado na Figura 43 eacute constituiacutedo por uma placa de aqueci-

mento DSC 600 da Linkam systems por um bloco central constituiacutedo por uma unidade CI94 cuja funccedilatildeo eacute

controlar a temperatura nas etapas de aquecimento arrefecimento uma unidade LNP942 que controla a

refrigeraccedilatildeo uma unidade VTO232 e um computador Intel (R) Pentium (R) 4 que controla todo o sistema A

ceacutelula eacute aquecida com um microforno cuja temperatura eacute controlada por sensores de Pt100 Para a observaccedilatildeo

Polarizador Amostra Analisador Detector

61

oacuteptica foi utilizado um microscoacutepio Leica DMRB uma cacircmara de viacutedeo Sony CCD-IRISRGB modelo DXC-

151 AP um monitor Sony HR Triniton modelo PVM-2053MD e um gravador de viacutedeo Sony SV0-1500P VHS

VCR Na anaacutelise de imagem usou-se o software da Linkam systems com RTVMS (Real Time Viacutedeo Measurement

System)

As amostras foram preparadas por dispersatildeo de uma pequena quantidade do material a estudar na ceacutelula da

amostra sendo esta coberta com uma tampa A dispersatildeo do material na ceacutelula permite estudar o comporta-

mento de partiacuteculas isoladas o que poderaacute ser uacutetil no caso da amostra ter comportamento heterogeacuteneo As

imagens foram obtidas por utilizaccedilatildeo combinada de luz polarizada e de compensadores de onda o que confere

agrave imagem de fundo uma cor uacutenica e natildeo negra Usou-se uma ampliaccedilatildeo de 200X

As amostras foram estudadas aquecendo a amostra entre os 25ordmC e a fusatildeo tendo sido usada uma velocidade

de 10ordmCmin

Figura 43 ndash Representaccedilatildeo esquemaacutetica do equipamento usado em termomicroscopia A ndash Placa de aquecimento B ndash

Microscoacutepio C ndash Cacircmara de viacutedeo D ndash Computador E ndash Interface graacutefica F ndash Sistema de controle da refri-

geraccedilatildeo G ndash Interface de computador H ndash Viacutedeo gravador I ndash Monitor J ndash Depoacutesito de azoto liacutequido

4123 ndash Conjugaccedilatildeo dos meacutetodos de Termomicroscopia e DSC

Os resultados obtidos a partir de medidas de DSC satildeo normalmente reprodutiacuteveis e quantitativos mas natildeo

podem estar sempre prontamente correlacionadas com a respectiva transformaccedilatildeo de fase ou reacccedilatildeo quiacutemica

que ocorre na substacircncia Tecircm sido feitas tentativas para melhorar alguns meacutetodos termoanaliacuteticos atraveacutes de

uma correlaccedilatildeo entre os seus resultados e as mudanccedilas fiacutesicas ou quiacutemicas da substacircncia em questatildeo As combi-

naccedilotildees destes dois meacutetodos tecircm demonstrado grande sucesso Os efeitos que natildeo mostram nenhuma mudanccedila

de entalpia significativa com DSC podem muitas vezes ser detectadas com microscopia Por outro lado as

investigaccedilotildees termomicroscoacutepicas requerem muitas vezes estimativas dos calores de transformaccedilatildeo fusatildeo e

cristalizaccedilatildeo[50ndash51]

62

4124 ndash Espectroscopia de Absorccedilatildeo no Infravermelho

A Espectroscopia de Absorccedilatildeo no IV estaacute associada ao uso de radiaccedilatildeo electromagneacutetica nesta regiatildeo do espec-

tro para estudar a composiccedilatildeo e a estrutura da mateacuteria

A energia associada agrave absorccedilatildeo na gama do infravermelho eacute capaz de promover transiccedilotildees vibracionais-

rotacionais vibracionais ou rotacionais Considerando que a faixa mais usual de utilizaccedilatildeo corresponde agrave regiatildeo

do infravermelho meacutedio (4000 a 400 cm-1) o estudo das transiccedilotildees vibracionais eacute o mais importante Para que

uma moleacutecula seja capaz de absorver no infravermelho eacute necessaacuterio que ela apresente variaccedilotildees de momento

dipolar associada ao modo vibracional considerado[3652ndash54]

Assim quando um material for avaliado utilizando radiaccedilatildeo infravermelha seraacute obtido um espectro que rela-

ciona absorvacircncia versus comprimento de onda (normalmente eacute utilizado o nuacutemero de onda que eacute o inverso do

comprimento de onda) que indica a ocorrecircncia ou natildeo de absorccedilatildeo pelo material de energia associada agravequele

comprimento de onda Como os grupos funcionais absorvem em diferentes comprimentos de onda eacute possiacutevel

identificar os grupos quiacutemicos presentes na amostra

O polimorfismo em cristais de compostos orgacircnicos eacute causado por diferentes arranjos estruturais da mesma

moleacutecula Se as interacccedilotildees moleculares no cristal satildeo bastantes fortes decorrentes de um fenoacutemeno como as

ligaccedilotildees de hidrogeacutenio as diferenccedilas nas formas polimoacuterficas podem ser evidenciadas com teacutecnicas como a

Espectroscopia de Absorccedilatildeo no Infravermelho IV

Reflectacircncia Total Atenuada (ATR)

Em 1961 Fahrenfort descreveu uma nova teacutecnica para obtenccedilatildeo de espectros de infravermelho para compostos

orgacircnicos a Reflectacircncia Total Atenuada (ATR ndash Attenuated Total Reflectance)

O modo de ATR eacute uma teacutecnica natildeo destrutiva que permite a obtenccedilatildeo de espectros de amostras soacutelidas ou

liacutequidas tais como soacutelidos pouco soluacuteveis poacutes pastas entre outras Eacute tambeacutem adequado para caracterizaccedilatildeo de

materiais que sejam demasiado finos ou que absorvam demasiado intensamente quando analisados por espec-

troscopia de transmitacircncia Na espectroscopia de infravermelhos por ATR a superfiacutecie da amostra eacute colocada

em contacto com a superfiacutecie de um cristal apropriado muitas vezes feito de Germeacutenio (Ge) ou de Seleneto de

Zinco (ZnSe) A radiaccedilatildeo infravermelha proveniente da fonte passa atraveacutes do cristal Quando o acircngulo de

incidecircncia na interface amostra cristal excede o acircngulo criacutetico a reflexatildeo total interna da radiaccedilatildeo ocorre e uma

onda evanescente eacute estabelecida na interface A radiaccedilatildeo eacute reflectida atraveacutes do cristal penetrando na amostra a

cada reflexatildeo ao longo da superfiacutecie do cristal (como esquematizado na figura seguinte Figura 44)

63

Figura 44 ndash Sistema ATR de muacuteltipla reflexatildeo

O feixe de radiaccedilatildeo perde energia no comprimento de onda em que o material da amostra absorve Apoacutes este

processo a radiaccedilatildeo atenuada resultante eacute direccionada do cristal para o percurso normal do feixe no espectro-

fotoacutemetro sendo medida pelo detector originando o espectro da amostra A profundidade da penetraccedilatildeo da

radiaccedilatildeo na amostra e o nuacutemero total de reflexotildees ao longo do cristal podem ser controlados pela variaccedilatildeo do

acircngulo de incidecircncia assim como pela selecccedilatildeo do tipo de cristal

Num espectrofotoacutemetro ATR tem de existir um contacto muito proacuteximo entre a amostra e a superfiacutecie do cris-

tal uma vez que o efeito ATR tem lugar nesta Daiacute que se utilize por vezes uma prensa de modo a garantir um

perfeito contacto entre a superfiacutecie da amostra e o cristal como no caso dos soacutelidos particulados

Nesta teacutecnica pouca ou nenhuma preparaccedilatildeo da amostra eacute requerida o que constitui uma grande vantagem nos

estudos de polimorfismo podendo ser usada na anaacutelise de uma grande variedade de soacutelidos e liacutequidos consoan-

te o tipo de cristal

Eacute importante realccedilar que apesar dos benefiacutecios esta teacutecnica possui algumas limitaccedilotildees que incluem a sensibili-

dade inferior em comparaccedilatildeo agrave proporcionada pelos meacutetodos convencionais

Procedimento experimental e equipamento utilizado

Os estudos de espectroscopia de absorccedilatildeo no infravermelho foram realizados num espectroacutemetro FTIR Ther-

moNicolet IR300 resoluccedilatildeo de 1cm-1 com a teacutecnica da pastilha de KBr e num PerkinElmer Spectrum 400 FT-

IRATR resoluccedilatildeo de 1cm-1

As amostras foram preparadas misturando-se uma certa quantidade de amostra com brometo de potaacutessio (cer-

ca de 07 mg de amostra e 100 mg de KBr)

4125 ndash Difracccedilatildeo de Raios X

Dentre as vaacuterias teacutecnicas de caracterizaccedilatildeo de materiais a teacutecnica de difracccedilatildeo de raios X eacute a mais indicada na

determinaccedilatildeo das fases cristalinas presentes nesses materiais Isto eacute possiacutevel porque nos cristais os aacutetomos se

64

ordenam em planos cristalinos separados entre si por distacircncias da mesma ordem de grandeza dos comprimen-

tos de onda dos raios X

Ao incidir um feixe de raios X num cristal o mesmo interage com os aacutetomos presentes originando o fenoacutemeno

de difracccedilatildeo A difracccedilatildeo de raios X ocorre segundo a Lei de Bragg (Equaccedilatildeo 1) a qual estabelece a relaccedilatildeo

entre o acircngulo de difracccedilatildeo e a distacircncia entre os planos que a originaram (caracteriacutesticos para cada fase cristali-

na)[55]

Figura 45 ndash Difracccedilatildeo de raios X e a Lei de Bragg[56]

A principal aplicaccedilatildeo da difracccedilatildeo de raios X refere-se agrave identificaccedilatildeo de compostos cristalinos sejam eles orgacirc-

nicos ou inorgacircnicos

Os planos de difracccedilatildeo e as suas respectivas distacircncias interplanares bem como as densidades de aacutetomos (elec-

trotildees) ao longo de cada plano cristalino satildeo caracteriacutesticas especiacuteficas e uacutenicas de cada substacircncia cristalina da

mesma forma que o padratildeo difractomeacutetrico por ela gerado Dentre as vantagens da teacutecnica de difracccedilatildeo de raios

X para a caracterizaccedilatildeo de fases destacam-se a simplicidade e rapidez do meacutetodo a confiabilidade dos resulta-

dos obtidos (pois o perfil de difracccedilatildeo obtido eacute caracteriacutestico para cada fase cristalina) a possibilidade de anaacutelise

de materiais compostos por uma mistura de fases e uma anaacutelise quantitativa destas fases[55]

Os ensaios de difracccedilatildeo de raios X de poacute foram realizados no Centro de Estudos de Materiais no Departamen-

to de Fiacutesica da Universidade de Coimbra

Procedimento experimental e equipamento utilizado

Foi preenchido um capilar de vidro com o poacute obtido pela moagem dos soacutelidos As amostras foram colocadas

num difractoacutemetro de poacute ENRAF-NONIUS (equipado com um detector CPS120 por INEL) e os dados foram

recolhidos durante 5h usando a geometria Debye-Scherrer Foi usada radiaccedilatildeo Cu Kα1 (λ = 1540598Aring) Como

calibrante externo foi usado o AlK(SO4)212H2O

Lei de Bragg nλ = 2d sen θ (Equaccedilatildeo 1) n nuacutemero inteiro (ordem de difracccedilatildeo) λ comprimento de onda dos raios X incidentes d distacircncia interplanar θ acircngulo de difracccedilatildeo

65

Bibliografia

[1] ndash Vencato I Estruturas Cristalinas por Difracccedilatildeo de Raios-X Caderno Brasileiro de Ensino de Fiacutesica Volume 5

(1988)

[2] ndash Atkins P Paula J Atkins Fiacutesico-Quiacutemica LTC Volume 1 7ordfEdiccedilatildeo (2003-2004)

[3] ndash Drago R Physical Methods For Chemists 2ordf Ed Saunders amp H B J College Publishers 17 (1992) 702

[4] ndash Giron D Thermochimica Acta 248 (1995) 1

[5] ndash Nangia A Accounts of Chemical Research 41 5 (2008) 595

[6] ndash Froehlich PE Gasparotto FS Journal of Basic and Applied Pharm Sciences 26 3 (2005) 205

[7] ndash Llinagraves A Goodman J Drug Discovery Today 13 516 (2008) 198

[8] ndash Costa L Universidade Federal do Rio Grande do Sul ldquoAvaliaccedilatildeo do Polimorfismo de Faacutermacos utiliza-

dos para a produccedilatildeo de medicamentos geneacutericos no Brasilrdquo (2005)

[9] ndash Lachman L Liebeman HA et all Teoria e Praacutetica na Induacutestria Farmacecircutica 1 (2005) 505

[10] ndash Bernstein J Crystal Polymorphism Engineering of Crystalline Materials Properties Springer Netherlands (2008) 87

[11] ndash Rodriacuteguez-Spong B Price C et all D Advanced Drug Delivery 56 (2004) 241

[12] ndash Buerger A Ramberger R Mikrochimica Acta 2 (1979) 259

[13] ndash Erdemir D Lee A et all Accounts of Chemical Research 42 (2009) 621

[14] ndash Manrich S Zanotto E et all Poliacutemeros Ciecircncia e Tecnologia ldquoAplicabilidade da Teoria Claacutessica da Nuclea-

ccedilatildeo Modificada (CD-CNT) agrave Cristalizaccedilatildeo de Poliacutemerosrdquo

[15] ndash Aaltonen J Allesoslash M et all European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics 71 (2009) 23

[16] ndash Chis V Picircrnau A et all Chemical Physics 316 (2005) 153

[17] ndash wwwffuppttoxicologiamonografiasano0304TuberculosedocPIRAZINAMIDAhtml

[18] ndash Becker C Dressman JB et all Journal of Pharmaceutical Sciences 97 9 (2008) 3709

[19] ndash Takaki Y Sasada Y Watanabeacute T Acta Crystallographica 13 (1960) 693

[20] ndash Ro G Sorum H Acta Crystallographica B28 (1972) 991

[21] ndash Ro G Sorum H Acta Crystallographica B28 (1972) 1677

[22] ndash Nakata K Takaki Y Memoirs of Osaka Kyoiku University Ser III Natural science and applied science 36 (1987)

93

[23] ndash Borba A Albrecht M et all Physical Chemistry Chemical Physics 10 (2008) 7010

[24] ndash Takano T Sasada Y et all Acta Crystallographica 21 (1966) 514

[25] ndash Borba A Zavaglia A et all Journal of Physical Chemistry A 112 (2008) 45

[26] ndash Marques L Departamento e Centro de Quiacutemica da Universidade de Eacutevora ldquoO Ibuprofeno Um faacutermaco com

sucessordquo

[27] ndash Perlovich G Kurkov S et all Journal of Pharmaceutical Sciences 93 (2004) 654

[28] ndash Rasenack N Muumlller B International Journal of Pharmaceutics 245 (2002) 9

[29] ndash Carvalho P Cass Q et all Brazilian Journal of Chemical Engineering 23 (2006) 291

[30] ndash Khan G Jiabi Z Drug Development and Industrial Pharmacy 24(5) (1998) 463

[31] ndash Rasenack N Muumlller W Development and Industrial Pharmacy 28 (2002) 1077

66

[32] ndash Dudognon E Danegravede F et all Pharmaceutical Research 25 (2008) 2853

[33] ndash wwwscribdcomdoc4003825Fisica-Difraccao-de-Raio-X (28082010)

[34] ndash Delgado M Marquez F et all Spectroscopy Lett 21 (1998) 841

[35] ndash Lautie A Froment F et all Spectroscopy Lett 9 (1976) 289

[36] ndash Chis V Pirnau A et all Chemical Physics 316 (2005) 153

[37] ndash Kalkar K Bhosekar M et all Spectrochimica Acta Part A 45 (1989) 635

[38] ndash Favila A Gallo M Mitnik D Journal of Molecular Modeling 13 (2007) 505

[39] ndash Gunasekaran S Sailatha E et all Indian Journal of Pure and Applied Physics 47 (2009) 259

[40] ndash Akyuz S Journal of Molecular Structure 651 (2003) 541

[41] ndash Jurneacuteen P Werngren J et all Antimicrobial Agents and Chemotheraphy 52 5 (2008) 1852

[42] ndash Garekani H Sadeghi F et all Drug Development and Industrial Pharmacy 27(8) (2001) 803

[43] ndash Kawakami K Miyoshi K et all Journal of Pharmaceuticals Sciences 95 (2006) 1354

[44] ndash Lee T Chang G Crystal Growth and Design 9 (2009) 3551

[45] ndash Xue Y Zhao Q et all Journal of Colloid and Interface Science 243 (2001) 388

[46] ndash Sabbah R An W et all Thermochimica Acta 331 (1999) 93

[47] ndash Gatta G Richardson J et all Pure and Applied Chemistry 78 (2006) 1455

[48] ndash Seefeldt K Miller J et all Journal of Pharmaceutical Sciences 96 5 (2007) 1147

[49] ndash Charsley E Stewart C et all Journal of Thermal Analysis and Calorimetry 72 (2003) 1087

[50] ndash Celis K Driessche I et all Measurement Science Review 1 1 (2001) 181

[51] ndash Wiedemann H Bayer G Journal of Thermal Analysis 30 (1985) 1273

[52] ndash wwwgooglept

[53] ndash Brittain H Journal of Pharmaceutical Sciences 86 4 (1997) 405

[54] ndash Norris T Aldridge P Sekulic S Analyst 122 (1997) 549

[55] ndash Albers A Melchiades F et all Ceracircmica 48 305 (2002) 34

[56] ndash Kahn H PMI-2201 Difracccedilatildeo de Raios X 1

[57] ndash Tuberculosis 88 2 (2008) 141

[58] ndash Akyuz S Journal of Molecular Structure 651-653 (2003) 541

[59] ndash Brittain H (ed) Physical Characterization of Pharmaceutical Solids (1995)

[60] ndash Šestaacutek J Comprehensive Analytical Chemistry XII XI (1984)

[61] ndash Casimiro MH Leal JP et all Anaacutelise Calorimeacutetrica aplicada a Poliacutemeros Bioloacutegicos 29

[62] ndash Yu-Chu M Li Thermochimica Acta 476 (2008) 1

[63] ndash Morbidoni H Quiacutemica Viva 3 (2004)

[64] ndash Yoshida S Pharmaceutical Society of Japan 11 5 (1963) 628

[65] ndash Sreevatsan S Pan X et all Antimicrobial Agents and Chemotheraphy 41 3 (1997) 636

[66] ndash Wesotowski M Konarski T Journal of Thermal Analysis 45 (1995) 1199

[67] ndash Vippagunta S Brittain H Grant D Advanced Drug Delivery 48 (2001) 3

[68] ndash Nunes S Euseacutebio M et all International Journal of Pharmaceutics 285 (2004) 13

[69] ndash Akalin E Akyuz S Vibrational Spectroscopy 42 (2006) 333

[70] ndash Szablowicz M Karpiński A et all Transition Metal Chemistry 31 (2006) 1075

67

[71] ndash Castro R Maria T et all Crystal Growth amp Design 10 (2010) 274

[72] ndash Correcirca R Lima D et all Laboratoacuterio de Cristalografia Instituto de Fiacutesica de Satildeo CarlosUSP

[73] - Buerger A Ramberger R Mikrochimica Acta 2 (1979) 273

[74] ndash Wirth D Stephenson G Organic Process Research amp Development 1 (1997) 55

[75] ndash Wang Y Li Y et all Spectrochimica Acta Part A 56 (2000) 2637

[76] ndash Byrn S Pfeiffer R et all Pharmaceutical Research 12 (1995) 945

[77] ndash Khankari R Grant D Thermochimica Acta 248 (1995) 61

[78] ndash Gavezzotti A Fillippini G Journal of the American Chemical Society 117 (1995) 12299

[79] ndash Hancock B Zografi G Journal of Pharmaceuticals Sciences 86 (1997) 1

[80] ndash Yu L Advanced Drug Delivery Reviews 48 (2001) 27

[81] ndash Kitamura M Journal of Crystal Growth 237-239 (2002) 2205

[82] ndash Snider D Addicks W et all Advanced Drug Delivery Reviews 56 (2004) 391

[83] ndash Allesoslash M Berg F et all Journal of Pharmaceuticals Sciences 97 (2008) 2145

[84] ndash Lerdkanchanaporn S Dollimore D Journal of Thermal Analysis 49 (1997) 879

[85] ndash Beach J Park M et all Pharmaceutical Development and Technology 10 (2005) 413

[86] ndash Passerini N Albertini B et all European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics 15 (2002) 71

68

69

Apecircndice

70

71

Algoriacutetmo de decisatildeo Q6A

(1)

Pesquisa de polimor-fos com o novo

faacutermaco

Apresenta diferentes polimorfos

NAtildeO Nenhuma acccedilatildeo a ser

tomada

SIM

Caracterizar as formas por - Difracccedilatildeo de raios-X de poacute - DSC Anaacutelise Teacutermica - Microscopia - Espectroscopia

IR PARA 2

72

(2)

Os polimorfos apre-sentam diferentes

propriedades

NAtildeO

SIM

Afecta a seguranccedila e a eficaacutecia do faacutermaco

Nenhum teste ou criteacuterio de aceitaccedilatildeo para o faacutermaco

NAtildeO

SIM

Estabelecer um criteacuterio de aceitaccedilatildeo para os polimorfos do faacutermaco IR PARA 3

73

(3)

Observa-se em (1) que primeiramente se estabelecem as caracteriacutesticas das possiacuteveis formas cristalinas do faacuter-

maco e as suas propriedades fiacutesico-quiacutemicas conforme o caso bem como a sua forma de detecccedilatildeo pelas meto-

dologias indicadas

Posteriormente a acccedilatildeo (2) visa estabelecer o impacto destas formas polimoacuterficas na seguranccedila e eficaacutecia do

faacutermaco auxiliando na determinaccedilatildeo de criteacuterios de aceitaccedilatildeo do faacutermaco e na avaliaccedilatildeo do risco sanitaacuterio que

representa tal fenoacutemeno num caso especiacutefico Havendo este risco o ICH estabeleceu em (3) vias de monitori-

zaccedilatildeo das alteraccedilotildees

O faacutermaco encontra-se dentro dos criteacuterios de

aceitaccedilatildeo dos ensaios de qualidade com modifica-

ccedilatildeo na proporccedilatildeo dos polimorfos

SIM Nenhum teste ou criteacuterio de aceitaccedilatildeo

para o faacutermaco

NAtildeO

Monitorar o polimorfismo durante a estabilidade do faacutermaco

A modificaccedilatildeo pode afectar a seguranccedila ou a

eficaacutecia

NAtildeO Natildeo haacute necessidade de estabelecer criteacuterios de aceitaccedilatildeo para polimorfis-

mo do faacutermaco

SIM

Estabelecer criteacuterios de aceitaccedilatildeo consis-tente com a seguranccedila eou eficaacutecia

10

estudo detalhado do papel de cada solvente e impureza presente no processo de cristalizaccedilatildeo pois estes tecircm

influecircncia directa na possiacutevel formaccedilatildeo de polimorfos durante a purificaccedilatildeo do material

A nucleaccedilatildeo envolve a formaccedilatildeo de agregados de moleacuteculas que excederam um tamanho criacutetico e satildeo portanto

estaacuteveis Uma vez que o nuacutecleo cristalino se formou este comeccedila a crescer pela incorporaccedilatildeo de outras moleacutecu-

las no cristal em crescimento A velocidade de crescimento de um cristal eacute directamente proporcional ao

sobrearrefecimento sobressaturaccedilatildeo e inversamente proporcional agrave viscosidade da soluccedilatildeo Quanto mais alta eacute

a viscosidade mais difiacutecil se torna a troca de mateacuteria entre a fase liacutequida e a superfiacutecie do cristal e mais lento

seraacute seu crescimento Devido a interacccedilotildees atractivas entre os cristais os grandes cristais que podem ser obser-

vados durante a cristalizaccedilatildeo satildeo normalmente formados por pequenos cristais unidos por ligaccedilotildees fracas A

morfologia dos cristais eacute determinada por condiccedilotildees internas e externas A cineacutetica de cristalizaccedilatildeo depende da

velocidade de formaccedilatildeo do nuacutecleo bem como da velocidade de crescimento dos cristais O tamanho e a forma

dos cristais dependem da relaccedilatildeo entre estes dois factores Normalmente o arrefecimento lento resulta em cris-

tais grandes enquanto que o arrefecimento raacutepido produz cristais menores

A forma cristalina resultante do processo de cristalizaccedilatildeo pode variar com o grau de supersaturaccedilatildeo A tempera-

tura pode ser considerada como a segunda variaacutevel mais importante que afecta o resultado da cristalizaccedilatildeo num

sistema polimoacuterfico O solvente os aditivos (e impurezas) a interface e o pH foram classificados como factores

secundaacuterios que afectam o processo de cristalizaccedilatildeo principalmente atraveacutes do seu efeito no grau de supersatu-

raccedilatildeo Figura 12

Figura 12 - Hierarquia dos paracircmetros que controlam o processo de cristalizaccedilatildeo nos sistemas polimoacuterficos [10]

Em suma para aumentar a probabilidade de descobrir todas as formas relevantes o espaccedilo de variaacuteveis que

contribui para a diversidade de formas soacutelidas deve ser abrangido o mais amplamente possiacutevel [10]

Solubilidade dos polimorfos

Controlo da cristalizaccedilatildeo dos polimorfos

Factores Primaacuterios

Supersaturaccedilatildeo Temperatura

Agitaccedilatildeo

Factores Secundaacuterios

Composiccedilatildeo do solvente Aditivos Impurezas

Interface pH

Nucleaccedilatildeo Crescimento dos cristais

Transiccedilotildees de fase

11

135 ndash Geraccedilatildeo de formas polimoacuterficas

Apesar do investimento em processos para encontrar todos os polimorfos dos Ingredientes Farmacecircuticos

Activos (API) novos polimorfos podem ainda aparecer sem aviso O objectivo no que diz respeito ao desen-

volvimento do estado soacutelido eacute identificar todos os polimorfos e solvatos importantes e caracterizaacute-los

Este objectivo de controlo de polimorfismo tem-se desenvolvido rapidamente Na uacuteltima deacutecada muitos novos

meacutetodos de controlo da formaccedilatildeo de polimorfos tecircm sido desenvolvidos e tem-se caracterizado um enorme

nuacutemero de novas formas polimoacuterficas parcialmente como resultado de avanccedilos nos meacutetodos para a caracteri-

zaccedilatildeo de polimorfos

Eacute essencial executar experiecircncias atraveacutes de uma variedade de meacutetodos sob vaacuterias condiccedilotildees (Tabela 12) Em

geral a cristalizaccedilatildeo a partir da soluccedilatildeo (arrefecimento ou evaporaccedilatildeo) e recristalizaccedilatildeo a partir de compostos

puros (sublimaccedilatildeo tratamento teacutermico cristalizaccedilatildeo a partir do fundido e moagem) satildeo os meacutetodos de escolha

para criar formas soacutelidas A cristalizaccedilatildeo a partir da soluccedilatildeo eacute normalmente usada para a formaccedilatildeo de formas

soacutelidas por diversas razotildees Em primeiro lugar pode ser descoberto um grande nuacutemero de polimorfos e solva-

tos por mudanccedila do solvente Em segundo lugar os soacutelidos farmacecircuticos satildeo muitas vezes expostos a diferen-

tes solventes durante o processo e deste modo a tendecircncia para a formaccedilatildeo de solvatos hidratos deve ser

sistematicamente estudada de modo a desenhar processos de fabrico Em terceiro lugar a desidrataccedilatildeo dos

hidratos eacute outra teacutecnica uacutetil e agraves vezes a uacutenica teacutecnica para descobrir uma forma polimoacuterfica Finalmente o

solvato (e especialmente o hidrato) pode ser de interesse como produto comercial

Recentemente satildeo referidas muitas teacutecnicas inovadoras (por exemplo cristalizaccedilatildeo capilar cristalizaccedilatildeo induzi-

da por laser e sonocristalizaccedilatildeo) que promovem a nucleaccedilatildeo e portanto a descoberta de formas cristalinas acti-

vas [15]

12

Tabela 12 ndash Meacutetodos para gerar vaacuterias formas soacutelidas [15]

Meacutetodo Graus de Liberdade

Cristalizaccedilatildeo por arrefecimento Solvente perfil de arrefecimento concentraccedilatildeo mistura

Evaporaccedilatildeo do solvente Solvente concentraccedilatildeo inicial velocidade de evaporaccedilatildeo temperatura

pressatildeo humidade relativa

Precipitaccedilatildeo Solvente anti-solvente velocidade de adiccedilatildeo do anti-solvente mistura

temperatura

Difusatildeo de vapor Solventes temperatura concentraccedilatildeo

Equiliacutebrio de suspensatildeo Solvente temperatura solubilidade programas de temperatura mistura

tempo de equliacutebrio

Cristalizaccedilatildeo a partir do fundido Mudanccedilas de temperatura (miacutenimo maacuteximo gradientes)

Sublimaccedilatildeo Gradiente de temperatura pressatildeo tipo de superfiacutecie

Mudanccedila de pH Temperatura velocidade de mudanccedila relaccedilatildeo aacutecido base conjugada

Tratamento mecacircnico (moagem

crio-moagem)

Tempo de moagem tipo de moinho

Liofilizaccedilatildeo Solvente concentraccedilatildeo programas de temperatura

Em geral os processos de cristalizaccedilatildeo mais raacutepidos tecircm uma grande tendecircncia para formar polimorfos metaes-

taacuteveis do que os processos mais lentos [7] A Figura 13 mostra a escala de tempo para os processos de cristali-

zaccedilatildeo mais tradicionais

13

Meses Dias Horas Minutos Segundos

Figura 13 ndash Diferentes metodologias para obtenccedilatildeo de formas soacutelidas mostrando a escala de tempo que pode favorecer

polimorfos estaacuteveis ou metaestaacuteveis [7]

14 Compostos Estudados

Neste trabalho foram estudados dois activos farmacecircuticos com larga aplicaccedilatildeo em praacutetica meacutedica a pirazina-

mida e o ibuprofeno A primeira um antituberculostaacutetico potente eacute uma carboxamida com um anel aromaacutetico

de pirazina possuindo portanto dois aacutetomos de azoto no anel um em posiccedilatildeo orto e outro meta relativamente

ao grupo amida O Ibuprofeno um anti-inflamatoacuterio natildeo-esteroacuteide eacute um derivado do aacutecido 2-propanoacuteico Foi

tambeacutem investigada uma outra carboxamida a picolinamida cuja estrutura difere da da pirazinamida por ter

apenas no anel aromaacutetico um azoto em posiccedilatildeo orto relativamente ao grupo amida

Para aleacutem do interesse oacutebvio da investigaccedilatildeo do polimorfismo destes compostos o trabalho realizado insere-se

num projecto mais abrangente de pesquisa de co-cristais sendo fundamental nesse acircmbito um conhecimento

profundo do estado soacutelido das substacircncias de partida

141 ndash Pirazinamida

A pirazinamida (PZA) (Figura 14) eacute um membro da famiacutelia da pirazina e eacute conhecida como um agente antitu-

berculostaacutetico muito eficaz recomendado pela Organizaccedilatildeo Mundial de Sauacutede[16]

Evaporaccedilatildeo

Amadurecimento

Cristalizaccedilatildeo por arrefecimento

Cristalizaccedilatildeo a partir de fundidos

Exposiccedilatildeo ao vapor do solvente

Exposiccedilatildeo a Humidade

Ciclos de Temperatura

Sublimaccedilatildeo

Polimorfos estaacuteveis Polimorfos metaestaveis

14

Figura 14 ndash Estrutura da pirazinamida

O mecanismo de acccedilatildeo da Pirazinamida ainda natildeo estaacute bem elucidado A sua actividade anti-microbiana deste

composto depende parcialmente na conversatildeo na sua forma activa o aacutecido pirazinoacuteico em meio aacutecido pela

enzima pirazinamidase (PZase) A sua ingestatildeo pode no entanto provocar efeitos adversos Os mais comuns

satildeo reacccedilotildees aleacutergicas dores articulares naacuteuseas anorexia febre voacutemitos anemia podendo ainda surgir altera-

ccedilotildees hepaacuteticas [17]

Estatildeo descritas 4 formas polimoacuterficas diferentes de PZA com diferentes estruturas cristalinas α- β- γ- e δ-

pirazinamida sendo tambeacutem referido um quinto possiacutevel polimorfo αrsquo semelhante a α[18]

No polimorfo α da Pirazinamida sistema monocliacutenico (a = 2307plusmn002 b = 672plusmn001 c = 372plusmn001 Aring β =

1010plusmn04ordm) o plano do anel e o plano do grupo amida formam um acircngulo de 5ordm As moleacuteculas de PZA estatildeo

ligadas por ligaccedilotildees de hidrogeacutenio NHmiddotmiddotmiddotO (290Aring) formando diacutemeros centrossimeacutetricos (Figura 15) A ligaccedilatildeo

intermolecular mais forte entre os diacutemeros encontra-se entre o aacutetomo de nitrogeacutenio do grupo carboxamida e o

aacutetomo de nitrogeacutenio do anel de pirazina da moleacutecula vizinha NHmiddotmiddotmiddotN[19]

Figura 15 ndash Estrutura do polimorfo α da pirazinamida [19]

Haacute pequenas mas significativas diferenccedilas entre os valores dos comprimentos de ligaccedilatildeo das moleacuteculas de pira-

zinamida nas formas α- e β-PZA tambeacutem cristal do sistema monocliacutenico (a = 14372plusmn0007 b = 3711plusmn0003

(1)

(4)

(2)

(7)

(8)

(9)

(6)

(5) (3)

15

c = 10726plusmn0005 Aring β = 10192plusmn005ordm) indicando que a ressonacircncia entre o grupo amida e o anel de pirazina

dando algum caraacutecter de ligaccedilatildeo dupla da ligaccedilatildeo C(2)ndashC(7) eacute menos notoacuteria na moleacutecula β-PZA do que na α-

PZA O comprimento de ligaccedilatildeo dupla C=O na moleacutecula β-PZA (1231Aring) eacute menor do que a correspondente na

moleacutecula α-PZA (124Aring) Na β-PZA o aacutetomo de carbono da cadeia lateral situa-se perto do plano do anel

Assim o grupo carboxamida desvia-se cerca de 32ordm do plano do anel comparando com 5ordm na estrutura da α-

PZA[19] Na β-PZA existem tambeacutem diacutemeros centrossimeacutetricos ligados por ligaccedilotildees de hidrogeacutenio entre o

aacutetomo de hidrogeacutenio da amida e o aacutetomo de oxigeacutenio do grupo amida (Figura 16)

Figura 16 ndash Estrutura do polimorfo β da pirazinamida [20]

Existem grandes diferenccedilas entre as formas δ e β da pirazinamida no que diz respeito agraves ligaccedilotildees C(2)ndashC(7) e

C(7)ndashO(9) (estas diferenccedilas satildeo mais acentuadas quando comparando as formas δ e β do que comparando as

formas α e β da pirazinamida) A ressonacircncia entre o grupo amida e o anel de pirazina (a ligaccedilatildeo C(2)ndashC(7)

apresenta algum caraacutecter de ligaccedilatildeo dupla) eacute maior na α-PZA do que na β-PZA Neste pressuposto os compri-

mentos de ligaccedilatildeo obtidos para a δ-PZA (sistema tricliacutenico a = 5728plusmn0002 b = 5221plusmn0003 c =

9945plusmn0006 Aring β = 9727plusmn004) parecem indicar uma ressonacircncia reforccedilada entre o grupo amida e o anel de

pirazina na estrutura da δ-PZA do que na estrutura da α-PZA O aacutetomo de carbono C(7) do grupo carboxami-

da da δ-PZA situa-se muito perto do plano do anel da pirazina uma vez que o valor do acircngulo C(5)ndashC(2)ndashC(7)

eacute de (1792plusmn04)Aring Assim o plano do grupo carboxamida tem um desvio de apenas 08ordm em relaccedilatildeo ao anel de

pirazina Neste polimorfo sistema tricliacutenico haacute associaccedilatildeo em diacutemeros e a ligaccedilatildeo de hidrogeacutenio N(8)ndash

H(8rsquorsquo)middotmiddotmiddotO(9) tem um comportamento de 290Aring Natildeo parece existir no entanto nenhuma ligaccedilatildeo de hidrogeacutenio

forte a ligar os diacutemeros na estrutura cristalina da δ-PZA ao contraacuterio do que acontece nas estruturas da α- e β-

PZA (Figura 17)[21]

Em todos os polimorfos foi identificada a ligaccedilatildeo de hidrogeacutenio intramolecular NndashHN

16

Figura 17 ndash Estrutura do polimorfo δ da pirazinamida [21]

A Figura 18 apresenta a estrutura do polimorfo da pirazinamida γ Esta eacute a uacutenica forma de pirazinamida conhe-

cida onde natildeo haacute associaccedilatildeo em unidades dimeacutericas

Figura 18 ndash Estrutura do polimorfo γ da pirazinamida[22]

Apesar das estruturas cristalinas estarem publicadas natildeo eacute conhecida a relaccedilatildeo de estabilidade entre elas e satildeo

referidas na literatura temperaturas de fusatildeo semelhantes para todas as formas

17

142 ndash Picolinamida

A picolinamida (2-piridina carboxamida) Figura 19 foi estudada neste trabalho devido agraves suas semelhanccedilas

estruturais com a pirazinamida

Figura 19 ndash Estrutura da Picolinamida

A picolinamida soacutelido agrave temperatura ambiente muito soluacutevel em soluccedilatildeo aquosa aciacutedica apresenta actividade

bioloacutegica importante como inibidor da acccedilatildeo da poli(ADP-ribose) sintetase[23]

De acordo com a anaacutelise cristalograacutefica por difracccedilatildeo de raios-X foram identificadas duas modificaccedilotildees cristali-

nas da picolinamida ambas pertencentes ao grupo espacial monocliacutenico P21a com quatro moleacuteculas na ceacutelula

unitaacuteria[24] Numa modificaccedilatildeo (fase α a = 1642 b = 711 c = 519 Aring β = 1002ordm) duas moleacuteculas de PA

estatildeo ligadas por um par de ligaccedilotildees de hidrogeacutenio NHO para formar um diacutemero centrossimeacutetrico como

ocorre tambeacutem nos polimorfos α β e δ da pirazinamida (Figura 110) Os diacutemeros estatildeo ligados entre si por um

segundo conjunto de ligaccedilotildees de hidrogeacutenio NHO tal como no polimorfo β da pirazinamida[24] Nesta

modificaccedilatildeo o anel natildeo contribui para a ligaccedilatildeo de hidrogeacutenio e as cadeias moleculares adjacentes satildeo mantidas

juntas por forccedilas de van der Waals A segunda modificaccedilatildeo cristalina da PA para a qual apenas se conhecem os

paracircmetros da ceacutelula (fase β a = 2004 b = 1132 c = 536 Aring β = 986ordm) exibe estrutura dimeacuterica similar agrave da

primeira e segundo Takino e colaboradores teraacute uma associaccedilatildeo molecular semelhante agrave α-pirazinamida ou seja

neste caso a ligaccedilatildeo lateral dos diacutemeros envolve a participaccedilatildeo de um aacutetomo do anel de piridina como aceitador

de ligaccedilotildees de hidrogeacutenio [25]

Figura 110 ndash Arranjos moleculares da PA no polimorfo α a) formaccedilatildeo do diacutemero centrossimeacutetrico b) formaccedilatildeo de

cadeias ou bandas c) estrutura do polimorfo α da picolinamida As linhas a tracejado indicam as ligaccedilotildees de

hidrogeacutenio [24]

a) b) c)

18

143 ndash Ibuprofeno

O Ibuprofeno (IBP) (Figura 111) eacute um faacutermaco do grupo dos anti-inflamatoacuterios natildeo esteroacuteides (do subgrupo

quiacutemico dos derivados do aacutecido propanoacuteico) faacutermacos esses que tecircm em comum a capacidade de combater a

inflamaccedilatildeo a dor e a febre Tal como os outros anti-inflamatoacuterios natildeo esteroacuteides actua inibindo a produccedilatildeo de

prostagladinas substacircncias quiacutemicas produzidas pelo corpo que causam inflamaccedilatildeo e contribuem para a per-

cepccedilatildeo de dor pelo ceacuterebro Este faacutermaco reduz tambeacutem a febre ao bloquear a siacutentese de prostaglandinas no

hipotaacutelamo responsaacutevel pela regulaccedilatildeo da temperatura do corpo Tem ainda propriedades anticoagulantes

Juntamente com o aacutecido acetilsaliciacutelico (princiacutepio activo da Aspirina e de outros medicamentos) e o paracetamol

(princiacutepio activo do Ben-U-Ron e de outros medicamentos) o ibuprofeno faz parte da lista de faacutermacos essen-

ciais da Organizaccedilatildeo Mundial de Sauacutede [26]

Figura 111 ndash Estrutura do Ibuprofeno

A moleacutecula de IBP possui um carbono quiral e satildeo comercializadas quer a mistura raceacutemica de S(+) ndash IBP e

R(ndash) ndash IBP quer o enantioacutemero puro O enantioacutemero com interesse terapecircutico eacute o S(+) ndash IBP mas nas espe-

cialidades farmacecircuticas eacute incorporado o R(ndash) ndash IBP formando uma mistura raceacutemica [27ndash29]

A utilizaccedilatildeo de diversas teacutecnicas para a cristalizaccedilatildeo agrave temperatura ambiente em diferentes solventes cristaliza-

ccedilatildeo por mudanccedila de temperatura e cristalizaccedilatildeo por evaporaccedilatildeo do solvente conduziram agrave obtenccedilatildeo de cristais

de IBP raceacutemico com haacutebitos cristalinos diferentes [30 31] Por exemplo quando foi utilizada a teacutecnica de cris-

talizaccedilatildeo por arrefecimento foram observados cristais com forma de placas achatadas usando aacutelcoois como

solvente Os cristais obtidos a partir de acetona eacuteter etiacutelico e n-hexano tinham a forma de agulhas A cristaliza-

ccedilatildeo por mudanccedila de temperatura usando o diclorometano como solvente formou cristais de morfologia cuacutebi-

ca A partir destes resultados concluiu-se que podiam ser obtidas diferentes morfologias dos cristais (haacutebito

tamanho superfiacutecie) do IBP raceacutemico dependendo da preparaccedilatildeo e dos solventes usados [32] Estes cristais

tinham tambeacutem propriedades fiacutesicas diferentes Mas estas diferentes formas satildeo estruturalmente isomoacuterficas e

natildeo haacute um polimorfismo cristalino verdadeiro

A forma cristalograacutefica obtida nestes solventes forma I possui grupo espacial monocliacutenico P21c [32] Duas

moleacuteculas de ibuprofeno formam um diacutemero ciacuteclico atraveacutes das ligaccedilotildees de hidrogeacutenio dos grupos carboxiacutelicos

O diacutemero RS (plusmn) ndash IBP eacute formado por ligaccedilotildees de hidrogeacutenio atraveacutes de um centro de inversatildeo com uma

moleacutecula na configuraccedilatildeo R e outra na configuraccedilatildeo S (Figura 112)

Adicionalmente agrave bem conhecida fase cristalina I que funde a aproximadamente 75ordmC foi recentemente encon-

trada outra fase cristalina (II) que funde a uma temperatura mais baixa (17ordmC) e eacute menos estaacutevel [30] A compa-

19

raccedilatildeo das entalpias de fusatildeo das duas formas e a ausecircncia de transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido conduz agrave forte suspeita que

estas duas variedades polimoacuterficas formam um sistema monotroacutepico a fase I eacute a forma estaacutevel e a fase II eacute a

metaestaacutevel [32]

Figura 112 ndash Estrutura do polimorfo I da moleacutecula de ibuprofeno[33]

20

21

Capiacutetulo 2

22

23

2 Resultados e Discussatildeo

21 Estudo da Pirazinamida

211 ndash Avaliaccedilatildeo Preliminar

Na tabela 21 satildeo apresentadas imagens registadas sob luz polarizada dos soacutelidos obtidos por cristalizaccedilatildeo a

partir das soluccedilotildees por liofilizaccedilatildeo e tambeacutem da amostra de partida

Tabela 21 ndash Pirazinamida Imagens dos soacutelidos obtidos em diferentes condiccedilotildees experimentais (luz polarizada

ampliaccedilatildeo 200x)

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

1

-

Amostra comercial

4

Acetona

P1

2

-

P2

5

Dioxano

P1

3

Aacutegua

P1

6

Acetonitrilo

P1

Como pode concluir-se das imagens apresentadas na tabela os soacutelidos obtidos apresentam morfologias diferen-

tes Nas amostras obtidas em aacutegua e acetona na amostra comercial e na obtida por liofilizaccedilatildeo os cristais tecircm a

forma de agulhas apesar de apresentarem tamanhos diferentes muito mais finos no caso do liofilizado Os

cristais que precipitaram usando dioxano e acetonitrilo como solvente apresentam-se sob a forma de placas

A caracterizaccedilatildeo dos soacutelidos 1 a 5 foi efectuada por difracccedilatildeo de raios-X de poacute Os difractogramas obtidos

experimentalmente estatildeo representados nas Figuras 21 a 24 conjuntamente com os espectros simulados que

mais se lhe aproximam

24

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Inte

nsid

ade

2Theta

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Inte

nsid

ade

2Theta

Figura 21 ndash Espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute a) pirazinamida comercial b) simulado para a forma α

O difractograma de poacute da forma α da pirazinamida tem picos caracteriacutesticos a 2θ = 78 137 153 177 243

264 274 276 278ordm A semelhanccedila dos perfis dos difractogramas da pirazinamida comercial com o desta for-

ma natildeo deixa duacutevidas de que a amostra de partida eacute o polimorfo α

Para a pirazinamida cristalizada em aacutegua (conforme descrito na secccedilatildeo 4111) fez-se um estudo semelhante

natildeo foram encontradas mudanccedilas significativas na estrutura do soacutelido relativamente agrave amostra comercial pois

apesar de ter sido cristalizada a partir de aacutegua o difractograma possui picos com localizaccedilatildeo e intensidade relati-

va idecircnticas agraves presentes no polimorfo alfa da pirazinamida tendo assim sido o soacutelido identificado com a forma

α

Do mesmo modo a coincidecircncia do espectro obtido para a amostra obtida por liofilizaccedilatildeo e do simulado para a

forma γ permitiu concluir que por liofilizaccedilatildeo se obteve o polimorfo γ Figura 22 com picos caracteriacutesticos a 2θ

= 129 173 184 239 254 259 272 274 297 303 336 393ordm

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Inte

nsid

ad

e

2Theta

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Inte

nsid

ad

e

2Theta

Figura 22 ndash Espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute a) amostra de pirazinamida obtida por liofilizaccedilatildeo b) simulado para o

polimorfo γ

A cristalizaccedilatildeo de acetona origina a forma δ da pirazinamida (Figura 23) com picos caracteriacutesticos a 2θ = 91

164 173 182 200 235 277ordm

a) b)

a) b)

25

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Inte

nsid

ad

e

2Theta

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Inte

nsid

ad

e

2Theta

Figura 23 ndash Espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute a) pirazinamida cristalizada em acetona b) simulado para a forma δ

Em dioxano foi obtida uma mistura das formas β ( 2θ = 126 168 169 253 255 267 272ordm) e γ como se

conclui da Figura 24

0 5 10 15 20 25 30 35 40

2Theta

Inte

nsid

ad

e

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Inte

nsid

ad

e

2Theta

γγγγ

ββββ

Figura 24 ndash Espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute a) amostra cristalizada em dioxano b) espectro simulado das formas

β e γ

A amostra cristalizada em acetonitrilo natildeo foi avaliada por este meacutetodo de estudo e seraacute discutida mais agrave frente

Dispomos de amostras puras dos polimorfos α δ e γ da pirazinamida sendo portanto possiacutevel fazer a sua

caracterizaccedilatildeo por espectroscopia de infravermelho e investigar a relaccedilatildeo de estabilidade entre as fases

212 ndash Caracterizaccedilatildeo por Espectroscopia de Infravermelho

A anaacutelise por espectrofotometria de infravermelho pode ser de grande utilidade na caracterizaccedilatildeo de estruturas

polimoacuterficas quanto agrave sua estrutura quiacutemica fornecendo indicaccedilatildeo de ocorrecircncia de modificaccedilotildees apoacutes o pro-

a) b)

a) b)

26

cesso de cristalizaccedilatildeo Para poder ser utilizada com esta finalidade eacute necessaacuterio produzir amostras puras de cada

um dos polimorfos e caracterizaacute-los previamente

Nos estudos publicados sobre infravermelho da pirazinamida no estado soacutelido foi utilizada a forma α [3435] e

em muitos trabalhos natildeo eacute identificado o polimorfo utilizado [36ndash40] Neste trabalho estamos em condiccedilotildees de

fazer a caracterizaccedilatildeo espectroscoacutepica das formas α γ e δ da pirazinamida

Neste composto satildeo de particular relevacircncia os modos vibracionais envolvendo os grupos NndashH e C=O (grupos

envolvidos na formaccedilatildeo de ligaccedilotildees de hidrogeacutenio) que seratildeo alvo de anaacutelise mais detalhada

Os espectros de infravermelho registados para os polimorfos α δ e γ da pirazinamida satildeo apresentados nas

Figuras 25 a 27 Estes espectros foram obtidos em pastilha de KBr Espectros obtidos no modo de reflectacircncia

total atenuada provaram que a preparaccedilatildeo da pastilha natildeo tem efeito nas formas polimoacuterficas

3600 3500 3400 3300 3200 3100 3000 2900 2800

Absorvancia au

Numero de onda cm-1

3412

3289

3161

2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400

Absorvancia au

439

551

669

786

874

1022

1165

1389

1510

1598

Numero de onda cm-1

1707

1620

Figura 25 ndash Espectro de IV da pza comercial polimorfo α a) 3650 ndash 2800 cm-1 b) 2000 ndash 400 cm-1

Satildeo registadas diferenccedilas notoacuterias nos espectros dos trecircs polimorfos Iremos referir as mais significativas

O espectro de absorccedilatildeo na regiatildeo do infravermelho da pirazinamida comercial (Figura 25 polimorfo α) apre-

senta bandas intensas em 3412 3289 e 3161 cm-1 atribuiacutedas agrave elongaccedilatildeo do NndashH e em 1707 cm-1 atribuiacuteda ao

grupo amida (elongaccedilatildeo C=O e deformaccedilatildeo angular NH2 amida I)) No caso do polimorfo γ Figura 26 a

elongaccedilatildeo do NndashH daacute origem a bandas em 3433 3308 3252 e 3166 e a vibraccedilatildeo Amida I daacute lugar a bandas em

1707 e 1686 cm-1

a) b)

27

3600 3500 3400 3300 3200 3100 3000 2900 2800

00

05

10

15

Numero de onda cm-1

Absorvancia au 3433

3308

3252

3166

2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400

00

05

10

15

1585

434549

653779

876

1027

1053

1168

1373

1524

1603

Numero de onda cm-1

Absorvancia au 1707

1686

Figura 26 ndash Espectro de IV da pza liofilizada polimorfo γ a) 3650 ndash 2800 cm-1 b) 2000 ndash 400 cm-1

O espectro de IV do polimorfo δ Figura 27 apresenta na regiatildeo de elongaccedilatildeo do NndashH um perfil proacuteximo do

do polimorfo α mas os maacuteximos de absorvacircncia situam-se a 3426 3287 e 3168 cm-1 Recordar que na estrutura

cristalina de ambos os polimorfos estatildeo presentes diacutemeros centrossimeacutetricos os quais natildeo existem no polimorfo

γ A vibraccedilatildeo Amida I tem o maacuteximo de absorvacircncia no valor de energia mais baixo dos trecircs polimorfos 1674

cm-1

3600 3500 3400 3300 3200 3100 3000 2900 2800

02

04

06

08

10

12

14

16

18

20

Absorvancia au

Numero de onda cm-1

3426

3287

3168

2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400

02

04

06

08

10

12

14

16

18

20

439561657

873

1027

1063

1089

1176

1385

1436

1524

1591

Absorvancia au

Numero de onda cm-1

1674

Figura 27 ndash Espectro de IV da pza cristalizada de acetona a 25ordmC polimorfo δ a) 3650 ndash 2800 cm-1 b) 2000 ndash 400 cm-1

213 ndash Investigaccedilatildeo de relaccedilotildees de estabilidade dos polimorfos da Pirazinamida

Iniciou-se a investigaccedilatildeo com o estudo de pza comercial polimorfo α por calorimetria diferencial de varrimen-

to com velocidade de varrimento β = 10ordmCmin efectuando aquecimento entre 25ordmC e 197ordmC

A Figura 28 mostra um termograma tiacutepico obtido nestas condiccedilotildees para a pza comercial

a) b)

a) b)

28

60 80 100 120 140 160 180 200

20

30

40

50

60

70

Flu

xo

de

Ca

lor

(mw

)

Temperatura (C)

Figura 28 ndash Curva de DSC do polimorfo α da pirazinamida aquecimento de 75ordmC ateacute 197ordmC β = 10ordmCmin

m = 122mg

A curva de de DSC do polimorfo α apresenta dois sinais endoteacutermicos De um conjunto de 6 amostras inde-

pendentes obteve-se para o 1ordmpico os valores de Tonset = (1462 plusmn 03) ordmC e ∆H = (14 plusmn 03) kJmol e para o

2ordmpico Tonset = (1881 plusmn 05) ordmC e ∆H = (281 plusmn 02) kJmol A Tabela 22 sumaria os resultados obtidos

Tabela 22 ndash Valores de temperatura e de entalpia das transiccedilotildees observadas no aquecimento da

pirazinamida polimorfo α β = 10ordmCmin

1ordmPico 2ordmPico

Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) 1 1462 15 1883 280 2 1464 17 1886 284 3 1459 12 1878 281 4 1466 09 1873 280 5 1458 16 1881 283 6 1463 12 1883 279

Meacutedia e desvio padratildeo 1462plusmn03 14plusmn03 1881plusmn05 281plusmn02

A partir do conhecimento termodinacircmico que se tem e dos valores de entalpia calculados podemos prever que

o 1ordmpico da curva de DSC da Figura 28 corresponde a uma transiccedilatildeo de fase soacutelido-soacutelido do composto e o 2ordm

pico corresponde agrave sua fusatildeo uma vez que o valor de entalpia deste uacuteltimo eacute muito superior quando compara-

do com o primeiro Um processo de aquecimento de 25ordmC ateacute 197ordmC efectuado por termomicroscopia permitiu

registar as imagens apresentadas na Figura 29

29

34ordmC 97ordmC 135ordmC 153ordmC

155ordmC 158ordmC 172ordmC 177ordmC

184ordmC 187ordmC 189ordmC 192ordmC

Figura 29 ndash Transiccedilotildees de fase observadas para a pza comercial por termomicroscopia de luz polarizada no decurso do

aquecimento de 25ordmC a 197ordmC β = 10ordmCmin ampliaccedilatildeo 200x

Estas imagens confirmam a identificaccedilatildeo das transiccedilotildees discutidas acima

Seguidamente fez-se um estudo mais pormenorizado destes resultados realizando dois aquecimentos um pri-

meiro ateacute ao fim da transiccedilatildeo de fase (de 25ordmC ateacute 160ordmC) seguido de arrefecimento ateacute 25ordmC e depois de aque-

cimento ateacute agrave fusatildeo (de 25ordmC ateacute 197ordmC) Os resultados obtidos estatildeo exemplificados na Figura 210 Nos pro-

cessos de arrefecimento natildeo foi registado qualquer pico (arrefecimento conduzido a 20ordmCmin 10ordmCmin

5ordmCmin e 2ordmCmin)

20000 40000 60000 80000 100000 120000 140000 160000 180000 200000

200000

300000

400000

500000

600000

2

Flu

xo d

e C

alo

r (m

W)

Temperatura (C)

1

Figura 210 ndash Curva de DSC da pza comercial com β = 10ordmCmin e m = 115mg a) 1ordm aquecimento de 25ordmC a 160ordmC

b) 2ordm aquecimento de 25ordmC a 197ordmC apoacutes arrefecimento do soacutelido 2 ateacute agrave temperatura ambiente

a)

b)

20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

Temperatura (ordmC)

20

30

40

50

60

30

Os resultados de quatro experiecircncias levadas a cabo nestas condiccedilotildees estatildeo indicados na Tabela 23

Tabela 23 ndash Valores de temperatura e de entalpia de transiccedilatildeo obtidos por aquecimento da

pirazinamida polimorfo α nas condiccedilotildees indicadas na Figura 210 β = 10ordmCmin

Curva a) Curva b)

Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) 1 1464 14 1885 281 2 1462 12 1879 284 3 1462 16 1882 277 4 1465 14 1884 282

Meacutedia e desvio padratildeo 1463plusmn02 14plusmn02 1883plusmn02 281plusmn03

Com estes resultados podemos confirmar a existecircncia de uma transiccedilatildeo de fase por volta dos 146ordmC (no 1ordm

aquecimento) Tonset = (1463 plusmn 02)ordmC ∆H = (14 plusmn 02) kJmol n = 4 e apenas a ocorrecircncia de fusatildeo por

volta dos 188ordmC no 2ordm aquecimento Tonset = (1883 plusmn 02)ordmC ∆H = (281 plusmn 03) kJmol Pode concluir-se que a

forma inicial da pza comercial se transforma noutra e que eacute esta segunda que sofre fusatildeo

O espectro de infravermelho da amostra obtida apoacutes a transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido Figura 211 aponta para a trans-

formaccedilatildeo do polimorfo α no polimorfo γ

3600 3450 3300 3150 3000

-01

00

01

02

03

04

05

06

07

08

09

10

3285

3414

Absorvancia au

Numero de onda cm-1

a)

b)

3430

33073244

3164

3085

2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400

-01

00

01

02

03

04

05

06

07

08

09

10

4371523

1601

617

1157

1512

1578

1610

546

651775

877

1025

10541169

1374

1582

Absorvancia au

Numero de onda cm-1

a)

b)

1706

1687

Figura 211 ndash Espectro de IV da pza comercial a) composto de partida b) apoacutes transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido i) 3650 ndash 2800 cm-

1 ii) 2000 ndash 400 cm-1

Com a teacutecnica de difracccedilatildeo de raios X aplicada a uma amostra de pza comercial aquecida ateacute 160ordmC confirmou-

se que a forma cristalina final (apoacutes transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido) eacute a forma gama (γ-pirazinamida)

Uma amostra obtida por aquecimento do polimorfo α ateacute 160ordmC foi deixada agrave temperatura ambiente e foi

novamente analisada 3 meses depois efectuando um aquecimento ateacute 197ordmC verificando-se que mesmo apoacutes

este tempo natildeo sofreu alteraccedilatildeo o termograma obtido eacute similar ao apresentado na Figura 210 b)

Para o polimorfo obtido por liofilizaccedilatildeo polimorfo γ o estudo calorimeacutetrico por DSC conduziu a curvas

exemplificadas na Figura 212 o que era o esperado atendendo aos resultados jaacute referidos

i) ii)

31

20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

20

40

60

80

Temperatura (C)

Flu

xo

de

ca

lor

(mW

)

Figura 212 ndash Curva de DSC do polimorfo γ da pirazinamida aquecimento de 25ordmC ateacute 197ordmC β = 10ordmCmin

m = 303mg

Na curva de DSC do polimorfo γ (Figura 212) observa-se apenas um sinal endoteacutermico correspondente agrave

fusatildeo da amostra De um conjunto de 3 amostras independentes obteve-se para o processo de fusatildeo os valores

de Tonset = (1882 plusmn 01)ordmC e ∆H = (280 plusmn 02)kJmol Tabela 24

Tabela 24 ndash Valores de temperatura e de entalpia de transiccedilatildeo de fase registada no aque-

cimento da pirazinamida polimorfo γ β = 10ordmCmin

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

1 1881 280 2 1881 278 3 1883 282

Meacutedia e desvio padratildeo 1882plusmn01 280plusmn02

Com estes resultados podemos concluir que esta forma polimoacuterfica da pirazinamida natildeo experimenta qualquer

transformaccedilatildeo soacutelido-soacutelido antes da fusatildeo

A amostra de pza cristalizada de acetona (polimorfo δ) foi tambeacutem caracterizada por calorimetria diferencial de

varrimento realizando ensaios de aquecimento ateacute 197ordmC com velocidade de 10ordmCmin (Figura 213)

32

20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

20

40

60

Temperatura (C)

Flu

xo

de

ca

lor

(mW

)

Figura 213 ndash Curva de DSC do polimorfo δ da pirazinamida (aquecimento de 25ordmC ateacute 197ordmC β = 10ordmCmin

m = 147mg)

Podemos verificar novamente a ocorrecircncia de duas transformaccedilotildees endoteacutermicas sendo que a primeira corres-

ponde a transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido Tonset = (1305 plusmn 03) ordmC ∆H = (17 plusmn 02) kJmol n = 5 e a segunda agrave fusatildeo

Tonset = (1883 plusmn 01) ordmC ∆H = (276 plusmn 06) kJmol n = 5 A Tabela 25 resume os resultados obtidos

O polimorfo δ foi entatildeo aquecido ateacute 165ordmC (apoacutes a transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido) natildeo se tendo observado qualquer

transiccedilatildeo de fase no arrefecimento subsequente ateacute agrave temperatura ambiente O espectro de difracccedilatildeo de raios-X

de poacute da amostra resultante deste ciclo de aquecimento arrefecimento permitiu concluir que a forma delta se

transforma no polimorfo gama apoacutes aquecimento

Tabela 25 ndash Valores de temperatura e de entalpia das transiccedilotildees de fase registadas no aqueci-

mento da pirazinamida polimorfo δ β = 10ordmCmin

1ordmPico 2ordmPico

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) 1 1308 18 1884 279 2 1303 17 1881 268 3 1304 18 1884 275 4 1301 14 1883 279 5 1307 17 1882 278

Meacutedia e desvio padratildeo 1305plusmn03 17plusmn02 1883plusmn01 276plusmn06

Na Figura 214 a) podemos verificar a existecircncia de uma grande irregularidade no pico correspondente agrave transi-

ccedilatildeo soacutelido-soacutelido o que poderaacute indicar a co-existecircncia de vaacuterias transformaccedilotildees Sendo assim fez-se um novo

estudo efectuando um aquecimento ateacute 137ordmC que eacute a zona onde existem os vaacuterios picos (Figura 214 b)) O

espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute desta amostra confirmou tratar-se da forma γ da pirazinamida natildeo ocor-

33

rendo qualquer outra transiccedilatildeo de fase apesar da irregularidade apresentada nos picos que poderaacute resultar de

heterogeneidade das partiacuteculas soacutelidas

120 140

32

34

36

Flu

xo

de

Calo

r (m

W)

Temperatura (C)

b) Aquecimento ateacute 165 C

a) Aquecimento ateacute 137 C

Figura 214 ndash Curvas de DSC para a pza cristalizada em acetona β = 10ordmCmin a) aquecimento de 25ordmC ateacute 137ordmC m =

147 mg b) aquecimento de 25ordmC ateacute165ordmC m = 152 mg

Foram obtidas para a amostra de pirazinamida gerada por cristalizaccedilatildeo em acetonitrilo amostra 6 na Tabela

21 as curvas de DSC apresentadas na Figura 215 registadas em diferentes condiccedilotildees experimentais aquecimen-

to ateacute agrave fusatildeo no caso da curva a e num ciclo de aquecimentos arrefecimentos no caso das curvas b Os arrefe-

cimentos foram realizados a 10ordmCmin natildeo se registando qualquer transiccedilatildeo de fase nesses varrimentos

Figura 215 ndash Curvas de DSC para a pza cristalizada em acetonitrilo (polimorfos α e δ) a m = 161 mg aquecimento de

25ordmC ateacute 197ordmC b1 m = 181 mg aquecimento de 25ordmC ateacute 135ordmC b2 aquecimento de 25ordmC ateacute 165ordmC apoacutes

arrefecimento de b1 ateacute 25ordmC b3 aquecimento de 25ordmC ateacute 197ordmC apoacutes arrefecimento de b2 ateacute 25ordmC β =

10ordmCmin

Temperatura (ordmC)

Flu

xo d

e C

alo

r (m

W)

34

Na Figura 215 observam-se duas transiccedilotildees endoteacutermicas antes do pico de fusatildeo Estas transformaccedilotildees de fase

foram estudadas por espectroscopia de IV

O espectro de IV da amostra de partida Figura 216 a) confirma que na cristalizaccedilatildeo em acetonitrilo foi gerada

uma mistura dos polimorfos α e δ (Figura 216 a)) Registou-se tambeacutem espectros de IV da amostra aquecida ateacute

135ordmC (como na curva de DSC b1 da Figura 215) Figura 216 b)) seguida de arrefecimento ateacute 25ordmC e da

amostra aquecida ateacute 165ordmC Figura 216 c)

Figura 216 ndash Espectro de Infravermelho de a) amostra de pirazinamida cristalizada em acetonitrilo b) amostra anterior

apoacutes aquecimento ateacute 135ordmC c) amostra apoacutes aquecimento ateacute 165ordmC A) espectros dos polimorfos α e

δ puros B) espectro do polimorfo γ puro

Satildeo evidentes a partir da Figura 216 as transiccedilotildees do polimorfo δ para o polimorfo α que posteriormente se

transforma no polimorfo γ A identidade das fases soacutelidas foi ainda confirmada por difracccedilatildeo de raios-X reali-

zadas em amostras preparadas de forma similar

Apesar de natildeo poder ser obtida a forma polimoacuterfica β pura os dados de DSC e termomicroscopia realizados na

amostra 5 (β + γ) mostram uma transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido endoteacutermica aos 95ordmC β = 10ordmCmin (Figura 217)

originando o polimorfo γ como depois foi confirmado por espectroscopia de IV e pela temperatura de fusatildeo

caracteriacutestica

Numero de onda cm-1

Absorv

ancia

u

a

a)

b)

c)

A

B

35

Figura 217 ndash a) Curvas de aquecimento da pza cristalizada de dioxano polimorfos β e γ m = 166 mg β = 10ordmCmin b)

Imagens de termomicroscopia registadas antes e depois da transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido

Estabilidade relativa dos polimorfos de pirazinamida

Todas as transiccedilotildees de fase verificadas no estudo da pirazinamida satildeo endoteacutermicas e na ausecircncia de mudanccedilas

conformacionais significativas da moleacutecula de pza nos diferentes polimorfos este comportamento aponta para

uma relaccedilatildeo enantiotroacutepica entre as fases envolvidas [122641] De acordo com Burger e Ramberger esta regra

da entalpia da transiccedilatildeo faz previsotildees correctas em 99 dos casos [26] A partir do estudo do comportamento

teacutermico das formas α β δ e γ da pirazinamida pode-se prever o diagrama energia de Gibbs em funccedilatildeo da tem-

peratura que se apresenta na Figura 218

Figura 218 ndash Diagrama de energia temperatura das formas cristalinas (α β δ e γ) da pirazinamida G representa a ener-

gia de Gibbs T a temperatura de transiccedilatildeo

Temperatura (ordmC)

dQ

dt

(mW

)

a) b)

Antes da transiccedilatildeo Depois da Transiccedilatildeo

Temperatura

Energ

ia

36

De acordo com este diagrama o polimorfo δ eacute a forma soacutelida termodinamicamente estaacutevel agrave temperatura

ambiente e o polimorfo γ eacute a forma cristalina mais estaacutevel acima de ~ 145ordmC De realccedilar a elevada estabilidade

cineacutetica de todas as formas polimoacuterficas da pirazinamida

22 Estudo da Picolinamida

Na tabela satildeo apresentadas imagens registadas sob luz polarizada das formas soacutelidas obtidas por cristalizaccedilatildeo a

partir das soluccedilotildees e tambeacutem da amostra de partida

Tabela 26 ndash Picolinamida Imagens dos soacutelidos obtidos em diferentes condiccedilotildees experimentais (luz polarizada

ampliaccedilatildeo 200x)

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

1

-

Amostra comercial

4

Etanol

P1

2

Acetato de etilo

P1

5

Etanol

P2

3

Acetato de etilo

P2

Foram observadas formas cristalinas com diferentes morfologias Quer na utilizaccedilatildeo de acetato de etilo quer na

amostra comercial foram obtidos cristais com a forma de placas apesar de apresentarem tamanhos diferentes

Os cristais que precipitaram usando etanol como solvente apresentam a forma de aglomerados esfeacutericos

Devido a problemas teacutecnicos com o difractoacutemetro de raios-X de poacute do Departamento de Fiacutesica da Universida-

de de Coimbra natildeo foi possiacutevel caracterizar as amostras por este meacutetodo

221 ndash Estudo da Picolinamida comercial

Apenas a picolinamida comercial foi caracterizada num equipamento de difracccedilatildeo de raios-X de poacute sendo a

amostra sujeita a moagem antes do ensaio O difractograma obtido estaacute representado na Figura 219 juntamen-

te com o espectro simulado da forma cristalina de picolinamida que se encontra caracterizada estruturalmente

37

[24] O difractograma de poacute da picolinamida comercial tem picos caracteriacutesticos a 2θ = 1665 1737 2068

2516 2802 3500ordm

10 20 30 40

Inte

nsid

ade

2Theta

b) Simulado

a) Experimental

Figura 219 ndash Espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute da picolinamida comercial a) experimental b) simulado

Da comparaccedilatildeo entre os dois difractogramas natildeo eacute possiacutevel afirmar que nos dois casos as moleacuteculas tenham a

mesma orientaccedilatildeo cristalograacutefica Voltaremos a discutir estes resultados mais tarde

O comportamento teacutermico da amostra de picolinamida comercial foi investigado por calorimetria diferencial de

varrimento e por termomicroscopia com luz polarizada

Na Figura 220 eacute apresentada uma curva tiacutepica obtida no estudo da picolinamida comercial por calorimetria

diferencial de varrimento com uma velocidade de varrimento β = 10ordmCmin realizando um aquecimento de

25ordmC ateacute 115ordmC

20 40 60 80 100

20

40

Temperatura (C)

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Figura 220 ndash Curva de DSC para a PA comercial aquecimento de 25ordmC ateacute 115ordmC β = 10ordmCmin m = 138mg

A curva de DSC da PA comercial Figura 220 apresenta tipicamente trecircs sinais endoteacutermicos De um conjunto

de 3 amostras independentes obteve-se para o 1ordmpico os valores de Tonset = (802plusmn005) ordmC e ∆H =

38

(020plusmn001)kJmol para o 2ordmpico os valores de Tonset = (10175plusmn008) ordmC e ∆H = (022plusmn001) kJmol e para o

3ordmpico os valores de Tonset = (1067plusmn01) ordmC e ∆H = (187plusmn005) kJmol Tabela 27

Tabela 27 ndash Valores de temperatura e de entalpia das transiccedilotildees de fase registadas no aquecimento da pico-

linamida amostra comercial β = 10ordmCmin

1ordmPico 2ordmPico 3ordmPico

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) 1 802 020 1018 022 1066 187 2 802 019 1017 022 1068 187 3 802 020 1018 021 1067 188

Meacutedia e desvio padratildeo 802plusmn005 020plusmn001 10175plusmn008 022plusmn001 1067plusmn01 187plusmn005

Imagens de termomicroscopia obtidas num varrimento realizado em condiccedilotildees idecircnticas satildeo apresentadas na

Figura 221 e confirmam o primeiro processo endoteacutermico como uma transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido

25ordmC 86ordmC 96ordmC 98ordmC

108ordmC 115ordmC

Figura 221 ndash Transiccedilotildees de fase observadas para a PA comercial por termomicroscopia de luz polarizada no decurso do

aquecimento de 25ordmC a 115ordmC β = 10ordmCmin ampliaccedilatildeo 200x

Uma vez confirmada a existecircncia de transiccedilotildees soacutelido-soacutelido no aquecimento da amostra de picolinamida

comercial estudou-se este processo em mais pormenor Fizeram-se ciclos de aquecimento arrefecimento ateacute

95ordmC e ateacute 105ordmC (temperaturas a que se verifica o fim da transiccedilatildeo) que se encontram representadas nas Figu-

ras 222 e 223

39

20 30 40 50 60 70 80 90 100

19

20

21F

luxo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

Arrefecimento

1 Aquecimento

20 40 60 80 100 120

20

30

40

Temperatura (C)

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Figura 222 ndash Curvas de DSC para a PA comercial β = 10ordmCmin m = 147mg a) aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC segui-

do de arrefecimento ateacute 25ordmC b) 2ordm aquecimento de 25ordmC ateacute 115ordmC

20 30 40 50 60 70 80 90 100 110

19

20

21

22

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

Arrefecimento

1 Aquecimento

20 40 60 80 100 120

20

30

40

Temperatura (C)

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Figura 223 ndash Curvas de DSC para a PA comercial β = 10ordmCmin m = 143mg a) aquecimento de 25ordmC ateacute 105ordmC segui-

do de arrefecimento ateacute 25ordmC b) 2ordm aquecimento de 25ordmC ateacute 115ordmC

Como eacute visiacutevel na Figura 222 no processo de arrefecimento natildeo eacute registada qualquer transiccedilatildeo de fase o que se

confirma pela ausecircncia de endoteacutermica correspondente agrave transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido na curva b) Em contrapartida

no processo de arrefecimento ilustrado na Figura 223 regista-se um processo exoteacutermico de baixa energia e no

aquecimento subsequente apenas o principal pico de fusatildeo eacute observado

Antes de passar agrave avaliaccedilatildeo por espectroscopia de Infravermelho dos diferentes soacutelidos obtidos nestes ciclos de

aquecimento arrefecimento referiremos os resultados de estudos por DSC dos soacutelidos obtidos por arrefeci-

mento do fundido

Nas Figuras 224 e 225 ilustram-se alguns resultados de ciclos de aquecimento arrefecimento a partir do fun-

dido β = 10ordmCmin Como se vecirc na Figura 224 c) apoacutes a cristalizaccedilatildeo do fundido satildeo obtidos dois picos de

elevada entalpia com Tonset = 102ordmC e 106ordmC que indiciam fusatildeo de duas formas polimoacuterficas diferentes Com

base nestes resultados eacute razoaacutevel interpretar a transiccedilatildeo a 102ordmC como um processo de fusatildeo Neste sentido o

ciclo aquecimento arrefecimento ilustrado na Figura 223 a) terminaria com a fusatildeo de uma contribuiccedilatildeo resi-

a) b)

a) b)

40

dual de uma forma soacutelida que no arrefecimento cristaliza no polimorfo mais abundante obtendo-se em seguida

fusatildeo desta forma pura Figura 223 b) Pode concluir-se que da comparaccedilatildeo das Figuras 224 e 225 que o arre-

fecimento do fundido pode resultar em formaccedilatildeo de estruturas diferentes em ciclos diferentes

20 40 60 80 100 120

-20

-10

0

10

20

30

40

50

Flu

xo

de C

alo

r (m

W)

Temperatura (C)

c) 2 Aquecimento

b) Arrefecimento

a) 1 Aquecimento

Figura 224 ndash Curvas de DSC para a PA comercial β = 10ordmCmin m = 164mg aquecimento seguido de arrefecimento e

novo aquecimento

20 40 60 80 100 120

-50

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

50

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

e) 3 Aquecimento

d) 2 Arrefecimento

c) 2 Aquecimento

b) 1 Arrefecimento

a) 1 Aquecimento

Figura 225 ndash Curvas de DSC para a PA comercial m = 147mg 1ordmaquecimento β = 10ordmCmin 1ordmarrefecimento β =

1ordmCmin 2ordmaquecimento β = 10ordmCmin 2ordmarrefecimento β = 10ordmCmin 3ordmaquecimento β =

10ordmCmin

Foram registados os espectros de FTIRATR da amostra obtida em ciclos de aquecimento arrefecimento

como referidos na Figura 222 a) e 223 a) Os espectros satildeo apresentados na Figura 226 onde estatildeo tambeacutem

identificadas as bandas principais

41

000

005

010

015

1612

316832751294

695

749

784

825

996

1043

10881155

1221

1246

1288

1386

1440

1468

15671586

1668

C 105

000

007

014

16143060

327434113450

1567

695

749

793

825

910

996

104310911164

1250

1288

1386

1443

1468

1586

Ab

so

rva

ncia

u

a

C 95

3300 3000 2700 1600 1400 1200 1000 800

000

008

016

3060

3451

15671601

1662

31663432

698

755

793

828907

996

10401094

1145

1285

1386

1440

15861659

3166

3273

Numero de onda cm-1

C 253415

Figura 226 ndash Espectro de IVATR da PA comercial a) composto de partida b) apoacutes aquecimento ateacute 95ordmC c) apoacutes

aquecimento ateacute 105ordmC

Eacute interessante verificar a semelhanccedila do perfil das bandas do espectro da picolinamida comercial Figura 226 a)

na regiatildeo de elongaccedilatildeo do NndashH com o dos espectros dos polimorfos α e δ da pirazinamida (Figuras 25 e 27)

Relembremos que nestas duas fases da pirazinamida haacute associaccedilatildeo molecular com a formaccedilatildeo de dois diacutemeros

centrossimeacutetricos que estatildeo tambeacutem presentes no cristal da picolinamida

Os espectros dos soacutelidos resultantes dos diferentes tratamentos teacutermicos diferem principalmente como espera-

do na regiatildeo de elongaccedilatildeo do NndashH e na amida I O espectro c) apresenta grande semelhanccedila com o obtido por

Fausto e Colaboradores [23 25] para um cristal obtido por annealing dum filme de vidro a T = 280 K e corres-

ponde a um polimorfo diferente do que estaacute presente na amostra de partida

O espectro apresentado na Figura 226 b) na interpretaccedilatildeo que temos vindo a fazer seria originado por uma

mistura de polimorfos Para a validaccedilatildeo desta interpretaccedilatildeo seraacute essencial proceder ao estudo por difracccedilatildeo de

raios-X de poacute das amostras preparadas de modo idecircntico

Numa nota final apresenta-se na Figura 227 A o espectro FTIRATR registado apoacutes moagem da amostra de

picolinamida comercial em almofariz no procedimento habitualmente usado na preparaccedilatildeo de pastilha para

infravermelho Como eacute evidente da comparaccedilatildeo com o espectro da amostra analisada sem preparaccedilatildeo Figura

227 B a moagem produz alteraccedilatildeo da forma polimoacuterfica Lembremos que na obtenccedilatildeo do espectro de difrac-

ccedilatildeo de raios-X de poacute apresentado na Figura 219 se procedeu agrave moagem do composto Seraacute portanto necessaacute-

rio realizar mais ensaios sobre a amostra comercial para confirmar as conclusotildees que a Figura 219 indica as

diferenccedilas observadas nos difractogramas poderatildeo resultar da moagem da amostra

a)

b)

c)

42

3600 3500 3400 3300 3200 3100 3000 2900 2800

000

005

010

015

Ab

so

rvacircn

cia

(u

a)

Numero de onda (cm-1)

B Amostra comercial

A Amostra comercial sujeita a moagem

1600 1400 1200 1000 800 600

000

005

010

015

020

025

030

Abso

rvacirc

ncia

(u a

)

Numero de onda (cm-1)

B Amostra comercial

A Amostra comercial sujeita a moagem

Figura 227 ndash Espectro de IVATR da picolinamida a) 3600 ndash 2800 cm-1 b) 1700 ndash 600 cm-1 A amostra comercial sujeita

a moagem B amostra comercial

222 ndash Estudo da Picolinamida cristalizada em acetato de etilo e em etanol

A investigaccedilatildeo do comportamento teacutermico das diferentes amostras obtidas por cristalizaccedilatildeo em soluccedilatildeo por

calorimetria diferencial de varrimento de 25ordmC ateacute agrave fusatildeo estaacute ilustrado nas Figuras 228 a 229 Para os soacutelidos

obtidos por cristalizaccedilatildeo em etanol e em acetato de etilo agrave temperatura ambiente eacute registado um pico de fusatildeo

largo com temperatura de onset entre 96 e 97ordmC e entalpia compreendida entre 15 e 18 kJmol Os ensaios

foram efectuados 3 semanas apoacutes a preparaccedilatildeo das amostras e natildeo eacute expectaacutevel que a largura do pico possa ser

devida agrave contaminaccedilatildeo com o solvente Em ensaios realizados dois meses mais tarde verificou-se que natildeo ocor-

reu alteraccedilatildeo na amostra cristalizada de etanol enquanto que evoluccedilatildeo niacutetida teve lugar na amostra cristalizada

de acetato de etilo agrave temperatura ambiente Figuras 230 e 231

Na amostra obtida por cristalizaccedilatildeo em acetato de etilo com evaporaccedilatildeo do solvente a 4ordmC para aleacutem deste

primeiro pico eacute tambeacutem observado um segundo pico com temperatura de onset Tonset ~ 105ordmC Estes resulta-

dos apontam para a existecircncia de polimorfos gerados concomitantemente por este meacutetodo de cristalizaccedilatildeo

estando previstas novas experiecircncias para verificar a reprodutibilidade dos resultados e caso esta se confirme a

investigaccedilatildeo do soacutelido obtido por difracccedilatildeo de raios-X de poacute e de monocristal

a) b)

43

20 40 60 80 100 120

20

25

30

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

b) PA em acetato de etilo (frio)

a) PA em acetato de etilo (T amb)

Figura 228 ndash Curvas de DSC para a PA cristalizada em acetato de etilo β = 10ordmCmin a) meacutetodo P1prime m = 147 mg b)

meacutetodo P2prime m = 148 mg

20 40 60 80 100 120

20

25

30

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

b) PA em etanol (frio)

a) PA em etanol (T amb)

Figura 229 ndash Curvas de DSC para a PA cristalizada em etanol β = 10ordmCmin a) meacutetodo P1prime m = 152 mg b) meacutetodo

P2prime m = 149 mg

44

20 40 60 80 100 120

20

30

40

50

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

b) Aquecimento em Maio

a) Aquecimento em Marccedilo

Figura 230 ndash Curvas de DSC para a PA cristalizada em acetato de etilo agrave temperatura ambiente β = 10ordmCmin a) aque-

cimento em Marccedilo m = 138 mg b) aquecimento em Maio m = 135 mg

20 40 60 80 100 120

20

22

24

26

28

Flu

xo

de

Calo

r (m

W)

Temperatura (C)

b) Aquecimento em Maio

a) Aquecimento em Marccedilo

Figura 231 ndash Curvas de DSC para a PA cristalizada em etanol agrave temperatura ambiente β = 10ordmCmin a) aquecimento em

Marccedilo m = 139 mg b) aquecimento em Maio m = 144 mg

23 Estudo do Ibuprofeno

Como referido na secccedilatildeo 143 estaacute descrito que a mesma forma polimoacuterfica do ibuprofeno eacute obtida por crista-

lizaccedilatildeo em vaacuterios solventes e seguindo vaacuterios meacutetodos experimentais Os cristais tecircm morfologias diferentes e

propriedades mecacircnicas diferentes [28303142]

45

Neste capiacutetulo apresentam-se os resultados preliminares dum estudo calorimeacutetrico das amostras soacutelidas do ibu-

profeno cristalizadas em diferentes solventes e tambeacutem de amostras comerciais de duas origens distintas reali-

zado com o objectivo de averiguar o seu comportamento teacutermico

As formas soacutelidas obtidas por cristalizaccedilatildeo a partir das soluccedilotildees do ibuprofeno estatildeo apresentadas na tabela

seguinte

Tabela 28 ndash Imagens de formas soacutelidas do Ibuprofeno obtidas em diferentes condiccedilotildees experimentais (luz pola-

rizada 200x)

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

1

-

Comercial Sigma

4

Acetona

P2

2

Acetona

P1

5

n-Hexano

P2

3

n-Hexano

P1

Efectuou-se um estudo por difracccedilatildeo de raios-X de poacute das amostras de Ibuprofeno da Sigma e da amostra cris-

talizada de n-Hexano agrave temperatura ambiente O difractograma obtido experimentalmente para a amostra da

Sigma e o simulado para a forma I estatildeo representados na Figura 232 O espectro obtido para a amostra crista-

lizada em n-hexano era indistinguiacutevel destes

0 10 20 30 40

Inte

nsid

ad

e

2Theta

b) IBP Sigma

a) IBP forma I

Figura 232 ndash Espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute do ibuprofeno a) forma I b) Sigma

46

Da comparaccedilatildeo entre os dois difractogramas eacute possiacutevel afirmar que em ambos os casos as moleacuteculas tecircm a

mesma orientaccedilatildeo cristalograacutefica

Iniciou-se o estudo das amostras de ibuprofeno comercial da Sigma e da USP por Calorimetria Diferencial de

Varrimento com uma velocidade de varrimento β = 10ordmCmin realizando um aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC

(Figuras 233 e 234)

20 30 40 50 60 70 80 90

20

25

30

35

40

Temperatura (C)

Flu

xo d

e C

alo

r (m

W)

Figura 233 ndash Curva de DSC para o IBP comercial Sigma aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC β = 10ordmCmin m = 125mg

20 30 40 50 60 70 80 90

20

22

24

26

28

Temperatura (C)

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Figura 234 ndash Curva de DSC para o IBP USP aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC β = 10ordmCmin m = 134mg

As curvas de DSC apresentam apenas um sinal endoteacutermico estando os paracircmetros caracteriacutesticos da curva de

fusatildeo apresentados na Tabela 29

47

Tabela 29 ndash Valores de temperatura e de entalpia da transiccedilatildeo de fase registada no

aquecimento do ibuprofeno amostra da Sigma e da USP β = 10ordmCmin

Sigma USP

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

1 747 251 752 257 2 753 253 752 256 3 751 260 752 256 4 751 246 752 257

Meacutedia e desvio padratildeo 751plusmn03 253plusmn05 752plusmn005 257plusmn005

Natildeo haacute diferenccedilas significativas entre os resultados obtidos para as duas amostras apesar do pico de fusatildeo da

amostra da USP ser mais estreito

O estudo das amostras ibuprofeno obtidas por cristalizaccedilatildeo de acetona (P1 e P2) foi realizado por calorimetria

diferencial de varrimento na mesma gama de temperatura com velocidades de varrimento diferentes (β =

10ordmCmin e β = 2ordmCmin Figura 235)

70 75 80

18

20

22

24

26

28

30

32

34

36

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

2 - Cristalizaccedilao a frio

1 - Cristalizaccedilao agrave T amb

70 75 80

18

20

22

24

26

28

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

4 - Cristalizaccedilao a frio

3 - Cristalizaccedilao agrave T amb

Figura 235 ndash Curva de DSC para o IBP cristalizado de acetona procedimentos P1rsquo e P2rsquo aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC

a) β = 10ordmCmin m = 134mg b) β = 2ordmCmin 3 m = 138mg 4 m = 135 mg

O pico de fusatildeo obtido a partir da amostra cristalizada agrave temperatura ambiente apresenta-se parcialmente divi-

dido Uma explicaccedilatildeo comum para este facto eacute a existecircncia de polimorfismo Os paracircmetros caracteriacutesticos

destas curvas estatildeo apresentados na Tabela 210

a) b)

3

4

48

Tabela 210 ndash Valores de temperatura e de entalpia da transiccedilatildeo de fase registada no aquecimento do ibuprofeno

cristalizado de acetona β = 10ordmCmin e β = 2ordmCmin

A partir dos resultados apresentados na Tabela 210 podemos concluir que os cristais obtidos por cristalizaccedilatildeo a

baixa temperatura fundem aproximadamente 1ordmC abaixo dos cristais obtidos por cristalizaccedilatildeo agrave temperatura

ambiente Verifica-se ainda que mesmo a velocidades de varrimento diferentes os cristais obtidos nas mesmas

condiccedilotildees apresentam temperatura de fusatildeo muito semelhante

Os termogramas obtidos no estudo do ibuprofeno cristalizado de n-hexano (P1 e P2) por calorimetria dife-

rencial de varrimento com velocidades de varrimento diferentes (β = 10ordmCmin e β = 2ordmCmin) estatildeo apre-

sentados na Figura 236 e na Tabela 211

70 75 80

12

14

16

18

20

22

24

26

28

30

32

34

36

38

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

2 - Cristalizaccedilao a frio

1 - Cristalizaccedilao agrave T amb

70 75 80

20

22

24

26

28

30

Flu

xo d

e C

alo

r (m

W)

Temperatura (C)

4 - Cristalizaccedilao a frio

3 - Cristalizaccedilao agrave T amb

Figura 236 ndash Curva de DSC para o IBP cristalizado de n-hexano procedimentos P1rsquo e P2rsquo aquecimento de 25ordmC ateacute

95ordmC a) β = 10ordmCmin 1 m = 143mg 2 m = 139 mg b) β = 2ordmCmin 3 m = 140mg 4 m = 137 mg

A partir dos resultados podemos concluir que os cristais obtidos agrave temperatura ambiente e os cristais obtidos

com a cristalizaccedilatildeo a frio natildeo apresentam grande diferenccedila a niacutevel de temperatura e entalpia de fusatildeo No entan-

to o sinal obtido a partir da amostra cristalizada agrave temperatura ambiente aquecida tanto a 10ordmCmin como a

2ordmCmin apresenta-se dividido apesar da divisatildeo ser mais notoacuteria a 2ordmCmin

Cristalizaccedilatildeo agrave T amb Cristalizaccedilatildeo a frio

β 10ordmCmin 2ordmCmin 10ordmCmin 2ordmCmin

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

1 747 215 751 203 733 223 737 232

2 739 233 731 201 733 219 738 228

3 752 228 731 219 744 223 739 229

4 749 237 745 237 738 223 739 231

5 752 249 746 243 742 218 740 230

6 749 235 760 241 743 224 736 229

Meacutedia e desvio padratildeo 748plusmn05 233plusmn11 744plusmn10 224plusmn17 739plusmn05 222plusmn03 738plusmn02 230plusmn02

a) b)

49

Tabela 211 ndash Valores de temperatura e de entalpia da transiccedilatildeo de fase registada no aquecimento do ibuprofeno

cristalizado de n-hexano β = 10ordmCmin e β = 2ordmCmin

A partir dos resultados obtidos por DSC verificou-se que tanto a amostra cristalizada de acetona como a amos-

tra cristalizada de n-hexano ambas agrave temperatura ambiente apresentavam um pico de fusatildeo composto o que

pode indicar a ocorrecircncia de transiccedilotildees soacutelido-soacutelido e aleacutem disso temperatura de fusatildeo que difere da das

amostras obtidas na Sigma e na USP Sendo assim fez-se um estudo mais pormenorizado das amostras cristali-

zadas de n-hexano por comparaccedilatildeo com as amostras de ibp da Sigma e da USP por espectroscopia de IV para

caracterizaccedilatildeo da forma inicial A Figura 237 mostra os espectros de espectroscopia de IV-ATR das amostras

3000 2800 2600 2400

000

005

010

015

020

2540

2540

2540

2542

2601

2601

2601

2601

2631

2631

2631

2631

2729

2728

2728

2728

2850

2850

2850

2850

2868

2868

2868

2868

2877

2875

2875

2876

2924

2922

2922

2924

2954

2954

2956

Ab

so

rvacirc

ncia

(u

a

)

Numero de Onda (cm-1)

IBP USP

IBP comercial

IBP n-Hexano (frio)

IBP n-Hexano (Tamb)

2954

1800 1600 1400 1200 1000 800

000

005

010

015

020

025

030

035

040

045

050668

690747

779

849

867936

948

9701007

1070

1092

1124

1184

1231

12681320

1379

1419

14621506

Ab

so

rvacircncia

(u

a

)

Numero de Onda (cm-1)

IBP USP

IBP comercial

IBP n-Hexano (frio)

IBP n-Hexano (Tamb)

1712

Figura 237 ndash Espectro de IV (25ordmC) ibp USP ibp Sigma e ibp cristalizado de n-hexano a) 3100 ndash 2400 cm-1 b) 1800 ndash

650 cm-1

Os espectros de infravermelho das amostras a 25ordmC apontam para que se trate da mesma forma polimoacuterfica

Espectros de difracccedilatildeo de raios-X de poacute da amostra da Sigma e da amostra obtida por cristalizaccedilatildeo em n-

hexano natildeo mostraram tambeacutem diferenccedilas

Assim sendo a partir destes resultados natildeo satildeo detectadas diferenccedilas significativas entre as amostras de partida

e entatildeo as diferenccedilas registadas no comportamento teacutermico natildeo apontam para polimorfismo mas para altera-

ccedilotildees na formaccedilatildeo dos cristais nomeadamente no crescimento e tamanho das partiacuteculas[43ndash45] Estudos adicio-

nais satildeo necessaacuterios para confirmar esta hipoacutetese

Cristalizaccedilatildeo agrave T amb Cristalizaccedilatildeo a frio

β 10ordmCmin 2ordmCmin 10ordmCmin 2ordmCmin

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

1 741 224 744 236 742 247 744 249

2 744 223 748 234 746 242 742 247 3 740 225 745 238 743 246 740 242

4 743 227 747 237 743 243 745 240 Meacutedia e desvio padratildeo 742plusmn02 225plusmn02 746plusmn02 236plusmn02 743plusmn01 244plusmn02 743plusmn02 245plusmn04

50

51

Capiacutetulo 3

52

53

3 Conclusotildees

Alguns pontos discutidos nesta dissertaccedilatildeo merecem ser referidos como observaccedilotildees conclusivas A Calorime-

tria Diferencial de Varrimento (DSC) eacute um valioso instrumento de investigaccedilatildeo para caracterizar formas poli-

moacuterficas Com esta teacutecnica recolhe-se uma grande riqueza de informaccedilatildeo em relaccedilatildeo agrave estabilidade da substacircn-

cia em estudo tipo de transformaccedilatildeo que ocorre a uma dada temperatura por aquecimento ou arrefecimento e

mecanismo que preside a cada uma das transformaccedilotildees observadas Mas por si soacute esta teacutecnica natildeo eacute suficiente

para identificar a existecircncia de diferentes polimorfos de um mesmo composto Daiacute haver a necessidade de efec-

tuar um estudo mais completo utilizando teacutecnicas como a termomicroscopia espectroscopia de absorccedilatildeo no

infravermelho e ainda difracccedilatildeo de raios X de poacute

Conseguiram obter-se amostras puras de trecircs formas polimoacuterficas da pirazinamida a forma alfa (PZA comercial

e cristalizada em aacutegua) a forma delta (PZA cristalizada de acetona) e a forma gama (PZA obtida por liofiliza-

ccedilatildeo) as quais foram caracterizadas por espectroscopia de infravermelho

O polimorfo alfa da pirazinamida (α-PZA) e a forma delta (δ-PZA) por aquecimento transformam-se no poli-

morfo gama (γ-PZA) A forma gama por sua vez por aquecimento natildeo sofre qualquer transformaccedilatildeo de fase

ateacute agrave fusatildeo Foi possiacutevel tambeacutem identificar a transiccedilatildeo δrarrα em amostra do polimorfo delta quando contami-

nado com a forma alfa

Podemos ainda concluir mediante os resultados obtidos e com os conhecimentos adquiridos que estamos

perante casos de enantiotropia sendo o polimorfo delta a forma termodinamicamente estaacutevel agrave temperatura

ambiente Todos os polimorfos de pirazinamida satildeo cineticamente estaacuteveis agrave temperatura ambiente

No que diz respeito agrave picolinamida eacute interessante verificar a semelhanccedila do perfil das bandas do espectro da

picolinamida comercial na regiatildeo de elongaccedilatildeo do NndashH com o dos espectros dos polimorfos α e δ da pirazi-

namida Relembremos que nestas duas fases da pirazinamida haacute associaccedilatildeo molecular com a formaccedilatildeo de dois

diacutemeros centrossimeacutetricos que estatildeo tambeacutem presentes no cristal da forma I da picolinamida Verificou-se

ainda que a amostra comercial de picolinamida quando sujeita a moagem sofre alteraccedilatildeo da forma polimoacuterfica

No estudo realizado por DSC foi possiacutevel identificar pelo menos duas formas polimoacuterficas

Em ciclos de aquecimento arrefecimento verifica-se que o arrefecimento do fundido pode resultar em forma-

ccedilatildeo de estruturas diferentes em ciclos diferentes

A cristalizaccedilatildeo em acetato de etilo a 4ordmC aponta para a existecircncia de polimorfos gerados concomitantemente

por este meacutetodo de cristalizaccedilatildeo Estatildeo previstas novas experiecircncias para verificar a reprodutibilidade dos resul-

tados e caso esta se confirme a investigaccedilatildeo dos soacutelidos obtidos por difracccedilatildeo de raios-X de poacute e de monocris-

tal Quanto ao estudo das amostras cristalizadas em etanol e acetato de etilo em ensaios realizados dois meses

apoacutes a preparaccedilatildeo das amostras verificou-se que natildeo ocorreu alteraccedilatildeo na amostra cristalizada de etanol

enquanto que evoluccedilatildeo niacutetida teve lugar na amostra cristalizada de acetato de etilo por evaporaccedilatildeo do solvente agrave

temperatura ambiente

No estudo das amostras do ibuprofeno a partir dos resultados obtidos por DSC verificou-se que tanto a amos-

tra cristalizada de acetona como a amostra cristalizada de n-hexano ambas agrave temperatura ambiente apresenta-

54

vam um pico de fusatildeo composto o que poderia indicar a presenccedila de uma mistura de polimorfos mas atraveacutes

de um estudo mais pormenorizado usando Espectroscopia de Infravermelho e Difracccedilatildeo de Raios-X de poacute

esta hipoacutetese natildeo eacute aparentemente suportada podendo a divisatildeo dos picos dever-se ao tamanho das partiacuteculas

formadas durante o crescimento dos cristais Esta hipoacutetese teraacute de ser confirmada em trabalho futuro Este eacute

um exemplo interessante da importacircncia da utilizaccedilatildeo combinada de diferentes meacutetodos de estudo na investiga-

ccedilatildeo de polimorfismo

55

Capiacutetulo 4

56

57

4 Experimental

41 Materiais e Meacutetodos

411 ndash Materiais

4111 - Preparaccedilatildeo das amostras

A pirazinamida utilizada neste trabalho foi fornecida pela Fluka com uma pureza superior a 99 As amostras

de partida de picolinamida e ibuprofeno foram adquiridas agrave Sigma com purezas de 98 e 99 respectivamen-

te tendo-se usado tambeacutem ibuprofeno padratildeo USP

Na geraccedilatildeo das formas polimoacuterficas da pirazinamida foram usados diferentes processos de cristalizaccedilatildeo No

procedimento cristalizaccedilatildeo a partir de soluccedilotildees P1 usaram-se ~ 005 mmol do composto de partida dissolvidas

em 6 mL de um dado solvente agrave temperatura ambiente as soluccedilotildees foram filtradas para uma caixa de Petri e o

solvente evaporado agrave temperatura ambiente (~ 20ordmC) Foram usados como solventes aacutegua acetona dioxano

acetonitrilo e os soacutelidos obtidos foram analizados apoacutes um periacuteodo de duas semanas O segundo procedimento

ensaiado P2 consistiu num processo de liofilizaccedilatildeo efectuado num equipamento Labconco 5 soluccedilatildeo aquosa

preacute-congelada a -80ordmC ciclo de liofilizaccedilatildeo -30ordmC durante 2h -10ordmC durante 4h 0ordmC durante 6h 5ordmC durante

6h 10ordmC durante 48h e depois mantida agrave temperatura ambiente

No caso da picolinamida foi avaliada a formaccedilatildeo de formas soacutelidas usando o procedimento P1 descrito para a

pirazinamida (P1) empregando como solventes acetato de etilo e etanol tendo-se tambeacutem estudado cristaliza-

dos a partir do fundido (P2)

Na geraccedilatildeo das formas polimoacuterficas do ibuprofeno foram igualmente usados diferentes processos de cristaliza-

ccedilatildeo usando diferentes condiccedilotildees O procedimento 1 (P1) foi realizado da mesma forma da usada em P1 da

pirazinamida No procedimento 2 (P2) as soluccedilotildees foram preparadas da mesma forma que em P1 e apoacutes a

filtraccedilatildeo foram colocadas num frigoriacutefico a 4ordmC e o solvente evaporou a esta temperatura

Foram utilizados solventes de qualidade analiacutetica

412 ndash Meacutetodos

4121 ndash Calorimetria Diferencial de Varrimento (DSC)

A teacutecnica de Calorimetria Diferencial de Varrimento (DSC) ocupa um lugar de relevo de entre os meacutetodos de

investigaccedilatildeo da estrutura dos soacutelidos Trata-se de um meacutetodo largamente vulgarizado para o qual se dispotildee de

58

equipamento que apresenta na actualidade muitas potencialidades e que permite a obtenccedilatildeo de propriedades

termodinacircmicas com elevado grau de precisatildeo

A Calorimetria Diferencial de Varrimento eacute uma teacutecnica de anaacutelise teacutermica que regista a diferenccedila de fluxo teacuter-

mico entre a amostra e a referecircncia em funccedilatildeo do tempo ou da temperatura no decorrer de um programa de

temperatura preacute-seleccionado Eacute um meacutetodo de variaccedilatildeo entaacutelpica no qual a diferenccedila no fornecimento de

energia caloriacutefica entre uma substacircncia e um material de referecircncia eacute medida em funccedilatildeo da temperatura

enquanto a substacircncia em estudo e a referecircncia satildeo submetidas a um mesmo programa de aquecimento rigoro-

samente controlado

Estas medidas fornecem dados qualitativos e quantitativos em processos endoteacutermicos (absorccedilatildeo de energia

caloriacutefica) e exoteacutermicos (libertaccedilatildeo de energia caloriacutefica) permitindo obter informaccedilotildees referentes a alteraccedilotildees

de propriedades fiacutesicas eou quiacutemicas com por exemplo temperaturas caracteriacutesticas (temperatura de fusatildeo

cristalizaccedilatildeo transiccedilatildeo viacutetrea) grau de cristalinidade de um poliacutemero diagramas de fase entalpias de transiccedilatildeo

de fase e de reacccedilatildeo estabilidade teacutermica e oxidativa grau de pureza e cineacutetica de reacccedilotildees Por este motivo a

DSC eacute amplamente aplicada na caracterizaccedilatildeo de materiais orgacircnicos e inorgacircnicos cristalinos e amorfos assim

como nas induacutestrias farmacecircutica e cosmeacutetica alimentar etc

Como limitaccedilotildees desta teacutecnica refira-se a dificuldade de interpretaccedilatildeo (acontece algum processo mas qual)

requerendo normalmente outros meacutetodos complementares para a interpretaccedilatildeo dos resultados Para aleacutem dis-

so necessita de calibraccedilatildeo em toda a gama de temperatura

De acordo com os princiacutepios operacionais os caloriacutemetros diferenciais de varrimento podem ser divididos em

dois tipos de potecircncia compensada e de fluxo de energia caloriacutefica Neste trabalho utilizou-se o DSC do pri-

meiro tipo

Nos caloriacutemetros diferenciais de varrimento de potecircncia compensada (Figura 41) as ceacutelulas ou plataformas

onde se colocam a amostra e a referecircncia encontram-se equipadas individualmente com um sensor de resistecircn-

cia de platina que mede a temperatura de cada uma e uma resistecircncia de aquecimento

Figura 41 ndash Caloriacutemetro diferencial de varrimento de potecircncia compensada

Quando eacute detectada uma diferenccedila de temperatura entre a amostra e a referecircncia devido a uma alteraccedilatildeo da

amostra eacute alterada a energia teacutermica ( tH partpart ) fornecida agrave amostra de modo a manter um diferencial de tem-

peraturas nulo entre ambas (Tamostra = Treferecircncia) Uma vez que essa quantidade de energia eacute exactamente equiva-

1 ndash Resistecircncia de aquecimento 2 ndash Termoacutemetro

59

lente agrave quantidade de energia absorvida ou libertada na transformaccedilatildeo ocorrida na amostra o seu registo forne-

ce uma medida calorimeacutetrica directa da energia associada agrave transformaccedilatildeo

Como todos os instrumentos de medida os aparelhos de DSC apresentam um certo tempo de resposta devido

a alguma resistecircncia teacutermica o que se traduz pelo aparecimento de desvios da linha de base Para aumentar o

rigor das determinaccedilotildees o sinal calorimeacutetrico (SC) determinado pelo aparelho a aacuterea do pico eacute calibrado

determinando-se uma constante de calibraccedilatildeo K tal que realQ

SCK = sendo Qreal a energia caloriacutefica realmente

dissipado na ceacutelula A constante K eacute assim funccedilatildeo da temperatura da atmosfera em torno das ceacutelulas e de

quaisquer resistecircncias que conduzam a perdas de energia caloriacutefica As temperaturas de fusatildeo de padrotildees como

o iacutendio estanho chumbo por exemplo podem ser utilizadas para calibrar a temperatura indicada pelo equipa-

mento enquanto que a entalpia de fusatildeo destas substacircncias pode ser utilizada na calibraccedilatildeo do sinal calorimeacutetri-

co

Podem realizar-se ciclos de aquecimento arrefecimento percorridos entre a temperatura do azoto liacutequido e

700ordmC que eacute o limite superior de utilizaccedilatildeo da instrumentaccedilatildeo deste tipo recolhendo uma grande riqueza de

informaccedilatildeo relativamente agrave estabilidade da substacircncia em estudo tipo de transformaccedilatildeo que ocorre a uma dada

temperatura por aquecimento ou arrefecimento mecanismo que preside a cada uma das transformaccedilotildees obser-

vadas etc

Aproveitando as potencialidades do equipamento fazendo variar a velocidade de varrimento eacute ainda possiacutevel

estudar aspectos importantes relacionados com o mecanismo das transformaccedilotildees estruturais e pocircr em evidecircn-

cia a sobreposiccedilatildeo de sinais

Estes equipamentos aleacutem de possibilitarem medidas de baixos valores de variaccedilatildeo de entalpia possibilitam

ainda a utilizaccedilatildeo de pequenas quantidades de amostra (geralmente entre 1 e 20mg)

Procedimento experimental e equipamento utilizado

Os estudos de DSC foram realizados num caloriacutemetro Perkin-Elmer Pyris 1 equipado com sistema de refrige-

raccedilatildeo Intracooler com liacutequido de refrigeraccedilatildeo etilenoglicolaacutegua (11 vv) a ndash10ordmC usando azoto como gaacutes de

purga 20mLmin

As amostras foram preparadas em caacutepsulas em alumiacutenio de 10microl e 30microl Como ceacutelula de referecircncia usou-se uma

caacutepsula vazia idecircntica agrave usada para as amostras

A calibraccedilatildeo do aparelho foi feita de forma usual agrave velocidade de 10ordmCmin utilizada na grande maioria das

amostras A calibraccedilatildeo da temperatura [4647] foi realizada com padrotildees de elevada qualidade como o bifenilo

(CRM LGC 2610 Tfus = 6893plusmn003 ordmC) aacutecido benzoacuteico (CRM LGC 2606 Tfus = 12235 plusmn 002 ordmC) iacutendio

(Perkin-Elmer x = 9999 Tfus = 15660 ordmC) e cafeiacutena (substacircncia de calibraccedilatildeo Mettler Toledo ME 18 872

Tfus = 2356 plusmn 02 ordmC) A calibraccedilatildeo da entalpia foi realizada com iacutendio (∆fusH = 3286 plusmn 13 Jmol)

As amostras foram estudadas em ciclos de aquecimento arrefecimento a vaacuterias velocidade de varrimento

como seraacute referido posteriormente na apresentaccedilatildeo dos resultados e a calibraccedilatildeo confirmada a cada caso

60

4122 ndash Termomicroscopia

A termomicroscopia consiste na observaccedilatildeo microscoacutepica das amostras submetidas a aquecimento ou arrefeci-

mento usando luz polarizada As transformaccedilotildees que podem ocorrer na amostra em estudo podem ser obser-

vadas directamente na ocular do microscoacutepio ou registadas por meio de uma cacircmara fotograacutefica em viacutedeo com

a vantagem de serem gravadas e poderem ser estudadas em pormenor posteriormente Esta teacutecnica permite a

observaccedilatildeo dos efeitos dependentes da temperatura como por exemplo a fusatildeo dos cristais detecccedilatildeo de formas

cristalinas (polimorfismo)[48ndash49]

Com base no comportamento oacuteptico eacute costume dividir as substacircncias em dois grandes grupos Num o iacutendice

de refracccedilatildeo eacute independente da direcccedilatildeo de propagaccedilatildeo da radiaccedilatildeo apresenta um valor uacutenico para uma dada

substacircncia Estas substacircncias satildeo designadas opticamente por isotroacutepicas A este grupo pertencem os soacutelidos

amorfos e os soacutelidos cristalinos com arranjo reticular cuacutebico O outro grupo eacute caracterizado por apresentar um

iacutendice de refracccedilatildeo dependente da direcccedilatildeo de propagaccedilatildeo da luz As substacircncias que a ele pertencem satildeo

designadas opticamente por anisotroacutepicas Deste grupo fazem parte todos os soacutelidos cristalinos com excepccedilatildeo

daqueles que tecircm arranjo reticular cuacutebico

Na Figura 42 representa-se o dispositivo utilizado na observaccedilatildeo de uma amostra com luz polarizada

Figura 42 ndash Esquema de um sistema para observaccedilatildeo de uma amostra com luz polarizada

Um meio isotroacutepico natildeo altera a cor da radiaccedilatildeo que nela incide Contudo produz um decreacutescimo de intensida-

de da radiaccedilatildeo que torna visiacuteveis contornos na amostra e portanto permite acompanhar variaccedilotildees de forma e

volume que nela ocorram As amostras anisotroacutepicas apresentam cor diferente da luz incidente

Procedimento experimental e equipamento utilizado

O equipamento usado esquematicamente representado na Figura 43 eacute constituiacutedo por uma placa de aqueci-

mento DSC 600 da Linkam systems por um bloco central constituiacutedo por uma unidade CI94 cuja funccedilatildeo eacute

controlar a temperatura nas etapas de aquecimento arrefecimento uma unidade LNP942 que controla a

refrigeraccedilatildeo uma unidade VTO232 e um computador Intel (R) Pentium (R) 4 que controla todo o sistema A

ceacutelula eacute aquecida com um microforno cuja temperatura eacute controlada por sensores de Pt100 Para a observaccedilatildeo

Polarizador Amostra Analisador Detector

61

oacuteptica foi utilizado um microscoacutepio Leica DMRB uma cacircmara de viacutedeo Sony CCD-IRISRGB modelo DXC-

151 AP um monitor Sony HR Triniton modelo PVM-2053MD e um gravador de viacutedeo Sony SV0-1500P VHS

VCR Na anaacutelise de imagem usou-se o software da Linkam systems com RTVMS (Real Time Viacutedeo Measurement

System)

As amostras foram preparadas por dispersatildeo de uma pequena quantidade do material a estudar na ceacutelula da

amostra sendo esta coberta com uma tampa A dispersatildeo do material na ceacutelula permite estudar o comporta-

mento de partiacuteculas isoladas o que poderaacute ser uacutetil no caso da amostra ter comportamento heterogeacuteneo As

imagens foram obtidas por utilizaccedilatildeo combinada de luz polarizada e de compensadores de onda o que confere

agrave imagem de fundo uma cor uacutenica e natildeo negra Usou-se uma ampliaccedilatildeo de 200X

As amostras foram estudadas aquecendo a amostra entre os 25ordmC e a fusatildeo tendo sido usada uma velocidade

de 10ordmCmin

Figura 43 ndash Representaccedilatildeo esquemaacutetica do equipamento usado em termomicroscopia A ndash Placa de aquecimento B ndash

Microscoacutepio C ndash Cacircmara de viacutedeo D ndash Computador E ndash Interface graacutefica F ndash Sistema de controle da refri-

geraccedilatildeo G ndash Interface de computador H ndash Viacutedeo gravador I ndash Monitor J ndash Depoacutesito de azoto liacutequido

4123 ndash Conjugaccedilatildeo dos meacutetodos de Termomicroscopia e DSC

Os resultados obtidos a partir de medidas de DSC satildeo normalmente reprodutiacuteveis e quantitativos mas natildeo

podem estar sempre prontamente correlacionadas com a respectiva transformaccedilatildeo de fase ou reacccedilatildeo quiacutemica

que ocorre na substacircncia Tecircm sido feitas tentativas para melhorar alguns meacutetodos termoanaliacuteticos atraveacutes de

uma correlaccedilatildeo entre os seus resultados e as mudanccedilas fiacutesicas ou quiacutemicas da substacircncia em questatildeo As combi-

naccedilotildees destes dois meacutetodos tecircm demonstrado grande sucesso Os efeitos que natildeo mostram nenhuma mudanccedila

de entalpia significativa com DSC podem muitas vezes ser detectadas com microscopia Por outro lado as

investigaccedilotildees termomicroscoacutepicas requerem muitas vezes estimativas dos calores de transformaccedilatildeo fusatildeo e

cristalizaccedilatildeo[50ndash51]

62

4124 ndash Espectroscopia de Absorccedilatildeo no Infravermelho

A Espectroscopia de Absorccedilatildeo no IV estaacute associada ao uso de radiaccedilatildeo electromagneacutetica nesta regiatildeo do espec-

tro para estudar a composiccedilatildeo e a estrutura da mateacuteria

A energia associada agrave absorccedilatildeo na gama do infravermelho eacute capaz de promover transiccedilotildees vibracionais-

rotacionais vibracionais ou rotacionais Considerando que a faixa mais usual de utilizaccedilatildeo corresponde agrave regiatildeo

do infravermelho meacutedio (4000 a 400 cm-1) o estudo das transiccedilotildees vibracionais eacute o mais importante Para que

uma moleacutecula seja capaz de absorver no infravermelho eacute necessaacuterio que ela apresente variaccedilotildees de momento

dipolar associada ao modo vibracional considerado[3652ndash54]

Assim quando um material for avaliado utilizando radiaccedilatildeo infravermelha seraacute obtido um espectro que rela-

ciona absorvacircncia versus comprimento de onda (normalmente eacute utilizado o nuacutemero de onda que eacute o inverso do

comprimento de onda) que indica a ocorrecircncia ou natildeo de absorccedilatildeo pelo material de energia associada agravequele

comprimento de onda Como os grupos funcionais absorvem em diferentes comprimentos de onda eacute possiacutevel

identificar os grupos quiacutemicos presentes na amostra

O polimorfismo em cristais de compostos orgacircnicos eacute causado por diferentes arranjos estruturais da mesma

moleacutecula Se as interacccedilotildees moleculares no cristal satildeo bastantes fortes decorrentes de um fenoacutemeno como as

ligaccedilotildees de hidrogeacutenio as diferenccedilas nas formas polimoacuterficas podem ser evidenciadas com teacutecnicas como a

Espectroscopia de Absorccedilatildeo no Infravermelho IV

Reflectacircncia Total Atenuada (ATR)

Em 1961 Fahrenfort descreveu uma nova teacutecnica para obtenccedilatildeo de espectros de infravermelho para compostos

orgacircnicos a Reflectacircncia Total Atenuada (ATR ndash Attenuated Total Reflectance)

O modo de ATR eacute uma teacutecnica natildeo destrutiva que permite a obtenccedilatildeo de espectros de amostras soacutelidas ou

liacutequidas tais como soacutelidos pouco soluacuteveis poacutes pastas entre outras Eacute tambeacutem adequado para caracterizaccedilatildeo de

materiais que sejam demasiado finos ou que absorvam demasiado intensamente quando analisados por espec-

troscopia de transmitacircncia Na espectroscopia de infravermelhos por ATR a superfiacutecie da amostra eacute colocada

em contacto com a superfiacutecie de um cristal apropriado muitas vezes feito de Germeacutenio (Ge) ou de Seleneto de

Zinco (ZnSe) A radiaccedilatildeo infravermelha proveniente da fonte passa atraveacutes do cristal Quando o acircngulo de

incidecircncia na interface amostra cristal excede o acircngulo criacutetico a reflexatildeo total interna da radiaccedilatildeo ocorre e uma

onda evanescente eacute estabelecida na interface A radiaccedilatildeo eacute reflectida atraveacutes do cristal penetrando na amostra a

cada reflexatildeo ao longo da superfiacutecie do cristal (como esquematizado na figura seguinte Figura 44)

63

Figura 44 ndash Sistema ATR de muacuteltipla reflexatildeo

O feixe de radiaccedilatildeo perde energia no comprimento de onda em que o material da amostra absorve Apoacutes este

processo a radiaccedilatildeo atenuada resultante eacute direccionada do cristal para o percurso normal do feixe no espectro-

fotoacutemetro sendo medida pelo detector originando o espectro da amostra A profundidade da penetraccedilatildeo da

radiaccedilatildeo na amostra e o nuacutemero total de reflexotildees ao longo do cristal podem ser controlados pela variaccedilatildeo do

acircngulo de incidecircncia assim como pela selecccedilatildeo do tipo de cristal

Num espectrofotoacutemetro ATR tem de existir um contacto muito proacuteximo entre a amostra e a superfiacutecie do cris-

tal uma vez que o efeito ATR tem lugar nesta Daiacute que se utilize por vezes uma prensa de modo a garantir um

perfeito contacto entre a superfiacutecie da amostra e o cristal como no caso dos soacutelidos particulados

Nesta teacutecnica pouca ou nenhuma preparaccedilatildeo da amostra eacute requerida o que constitui uma grande vantagem nos

estudos de polimorfismo podendo ser usada na anaacutelise de uma grande variedade de soacutelidos e liacutequidos consoan-

te o tipo de cristal

Eacute importante realccedilar que apesar dos benefiacutecios esta teacutecnica possui algumas limitaccedilotildees que incluem a sensibili-

dade inferior em comparaccedilatildeo agrave proporcionada pelos meacutetodos convencionais

Procedimento experimental e equipamento utilizado

Os estudos de espectroscopia de absorccedilatildeo no infravermelho foram realizados num espectroacutemetro FTIR Ther-

moNicolet IR300 resoluccedilatildeo de 1cm-1 com a teacutecnica da pastilha de KBr e num PerkinElmer Spectrum 400 FT-

IRATR resoluccedilatildeo de 1cm-1

As amostras foram preparadas misturando-se uma certa quantidade de amostra com brometo de potaacutessio (cer-

ca de 07 mg de amostra e 100 mg de KBr)

4125 ndash Difracccedilatildeo de Raios X

Dentre as vaacuterias teacutecnicas de caracterizaccedilatildeo de materiais a teacutecnica de difracccedilatildeo de raios X eacute a mais indicada na

determinaccedilatildeo das fases cristalinas presentes nesses materiais Isto eacute possiacutevel porque nos cristais os aacutetomos se

64

ordenam em planos cristalinos separados entre si por distacircncias da mesma ordem de grandeza dos comprimen-

tos de onda dos raios X

Ao incidir um feixe de raios X num cristal o mesmo interage com os aacutetomos presentes originando o fenoacutemeno

de difracccedilatildeo A difracccedilatildeo de raios X ocorre segundo a Lei de Bragg (Equaccedilatildeo 1) a qual estabelece a relaccedilatildeo

entre o acircngulo de difracccedilatildeo e a distacircncia entre os planos que a originaram (caracteriacutesticos para cada fase cristali-

na)[55]

Figura 45 ndash Difracccedilatildeo de raios X e a Lei de Bragg[56]

A principal aplicaccedilatildeo da difracccedilatildeo de raios X refere-se agrave identificaccedilatildeo de compostos cristalinos sejam eles orgacirc-

nicos ou inorgacircnicos

Os planos de difracccedilatildeo e as suas respectivas distacircncias interplanares bem como as densidades de aacutetomos (elec-

trotildees) ao longo de cada plano cristalino satildeo caracteriacutesticas especiacuteficas e uacutenicas de cada substacircncia cristalina da

mesma forma que o padratildeo difractomeacutetrico por ela gerado Dentre as vantagens da teacutecnica de difracccedilatildeo de raios

X para a caracterizaccedilatildeo de fases destacam-se a simplicidade e rapidez do meacutetodo a confiabilidade dos resulta-

dos obtidos (pois o perfil de difracccedilatildeo obtido eacute caracteriacutestico para cada fase cristalina) a possibilidade de anaacutelise

de materiais compostos por uma mistura de fases e uma anaacutelise quantitativa destas fases[55]

Os ensaios de difracccedilatildeo de raios X de poacute foram realizados no Centro de Estudos de Materiais no Departamen-

to de Fiacutesica da Universidade de Coimbra

Procedimento experimental e equipamento utilizado

Foi preenchido um capilar de vidro com o poacute obtido pela moagem dos soacutelidos As amostras foram colocadas

num difractoacutemetro de poacute ENRAF-NONIUS (equipado com um detector CPS120 por INEL) e os dados foram

recolhidos durante 5h usando a geometria Debye-Scherrer Foi usada radiaccedilatildeo Cu Kα1 (λ = 1540598Aring) Como

calibrante externo foi usado o AlK(SO4)212H2O

Lei de Bragg nλ = 2d sen θ (Equaccedilatildeo 1) n nuacutemero inteiro (ordem de difracccedilatildeo) λ comprimento de onda dos raios X incidentes d distacircncia interplanar θ acircngulo de difracccedilatildeo

65

Bibliografia

[1] ndash Vencato I Estruturas Cristalinas por Difracccedilatildeo de Raios-X Caderno Brasileiro de Ensino de Fiacutesica Volume 5

(1988)

[2] ndash Atkins P Paula J Atkins Fiacutesico-Quiacutemica LTC Volume 1 7ordfEdiccedilatildeo (2003-2004)

[3] ndash Drago R Physical Methods For Chemists 2ordf Ed Saunders amp H B J College Publishers 17 (1992) 702

[4] ndash Giron D Thermochimica Acta 248 (1995) 1

[5] ndash Nangia A Accounts of Chemical Research 41 5 (2008) 595

[6] ndash Froehlich PE Gasparotto FS Journal of Basic and Applied Pharm Sciences 26 3 (2005) 205

[7] ndash Llinagraves A Goodman J Drug Discovery Today 13 516 (2008) 198

[8] ndash Costa L Universidade Federal do Rio Grande do Sul ldquoAvaliaccedilatildeo do Polimorfismo de Faacutermacos utiliza-

dos para a produccedilatildeo de medicamentos geneacutericos no Brasilrdquo (2005)

[9] ndash Lachman L Liebeman HA et all Teoria e Praacutetica na Induacutestria Farmacecircutica 1 (2005) 505

[10] ndash Bernstein J Crystal Polymorphism Engineering of Crystalline Materials Properties Springer Netherlands (2008) 87

[11] ndash Rodriacuteguez-Spong B Price C et all D Advanced Drug Delivery 56 (2004) 241

[12] ndash Buerger A Ramberger R Mikrochimica Acta 2 (1979) 259

[13] ndash Erdemir D Lee A et all Accounts of Chemical Research 42 (2009) 621

[14] ndash Manrich S Zanotto E et all Poliacutemeros Ciecircncia e Tecnologia ldquoAplicabilidade da Teoria Claacutessica da Nuclea-

ccedilatildeo Modificada (CD-CNT) agrave Cristalizaccedilatildeo de Poliacutemerosrdquo

[15] ndash Aaltonen J Allesoslash M et all European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics 71 (2009) 23

[16] ndash Chis V Picircrnau A et all Chemical Physics 316 (2005) 153

[17] ndash wwwffuppttoxicologiamonografiasano0304TuberculosedocPIRAZINAMIDAhtml

[18] ndash Becker C Dressman JB et all Journal of Pharmaceutical Sciences 97 9 (2008) 3709

[19] ndash Takaki Y Sasada Y Watanabeacute T Acta Crystallographica 13 (1960) 693

[20] ndash Ro G Sorum H Acta Crystallographica B28 (1972) 991

[21] ndash Ro G Sorum H Acta Crystallographica B28 (1972) 1677

[22] ndash Nakata K Takaki Y Memoirs of Osaka Kyoiku University Ser III Natural science and applied science 36 (1987)

93

[23] ndash Borba A Albrecht M et all Physical Chemistry Chemical Physics 10 (2008) 7010

[24] ndash Takano T Sasada Y et all Acta Crystallographica 21 (1966) 514

[25] ndash Borba A Zavaglia A et all Journal of Physical Chemistry A 112 (2008) 45

[26] ndash Marques L Departamento e Centro de Quiacutemica da Universidade de Eacutevora ldquoO Ibuprofeno Um faacutermaco com

sucessordquo

[27] ndash Perlovich G Kurkov S et all Journal of Pharmaceutical Sciences 93 (2004) 654

[28] ndash Rasenack N Muumlller B International Journal of Pharmaceutics 245 (2002) 9

[29] ndash Carvalho P Cass Q et all Brazilian Journal of Chemical Engineering 23 (2006) 291

[30] ndash Khan G Jiabi Z Drug Development and Industrial Pharmacy 24(5) (1998) 463

[31] ndash Rasenack N Muumlller W Development and Industrial Pharmacy 28 (2002) 1077

66

[32] ndash Dudognon E Danegravede F et all Pharmaceutical Research 25 (2008) 2853

[33] ndash wwwscribdcomdoc4003825Fisica-Difraccao-de-Raio-X (28082010)

[34] ndash Delgado M Marquez F et all Spectroscopy Lett 21 (1998) 841

[35] ndash Lautie A Froment F et all Spectroscopy Lett 9 (1976) 289

[36] ndash Chis V Pirnau A et all Chemical Physics 316 (2005) 153

[37] ndash Kalkar K Bhosekar M et all Spectrochimica Acta Part A 45 (1989) 635

[38] ndash Favila A Gallo M Mitnik D Journal of Molecular Modeling 13 (2007) 505

[39] ndash Gunasekaran S Sailatha E et all Indian Journal of Pure and Applied Physics 47 (2009) 259

[40] ndash Akyuz S Journal of Molecular Structure 651 (2003) 541

[41] ndash Jurneacuteen P Werngren J et all Antimicrobial Agents and Chemotheraphy 52 5 (2008) 1852

[42] ndash Garekani H Sadeghi F et all Drug Development and Industrial Pharmacy 27(8) (2001) 803

[43] ndash Kawakami K Miyoshi K et all Journal of Pharmaceuticals Sciences 95 (2006) 1354

[44] ndash Lee T Chang G Crystal Growth and Design 9 (2009) 3551

[45] ndash Xue Y Zhao Q et all Journal of Colloid and Interface Science 243 (2001) 388

[46] ndash Sabbah R An W et all Thermochimica Acta 331 (1999) 93

[47] ndash Gatta G Richardson J et all Pure and Applied Chemistry 78 (2006) 1455

[48] ndash Seefeldt K Miller J et all Journal of Pharmaceutical Sciences 96 5 (2007) 1147

[49] ndash Charsley E Stewart C et all Journal of Thermal Analysis and Calorimetry 72 (2003) 1087

[50] ndash Celis K Driessche I et all Measurement Science Review 1 1 (2001) 181

[51] ndash Wiedemann H Bayer G Journal of Thermal Analysis 30 (1985) 1273

[52] ndash wwwgooglept

[53] ndash Brittain H Journal of Pharmaceutical Sciences 86 4 (1997) 405

[54] ndash Norris T Aldridge P Sekulic S Analyst 122 (1997) 549

[55] ndash Albers A Melchiades F et all Ceracircmica 48 305 (2002) 34

[56] ndash Kahn H PMI-2201 Difracccedilatildeo de Raios X 1

[57] ndash Tuberculosis 88 2 (2008) 141

[58] ndash Akyuz S Journal of Molecular Structure 651-653 (2003) 541

[59] ndash Brittain H (ed) Physical Characterization of Pharmaceutical Solids (1995)

[60] ndash Šestaacutek J Comprehensive Analytical Chemistry XII XI (1984)

[61] ndash Casimiro MH Leal JP et all Anaacutelise Calorimeacutetrica aplicada a Poliacutemeros Bioloacutegicos 29

[62] ndash Yu-Chu M Li Thermochimica Acta 476 (2008) 1

[63] ndash Morbidoni H Quiacutemica Viva 3 (2004)

[64] ndash Yoshida S Pharmaceutical Society of Japan 11 5 (1963) 628

[65] ndash Sreevatsan S Pan X et all Antimicrobial Agents and Chemotheraphy 41 3 (1997) 636

[66] ndash Wesotowski M Konarski T Journal of Thermal Analysis 45 (1995) 1199

[67] ndash Vippagunta S Brittain H Grant D Advanced Drug Delivery 48 (2001) 3

[68] ndash Nunes S Euseacutebio M et all International Journal of Pharmaceutics 285 (2004) 13

[69] ndash Akalin E Akyuz S Vibrational Spectroscopy 42 (2006) 333

[70] ndash Szablowicz M Karpiński A et all Transition Metal Chemistry 31 (2006) 1075

67

[71] ndash Castro R Maria T et all Crystal Growth amp Design 10 (2010) 274

[72] ndash Correcirca R Lima D et all Laboratoacuterio de Cristalografia Instituto de Fiacutesica de Satildeo CarlosUSP

[73] - Buerger A Ramberger R Mikrochimica Acta 2 (1979) 273

[74] ndash Wirth D Stephenson G Organic Process Research amp Development 1 (1997) 55

[75] ndash Wang Y Li Y et all Spectrochimica Acta Part A 56 (2000) 2637

[76] ndash Byrn S Pfeiffer R et all Pharmaceutical Research 12 (1995) 945

[77] ndash Khankari R Grant D Thermochimica Acta 248 (1995) 61

[78] ndash Gavezzotti A Fillippini G Journal of the American Chemical Society 117 (1995) 12299

[79] ndash Hancock B Zografi G Journal of Pharmaceuticals Sciences 86 (1997) 1

[80] ndash Yu L Advanced Drug Delivery Reviews 48 (2001) 27

[81] ndash Kitamura M Journal of Crystal Growth 237-239 (2002) 2205

[82] ndash Snider D Addicks W et all Advanced Drug Delivery Reviews 56 (2004) 391

[83] ndash Allesoslash M Berg F et all Journal of Pharmaceuticals Sciences 97 (2008) 2145

[84] ndash Lerdkanchanaporn S Dollimore D Journal of Thermal Analysis 49 (1997) 879

[85] ndash Beach J Park M et all Pharmaceutical Development and Technology 10 (2005) 413

[86] ndash Passerini N Albertini B et all European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics 15 (2002) 71

68

69

Apecircndice

70

71

Algoriacutetmo de decisatildeo Q6A

(1)

Pesquisa de polimor-fos com o novo

faacutermaco

Apresenta diferentes polimorfos

NAtildeO Nenhuma acccedilatildeo a ser

tomada

SIM

Caracterizar as formas por - Difracccedilatildeo de raios-X de poacute - DSC Anaacutelise Teacutermica - Microscopia - Espectroscopia

IR PARA 2

72

(2)

Os polimorfos apre-sentam diferentes

propriedades

NAtildeO

SIM

Afecta a seguranccedila e a eficaacutecia do faacutermaco

Nenhum teste ou criteacuterio de aceitaccedilatildeo para o faacutermaco

NAtildeO

SIM

Estabelecer um criteacuterio de aceitaccedilatildeo para os polimorfos do faacutermaco IR PARA 3

73

(3)

Observa-se em (1) que primeiramente se estabelecem as caracteriacutesticas das possiacuteveis formas cristalinas do faacuter-

maco e as suas propriedades fiacutesico-quiacutemicas conforme o caso bem como a sua forma de detecccedilatildeo pelas meto-

dologias indicadas

Posteriormente a acccedilatildeo (2) visa estabelecer o impacto destas formas polimoacuterficas na seguranccedila e eficaacutecia do

faacutermaco auxiliando na determinaccedilatildeo de criteacuterios de aceitaccedilatildeo do faacutermaco e na avaliaccedilatildeo do risco sanitaacuterio que

representa tal fenoacutemeno num caso especiacutefico Havendo este risco o ICH estabeleceu em (3) vias de monitori-

zaccedilatildeo das alteraccedilotildees

O faacutermaco encontra-se dentro dos criteacuterios de

aceitaccedilatildeo dos ensaios de qualidade com modifica-

ccedilatildeo na proporccedilatildeo dos polimorfos

SIM Nenhum teste ou criteacuterio de aceitaccedilatildeo

para o faacutermaco

NAtildeO

Monitorar o polimorfismo durante a estabilidade do faacutermaco

A modificaccedilatildeo pode afectar a seguranccedila ou a

eficaacutecia

NAtildeO Natildeo haacute necessidade de estabelecer criteacuterios de aceitaccedilatildeo para polimorfis-

mo do faacutermaco

SIM

Estabelecer criteacuterios de aceitaccedilatildeo consis-tente com a seguranccedila eou eficaacutecia

11

135 ndash Geraccedilatildeo de formas polimoacuterficas

Apesar do investimento em processos para encontrar todos os polimorfos dos Ingredientes Farmacecircuticos

Activos (API) novos polimorfos podem ainda aparecer sem aviso O objectivo no que diz respeito ao desen-

volvimento do estado soacutelido eacute identificar todos os polimorfos e solvatos importantes e caracterizaacute-los

Este objectivo de controlo de polimorfismo tem-se desenvolvido rapidamente Na uacuteltima deacutecada muitos novos

meacutetodos de controlo da formaccedilatildeo de polimorfos tecircm sido desenvolvidos e tem-se caracterizado um enorme

nuacutemero de novas formas polimoacuterficas parcialmente como resultado de avanccedilos nos meacutetodos para a caracteri-

zaccedilatildeo de polimorfos

Eacute essencial executar experiecircncias atraveacutes de uma variedade de meacutetodos sob vaacuterias condiccedilotildees (Tabela 12) Em

geral a cristalizaccedilatildeo a partir da soluccedilatildeo (arrefecimento ou evaporaccedilatildeo) e recristalizaccedilatildeo a partir de compostos

puros (sublimaccedilatildeo tratamento teacutermico cristalizaccedilatildeo a partir do fundido e moagem) satildeo os meacutetodos de escolha

para criar formas soacutelidas A cristalizaccedilatildeo a partir da soluccedilatildeo eacute normalmente usada para a formaccedilatildeo de formas

soacutelidas por diversas razotildees Em primeiro lugar pode ser descoberto um grande nuacutemero de polimorfos e solva-

tos por mudanccedila do solvente Em segundo lugar os soacutelidos farmacecircuticos satildeo muitas vezes expostos a diferen-

tes solventes durante o processo e deste modo a tendecircncia para a formaccedilatildeo de solvatos hidratos deve ser

sistematicamente estudada de modo a desenhar processos de fabrico Em terceiro lugar a desidrataccedilatildeo dos

hidratos eacute outra teacutecnica uacutetil e agraves vezes a uacutenica teacutecnica para descobrir uma forma polimoacuterfica Finalmente o

solvato (e especialmente o hidrato) pode ser de interesse como produto comercial

Recentemente satildeo referidas muitas teacutecnicas inovadoras (por exemplo cristalizaccedilatildeo capilar cristalizaccedilatildeo induzi-

da por laser e sonocristalizaccedilatildeo) que promovem a nucleaccedilatildeo e portanto a descoberta de formas cristalinas acti-

vas [15]

12

Tabela 12 ndash Meacutetodos para gerar vaacuterias formas soacutelidas [15]

Meacutetodo Graus de Liberdade

Cristalizaccedilatildeo por arrefecimento Solvente perfil de arrefecimento concentraccedilatildeo mistura

Evaporaccedilatildeo do solvente Solvente concentraccedilatildeo inicial velocidade de evaporaccedilatildeo temperatura

pressatildeo humidade relativa

Precipitaccedilatildeo Solvente anti-solvente velocidade de adiccedilatildeo do anti-solvente mistura

temperatura

Difusatildeo de vapor Solventes temperatura concentraccedilatildeo

Equiliacutebrio de suspensatildeo Solvente temperatura solubilidade programas de temperatura mistura

tempo de equliacutebrio

Cristalizaccedilatildeo a partir do fundido Mudanccedilas de temperatura (miacutenimo maacuteximo gradientes)

Sublimaccedilatildeo Gradiente de temperatura pressatildeo tipo de superfiacutecie

Mudanccedila de pH Temperatura velocidade de mudanccedila relaccedilatildeo aacutecido base conjugada

Tratamento mecacircnico (moagem

crio-moagem)

Tempo de moagem tipo de moinho

Liofilizaccedilatildeo Solvente concentraccedilatildeo programas de temperatura

Em geral os processos de cristalizaccedilatildeo mais raacutepidos tecircm uma grande tendecircncia para formar polimorfos metaes-

taacuteveis do que os processos mais lentos [7] A Figura 13 mostra a escala de tempo para os processos de cristali-

zaccedilatildeo mais tradicionais

13

Meses Dias Horas Minutos Segundos

Figura 13 ndash Diferentes metodologias para obtenccedilatildeo de formas soacutelidas mostrando a escala de tempo que pode favorecer

polimorfos estaacuteveis ou metaestaacuteveis [7]

14 Compostos Estudados

Neste trabalho foram estudados dois activos farmacecircuticos com larga aplicaccedilatildeo em praacutetica meacutedica a pirazina-

mida e o ibuprofeno A primeira um antituberculostaacutetico potente eacute uma carboxamida com um anel aromaacutetico

de pirazina possuindo portanto dois aacutetomos de azoto no anel um em posiccedilatildeo orto e outro meta relativamente

ao grupo amida O Ibuprofeno um anti-inflamatoacuterio natildeo-esteroacuteide eacute um derivado do aacutecido 2-propanoacuteico Foi

tambeacutem investigada uma outra carboxamida a picolinamida cuja estrutura difere da da pirazinamida por ter

apenas no anel aromaacutetico um azoto em posiccedilatildeo orto relativamente ao grupo amida

Para aleacutem do interesse oacutebvio da investigaccedilatildeo do polimorfismo destes compostos o trabalho realizado insere-se

num projecto mais abrangente de pesquisa de co-cristais sendo fundamental nesse acircmbito um conhecimento

profundo do estado soacutelido das substacircncias de partida

141 ndash Pirazinamida

A pirazinamida (PZA) (Figura 14) eacute um membro da famiacutelia da pirazina e eacute conhecida como um agente antitu-

berculostaacutetico muito eficaz recomendado pela Organizaccedilatildeo Mundial de Sauacutede[16]

Evaporaccedilatildeo

Amadurecimento

Cristalizaccedilatildeo por arrefecimento

Cristalizaccedilatildeo a partir de fundidos

Exposiccedilatildeo ao vapor do solvente

Exposiccedilatildeo a Humidade

Ciclos de Temperatura

Sublimaccedilatildeo

Polimorfos estaacuteveis Polimorfos metaestaveis

14

Figura 14 ndash Estrutura da pirazinamida

O mecanismo de acccedilatildeo da Pirazinamida ainda natildeo estaacute bem elucidado A sua actividade anti-microbiana deste

composto depende parcialmente na conversatildeo na sua forma activa o aacutecido pirazinoacuteico em meio aacutecido pela

enzima pirazinamidase (PZase) A sua ingestatildeo pode no entanto provocar efeitos adversos Os mais comuns

satildeo reacccedilotildees aleacutergicas dores articulares naacuteuseas anorexia febre voacutemitos anemia podendo ainda surgir altera-

ccedilotildees hepaacuteticas [17]

Estatildeo descritas 4 formas polimoacuterficas diferentes de PZA com diferentes estruturas cristalinas α- β- γ- e δ-

pirazinamida sendo tambeacutem referido um quinto possiacutevel polimorfo αrsquo semelhante a α[18]

No polimorfo α da Pirazinamida sistema monocliacutenico (a = 2307plusmn002 b = 672plusmn001 c = 372plusmn001 Aring β =

1010plusmn04ordm) o plano do anel e o plano do grupo amida formam um acircngulo de 5ordm As moleacuteculas de PZA estatildeo

ligadas por ligaccedilotildees de hidrogeacutenio NHmiddotmiddotmiddotO (290Aring) formando diacutemeros centrossimeacutetricos (Figura 15) A ligaccedilatildeo

intermolecular mais forte entre os diacutemeros encontra-se entre o aacutetomo de nitrogeacutenio do grupo carboxamida e o

aacutetomo de nitrogeacutenio do anel de pirazina da moleacutecula vizinha NHmiddotmiddotmiddotN[19]

Figura 15 ndash Estrutura do polimorfo α da pirazinamida [19]

Haacute pequenas mas significativas diferenccedilas entre os valores dos comprimentos de ligaccedilatildeo das moleacuteculas de pira-

zinamida nas formas α- e β-PZA tambeacutem cristal do sistema monocliacutenico (a = 14372plusmn0007 b = 3711plusmn0003

(1)

(4)

(2)

(7)

(8)

(9)

(6)

(5) (3)

15

c = 10726plusmn0005 Aring β = 10192plusmn005ordm) indicando que a ressonacircncia entre o grupo amida e o anel de pirazina

dando algum caraacutecter de ligaccedilatildeo dupla da ligaccedilatildeo C(2)ndashC(7) eacute menos notoacuteria na moleacutecula β-PZA do que na α-

PZA O comprimento de ligaccedilatildeo dupla C=O na moleacutecula β-PZA (1231Aring) eacute menor do que a correspondente na

moleacutecula α-PZA (124Aring) Na β-PZA o aacutetomo de carbono da cadeia lateral situa-se perto do plano do anel

Assim o grupo carboxamida desvia-se cerca de 32ordm do plano do anel comparando com 5ordm na estrutura da α-

PZA[19] Na β-PZA existem tambeacutem diacutemeros centrossimeacutetricos ligados por ligaccedilotildees de hidrogeacutenio entre o

aacutetomo de hidrogeacutenio da amida e o aacutetomo de oxigeacutenio do grupo amida (Figura 16)

Figura 16 ndash Estrutura do polimorfo β da pirazinamida [20]

Existem grandes diferenccedilas entre as formas δ e β da pirazinamida no que diz respeito agraves ligaccedilotildees C(2)ndashC(7) e

C(7)ndashO(9) (estas diferenccedilas satildeo mais acentuadas quando comparando as formas δ e β do que comparando as

formas α e β da pirazinamida) A ressonacircncia entre o grupo amida e o anel de pirazina (a ligaccedilatildeo C(2)ndashC(7)

apresenta algum caraacutecter de ligaccedilatildeo dupla) eacute maior na α-PZA do que na β-PZA Neste pressuposto os compri-

mentos de ligaccedilatildeo obtidos para a δ-PZA (sistema tricliacutenico a = 5728plusmn0002 b = 5221plusmn0003 c =

9945plusmn0006 Aring β = 9727plusmn004) parecem indicar uma ressonacircncia reforccedilada entre o grupo amida e o anel de

pirazina na estrutura da δ-PZA do que na estrutura da α-PZA O aacutetomo de carbono C(7) do grupo carboxami-

da da δ-PZA situa-se muito perto do plano do anel da pirazina uma vez que o valor do acircngulo C(5)ndashC(2)ndashC(7)

eacute de (1792plusmn04)Aring Assim o plano do grupo carboxamida tem um desvio de apenas 08ordm em relaccedilatildeo ao anel de

pirazina Neste polimorfo sistema tricliacutenico haacute associaccedilatildeo em diacutemeros e a ligaccedilatildeo de hidrogeacutenio N(8)ndash

H(8rsquorsquo)middotmiddotmiddotO(9) tem um comportamento de 290Aring Natildeo parece existir no entanto nenhuma ligaccedilatildeo de hidrogeacutenio

forte a ligar os diacutemeros na estrutura cristalina da δ-PZA ao contraacuterio do que acontece nas estruturas da α- e β-

PZA (Figura 17)[21]

Em todos os polimorfos foi identificada a ligaccedilatildeo de hidrogeacutenio intramolecular NndashHN

16

Figura 17 ndash Estrutura do polimorfo δ da pirazinamida [21]

A Figura 18 apresenta a estrutura do polimorfo da pirazinamida γ Esta eacute a uacutenica forma de pirazinamida conhe-

cida onde natildeo haacute associaccedilatildeo em unidades dimeacutericas

Figura 18 ndash Estrutura do polimorfo γ da pirazinamida[22]

Apesar das estruturas cristalinas estarem publicadas natildeo eacute conhecida a relaccedilatildeo de estabilidade entre elas e satildeo

referidas na literatura temperaturas de fusatildeo semelhantes para todas as formas

17

142 ndash Picolinamida

A picolinamida (2-piridina carboxamida) Figura 19 foi estudada neste trabalho devido agraves suas semelhanccedilas

estruturais com a pirazinamida

Figura 19 ndash Estrutura da Picolinamida

A picolinamida soacutelido agrave temperatura ambiente muito soluacutevel em soluccedilatildeo aquosa aciacutedica apresenta actividade

bioloacutegica importante como inibidor da acccedilatildeo da poli(ADP-ribose) sintetase[23]

De acordo com a anaacutelise cristalograacutefica por difracccedilatildeo de raios-X foram identificadas duas modificaccedilotildees cristali-

nas da picolinamida ambas pertencentes ao grupo espacial monocliacutenico P21a com quatro moleacuteculas na ceacutelula

unitaacuteria[24] Numa modificaccedilatildeo (fase α a = 1642 b = 711 c = 519 Aring β = 1002ordm) duas moleacuteculas de PA

estatildeo ligadas por um par de ligaccedilotildees de hidrogeacutenio NHO para formar um diacutemero centrossimeacutetrico como

ocorre tambeacutem nos polimorfos α β e δ da pirazinamida (Figura 110) Os diacutemeros estatildeo ligados entre si por um

segundo conjunto de ligaccedilotildees de hidrogeacutenio NHO tal como no polimorfo β da pirazinamida[24] Nesta

modificaccedilatildeo o anel natildeo contribui para a ligaccedilatildeo de hidrogeacutenio e as cadeias moleculares adjacentes satildeo mantidas

juntas por forccedilas de van der Waals A segunda modificaccedilatildeo cristalina da PA para a qual apenas se conhecem os

paracircmetros da ceacutelula (fase β a = 2004 b = 1132 c = 536 Aring β = 986ordm) exibe estrutura dimeacuterica similar agrave da

primeira e segundo Takino e colaboradores teraacute uma associaccedilatildeo molecular semelhante agrave α-pirazinamida ou seja

neste caso a ligaccedilatildeo lateral dos diacutemeros envolve a participaccedilatildeo de um aacutetomo do anel de piridina como aceitador

de ligaccedilotildees de hidrogeacutenio [25]

Figura 110 ndash Arranjos moleculares da PA no polimorfo α a) formaccedilatildeo do diacutemero centrossimeacutetrico b) formaccedilatildeo de

cadeias ou bandas c) estrutura do polimorfo α da picolinamida As linhas a tracejado indicam as ligaccedilotildees de

hidrogeacutenio [24]

a) b) c)

18

143 ndash Ibuprofeno

O Ibuprofeno (IBP) (Figura 111) eacute um faacutermaco do grupo dos anti-inflamatoacuterios natildeo esteroacuteides (do subgrupo

quiacutemico dos derivados do aacutecido propanoacuteico) faacutermacos esses que tecircm em comum a capacidade de combater a

inflamaccedilatildeo a dor e a febre Tal como os outros anti-inflamatoacuterios natildeo esteroacuteides actua inibindo a produccedilatildeo de

prostagladinas substacircncias quiacutemicas produzidas pelo corpo que causam inflamaccedilatildeo e contribuem para a per-

cepccedilatildeo de dor pelo ceacuterebro Este faacutermaco reduz tambeacutem a febre ao bloquear a siacutentese de prostaglandinas no

hipotaacutelamo responsaacutevel pela regulaccedilatildeo da temperatura do corpo Tem ainda propriedades anticoagulantes

Juntamente com o aacutecido acetilsaliciacutelico (princiacutepio activo da Aspirina e de outros medicamentos) e o paracetamol

(princiacutepio activo do Ben-U-Ron e de outros medicamentos) o ibuprofeno faz parte da lista de faacutermacos essen-

ciais da Organizaccedilatildeo Mundial de Sauacutede [26]

Figura 111 ndash Estrutura do Ibuprofeno

A moleacutecula de IBP possui um carbono quiral e satildeo comercializadas quer a mistura raceacutemica de S(+) ndash IBP e

R(ndash) ndash IBP quer o enantioacutemero puro O enantioacutemero com interesse terapecircutico eacute o S(+) ndash IBP mas nas espe-

cialidades farmacecircuticas eacute incorporado o R(ndash) ndash IBP formando uma mistura raceacutemica [27ndash29]

A utilizaccedilatildeo de diversas teacutecnicas para a cristalizaccedilatildeo agrave temperatura ambiente em diferentes solventes cristaliza-

ccedilatildeo por mudanccedila de temperatura e cristalizaccedilatildeo por evaporaccedilatildeo do solvente conduziram agrave obtenccedilatildeo de cristais

de IBP raceacutemico com haacutebitos cristalinos diferentes [30 31] Por exemplo quando foi utilizada a teacutecnica de cris-

talizaccedilatildeo por arrefecimento foram observados cristais com forma de placas achatadas usando aacutelcoois como

solvente Os cristais obtidos a partir de acetona eacuteter etiacutelico e n-hexano tinham a forma de agulhas A cristaliza-

ccedilatildeo por mudanccedila de temperatura usando o diclorometano como solvente formou cristais de morfologia cuacutebi-

ca A partir destes resultados concluiu-se que podiam ser obtidas diferentes morfologias dos cristais (haacutebito

tamanho superfiacutecie) do IBP raceacutemico dependendo da preparaccedilatildeo e dos solventes usados [32] Estes cristais

tinham tambeacutem propriedades fiacutesicas diferentes Mas estas diferentes formas satildeo estruturalmente isomoacuterficas e

natildeo haacute um polimorfismo cristalino verdadeiro

A forma cristalograacutefica obtida nestes solventes forma I possui grupo espacial monocliacutenico P21c [32] Duas

moleacuteculas de ibuprofeno formam um diacutemero ciacuteclico atraveacutes das ligaccedilotildees de hidrogeacutenio dos grupos carboxiacutelicos

O diacutemero RS (plusmn) ndash IBP eacute formado por ligaccedilotildees de hidrogeacutenio atraveacutes de um centro de inversatildeo com uma

moleacutecula na configuraccedilatildeo R e outra na configuraccedilatildeo S (Figura 112)

Adicionalmente agrave bem conhecida fase cristalina I que funde a aproximadamente 75ordmC foi recentemente encon-

trada outra fase cristalina (II) que funde a uma temperatura mais baixa (17ordmC) e eacute menos estaacutevel [30] A compa-

19

raccedilatildeo das entalpias de fusatildeo das duas formas e a ausecircncia de transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido conduz agrave forte suspeita que

estas duas variedades polimoacuterficas formam um sistema monotroacutepico a fase I eacute a forma estaacutevel e a fase II eacute a

metaestaacutevel [32]

Figura 112 ndash Estrutura do polimorfo I da moleacutecula de ibuprofeno[33]

20

21

Capiacutetulo 2

22

23

2 Resultados e Discussatildeo

21 Estudo da Pirazinamida

211 ndash Avaliaccedilatildeo Preliminar

Na tabela 21 satildeo apresentadas imagens registadas sob luz polarizada dos soacutelidos obtidos por cristalizaccedilatildeo a

partir das soluccedilotildees por liofilizaccedilatildeo e tambeacutem da amostra de partida

Tabela 21 ndash Pirazinamida Imagens dos soacutelidos obtidos em diferentes condiccedilotildees experimentais (luz polarizada

ampliaccedilatildeo 200x)

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

1

-

Amostra comercial

4

Acetona

P1

2

-

P2

5

Dioxano

P1

3

Aacutegua

P1

6

Acetonitrilo

P1

Como pode concluir-se das imagens apresentadas na tabela os soacutelidos obtidos apresentam morfologias diferen-

tes Nas amostras obtidas em aacutegua e acetona na amostra comercial e na obtida por liofilizaccedilatildeo os cristais tecircm a

forma de agulhas apesar de apresentarem tamanhos diferentes muito mais finos no caso do liofilizado Os

cristais que precipitaram usando dioxano e acetonitrilo como solvente apresentam-se sob a forma de placas

A caracterizaccedilatildeo dos soacutelidos 1 a 5 foi efectuada por difracccedilatildeo de raios-X de poacute Os difractogramas obtidos

experimentalmente estatildeo representados nas Figuras 21 a 24 conjuntamente com os espectros simulados que

mais se lhe aproximam

24

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Inte

nsid

ade

2Theta

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Inte

nsid

ade

2Theta

Figura 21 ndash Espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute a) pirazinamida comercial b) simulado para a forma α

O difractograma de poacute da forma α da pirazinamida tem picos caracteriacutesticos a 2θ = 78 137 153 177 243

264 274 276 278ordm A semelhanccedila dos perfis dos difractogramas da pirazinamida comercial com o desta for-

ma natildeo deixa duacutevidas de que a amostra de partida eacute o polimorfo α

Para a pirazinamida cristalizada em aacutegua (conforme descrito na secccedilatildeo 4111) fez-se um estudo semelhante

natildeo foram encontradas mudanccedilas significativas na estrutura do soacutelido relativamente agrave amostra comercial pois

apesar de ter sido cristalizada a partir de aacutegua o difractograma possui picos com localizaccedilatildeo e intensidade relati-

va idecircnticas agraves presentes no polimorfo alfa da pirazinamida tendo assim sido o soacutelido identificado com a forma

α

Do mesmo modo a coincidecircncia do espectro obtido para a amostra obtida por liofilizaccedilatildeo e do simulado para a

forma γ permitiu concluir que por liofilizaccedilatildeo se obteve o polimorfo γ Figura 22 com picos caracteriacutesticos a 2θ

= 129 173 184 239 254 259 272 274 297 303 336 393ordm

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Inte

nsid

ad

e

2Theta

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Inte

nsid

ad

e

2Theta

Figura 22 ndash Espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute a) amostra de pirazinamida obtida por liofilizaccedilatildeo b) simulado para o

polimorfo γ

A cristalizaccedilatildeo de acetona origina a forma δ da pirazinamida (Figura 23) com picos caracteriacutesticos a 2θ = 91

164 173 182 200 235 277ordm

a) b)

a) b)

25

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Inte

nsid

ad

e

2Theta

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Inte

nsid

ad

e

2Theta

Figura 23 ndash Espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute a) pirazinamida cristalizada em acetona b) simulado para a forma δ

Em dioxano foi obtida uma mistura das formas β ( 2θ = 126 168 169 253 255 267 272ordm) e γ como se

conclui da Figura 24

0 5 10 15 20 25 30 35 40

2Theta

Inte

nsid

ad

e

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Inte

nsid

ad

e

2Theta

γγγγ

ββββ

Figura 24 ndash Espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute a) amostra cristalizada em dioxano b) espectro simulado das formas

β e γ

A amostra cristalizada em acetonitrilo natildeo foi avaliada por este meacutetodo de estudo e seraacute discutida mais agrave frente

Dispomos de amostras puras dos polimorfos α δ e γ da pirazinamida sendo portanto possiacutevel fazer a sua

caracterizaccedilatildeo por espectroscopia de infravermelho e investigar a relaccedilatildeo de estabilidade entre as fases

212 ndash Caracterizaccedilatildeo por Espectroscopia de Infravermelho

A anaacutelise por espectrofotometria de infravermelho pode ser de grande utilidade na caracterizaccedilatildeo de estruturas

polimoacuterficas quanto agrave sua estrutura quiacutemica fornecendo indicaccedilatildeo de ocorrecircncia de modificaccedilotildees apoacutes o pro-

a) b)

a) b)

26

cesso de cristalizaccedilatildeo Para poder ser utilizada com esta finalidade eacute necessaacuterio produzir amostras puras de cada

um dos polimorfos e caracterizaacute-los previamente

Nos estudos publicados sobre infravermelho da pirazinamida no estado soacutelido foi utilizada a forma α [3435] e

em muitos trabalhos natildeo eacute identificado o polimorfo utilizado [36ndash40] Neste trabalho estamos em condiccedilotildees de

fazer a caracterizaccedilatildeo espectroscoacutepica das formas α γ e δ da pirazinamida

Neste composto satildeo de particular relevacircncia os modos vibracionais envolvendo os grupos NndashH e C=O (grupos

envolvidos na formaccedilatildeo de ligaccedilotildees de hidrogeacutenio) que seratildeo alvo de anaacutelise mais detalhada

Os espectros de infravermelho registados para os polimorfos α δ e γ da pirazinamida satildeo apresentados nas

Figuras 25 a 27 Estes espectros foram obtidos em pastilha de KBr Espectros obtidos no modo de reflectacircncia

total atenuada provaram que a preparaccedilatildeo da pastilha natildeo tem efeito nas formas polimoacuterficas

3600 3500 3400 3300 3200 3100 3000 2900 2800

Absorvancia au

Numero de onda cm-1

3412

3289

3161

2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400

Absorvancia au

439

551

669

786

874

1022

1165

1389

1510

1598

Numero de onda cm-1

1707

1620

Figura 25 ndash Espectro de IV da pza comercial polimorfo α a) 3650 ndash 2800 cm-1 b) 2000 ndash 400 cm-1

Satildeo registadas diferenccedilas notoacuterias nos espectros dos trecircs polimorfos Iremos referir as mais significativas

O espectro de absorccedilatildeo na regiatildeo do infravermelho da pirazinamida comercial (Figura 25 polimorfo α) apre-

senta bandas intensas em 3412 3289 e 3161 cm-1 atribuiacutedas agrave elongaccedilatildeo do NndashH e em 1707 cm-1 atribuiacuteda ao

grupo amida (elongaccedilatildeo C=O e deformaccedilatildeo angular NH2 amida I)) No caso do polimorfo γ Figura 26 a

elongaccedilatildeo do NndashH daacute origem a bandas em 3433 3308 3252 e 3166 e a vibraccedilatildeo Amida I daacute lugar a bandas em

1707 e 1686 cm-1

a) b)

27

3600 3500 3400 3300 3200 3100 3000 2900 2800

00

05

10

15

Numero de onda cm-1

Absorvancia au 3433

3308

3252

3166

2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400

00

05

10

15

1585

434549

653779

876

1027

1053

1168

1373

1524

1603

Numero de onda cm-1

Absorvancia au 1707

1686

Figura 26 ndash Espectro de IV da pza liofilizada polimorfo γ a) 3650 ndash 2800 cm-1 b) 2000 ndash 400 cm-1

O espectro de IV do polimorfo δ Figura 27 apresenta na regiatildeo de elongaccedilatildeo do NndashH um perfil proacuteximo do

do polimorfo α mas os maacuteximos de absorvacircncia situam-se a 3426 3287 e 3168 cm-1 Recordar que na estrutura

cristalina de ambos os polimorfos estatildeo presentes diacutemeros centrossimeacutetricos os quais natildeo existem no polimorfo

γ A vibraccedilatildeo Amida I tem o maacuteximo de absorvacircncia no valor de energia mais baixo dos trecircs polimorfos 1674

cm-1

3600 3500 3400 3300 3200 3100 3000 2900 2800

02

04

06

08

10

12

14

16

18

20

Absorvancia au

Numero de onda cm-1

3426

3287

3168

2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400

02

04

06

08

10

12

14

16

18

20

439561657

873

1027

1063

1089

1176

1385

1436

1524

1591

Absorvancia au

Numero de onda cm-1

1674

Figura 27 ndash Espectro de IV da pza cristalizada de acetona a 25ordmC polimorfo δ a) 3650 ndash 2800 cm-1 b) 2000 ndash 400 cm-1

213 ndash Investigaccedilatildeo de relaccedilotildees de estabilidade dos polimorfos da Pirazinamida

Iniciou-se a investigaccedilatildeo com o estudo de pza comercial polimorfo α por calorimetria diferencial de varrimen-

to com velocidade de varrimento β = 10ordmCmin efectuando aquecimento entre 25ordmC e 197ordmC

A Figura 28 mostra um termograma tiacutepico obtido nestas condiccedilotildees para a pza comercial

a) b)

a) b)

28

60 80 100 120 140 160 180 200

20

30

40

50

60

70

Flu

xo

de

Ca

lor

(mw

)

Temperatura (C)

Figura 28 ndash Curva de DSC do polimorfo α da pirazinamida aquecimento de 75ordmC ateacute 197ordmC β = 10ordmCmin

m = 122mg

A curva de de DSC do polimorfo α apresenta dois sinais endoteacutermicos De um conjunto de 6 amostras inde-

pendentes obteve-se para o 1ordmpico os valores de Tonset = (1462 plusmn 03) ordmC e ∆H = (14 plusmn 03) kJmol e para o

2ordmpico Tonset = (1881 plusmn 05) ordmC e ∆H = (281 plusmn 02) kJmol A Tabela 22 sumaria os resultados obtidos

Tabela 22 ndash Valores de temperatura e de entalpia das transiccedilotildees observadas no aquecimento da

pirazinamida polimorfo α β = 10ordmCmin

1ordmPico 2ordmPico

Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) 1 1462 15 1883 280 2 1464 17 1886 284 3 1459 12 1878 281 4 1466 09 1873 280 5 1458 16 1881 283 6 1463 12 1883 279

Meacutedia e desvio padratildeo 1462plusmn03 14plusmn03 1881plusmn05 281plusmn02

A partir do conhecimento termodinacircmico que se tem e dos valores de entalpia calculados podemos prever que

o 1ordmpico da curva de DSC da Figura 28 corresponde a uma transiccedilatildeo de fase soacutelido-soacutelido do composto e o 2ordm

pico corresponde agrave sua fusatildeo uma vez que o valor de entalpia deste uacuteltimo eacute muito superior quando compara-

do com o primeiro Um processo de aquecimento de 25ordmC ateacute 197ordmC efectuado por termomicroscopia permitiu

registar as imagens apresentadas na Figura 29

29

34ordmC 97ordmC 135ordmC 153ordmC

155ordmC 158ordmC 172ordmC 177ordmC

184ordmC 187ordmC 189ordmC 192ordmC

Figura 29 ndash Transiccedilotildees de fase observadas para a pza comercial por termomicroscopia de luz polarizada no decurso do

aquecimento de 25ordmC a 197ordmC β = 10ordmCmin ampliaccedilatildeo 200x

Estas imagens confirmam a identificaccedilatildeo das transiccedilotildees discutidas acima

Seguidamente fez-se um estudo mais pormenorizado destes resultados realizando dois aquecimentos um pri-

meiro ateacute ao fim da transiccedilatildeo de fase (de 25ordmC ateacute 160ordmC) seguido de arrefecimento ateacute 25ordmC e depois de aque-

cimento ateacute agrave fusatildeo (de 25ordmC ateacute 197ordmC) Os resultados obtidos estatildeo exemplificados na Figura 210 Nos pro-

cessos de arrefecimento natildeo foi registado qualquer pico (arrefecimento conduzido a 20ordmCmin 10ordmCmin

5ordmCmin e 2ordmCmin)

20000 40000 60000 80000 100000 120000 140000 160000 180000 200000

200000

300000

400000

500000

600000

2

Flu

xo d

e C

alo

r (m

W)

Temperatura (C)

1

Figura 210 ndash Curva de DSC da pza comercial com β = 10ordmCmin e m = 115mg a) 1ordm aquecimento de 25ordmC a 160ordmC

b) 2ordm aquecimento de 25ordmC a 197ordmC apoacutes arrefecimento do soacutelido 2 ateacute agrave temperatura ambiente

a)

b)

20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

Temperatura (ordmC)

20

30

40

50

60

30

Os resultados de quatro experiecircncias levadas a cabo nestas condiccedilotildees estatildeo indicados na Tabela 23

Tabela 23 ndash Valores de temperatura e de entalpia de transiccedilatildeo obtidos por aquecimento da

pirazinamida polimorfo α nas condiccedilotildees indicadas na Figura 210 β = 10ordmCmin

Curva a) Curva b)

Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) 1 1464 14 1885 281 2 1462 12 1879 284 3 1462 16 1882 277 4 1465 14 1884 282

Meacutedia e desvio padratildeo 1463plusmn02 14plusmn02 1883plusmn02 281plusmn03

Com estes resultados podemos confirmar a existecircncia de uma transiccedilatildeo de fase por volta dos 146ordmC (no 1ordm

aquecimento) Tonset = (1463 plusmn 02)ordmC ∆H = (14 plusmn 02) kJmol n = 4 e apenas a ocorrecircncia de fusatildeo por

volta dos 188ordmC no 2ordm aquecimento Tonset = (1883 plusmn 02)ordmC ∆H = (281 plusmn 03) kJmol Pode concluir-se que a

forma inicial da pza comercial se transforma noutra e que eacute esta segunda que sofre fusatildeo

O espectro de infravermelho da amostra obtida apoacutes a transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido Figura 211 aponta para a trans-

formaccedilatildeo do polimorfo α no polimorfo γ

3600 3450 3300 3150 3000

-01

00

01

02

03

04

05

06

07

08

09

10

3285

3414

Absorvancia au

Numero de onda cm-1

a)

b)

3430

33073244

3164

3085

2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400

-01

00

01

02

03

04

05

06

07

08

09

10

4371523

1601

617

1157

1512

1578

1610

546

651775

877

1025

10541169

1374

1582

Absorvancia au

Numero de onda cm-1

a)

b)

1706

1687

Figura 211 ndash Espectro de IV da pza comercial a) composto de partida b) apoacutes transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido i) 3650 ndash 2800 cm-

1 ii) 2000 ndash 400 cm-1

Com a teacutecnica de difracccedilatildeo de raios X aplicada a uma amostra de pza comercial aquecida ateacute 160ordmC confirmou-

se que a forma cristalina final (apoacutes transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido) eacute a forma gama (γ-pirazinamida)

Uma amostra obtida por aquecimento do polimorfo α ateacute 160ordmC foi deixada agrave temperatura ambiente e foi

novamente analisada 3 meses depois efectuando um aquecimento ateacute 197ordmC verificando-se que mesmo apoacutes

este tempo natildeo sofreu alteraccedilatildeo o termograma obtido eacute similar ao apresentado na Figura 210 b)

Para o polimorfo obtido por liofilizaccedilatildeo polimorfo γ o estudo calorimeacutetrico por DSC conduziu a curvas

exemplificadas na Figura 212 o que era o esperado atendendo aos resultados jaacute referidos

i) ii)

31

20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

20

40

60

80

Temperatura (C)

Flu

xo

de

ca

lor

(mW

)

Figura 212 ndash Curva de DSC do polimorfo γ da pirazinamida aquecimento de 25ordmC ateacute 197ordmC β = 10ordmCmin

m = 303mg

Na curva de DSC do polimorfo γ (Figura 212) observa-se apenas um sinal endoteacutermico correspondente agrave

fusatildeo da amostra De um conjunto de 3 amostras independentes obteve-se para o processo de fusatildeo os valores

de Tonset = (1882 plusmn 01)ordmC e ∆H = (280 plusmn 02)kJmol Tabela 24

Tabela 24 ndash Valores de temperatura e de entalpia de transiccedilatildeo de fase registada no aque-

cimento da pirazinamida polimorfo γ β = 10ordmCmin

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

1 1881 280 2 1881 278 3 1883 282

Meacutedia e desvio padratildeo 1882plusmn01 280plusmn02

Com estes resultados podemos concluir que esta forma polimoacuterfica da pirazinamida natildeo experimenta qualquer

transformaccedilatildeo soacutelido-soacutelido antes da fusatildeo

A amostra de pza cristalizada de acetona (polimorfo δ) foi tambeacutem caracterizada por calorimetria diferencial de

varrimento realizando ensaios de aquecimento ateacute 197ordmC com velocidade de 10ordmCmin (Figura 213)

32

20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

20

40

60

Temperatura (C)

Flu

xo

de

ca

lor

(mW

)

Figura 213 ndash Curva de DSC do polimorfo δ da pirazinamida (aquecimento de 25ordmC ateacute 197ordmC β = 10ordmCmin

m = 147mg)

Podemos verificar novamente a ocorrecircncia de duas transformaccedilotildees endoteacutermicas sendo que a primeira corres-

ponde a transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido Tonset = (1305 plusmn 03) ordmC ∆H = (17 plusmn 02) kJmol n = 5 e a segunda agrave fusatildeo

Tonset = (1883 plusmn 01) ordmC ∆H = (276 plusmn 06) kJmol n = 5 A Tabela 25 resume os resultados obtidos

O polimorfo δ foi entatildeo aquecido ateacute 165ordmC (apoacutes a transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido) natildeo se tendo observado qualquer

transiccedilatildeo de fase no arrefecimento subsequente ateacute agrave temperatura ambiente O espectro de difracccedilatildeo de raios-X

de poacute da amostra resultante deste ciclo de aquecimento arrefecimento permitiu concluir que a forma delta se

transforma no polimorfo gama apoacutes aquecimento

Tabela 25 ndash Valores de temperatura e de entalpia das transiccedilotildees de fase registadas no aqueci-

mento da pirazinamida polimorfo δ β = 10ordmCmin

1ordmPico 2ordmPico

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) 1 1308 18 1884 279 2 1303 17 1881 268 3 1304 18 1884 275 4 1301 14 1883 279 5 1307 17 1882 278

Meacutedia e desvio padratildeo 1305plusmn03 17plusmn02 1883plusmn01 276plusmn06

Na Figura 214 a) podemos verificar a existecircncia de uma grande irregularidade no pico correspondente agrave transi-

ccedilatildeo soacutelido-soacutelido o que poderaacute indicar a co-existecircncia de vaacuterias transformaccedilotildees Sendo assim fez-se um novo

estudo efectuando um aquecimento ateacute 137ordmC que eacute a zona onde existem os vaacuterios picos (Figura 214 b)) O

espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute desta amostra confirmou tratar-se da forma γ da pirazinamida natildeo ocor-

33

rendo qualquer outra transiccedilatildeo de fase apesar da irregularidade apresentada nos picos que poderaacute resultar de

heterogeneidade das partiacuteculas soacutelidas

120 140

32

34

36

Flu

xo

de

Calo

r (m

W)

Temperatura (C)

b) Aquecimento ateacute 165 C

a) Aquecimento ateacute 137 C

Figura 214 ndash Curvas de DSC para a pza cristalizada em acetona β = 10ordmCmin a) aquecimento de 25ordmC ateacute 137ordmC m =

147 mg b) aquecimento de 25ordmC ateacute165ordmC m = 152 mg

Foram obtidas para a amostra de pirazinamida gerada por cristalizaccedilatildeo em acetonitrilo amostra 6 na Tabela

21 as curvas de DSC apresentadas na Figura 215 registadas em diferentes condiccedilotildees experimentais aquecimen-

to ateacute agrave fusatildeo no caso da curva a e num ciclo de aquecimentos arrefecimentos no caso das curvas b Os arrefe-

cimentos foram realizados a 10ordmCmin natildeo se registando qualquer transiccedilatildeo de fase nesses varrimentos

Figura 215 ndash Curvas de DSC para a pza cristalizada em acetonitrilo (polimorfos α e δ) a m = 161 mg aquecimento de

25ordmC ateacute 197ordmC b1 m = 181 mg aquecimento de 25ordmC ateacute 135ordmC b2 aquecimento de 25ordmC ateacute 165ordmC apoacutes

arrefecimento de b1 ateacute 25ordmC b3 aquecimento de 25ordmC ateacute 197ordmC apoacutes arrefecimento de b2 ateacute 25ordmC β =

10ordmCmin

Temperatura (ordmC)

Flu

xo d

e C

alo

r (m

W)

34

Na Figura 215 observam-se duas transiccedilotildees endoteacutermicas antes do pico de fusatildeo Estas transformaccedilotildees de fase

foram estudadas por espectroscopia de IV

O espectro de IV da amostra de partida Figura 216 a) confirma que na cristalizaccedilatildeo em acetonitrilo foi gerada

uma mistura dos polimorfos α e δ (Figura 216 a)) Registou-se tambeacutem espectros de IV da amostra aquecida ateacute

135ordmC (como na curva de DSC b1 da Figura 215) Figura 216 b)) seguida de arrefecimento ateacute 25ordmC e da

amostra aquecida ateacute 165ordmC Figura 216 c)

Figura 216 ndash Espectro de Infravermelho de a) amostra de pirazinamida cristalizada em acetonitrilo b) amostra anterior

apoacutes aquecimento ateacute 135ordmC c) amostra apoacutes aquecimento ateacute 165ordmC A) espectros dos polimorfos α e

δ puros B) espectro do polimorfo γ puro

Satildeo evidentes a partir da Figura 216 as transiccedilotildees do polimorfo δ para o polimorfo α que posteriormente se

transforma no polimorfo γ A identidade das fases soacutelidas foi ainda confirmada por difracccedilatildeo de raios-X reali-

zadas em amostras preparadas de forma similar

Apesar de natildeo poder ser obtida a forma polimoacuterfica β pura os dados de DSC e termomicroscopia realizados na

amostra 5 (β + γ) mostram uma transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido endoteacutermica aos 95ordmC β = 10ordmCmin (Figura 217)

originando o polimorfo γ como depois foi confirmado por espectroscopia de IV e pela temperatura de fusatildeo

caracteriacutestica

Numero de onda cm-1

Absorv

ancia

u

a

a)

b)

c)

A

B

35

Figura 217 ndash a) Curvas de aquecimento da pza cristalizada de dioxano polimorfos β e γ m = 166 mg β = 10ordmCmin b)

Imagens de termomicroscopia registadas antes e depois da transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido

Estabilidade relativa dos polimorfos de pirazinamida

Todas as transiccedilotildees de fase verificadas no estudo da pirazinamida satildeo endoteacutermicas e na ausecircncia de mudanccedilas

conformacionais significativas da moleacutecula de pza nos diferentes polimorfos este comportamento aponta para

uma relaccedilatildeo enantiotroacutepica entre as fases envolvidas [122641] De acordo com Burger e Ramberger esta regra

da entalpia da transiccedilatildeo faz previsotildees correctas em 99 dos casos [26] A partir do estudo do comportamento

teacutermico das formas α β δ e γ da pirazinamida pode-se prever o diagrama energia de Gibbs em funccedilatildeo da tem-

peratura que se apresenta na Figura 218

Figura 218 ndash Diagrama de energia temperatura das formas cristalinas (α β δ e γ) da pirazinamida G representa a ener-

gia de Gibbs T a temperatura de transiccedilatildeo

Temperatura (ordmC)

dQ

dt

(mW

)

a) b)

Antes da transiccedilatildeo Depois da Transiccedilatildeo

Temperatura

Energ

ia

36

De acordo com este diagrama o polimorfo δ eacute a forma soacutelida termodinamicamente estaacutevel agrave temperatura

ambiente e o polimorfo γ eacute a forma cristalina mais estaacutevel acima de ~ 145ordmC De realccedilar a elevada estabilidade

cineacutetica de todas as formas polimoacuterficas da pirazinamida

22 Estudo da Picolinamida

Na tabela satildeo apresentadas imagens registadas sob luz polarizada das formas soacutelidas obtidas por cristalizaccedilatildeo a

partir das soluccedilotildees e tambeacutem da amostra de partida

Tabela 26 ndash Picolinamida Imagens dos soacutelidos obtidos em diferentes condiccedilotildees experimentais (luz polarizada

ampliaccedilatildeo 200x)

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

1

-

Amostra comercial

4

Etanol

P1

2

Acetato de etilo

P1

5

Etanol

P2

3

Acetato de etilo

P2

Foram observadas formas cristalinas com diferentes morfologias Quer na utilizaccedilatildeo de acetato de etilo quer na

amostra comercial foram obtidos cristais com a forma de placas apesar de apresentarem tamanhos diferentes

Os cristais que precipitaram usando etanol como solvente apresentam a forma de aglomerados esfeacutericos

Devido a problemas teacutecnicos com o difractoacutemetro de raios-X de poacute do Departamento de Fiacutesica da Universida-

de de Coimbra natildeo foi possiacutevel caracterizar as amostras por este meacutetodo

221 ndash Estudo da Picolinamida comercial

Apenas a picolinamida comercial foi caracterizada num equipamento de difracccedilatildeo de raios-X de poacute sendo a

amostra sujeita a moagem antes do ensaio O difractograma obtido estaacute representado na Figura 219 juntamen-

te com o espectro simulado da forma cristalina de picolinamida que se encontra caracterizada estruturalmente

37

[24] O difractograma de poacute da picolinamida comercial tem picos caracteriacutesticos a 2θ = 1665 1737 2068

2516 2802 3500ordm

10 20 30 40

Inte

nsid

ade

2Theta

b) Simulado

a) Experimental

Figura 219 ndash Espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute da picolinamida comercial a) experimental b) simulado

Da comparaccedilatildeo entre os dois difractogramas natildeo eacute possiacutevel afirmar que nos dois casos as moleacuteculas tenham a

mesma orientaccedilatildeo cristalograacutefica Voltaremos a discutir estes resultados mais tarde

O comportamento teacutermico da amostra de picolinamida comercial foi investigado por calorimetria diferencial de

varrimento e por termomicroscopia com luz polarizada

Na Figura 220 eacute apresentada uma curva tiacutepica obtida no estudo da picolinamida comercial por calorimetria

diferencial de varrimento com uma velocidade de varrimento β = 10ordmCmin realizando um aquecimento de

25ordmC ateacute 115ordmC

20 40 60 80 100

20

40

Temperatura (C)

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Figura 220 ndash Curva de DSC para a PA comercial aquecimento de 25ordmC ateacute 115ordmC β = 10ordmCmin m = 138mg

A curva de DSC da PA comercial Figura 220 apresenta tipicamente trecircs sinais endoteacutermicos De um conjunto

de 3 amostras independentes obteve-se para o 1ordmpico os valores de Tonset = (802plusmn005) ordmC e ∆H =

38

(020plusmn001)kJmol para o 2ordmpico os valores de Tonset = (10175plusmn008) ordmC e ∆H = (022plusmn001) kJmol e para o

3ordmpico os valores de Tonset = (1067plusmn01) ordmC e ∆H = (187plusmn005) kJmol Tabela 27

Tabela 27 ndash Valores de temperatura e de entalpia das transiccedilotildees de fase registadas no aquecimento da pico-

linamida amostra comercial β = 10ordmCmin

1ordmPico 2ordmPico 3ordmPico

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) 1 802 020 1018 022 1066 187 2 802 019 1017 022 1068 187 3 802 020 1018 021 1067 188

Meacutedia e desvio padratildeo 802plusmn005 020plusmn001 10175plusmn008 022plusmn001 1067plusmn01 187plusmn005

Imagens de termomicroscopia obtidas num varrimento realizado em condiccedilotildees idecircnticas satildeo apresentadas na

Figura 221 e confirmam o primeiro processo endoteacutermico como uma transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido

25ordmC 86ordmC 96ordmC 98ordmC

108ordmC 115ordmC

Figura 221 ndash Transiccedilotildees de fase observadas para a PA comercial por termomicroscopia de luz polarizada no decurso do

aquecimento de 25ordmC a 115ordmC β = 10ordmCmin ampliaccedilatildeo 200x

Uma vez confirmada a existecircncia de transiccedilotildees soacutelido-soacutelido no aquecimento da amostra de picolinamida

comercial estudou-se este processo em mais pormenor Fizeram-se ciclos de aquecimento arrefecimento ateacute

95ordmC e ateacute 105ordmC (temperaturas a que se verifica o fim da transiccedilatildeo) que se encontram representadas nas Figu-

ras 222 e 223

39

20 30 40 50 60 70 80 90 100

19

20

21F

luxo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

Arrefecimento

1 Aquecimento

20 40 60 80 100 120

20

30

40

Temperatura (C)

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Figura 222 ndash Curvas de DSC para a PA comercial β = 10ordmCmin m = 147mg a) aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC segui-

do de arrefecimento ateacute 25ordmC b) 2ordm aquecimento de 25ordmC ateacute 115ordmC

20 30 40 50 60 70 80 90 100 110

19

20

21

22

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

Arrefecimento

1 Aquecimento

20 40 60 80 100 120

20

30

40

Temperatura (C)

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Figura 223 ndash Curvas de DSC para a PA comercial β = 10ordmCmin m = 143mg a) aquecimento de 25ordmC ateacute 105ordmC segui-

do de arrefecimento ateacute 25ordmC b) 2ordm aquecimento de 25ordmC ateacute 115ordmC

Como eacute visiacutevel na Figura 222 no processo de arrefecimento natildeo eacute registada qualquer transiccedilatildeo de fase o que se

confirma pela ausecircncia de endoteacutermica correspondente agrave transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido na curva b) Em contrapartida

no processo de arrefecimento ilustrado na Figura 223 regista-se um processo exoteacutermico de baixa energia e no

aquecimento subsequente apenas o principal pico de fusatildeo eacute observado

Antes de passar agrave avaliaccedilatildeo por espectroscopia de Infravermelho dos diferentes soacutelidos obtidos nestes ciclos de

aquecimento arrefecimento referiremos os resultados de estudos por DSC dos soacutelidos obtidos por arrefeci-

mento do fundido

Nas Figuras 224 e 225 ilustram-se alguns resultados de ciclos de aquecimento arrefecimento a partir do fun-

dido β = 10ordmCmin Como se vecirc na Figura 224 c) apoacutes a cristalizaccedilatildeo do fundido satildeo obtidos dois picos de

elevada entalpia com Tonset = 102ordmC e 106ordmC que indiciam fusatildeo de duas formas polimoacuterficas diferentes Com

base nestes resultados eacute razoaacutevel interpretar a transiccedilatildeo a 102ordmC como um processo de fusatildeo Neste sentido o

ciclo aquecimento arrefecimento ilustrado na Figura 223 a) terminaria com a fusatildeo de uma contribuiccedilatildeo resi-

a) b)

a) b)

40

dual de uma forma soacutelida que no arrefecimento cristaliza no polimorfo mais abundante obtendo-se em seguida

fusatildeo desta forma pura Figura 223 b) Pode concluir-se que da comparaccedilatildeo das Figuras 224 e 225 que o arre-

fecimento do fundido pode resultar em formaccedilatildeo de estruturas diferentes em ciclos diferentes

20 40 60 80 100 120

-20

-10

0

10

20

30

40

50

Flu

xo

de C

alo

r (m

W)

Temperatura (C)

c) 2 Aquecimento

b) Arrefecimento

a) 1 Aquecimento

Figura 224 ndash Curvas de DSC para a PA comercial β = 10ordmCmin m = 164mg aquecimento seguido de arrefecimento e

novo aquecimento

20 40 60 80 100 120

-50

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

50

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

e) 3 Aquecimento

d) 2 Arrefecimento

c) 2 Aquecimento

b) 1 Arrefecimento

a) 1 Aquecimento

Figura 225 ndash Curvas de DSC para a PA comercial m = 147mg 1ordmaquecimento β = 10ordmCmin 1ordmarrefecimento β =

1ordmCmin 2ordmaquecimento β = 10ordmCmin 2ordmarrefecimento β = 10ordmCmin 3ordmaquecimento β =

10ordmCmin

Foram registados os espectros de FTIRATR da amostra obtida em ciclos de aquecimento arrefecimento

como referidos na Figura 222 a) e 223 a) Os espectros satildeo apresentados na Figura 226 onde estatildeo tambeacutem

identificadas as bandas principais

41

000

005

010

015

1612

316832751294

695

749

784

825

996

1043

10881155

1221

1246

1288

1386

1440

1468

15671586

1668

C 105

000

007

014

16143060

327434113450

1567

695

749

793

825

910

996

104310911164

1250

1288

1386

1443

1468

1586

Ab

so

rva

ncia

u

a

C 95

3300 3000 2700 1600 1400 1200 1000 800

000

008

016

3060

3451

15671601

1662

31663432

698

755

793

828907

996

10401094

1145

1285

1386

1440

15861659

3166

3273

Numero de onda cm-1

C 253415

Figura 226 ndash Espectro de IVATR da PA comercial a) composto de partida b) apoacutes aquecimento ateacute 95ordmC c) apoacutes

aquecimento ateacute 105ordmC

Eacute interessante verificar a semelhanccedila do perfil das bandas do espectro da picolinamida comercial Figura 226 a)

na regiatildeo de elongaccedilatildeo do NndashH com o dos espectros dos polimorfos α e δ da pirazinamida (Figuras 25 e 27)

Relembremos que nestas duas fases da pirazinamida haacute associaccedilatildeo molecular com a formaccedilatildeo de dois diacutemeros

centrossimeacutetricos que estatildeo tambeacutem presentes no cristal da picolinamida

Os espectros dos soacutelidos resultantes dos diferentes tratamentos teacutermicos diferem principalmente como espera-

do na regiatildeo de elongaccedilatildeo do NndashH e na amida I O espectro c) apresenta grande semelhanccedila com o obtido por

Fausto e Colaboradores [23 25] para um cristal obtido por annealing dum filme de vidro a T = 280 K e corres-

ponde a um polimorfo diferente do que estaacute presente na amostra de partida

O espectro apresentado na Figura 226 b) na interpretaccedilatildeo que temos vindo a fazer seria originado por uma

mistura de polimorfos Para a validaccedilatildeo desta interpretaccedilatildeo seraacute essencial proceder ao estudo por difracccedilatildeo de

raios-X de poacute das amostras preparadas de modo idecircntico

Numa nota final apresenta-se na Figura 227 A o espectro FTIRATR registado apoacutes moagem da amostra de

picolinamida comercial em almofariz no procedimento habitualmente usado na preparaccedilatildeo de pastilha para

infravermelho Como eacute evidente da comparaccedilatildeo com o espectro da amostra analisada sem preparaccedilatildeo Figura

227 B a moagem produz alteraccedilatildeo da forma polimoacuterfica Lembremos que na obtenccedilatildeo do espectro de difrac-

ccedilatildeo de raios-X de poacute apresentado na Figura 219 se procedeu agrave moagem do composto Seraacute portanto necessaacute-

rio realizar mais ensaios sobre a amostra comercial para confirmar as conclusotildees que a Figura 219 indica as

diferenccedilas observadas nos difractogramas poderatildeo resultar da moagem da amostra

a)

b)

c)

42

3600 3500 3400 3300 3200 3100 3000 2900 2800

000

005

010

015

Ab

so

rvacircn

cia

(u

a)

Numero de onda (cm-1)

B Amostra comercial

A Amostra comercial sujeita a moagem

1600 1400 1200 1000 800 600

000

005

010

015

020

025

030

Abso

rvacirc

ncia

(u a

)

Numero de onda (cm-1)

B Amostra comercial

A Amostra comercial sujeita a moagem

Figura 227 ndash Espectro de IVATR da picolinamida a) 3600 ndash 2800 cm-1 b) 1700 ndash 600 cm-1 A amostra comercial sujeita

a moagem B amostra comercial

222 ndash Estudo da Picolinamida cristalizada em acetato de etilo e em etanol

A investigaccedilatildeo do comportamento teacutermico das diferentes amostras obtidas por cristalizaccedilatildeo em soluccedilatildeo por

calorimetria diferencial de varrimento de 25ordmC ateacute agrave fusatildeo estaacute ilustrado nas Figuras 228 a 229 Para os soacutelidos

obtidos por cristalizaccedilatildeo em etanol e em acetato de etilo agrave temperatura ambiente eacute registado um pico de fusatildeo

largo com temperatura de onset entre 96 e 97ordmC e entalpia compreendida entre 15 e 18 kJmol Os ensaios

foram efectuados 3 semanas apoacutes a preparaccedilatildeo das amostras e natildeo eacute expectaacutevel que a largura do pico possa ser

devida agrave contaminaccedilatildeo com o solvente Em ensaios realizados dois meses mais tarde verificou-se que natildeo ocor-

reu alteraccedilatildeo na amostra cristalizada de etanol enquanto que evoluccedilatildeo niacutetida teve lugar na amostra cristalizada

de acetato de etilo agrave temperatura ambiente Figuras 230 e 231

Na amostra obtida por cristalizaccedilatildeo em acetato de etilo com evaporaccedilatildeo do solvente a 4ordmC para aleacutem deste

primeiro pico eacute tambeacutem observado um segundo pico com temperatura de onset Tonset ~ 105ordmC Estes resulta-

dos apontam para a existecircncia de polimorfos gerados concomitantemente por este meacutetodo de cristalizaccedilatildeo

estando previstas novas experiecircncias para verificar a reprodutibilidade dos resultados e caso esta se confirme a

investigaccedilatildeo do soacutelido obtido por difracccedilatildeo de raios-X de poacute e de monocristal

a) b)

43

20 40 60 80 100 120

20

25

30

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

b) PA em acetato de etilo (frio)

a) PA em acetato de etilo (T amb)

Figura 228 ndash Curvas de DSC para a PA cristalizada em acetato de etilo β = 10ordmCmin a) meacutetodo P1prime m = 147 mg b)

meacutetodo P2prime m = 148 mg

20 40 60 80 100 120

20

25

30

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

b) PA em etanol (frio)

a) PA em etanol (T amb)

Figura 229 ndash Curvas de DSC para a PA cristalizada em etanol β = 10ordmCmin a) meacutetodo P1prime m = 152 mg b) meacutetodo

P2prime m = 149 mg

44

20 40 60 80 100 120

20

30

40

50

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

b) Aquecimento em Maio

a) Aquecimento em Marccedilo

Figura 230 ndash Curvas de DSC para a PA cristalizada em acetato de etilo agrave temperatura ambiente β = 10ordmCmin a) aque-

cimento em Marccedilo m = 138 mg b) aquecimento em Maio m = 135 mg

20 40 60 80 100 120

20

22

24

26

28

Flu

xo

de

Calo

r (m

W)

Temperatura (C)

b) Aquecimento em Maio

a) Aquecimento em Marccedilo

Figura 231 ndash Curvas de DSC para a PA cristalizada em etanol agrave temperatura ambiente β = 10ordmCmin a) aquecimento em

Marccedilo m = 139 mg b) aquecimento em Maio m = 144 mg

23 Estudo do Ibuprofeno

Como referido na secccedilatildeo 143 estaacute descrito que a mesma forma polimoacuterfica do ibuprofeno eacute obtida por crista-

lizaccedilatildeo em vaacuterios solventes e seguindo vaacuterios meacutetodos experimentais Os cristais tecircm morfologias diferentes e

propriedades mecacircnicas diferentes [28303142]

45

Neste capiacutetulo apresentam-se os resultados preliminares dum estudo calorimeacutetrico das amostras soacutelidas do ibu-

profeno cristalizadas em diferentes solventes e tambeacutem de amostras comerciais de duas origens distintas reali-

zado com o objectivo de averiguar o seu comportamento teacutermico

As formas soacutelidas obtidas por cristalizaccedilatildeo a partir das soluccedilotildees do ibuprofeno estatildeo apresentadas na tabela

seguinte

Tabela 28 ndash Imagens de formas soacutelidas do Ibuprofeno obtidas em diferentes condiccedilotildees experimentais (luz pola-

rizada 200x)

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

1

-

Comercial Sigma

4

Acetona

P2

2

Acetona

P1

5

n-Hexano

P2

3

n-Hexano

P1

Efectuou-se um estudo por difracccedilatildeo de raios-X de poacute das amostras de Ibuprofeno da Sigma e da amostra cris-

talizada de n-Hexano agrave temperatura ambiente O difractograma obtido experimentalmente para a amostra da

Sigma e o simulado para a forma I estatildeo representados na Figura 232 O espectro obtido para a amostra crista-

lizada em n-hexano era indistinguiacutevel destes

0 10 20 30 40

Inte

nsid

ad

e

2Theta

b) IBP Sigma

a) IBP forma I

Figura 232 ndash Espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute do ibuprofeno a) forma I b) Sigma

46

Da comparaccedilatildeo entre os dois difractogramas eacute possiacutevel afirmar que em ambos os casos as moleacuteculas tecircm a

mesma orientaccedilatildeo cristalograacutefica

Iniciou-se o estudo das amostras de ibuprofeno comercial da Sigma e da USP por Calorimetria Diferencial de

Varrimento com uma velocidade de varrimento β = 10ordmCmin realizando um aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC

(Figuras 233 e 234)

20 30 40 50 60 70 80 90

20

25

30

35

40

Temperatura (C)

Flu

xo d

e C

alo

r (m

W)

Figura 233 ndash Curva de DSC para o IBP comercial Sigma aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC β = 10ordmCmin m = 125mg

20 30 40 50 60 70 80 90

20

22

24

26

28

Temperatura (C)

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Figura 234 ndash Curva de DSC para o IBP USP aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC β = 10ordmCmin m = 134mg

As curvas de DSC apresentam apenas um sinal endoteacutermico estando os paracircmetros caracteriacutesticos da curva de

fusatildeo apresentados na Tabela 29

47

Tabela 29 ndash Valores de temperatura e de entalpia da transiccedilatildeo de fase registada no

aquecimento do ibuprofeno amostra da Sigma e da USP β = 10ordmCmin

Sigma USP

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

1 747 251 752 257 2 753 253 752 256 3 751 260 752 256 4 751 246 752 257

Meacutedia e desvio padratildeo 751plusmn03 253plusmn05 752plusmn005 257plusmn005

Natildeo haacute diferenccedilas significativas entre os resultados obtidos para as duas amostras apesar do pico de fusatildeo da

amostra da USP ser mais estreito

O estudo das amostras ibuprofeno obtidas por cristalizaccedilatildeo de acetona (P1 e P2) foi realizado por calorimetria

diferencial de varrimento na mesma gama de temperatura com velocidades de varrimento diferentes (β =

10ordmCmin e β = 2ordmCmin Figura 235)

70 75 80

18

20

22

24

26

28

30

32

34

36

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

2 - Cristalizaccedilao a frio

1 - Cristalizaccedilao agrave T amb

70 75 80

18

20

22

24

26

28

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

4 - Cristalizaccedilao a frio

3 - Cristalizaccedilao agrave T amb

Figura 235 ndash Curva de DSC para o IBP cristalizado de acetona procedimentos P1rsquo e P2rsquo aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC

a) β = 10ordmCmin m = 134mg b) β = 2ordmCmin 3 m = 138mg 4 m = 135 mg

O pico de fusatildeo obtido a partir da amostra cristalizada agrave temperatura ambiente apresenta-se parcialmente divi-

dido Uma explicaccedilatildeo comum para este facto eacute a existecircncia de polimorfismo Os paracircmetros caracteriacutesticos

destas curvas estatildeo apresentados na Tabela 210

a) b)

3

4

48

Tabela 210 ndash Valores de temperatura e de entalpia da transiccedilatildeo de fase registada no aquecimento do ibuprofeno

cristalizado de acetona β = 10ordmCmin e β = 2ordmCmin

A partir dos resultados apresentados na Tabela 210 podemos concluir que os cristais obtidos por cristalizaccedilatildeo a

baixa temperatura fundem aproximadamente 1ordmC abaixo dos cristais obtidos por cristalizaccedilatildeo agrave temperatura

ambiente Verifica-se ainda que mesmo a velocidades de varrimento diferentes os cristais obtidos nas mesmas

condiccedilotildees apresentam temperatura de fusatildeo muito semelhante

Os termogramas obtidos no estudo do ibuprofeno cristalizado de n-hexano (P1 e P2) por calorimetria dife-

rencial de varrimento com velocidades de varrimento diferentes (β = 10ordmCmin e β = 2ordmCmin) estatildeo apre-

sentados na Figura 236 e na Tabela 211

70 75 80

12

14

16

18

20

22

24

26

28

30

32

34

36

38

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

2 - Cristalizaccedilao a frio

1 - Cristalizaccedilao agrave T amb

70 75 80

20

22

24

26

28

30

Flu

xo d

e C

alo

r (m

W)

Temperatura (C)

4 - Cristalizaccedilao a frio

3 - Cristalizaccedilao agrave T amb

Figura 236 ndash Curva de DSC para o IBP cristalizado de n-hexano procedimentos P1rsquo e P2rsquo aquecimento de 25ordmC ateacute

95ordmC a) β = 10ordmCmin 1 m = 143mg 2 m = 139 mg b) β = 2ordmCmin 3 m = 140mg 4 m = 137 mg

A partir dos resultados podemos concluir que os cristais obtidos agrave temperatura ambiente e os cristais obtidos

com a cristalizaccedilatildeo a frio natildeo apresentam grande diferenccedila a niacutevel de temperatura e entalpia de fusatildeo No entan-

to o sinal obtido a partir da amostra cristalizada agrave temperatura ambiente aquecida tanto a 10ordmCmin como a

2ordmCmin apresenta-se dividido apesar da divisatildeo ser mais notoacuteria a 2ordmCmin

Cristalizaccedilatildeo agrave T amb Cristalizaccedilatildeo a frio

β 10ordmCmin 2ordmCmin 10ordmCmin 2ordmCmin

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

1 747 215 751 203 733 223 737 232

2 739 233 731 201 733 219 738 228

3 752 228 731 219 744 223 739 229

4 749 237 745 237 738 223 739 231

5 752 249 746 243 742 218 740 230

6 749 235 760 241 743 224 736 229

Meacutedia e desvio padratildeo 748plusmn05 233plusmn11 744plusmn10 224plusmn17 739plusmn05 222plusmn03 738plusmn02 230plusmn02

a) b)

49

Tabela 211 ndash Valores de temperatura e de entalpia da transiccedilatildeo de fase registada no aquecimento do ibuprofeno

cristalizado de n-hexano β = 10ordmCmin e β = 2ordmCmin

A partir dos resultados obtidos por DSC verificou-se que tanto a amostra cristalizada de acetona como a amos-

tra cristalizada de n-hexano ambas agrave temperatura ambiente apresentavam um pico de fusatildeo composto o que

pode indicar a ocorrecircncia de transiccedilotildees soacutelido-soacutelido e aleacutem disso temperatura de fusatildeo que difere da das

amostras obtidas na Sigma e na USP Sendo assim fez-se um estudo mais pormenorizado das amostras cristali-

zadas de n-hexano por comparaccedilatildeo com as amostras de ibp da Sigma e da USP por espectroscopia de IV para

caracterizaccedilatildeo da forma inicial A Figura 237 mostra os espectros de espectroscopia de IV-ATR das amostras

3000 2800 2600 2400

000

005

010

015

020

2540

2540

2540

2542

2601

2601

2601

2601

2631

2631

2631

2631

2729

2728

2728

2728

2850

2850

2850

2850

2868

2868

2868

2868

2877

2875

2875

2876

2924

2922

2922

2924

2954

2954

2956

Ab

so

rvacirc

ncia

(u

a

)

Numero de Onda (cm-1)

IBP USP

IBP comercial

IBP n-Hexano (frio)

IBP n-Hexano (Tamb)

2954

1800 1600 1400 1200 1000 800

000

005

010

015

020

025

030

035

040

045

050668

690747

779

849

867936

948

9701007

1070

1092

1124

1184

1231

12681320

1379

1419

14621506

Ab

so

rvacircncia

(u

a

)

Numero de Onda (cm-1)

IBP USP

IBP comercial

IBP n-Hexano (frio)

IBP n-Hexano (Tamb)

1712

Figura 237 ndash Espectro de IV (25ordmC) ibp USP ibp Sigma e ibp cristalizado de n-hexano a) 3100 ndash 2400 cm-1 b) 1800 ndash

650 cm-1

Os espectros de infravermelho das amostras a 25ordmC apontam para que se trate da mesma forma polimoacuterfica

Espectros de difracccedilatildeo de raios-X de poacute da amostra da Sigma e da amostra obtida por cristalizaccedilatildeo em n-

hexano natildeo mostraram tambeacutem diferenccedilas

Assim sendo a partir destes resultados natildeo satildeo detectadas diferenccedilas significativas entre as amostras de partida

e entatildeo as diferenccedilas registadas no comportamento teacutermico natildeo apontam para polimorfismo mas para altera-

ccedilotildees na formaccedilatildeo dos cristais nomeadamente no crescimento e tamanho das partiacuteculas[43ndash45] Estudos adicio-

nais satildeo necessaacuterios para confirmar esta hipoacutetese

Cristalizaccedilatildeo agrave T amb Cristalizaccedilatildeo a frio

β 10ordmCmin 2ordmCmin 10ordmCmin 2ordmCmin

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

1 741 224 744 236 742 247 744 249

2 744 223 748 234 746 242 742 247 3 740 225 745 238 743 246 740 242

4 743 227 747 237 743 243 745 240 Meacutedia e desvio padratildeo 742plusmn02 225plusmn02 746plusmn02 236plusmn02 743plusmn01 244plusmn02 743plusmn02 245plusmn04

50

51

Capiacutetulo 3

52

53

3 Conclusotildees

Alguns pontos discutidos nesta dissertaccedilatildeo merecem ser referidos como observaccedilotildees conclusivas A Calorime-

tria Diferencial de Varrimento (DSC) eacute um valioso instrumento de investigaccedilatildeo para caracterizar formas poli-

moacuterficas Com esta teacutecnica recolhe-se uma grande riqueza de informaccedilatildeo em relaccedilatildeo agrave estabilidade da substacircn-

cia em estudo tipo de transformaccedilatildeo que ocorre a uma dada temperatura por aquecimento ou arrefecimento e

mecanismo que preside a cada uma das transformaccedilotildees observadas Mas por si soacute esta teacutecnica natildeo eacute suficiente

para identificar a existecircncia de diferentes polimorfos de um mesmo composto Daiacute haver a necessidade de efec-

tuar um estudo mais completo utilizando teacutecnicas como a termomicroscopia espectroscopia de absorccedilatildeo no

infravermelho e ainda difracccedilatildeo de raios X de poacute

Conseguiram obter-se amostras puras de trecircs formas polimoacuterficas da pirazinamida a forma alfa (PZA comercial

e cristalizada em aacutegua) a forma delta (PZA cristalizada de acetona) e a forma gama (PZA obtida por liofiliza-

ccedilatildeo) as quais foram caracterizadas por espectroscopia de infravermelho

O polimorfo alfa da pirazinamida (α-PZA) e a forma delta (δ-PZA) por aquecimento transformam-se no poli-

morfo gama (γ-PZA) A forma gama por sua vez por aquecimento natildeo sofre qualquer transformaccedilatildeo de fase

ateacute agrave fusatildeo Foi possiacutevel tambeacutem identificar a transiccedilatildeo δrarrα em amostra do polimorfo delta quando contami-

nado com a forma alfa

Podemos ainda concluir mediante os resultados obtidos e com os conhecimentos adquiridos que estamos

perante casos de enantiotropia sendo o polimorfo delta a forma termodinamicamente estaacutevel agrave temperatura

ambiente Todos os polimorfos de pirazinamida satildeo cineticamente estaacuteveis agrave temperatura ambiente

No que diz respeito agrave picolinamida eacute interessante verificar a semelhanccedila do perfil das bandas do espectro da

picolinamida comercial na regiatildeo de elongaccedilatildeo do NndashH com o dos espectros dos polimorfos α e δ da pirazi-

namida Relembremos que nestas duas fases da pirazinamida haacute associaccedilatildeo molecular com a formaccedilatildeo de dois

diacutemeros centrossimeacutetricos que estatildeo tambeacutem presentes no cristal da forma I da picolinamida Verificou-se

ainda que a amostra comercial de picolinamida quando sujeita a moagem sofre alteraccedilatildeo da forma polimoacuterfica

No estudo realizado por DSC foi possiacutevel identificar pelo menos duas formas polimoacuterficas

Em ciclos de aquecimento arrefecimento verifica-se que o arrefecimento do fundido pode resultar em forma-

ccedilatildeo de estruturas diferentes em ciclos diferentes

A cristalizaccedilatildeo em acetato de etilo a 4ordmC aponta para a existecircncia de polimorfos gerados concomitantemente

por este meacutetodo de cristalizaccedilatildeo Estatildeo previstas novas experiecircncias para verificar a reprodutibilidade dos resul-

tados e caso esta se confirme a investigaccedilatildeo dos soacutelidos obtidos por difracccedilatildeo de raios-X de poacute e de monocris-

tal Quanto ao estudo das amostras cristalizadas em etanol e acetato de etilo em ensaios realizados dois meses

apoacutes a preparaccedilatildeo das amostras verificou-se que natildeo ocorreu alteraccedilatildeo na amostra cristalizada de etanol

enquanto que evoluccedilatildeo niacutetida teve lugar na amostra cristalizada de acetato de etilo por evaporaccedilatildeo do solvente agrave

temperatura ambiente

No estudo das amostras do ibuprofeno a partir dos resultados obtidos por DSC verificou-se que tanto a amos-

tra cristalizada de acetona como a amostra cristalizada de n-hexano ambas agrave temperatura ambiente apresenta-

54

vam um pico de fusatildeo composto o que poderia indicar a presenccedila de uma mistura de polimorfos mas atraveacutes

de um estudo mais pormenorizado usando Espectroscopia de Infravermelho e Difracccedilatildeo de Raios-X de poacute

esta hipoacutetese natildeo eacute aparentemente suportada podendo a divisatildeo dos picos dever-se ao tamanho das partiacuteculas

formadas durante o crescimento dos cristais Esta hipoacutetese teraacute de ser confirmada em trabalho futuro Este eacute

um exemplo interessante da importacircncia da utilizaccedilatildeo combinada de diferentes meacutetodos de estudo na investiga-

ccedilatildeo de polimorfismo

55

Capiacutetulo 4

56

57

4 Experimental

41 Materiais e Meacutetodos

411 ndash Materiais

4111 - Preparaccedilatildeo das amostras

A pirazinamida utilizada neste trabalho foi fornecida pela Fluka com uma pureza superior a 99 As amostras

de partida de picolinamida e ibuprofeno foram adquiridas agrave Sigma com purezas de 98 e 99 respectivamen-

te tendo-se usado tambeacutem ibuprofeno padratildeo USP

Na geraccedilatildeo das formas polimoacuterficas da pirazinamida foram usados diferentes processos de cristalizaccedilatildeo No

procedimento cristalizaccedilatildeo a partir de soluccedilotildees P1 usaram-se ~ 005 mmol do composto de partida dissolvidas

em 6 mL de um dado solvente agrave temperatura ambiente as soluccedilotildees foram filtradas para uma caixa de Petri e o

solvente evaporado agrave temperatura ambiente (~ 20ordmC) Foram usados como solventes aacutegua acetona dioxano

acetonitrilo e os soacutelidos obtidos foram analizados apoacutes um periacuteodo de duas semanas O segundo procedimento

ensaiado P2 consistiu num processo de liofilizaccedilatildeo efectuado num equipamento Labconco 5 soluccedilatildeo aquosa

preacute-congelada a -80ordmC ciclo de liofilizaccedilatildeo -30ordmC durante 2h -10ordmC durante 4h 0ordmC durante 6h 5ordmC durante

6h 10ordmC durante 48h e depois mantida agrave temperatura ambiente

No caso da picolinamida foi avaliada a formaccedilatildeo de formas soacutelidas usando o procedimento P1 descrito para a

pirazinamida (P1) empregando como solventes acetato de etilo e etanol tendo-se tambeacutem estudado cristaliza-

dos a partir do fundido (P2)

Na geraccedilatildeo das formas polimoacuterficas do ibuprofeno foram igualmente usados diferentes processos de cristaliza-

ccedilatildeo usando diferentes condiccedilotildees O procedimento 1 (P1) foi realizado da mesma forma da usada em P1 da

pirazinamida No procedimento 2 (P2) as soluccedilotildees foram preparadas da mesma forma que em P1 e apoacutes a

filtraccedilatildeo foram colocadas num frigoriacutefico a 4ordmC e o solvente evaporou a esta temperatura

Foram utilizados solventes de qualidade analiacutetica

412 ndash Meacutetodos

4121 ndash Calorimetria Diferencial de Varrimento (DSC)

A teacutecnica de Calorimetria Diferencial de Varrimento (DSC) ocupa um lugar de relevo de entre os meacutetodos de

investigaccedilatildeo da estrutura dos soacutelidos Trata-se de um meacutetodo largamente vulgarizado para o qual se dispotildee de

58

equipamento que apresenta na actualidade muitas potencialidades e que permite a obtenccedilatildeo de propriedades

termodinacircmicas com elevado grau de precisatildeo

A Calorimetria Diferencial de Varrimento eacute uma teacutecnica de anaacutelise teacutermica que regista a diferenccedila de fluxo teacuter-

mico entre a amostra e a referecircncia em funccedilatildeo do tempo ou da temperatura no decorrer de um programa de

temperatura preacute-seleccionado Eacute um meacutetodo de variaccedilatildeo entaacutelpica no qual a diferenccedila no fornecimento de

energia caloriacutefica entre uma substacircncia e um material de referecircncia eacute medida em funccedilatildeo da temperatura

enquanto a substacircncia em estudo e a referecircncia satildeo submetidas a um mesmo programa de aquecimento rigoro-

samente controlado

Estas medidas fornecem dados qualitativos e quantitativos em processos endoteacutermicos (absorccedilatildeo de energia

caloriacutefica) e exoteacutermicos (libertaccedilatildeo de energia caloriacutefica) permitindo obter informaccedilotildees referentes a alteraccedilotildees

de propriedades fiacutesicas eou quiacutemicas com por exemplo temperaturas caracteriacutesticas (temperatura de fusatildeo

cristalizaccedilatildeo transiccedilatildeo viacutetrea) grau de cristalinidade de um poliacutemero diagramas de fase entalpias de transiccedilatildeo

de fase e de reacccedilatildeo estabilidade teacutermica e oxidativa grau de pureza e cineacutetica de reacccedilotildees Por este motivo a

DSC eacute amplamente aplicada na caracterizaccedilatildeo de materiais orgacircnicos e inorgacircnicos cristalinos e amorfos assim

como nas induacutestrias farmacecircutica e cosmeacutetica alimentar etc

Como limitaccedilotildees desta teacutecnica refira-se a dificuldade de interpretaccedilatildeo (acontece algum processo mas qual)

requerendo normalmente outros meacutetodos complementares para a interpretaccedilatildeo dos resultados Para aleacutem dis-

so necessita de calibraccedilatildeo em toda a gama de temperatura

De acordo com os princiacutepios operacionais os caloriacutemetros diferenciais de varrimento podem ser divididos em

dois tipos de potecircncia compensada e de fluxo de energia caloriacutefica Neste trabalho utilizou-se o DSC do pri-

meiro tipo

Nos caloriacutemetros diferenciais de varrimento de potecircncia compensada (Figura 41) as ceacutelulas ou plataformas

onde se colocam a amostra e a referecircncia encontram-se equipadas individualmente com um sensor de resistecircn-

cia de platina que mede a temperatura de cada uma e uma resistecircncia de aquecimento

Figura 41 ndash Caloriacutemetro diferencial de varrimento de potecircncia compensada

Quando eacute detectada uma diferenccedila de temperatura entre a amostra e a referecircncia devido a uma alteraccedilatildeo da

amostra eacute alterada a energia teacutermica ( tH partpart ) fornecida agrave amostra de modo a manter um diferencial de tem-

peraturas nulo entre ambas (Tamostra = Treferecircncia) Uma vez que essa quantidade de energia eacute exactamente equiva-

1 ndash Resistecircncia de aquecimento 2 ndash Termoacutemetro

59

lente agrave quantidade de energia absorvida ou libertada na transformaccedilatildeo ocorrida na amostra o seu registo forne-

ce uma medida calorimeacutetrica directa da energia associada agrave transformaccedilatildeo

Como todos os instrumentos de medida os aparelhos de DSC apresentam um certo tempo de resposta devido

a alguma resistecircncia teacutermica o que se traduz pelo aparecimento de desvios da linha de base Para aumentar o

rigor das determinaccedilotildees o sinal calorimeacutetrico (SC) determinado pelo aparelho a aacuterea do pico eacute calibrado

determinando-se uma constante de calibraccedilatildeo K tal que realQ

SCK = sendo Qreal a energia caloriacutefica realmente

dissipado na ceacutelula A constante K eacute assim funccedilatildeo da temperatura da atmosfera em torno das ceacutelulas e de

quaisquer resistecircncias que conduzam a perdas de energia caloriacutefica As temperaturas de fusatildeo de padrotildees como

o iacutendio estanho chumbo por exemplo podem ser utilizadas para calibrar a temperatura indicada pelo equipa-

mento enquanto que a entalpia de fusatildeo destas substacircncias pode ser utilizada na calibraccedilatildeo do sinal calorimeacutetri-

co

Podem realizar-se ciclos de aquecimento arrefecimento percorridos entre a temperatura do azoto liacutequido e

700ordmC que eacute o limite superior de utilizaccedilatildeo da instrumentaccedilatildeo deste tipo recolhendo uma grande riqueza de

informaccedilatildeo relativamente agrave estabilidade da substacircncia em estudo tipo de transformaccedilatildeo que ocorre a uma dada

temperatura por aquecimento ou arrefecimento mecanismo que preside a cada uma das transformaccedilotildees obser-

vadas etc

Aproveitando as potencialidades do equipamento fazendo variar a velocidade de varrimento eacute ainda possiacutevel

estudar aspectos importantes relacionados com o mecanismo das transformaccedilotildees estruturais e pocircr em evidecircn-

cia a sobreposiccedilatildeo de sinais

Estes equipamentos aleacutem de possibilitarem medidas de baixos valores de variaccedilatildeo de entalpia possibilitam

ainda a utilizaccedilatildeo de pequenas quantidades de amostra (geralmente entre 1 e 20mg)

Procedimento experimental e equipamento utilizado

Os estudos de DSC foram realizados num caloriacutemetro Perkin-Elmer Pyris 1 equipado com sistema de refrige-

raccedilatildeo Intracooler com liacutequido de refrigeraccedilatildeo etilenoglicolaacutegua (11 vv) a ndash10ordmC usando azoto como gaacutes de

purga 20mLmin

As amostras foram preparadas em caacutepsulas em alumiacutenio de 10microl e 30microl Como ceacutelula de referecircncia usou-se uma

caacutepsula vazia idecircntica agrave usada para as amostras

A calibraccedilatildeo do aparelho foi feita de forma usual agrave velocidade de 10ordmCmin utilizada na grande maioria das

amostras A calibraccedilatildeo da temperatura [4647] foi realizada com padrotildees de elevada qualidade como o bifenilo

(CRM LGC 2610 Tfus = 6893plusmn003 ordmC) aacutecido benzoacuteico (CRM LGC 2606 Tfus = 12235 plusmn 002 ordmC) iacutendio

(Perkin-Elmer x = 9999 Tfus = 15660 ordmC) e cafeiacutena (substacircncia de calibraccedilatildeo Mettler Toledo ME 18 872

Tfus = 2356 plusmn 02 ordmC) A calibraccedilatildeo da entalpia foi realizada com iacutendio (∆fusH = 3286 plusmn 13 Jmol)

As amostras foram estudadas em ciclos de aquecimento arrefecimento a vaacuterias velocidade de varrimento

como seraacute referido posteriormente na apresentaccedilatildeo dos resultados e a calibraccedilatildeo confirmada a cada caso

60

4122 ndash Termomicroscopia

A termomicroscopia consiste na observaccedilatildeo microscoacutepica das amostras submetidas a aquecimento ou arrefeci-

mento usando luz polarizada As transformaccedilotildees que podem ocorrer na amostra em estudo podem ser obser-

vadas directamente na ocular do microscoacutepio ou registadas por meio de uma cacircmara fotograacutefica em viacutedeo com

a vantagem de serem gravadas e poderem ser estudadas em pormenor posteriormente Esta teacutecnica permite a

observaccedilatildeo dos efeitos dependentes da temperatura como por exemplo a fusatildeo dos cristais detecccedilatildeo de formas

cristalinas (polimorfismo)[48ndash49]

Com base no comportamento oacuteptico eacute costume dividir as substacircncias em dois grandes grupos Num o iacutendice

de refracccedilatildeo eacute independente da direcccedilatildeo de propagaccedilatildeo da radiaccedilatildeo apresenta um valor uacutenico para uma dada

substacircncia Estas substacircncias satildeo designadas opticamente por isotroacutepicas A este grupo pertencem os soacutelidos

amorfos e os soacutelidos cristalinos com arranjo reticular cuacutebico O outro grupo eacute caracterizado por apresentar um

iacutendice de refracccedilatildeo dependente da direcccedilatildeo de propagaccedilatildeo da luz As substacircncias que a ele pertencem satildeo

designadas opticamente por anisotroacutepicas Deste grupo fazem parte todos os soacutelidos cristalinos com excepccedilatildeo

daqueles que tecircm arranjo reticular cuacutebico

Na Figura 42 representa-se o dispositivo utilizado na observaccedilatildeo de uma amostra com luz polarizada

Figura 42 ndash Esquema de um sistema para observaccedilatildeo de uma amostra com luz polarizada

Um meio isotroacutepico natildeo altera a cor da radiaccedilatildeo que nela incide Contudo produz um decreacutescimo de intensida-

de da radiaccedilatildeo que torna visiacuteveis contornos na amostra e portanto permite acompanhar variaccedilotildees de forma e

volume que nela ocorram As amostras anisotroacutepicas apresentam cor diferente da luz incidente

Procedimento experimental e equipamento utilizado

O equipamento usado esquematicamente representado na Figura 43 eacute constituiacutedo por uma placa de aqueci-

mento DSC 600 da Linkam systems por um bloco central constituiacutedo por uma unidade CI94 cuja funccedilatildeo eacute

controlar a temperatura nas etapas de aquecimento arrefecimento uma unidade LNP942 que controla a

refrigeraccedilatildeo uma unidade VTO232 e um computador Intel (R) Pentium (R) 4 que controla todo o sistema A

ceacutelula eacute aquecida com um microforno cuja temperatura eacute controlada por sensores de Pt100 Para a observaccedilatildeo

Polarizador Amostra Analisador Detector

61

oacuteptica foi utilizado um microscoacutepio Leica DMRB uma cacircmara de viacutedeo Sony CCD-IRISRGB modelo DXC-

151 AP um monitor Sony HR Triniton modelo PVM-2053MD e um gravador de viacutedeo Sony SV0-1500P VHS

VCR Na anaacutelise de imagem usou-se o software da Linkam systems com RTVMS (Real Time Viacutedeo Measurement

System)

As amostras foram preparadas por dispersatildeo de uma pequena quantidade do material a estudar na ceacutelula da

amostra sendo esta coberta com uma tampa A dispersatildeo do material na ceacutelula permite estudar o comporta-

mento de partiacuteculas isoladas o que poderaacute ser uacutetil no caso da amostra ter comportamento heterogeacuteneo As

imagens foram obtidas por utilizaccedilatildeo combinada de luz polarizada e de compensadores de onda o que confere

agrave imagem de fundo uma cor uacutenica e natildeo negra Usou-se uma ampliaccedilatildeo de 200X

As amostras foram estudadas aquecendo a amostra entre os 25ordmC e a fusatildeo tendo sido usada uma velocidade

de 10ordmCmin

Figura 43 ndash Representaccedilatildeo esquemaacutetica do equipamento usado em termomicroscopia A ndash Placa de aquecimento B ndash

Microscoacutepio C ndash Cacircmara de viacutedeo D ndash Computador E ndash Interface graacutefica F ndash Sistema de controle da refri-

geraccedilatildeo G ndash Interface de computador H ndash Viacutedeo gravador I ndash Monitor J ndash Depoacutesito de azoto liacutequido

4123 ndash Conjugaccedilatildeo dos meacutetodos de Termomicroscopia e DSC

Os resultados obtidos a partir de medidas de DSC satildeo normalmente reprodutiacuteveis e quantitativos mas natildeo

podem estar sempre prontamente correlacionadas com a respectiva transformaccedilatildeo de fase ou reacccedilatildeo quiacutemica

que ocorre na substacircncia Tecircm sido feitas tentativas para melhorar alguns meacutetodos termoanaliacuteticos atraveacutes de

uma correlaccedilatildeo entre os seus resultados e as mudanccedilas fiacutesicas ou quiacutemicas da substacircncia em questatildeo As combi-

naccedilotildees destes dois meacutetodos tecircm demonstrado grande sucesso Os efeitos que natildeo mostram nenhuma mudanccedila

de entalpia significativa com DSC podem muitas vezes ser detectadas com microscopia Por outro lado as

investigaccedilotildees termomicroscoacutepicas requerem muitas vezes estimativas dos calores de transformaccedilatildeo fusatildeo e

cristalizaccedilatildeo[50ndash51]

62

4124 ndash Espectroscopia de Absorccedilatildeo no Infravermelho

A Espectroscopia de Absorccedilatildeo no IV estaacute associada ao uso de radiaccedilatildeo electromagneacutetica nesta regiatildeo do espec-

tro para estudar a composiccedilatildeo e a estrutura da mateacuteria

A energia associada agrave absorccedilatildeo na gama do infravermelho eacute capaz de promover transiccedilotildees vibracionais-

rotacionais vibracionais ou rotacionais Considerando que a faixa mais usual de utilizaccedilatildeo corresponde agrave regiatildeo

do infravermelho meacutedio (4000 a 400 cm-1) o estudo das transiccedilotildees vibracionais eacute o mais importante Para que

uma moleacutecula seja capaz de absorver no infravermelho eacute necessaacuterio que ela apresente variaccedilotildees de momento

dipolar associada ao modo vibracional considerado[3652ndash54]

Assim quando um material for avaliado utilizando radiaccedilatildeo infravermelha seraacute obtido um espectro que rela-

ciona absorvacircncia versus comprimento de onda (normalmente eacute utilizado o nuacutemero de onda que eacute o inverso do

comprimento de onda) que indica a ocorrecircncia ou natildeo de absorccedilatildeo pelo material de energia associada agravequele

comprimento de onda Como os grupos funcionais absorvem em diferentes comprimentos de onda eacute possiacutevel

identificar os grupos quiacutemicos presentes na amostra

O polimorfismo em cristais de compostos orgacircnicos eacute causado por diferentes arranjos estruturais da mesma

moleacutecula Se as interacccedilotildees moleculares no cristal satildeo bastantes fortes decorrentes de um fenoacutemeno como as

ligaccedilotildees de hidrogeacutenio as diferenccedilas nas formas polimoacuterficas podem ser evidenciadas com teacutecnicas como a

Espectroscopia de Absorccedilatildeo no Infravermelho IV

Reflectacircncia Total Atenuada (ATR)

Em 1961 Fahrenfort descreveu uma nova teacutecnica para obtenccedilatildeo de espectros de infravermelho para compostos

orgacircnicos a Reflectacircncia Total Atenuada (ATR ndash Attenuated Total Reflectance)

O modo de ATR eacute uma teacutecnica natildeo destrutiva que permite a obtenccedilatildeo de espectros de amostras soacutelidas ou

liacutequidas tais como soacutelidos pouco soluacuteveis poacutes pastas entre outras Eacute tambeacutem adequado para caracterizaccedilatildeo de

materiais que sejam demasiado finos ou que absorvam demasiado intensamente quando analisados por espec-

troscopia de transmitacircncia Na espectroscopia de infravermelhos por ATR a superfiacutecie da amostra eacute colocada

em contacto com a superfiacutecie de um cristal apropriado muitas vezes feito de Germeacutenio (Ge) ou de Seleneto de

Zinco (ZnSe) A radiaccedilatildeo infravermelha proveniente da fonte passa atraveacutes do cristal Quando o acircngulo de

incidecircncia na interface amostra cristal excede o acircngulo criacutetico a reflexatildeo total interna da radiaccedilatildeo ocorre e uma

onda evanescente eacute estabelecida na interface A radiaccedilatildeo eacute reflectida atraveacutes do cristal penetrando na amostra a

cada reflexatildeo ao longo da superfiacutecie do cristal (como esquematizado na figura seguinte Figura 44)

63

Figura 44 ndash Sistema ATR de muacuteltipla reflexatildeo

O feixe de radiaccedilatildeo perde energia no comprimento de onda em que o material da amostra absorve Apoacutes este

processo a radiaccedilatildeo atenuada resultante eacute direccionada do cristal para o percurso normal do feixe no espectro-

fotoacutemetro sendo medida pelo detector originando o espectro da amostra A profundidade da penetraccedilatildeo da

radiaccedilatildeo na amostra e o nuacutemero total de reflexotildees ao longo do cristal podem ser controlados pela variaccedilatildeo do

acircngulo de incidecircncia assim como pela selecccedilatildeo do tipo de cristal

Num espectrofotoacutemetro ATR tem de existir um contacto muito proacuteximo entre a amostra e a superfiacutecie do cris-

tal uma vez que o efeito ATR tem lugar nesta Daiacute que se utilize por vezes uma prensa de modo a garantir um

perfeito contacto entre a superfiacutecie da amostra e o cristal como no caso dos soacutelidos particulados

Nesta teacutecnica pouca ou nenhuma preparaccedilatildeo da amostra eacute requerida o que constitui uma grande vantagem nos

estudos de polimorfismo podendo ser usada na anaacutelise de uma grande variedade de soacutelidos e liacutequidos consoan-

te o tipo de cristal

Eacute importante realccedilar que apesar dos benefiacutecios esta teacutecnica possui algumas limitaccedilotildees que incluem a sensibili-

dade inferior em comparaccedilatildeo agrave proporcionada pelos meacutetodos convencionais

Procedimento experimental e equipamento utilizado

Os estudos de espectroscopia de absorccedilatildeo no infravermelho foram realizados num espectroacutemetro FTIR Ther-

moNicolet IR300 resoluccedilatildeo de 1cm-1 com a teacutecnica da pastilha de KBr e num PerkinElmer Spectrum 400 FT-

IRATR resoluccedilatildeo de 1cm-1

As amostras foram preparadas misturando-se uma certa quantidade de amostra com brometo de potaacutessio (cer-

ca de 07 mg de amostra e 100 mg de KBr)

4125 ndash Difracccedilatildeo de Raios X

Dentre as vaacuterias teacutecnicas de caracterizaccedilatildeo de materiais a teacutecnica de difracccedilatildeo de raios X eacute a mais indicada na

determinaccedilatildeo das fases cristalinas presentes nesses materiais Isto eacute possiacutevel porque nos cristais os aacutetomos se

64

ordenam em planos cristalinos separados entre si por distacircncias da mesma ordem de grandeza dos comprimen-

tos de onda dos raios X

Ao incidir um feixe de raios X num cristal o mesmo interage com os aacutetomos presentes originando o fenoacutemeno

de difracccedilatildeo A difracccedilatildeo de raios X ocorre segundo a Lei de Bragg (Equaccedilatildeo 1) a qual estabelece a relaccedilatildeo

entre o acircngulo de difracccedilatildeo e a distacircncia entre os planos que a originaram (caracteriacutesticos para cada fase cristali-

na)[55]

Figura 45 ndash Difracccedilatildeo de raios X e a Lei de Bragg[56]

A principal aplicaccedilatildeo da difracccedilatildeo de raios X refere-se agrave identificaccedilatildeo de compostos cristalinos sejam eles orgacirc-

nicos ou inorgacircnicos

Os planos de difracccedilatildeo e as suas respectivas distacircncias interplanares bem como as densidades de aacutetomos (elec-

trotildees) ao longo de cada plano cristalino satildeo caracteriacutesticas especiacuteficas e uacutenicas de cada substacircncia cristalina da

mesma forma que o padratildeo difractomeacutetrico por ela gerado Dentre as vantagens da teacutecnica de difracccedilatildeo de raios

X para a caracterizaccedilatildeo de fases destacam-se a simplicidade e rapidez do meacutetodo a confiabilidade dos resulta-

dos obtidos (pois o perfil de difracccedilatildeo obtido eacute caracteriacutestico para cada fase cristalina) a possibilidade de anaacutelise

de materiais compostos por uma mistura de fases e uma anaacutelise quantitativa destas fases[55]

Os ensaios de difracccedilatildeo de raios X de poacute foram realizados no Centro de Estudos de Materiais no Departamen-

to de Fiacutesica da Universidade de Coimbra

Procedimento experimental e equipamento utilizado

Foi preenchido um capilar de vidro com o poacute obtido pela moagem dos soacutelidos As amostras foram colocadas

num difractoacutemetro de poacute ENRAF-NONIUS (equipado com um detector CPS120 por INEL) e os dados foram

recolhidos durante 5h usando a geometria Debye-Scherrer Foi usada radiaccedilatildeo Cu Kα1 (λ = 1540598Aring) Como

calibrante externo foi usado o AlK(SO4)212H2O

Lei de Bragg nλ = 2d sen θ (Equaccedilatildeo 1) n nuacutemero inteiro (ordem de difracccedilatildeo) λ comprimento de onda dos raios X incidentes d distacircncia interplanar θ acircngulo de difracccedilatildeo

65

Bibliografia

[1] ndash Vencato I Estruturas Cristalinas por Difracccedilatildeo de Raios-X Caderno Brasileiro de Ensino de Fiacutesica Volume 5

(1988)

[2] ndash Atkins P Paula J Atkins Fiacutesico-Quiacutemica LTC Volume 1 7ordfEdiccedilatildeo (2003-2004)

[3] ndash Drago R Physical Methods For Chemists 2ordf Ed Saunders amp H B J College Publishers 17 (1992) 702

[4] ndash Giron D Thermochimica Acta 248 (1995) 1

[5] ndash Nangia A Accounts of Chemical Research 41 5 (2008) 595

[6] ndash Froehlich PE Gasparotto FS Journal of Basic and Applied Pharm Sciences 26 3 (2005) 205

[7] ndash Llinagraves A Goodman J Drug Discovery Today 13 516 (2008) 198

[8] ndash Costa L Universidade Federal do Rio Grande do Sul ldquoAvaliaccedilatildeo do Polimorfismo de Faacutermacos utiliza-

dos para a produccedilatildeo de medicamentos geneacutericos no Brasilrdquo (2005)

[9] ndash Lachman L Liebeman HA et all Teoria e Praacutetica na Induacutestria Farmacecircutica 1 (2005) 505

[10] ndash Bernstein J Crystal Polymorphism Engineering of Crystalline Materials Properties Springer Netherlands (2008) 87

[11] ndash Rodriacuteguez-Spong B Price C et all D Advanced Drug Delivery 56 (2004) 241

[12] ndash Buerger A Ramberger R Mikrochimica Acta 2 (1979) 259

[13] ndash Erdemir D Lee A et all Accounts of Chemical Research 42 (2009) 621

[14] ndash Manrich S Zanotto E et all Poliacutemeros Ciecircncia e Tecnologia ldquoAplicabilidade da Teoria Claacutessica da Nuclea-

ccedilatildeo Modificada (CD-CNT) agrave Cristalizaccedilatildeo de Poliacutemerosrdquo

[15] ndash Aaltonen J Allesoslash M et all European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics 71 (2009) 23

[16] ndash Chis V Picircrnau A et all Chemical Physics 316 (2005) 153

[17] ndash wwwffuppttoxicologiamonografiasano0304TuberculosedocPIRAZINAMIDAhtml

[18] ndash Becker C Dressman JB et all Journal of Pharmaceutical Sciences 97 9 (2008) 3709

[19] ndash Takaki Y Sasada Y Watanabeacute T Acta Crystallographica 13 (1960) 693

[20] ndash Ro G Sorum H Acta Crystallographica B28 (1972) 991

[21] ndash Ro G Sorum H Acta Crystallographica B28 (1972) 1677

[22] ndash Nakata K Takaki Y Memoirs of Osaka Kyoiku University Ser III Natural science and applied science 36 (1987)

93

[23] ndash Borba A Albrecht M et all Physical Chemistry Chemical Physics 10 (2008) 7010

[24] ndash Takano T Sasada Y et all Acta Crystallographica 21 (1966) 514

[25] ndash Borba A Zavaglia A et all Journal of Physical Chemistry A 112 (2008) 45

[26] ndash Marques L Departamento e Centro de Quiacutemica da Universidade de Eacutevora ldquoO Ibuprofeno Um faacutermaco com

sucessordquo

[27] ndash Perlovich G Kurkov S et all Journal of Pharmaceutical Sciences 93 (2004) 654

[28] ndash Rasenack N Muumlller B International Journal of Pharmaceutics 245 (2002) 9

[29] ndash Carvalho P Cass Q et all Brazilian Journal of Chemical Engineering 23 (2006) 291

[30] ndash Khan G Jiabi Z Drug Development and Industrial Pharmacy 24(5) (1998) 463

[31] ndash Rasenack N Muumlller W Development and Industrial Pharmacy 28 (2002) 1077

66

[32] ndash Dudognon E Danegravede F et all Pharmaceutical Research 25 (2008) 2853

[33] ndash wwwscribdcomdoc4003825Fisica-Difraccao-de-Raio-X (28082010)

[34] ndash Delgado M Marquez F et all Spectroscopy Lett 21 (1998) 841

[35] ndash Lautie A Froment F et all Spectroscopy Lett 9 (1976) 289

[36] ndash Chis V Pirnau A et all Chemical Physics 316 (2005) 153

[37] ndash Kalkar K Bhosekar M et all Spectrochimica Acta Part A 45 (1989) 635

[38] ndash Favila A Gallo M Mitnik D Journal of Molecular Modeling 13 (2007) 505

[39] ndash Gunasekaran S Sailatha E et all Indian Journal of Pure and Applied Physics 47 (2009) 259

[40] ndash Akyuz S Journal of Molecular Structure 651 (2003) 541

[41] ndash Jurneacuteen P Werngren J et all Antimicrobial Agents and Chemotheraphy 52 5 (2008) 1852

[42] ndash Garekani H Sadeghi F et all Drug Development and Industrial Pharmacy 27(8) (2001) 803

[43] ndash Kawakami K Miyoshi K et all Journal of Pharmaceuticals Sciences 95 (2006) 1354

[44] ndash Lee T Chang G Crystal Growth and Design 9 (2009) 3551

[45] ndash Xue Y Zhao Q et all Journal of Colloid and Interface Science 243 (2001) 388

[46] ndash Sabbah R An W et all Thermochimica Acta 331 (1999) 93

[47] ndash Gatta G Richardson J et all Pure and Applied Chemistry 78 (2006) 1455

[48] ndash Seefeldt K Miller J et all Journal of Pharmaceutical Sciences 96 5 (2007) 1147

[49] ndash Charsley E Stewart C et all Journal of Thermal Analysis and Calorimetry 72 (2003) 1087

[50] ndash Celis K Driessche I et all Measurement Science Review 1 1 (2001) 181

[51] ndash Wiedemann H Bayer G Journal of Thermal Analysis 30 (1985) 1273

[52] ndash wwwgooglept

[53] ndash Brittain H Journal of Pharmaceutical Sciences 86 4 (1997) 405

[54] ndash Norris T Aldridge P Sekulic S Analyst 122 (1997) 549

[55] ndash Albers A Melchiades F et all Ceracircmica 48 305 (2002) 34

[56] ndash Kahn H PMI-2201 Difracccedilatildeo de Raios X 1

[57] ndash Tuberculosis 88 2 (2008) 141

[58] ndash Akyuz S Journal of Molecular Structure 651-653 (2003) 541

[59] ndash Brittain H (ed) Physical Characterization of Pharmaceutical Solids (1995)

[60] ndash Šestaacutek J Comprehensive Analytical Chemistry XII XI (1984)

[61] ndash Casimiro MH Leal JP et all Anaacutelise Calorimeacutetrica aplicada a Poliacutemeros Bioloacutegicos 29

[62] ndash Yu-Chu M Li Thermochimica Acta 476 (2008) 1

[63] ndash Morbidoni H Quiacutemica Viva 3 (2004)

[64] ndash Yoshida S Pharmaceutical Society of Japan 11 5 (1963) 628

[65] ndash Sreevatsan S Pan X et all Antimicrobial Agents and Chemotheraphy 41 3 (1997) 636

[66] ndash Wesotowski M Konarski T Journal of Thermal Analysis 45 (1995) 1199

[67] ndash Vippagunta S Brittain H Grant D Advanced Drug Delivery 48 (2001) 3

[68] ndash Nunes S Euseacutebio M et all International Journal of Pharmaceutics 285 (2004) 13

[69] ndash Akalin E Akyuz S Vibrational Spectroscopy 42 (2006) 333

[70] ndash Szablowicz M Karpiński A et all Transition Metal Chemistry 31 (2006) 1075

67

[71] ndash Castro R Maria T et all Crystal Growth amp Design 10 (2010) 274

[72] ndash Correcirca R Lima D et all Laboratoacuterio de Cristalografia Instituto de Fiacutesica de Satildeo CarlosUSP

[73] - Buerger A Ramberger R Mikrochimica Acta 2 (1979) 273

[74] ndash Wirth D Stephenson G Organic Process Research amp Development 1 (1997) 55

[75] ndash Wang Y Li Y et all Spectrochimica Acta Part A 56 (2000) 2637

[76] ndash Byrn S Pfeiffer R et all Pharmaceutical Research 12 (1995) 945

[77] ndash Khankari R Grant D Thermochimica Acta 248 (1995) 61

[78] ndash Gavezzotti A Fillippini G Journal of the American Chemical Society 117 (1995) 12299

[79] ndash Hancock B Zografi G Journal of Pharmaceuticals Sciences 86 (1997) 1

[80] ndash Yu L Advanced Drug Delivery Reviews 48 (2001) 27

[81] ndash Kitamura M Journal of Crystal Growth 237-239 (2002) 2205

[82] ndash Snider D Addicks W et all Advanced Drug Delivery Reviews 56 (2004) 391

[83] ndash Allesoslash M Berg F et all Journal of Pharmaceuticals Sciences 97 (2008) 2145

[84] ndash Lerdkanchanaporn S Dollimore D Journal of Thermal Analysis 49 (1997) 879

[85] ndash Beach J Park M et all Pharmaceutical Development and Technology 10 (2005) 413

[86] ndash Passerini N Albertini B et all European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics 15 (2002) 71

68

69

Apecircndice

70

71

Algoriacutetmo de decisatildeo Q6A

(1)

Pesquisa de polimor-fos com o novo

faacutermaco

Apresenta diferentes polimorfos

NAtildeO Nenhuma acccedilatildeo a ser

tomada

SIM

Caracterizar as formas por - Difracccedilatildeo de raios-X de poacute - DSC Anaacutelise Teacutermica - Microscopia - Espectroscopia

IR PARA 2

72

(2)

Os polimorfos apre-sentam diferentes

propriedades

NAtildeO

SIM

Afecta a seguranccedila e a eficaacutecia do faacutermaco

Nenhum teste ou criteacuterio de aceitaccedilatildeo para o faacutermaco

NAtildeO

SIM

Estabelecer um criteacuterio de aceitaccedilatildeo para os polimorfos do faacutermaco IR PARA 3

73

(3)

Observa-se em (1) que primeiramente se estabelecem as caracteriacutesticas das possiacuteveis formas cristalinas do faacuter-

maco e as suas propriedades fiacutesico-quiacutemicas conforme o caso bem como a sua forma de detecccedilatildeo pelas meto-

dologias indicadas

Posteriormente a acccedilatildeo (2) visa estabelecer o impacto destas formas polimoacuterficas na seguranccedila e eficaacutecia do

faacutermaco auxiliando na determinaccedilatildeo de criteacuterios de aceitaccedilatildeo do faacutermaco e na avaliaccedilatildeo do risco sanitaacuterio que

representa tal fenoacutemeno num caso especiacutefico Havendo este risco o ICH estabeleceu em (3) vias de monitori-

zaccedilatildeo das alteraccedilotildees

O faacutermaco encontra-se dentro dos criteacuterios de

aceitaccedilatildeo dos ensaios de qualidade com modifica-

ccedilatildeo na proporccedilatildeo dos polimorfos

SIM Nenhum teste ou criteacuterio de aceitaccedilatildeo

para o faacutermaco

NAtildeO

Monitorar o polimorfismo durante a estabilidade do faacutermaco

A modificaccedilatildeo pode afectar a seguranccedila ou a

eficaacutecia

NAtildeO Natildeo haacute necessidade de estabelecer criteacuterios de aceitaccedilatildeo para polimorfis-

mo do faacutermaco

SIM

Estabelecer criteacuterios de aceitaccedilatildeo consis-tente com a seguranccedila eou eficaacutecia

12

Tabela 12 ndash Meacutetodos para gerar vaacuterias formas soacutelidas [15]

Meacutetodo Graus de Liberdade

Cristalizaccedilatildeo por arrefecimento Solvente perfil de arrefecimento concentraccedilatildeo mistura

Evaporaccedilatildeo do solvente Solvente concentraccedilatildeo inicial velocidade de evaporaccedilatildeo temperatura

pressatildeo humidade relativa

Precipitaccedilatildeo Solvente anti-solvente velocidade de adiccedilatildeo do anti-solvente mistura

temperatura

Difusatildeo de vapor Solventes temperatura concentraccedilatildeo

Equiliacutebrio de suspensatildeo Solvente temperatura solubilidade programas de temperatura mistura

tempo de equliacutebrio

Cristalizaccedilatildeo a partir do fundido Mudanccedilas de temperatura (miacutenimo maacuteximo gradientes)

Sublimaccedilatildeo Gradiente de temperatura pressatildeo tipo de superfiacutecie

Mudanccedila de pH Temperatura velocidade de mudanccedila relaccedilatildeo aacutecido base conjugada

Tratamento mecacircnico (moagem

crio-moagem)

Tempo de moagem tipo de moinho

Liofilizaccedilatildeo Solvente concentraccedilatildeo programas de temperatura

Em geral os processos de cristalizaccedilatildeo mais raacutepidos tecircm uma grande tendecircncia para formar polimorfos metaes-

taacuteveis do que os processos mais lentos [7] A Figura 13 mostra a escala de tempo para os processos de cristali-

zaccedilatildeo mais tradicionais

13

Meses Dias Horas Minutos Segundos

Figura 13 ndash Diferentes metodologias para obtenccedilatildeo de formas soacutelidas mostrando a escala de tempo que pode favorecer

polimorfos estaacuteveis ou metaestaacuteveis [7]

14 Compostos Estudados

Neste trabalho foram estudados dois activos farmacecircuticos com larga aplicaccedilatildeo em praacutetica meacutedica a pirazina-

mida e o ibuprofeno A primeira um antituberculostaacutetico potente eacute uma carboxamida com um anel aromaacutetico

de pirazina possuindo portanto dois aacutetomos de azoto no anel um em posiccedilatildeo orto e outro meta relativamente

ao grupo amida O Ibuprofeno um anti-inflamatoacuterio natildeo-esteroacuteide eacute um derivado do aacutecido 2-propanoacuteico Foi

tambeacutem investigada uma outra carboxamida a picolinamida cuja estrutura difere da da pirazinamida por ter

apenas no anel aromaacutetico um azoto em posiccedilatildeo orto relativamente ao grupo amida

Para aleacutem do interesse oacutebvio da investigaccedilatildeo do polimorfismo destes compostos o trabalho realizado insere-se

num projecto mais abrangente de pesquisa de co-cristais sendo fundamental nesse acircmbito um conhecimento

profundo do estado soacutelido das substacircncias de partida

141 ndash Pirazinamida

A pirazinamida (PZA) (Figura 14) eacute um membro da famiacutelia da pirazina e eacute conhecida como um agente antitu-

berculostaacutetico muito eficaz recomendado pela Organizaccedilatildeo Mundial de Sauacutede[16]

Evaporaccedilatildeo

Amadurecimento

Cristalizaccedilatildeo por arrefecimento

Cristalizaccedilatildeo a partir de fundidos

Exposiccedilatildeo ao vapor do solvente

Exposiccedilatildeo a Humidade

Ciclos de Temperatura

Sublimaccedilatildeo

Polimorfos estaacuteveis Polimorfos metaestaveis

14

Figura 14 ndash Estrutura da pirazinamida

O mecanismo de acccedilatildeo da Pirazinamida ainda natildeo estaacute bem elucidado A sua actividade anti-microbiana deste

composto depende parcialmente na conversatildeo na sua forma activa o aacutecido pirazinoacuteico em meio aacutecido pela

enzima pirazinamidase (PZase) A sua ingestatildeo pode no entanto provocar efeitos adversos Os mais comuns

satildeo reacccedilotildees aleacutergicas dores articulares naacuteuseas anorexia febre voacutemitos anemia podendo ainda surgir altera-

ccedilotildees hepaacuteticas [17]

Estatildeo descritas 4 formas polimoacuterficas diferentes de PZA com diferentes estruturas cristalinas α- β- γ- e δ-

pirazinamida sendo tambeacutem referido um quinto possiacutevel polimorfo αrsquo semelhante a α[18]

No polimorfo α da Pirazinamida sistema monocliacutenico (a = 2307plusmn002 b = 672plusmn001 c = 372plusmn001 Aring β =

1010plusmn04ordm) o plano do anel e o plano do grupo amida formam um acircngulo de 5ordm As moleacuteculas de PZA estatildeo

ligadas por ligaccedilotildees de hidrogeacutenio NHmiddotmiddotmiddotO (290Aring) formando diacutemeros centrossimeacutetricos (Figura 15) A ligaccedilatildeo

intermolecular mais forte entre os diacutemeros encontra-se entre o aacutetomo de nitrogeacutenio do grupo carboxamida e o

aacutetomo de nitrogeacutenio do anel de pirazina da moleacutecula vizinha NHmiddotmiddotmiddotN[19]

Figura 15 ndash Estrutura do polimorfo α da pirazinamida [19]

Haacute pequenas mas significativas diferenccedilas entre os valores dos comprimentos de ligaccedilatildeo das moleacuteculas de pira-

zinamida nas formas α- e β-PZA tambeacutem cristal do sistema monocliacutenico (a = 14372plusmn0007 b = 3711plusmn0003

(1)

(4)

(2)

(7)

(8)

(9)

(6)

(5) (3)

15

c = 10726plusmn0005 Aring β = 10192plusmn005ordm) indicando que a ressonacircncia entre o grupo amida e o anel de pirazina

dando algum caraacutecter de ligaccedilatildeo dupla da ligaccedilatildeo C(2)ndashC(7) eacute menos notoacuteria na moleacutecula β-PZA do que na α-

PZA O comprimento de ligaccedilatildeo dupla C=O na moleacutecula β-PZA (1231Aring) eacute menor do que a correspondente na

moleacutecula α-PZA (124Aring) Na β-PZA o aacutetomo de carbono da cadeia lateral situa-se perto do plano do anel

Assim o grupo carboxamida desvia-se cerca de 32ordm do plano do anel comparando com 5ordm na estrutura da α-

PZA[19] Na β-PZA existem tambeacutem diacutemeros centrossimeacutetricos ligados por ligaccedilotildees de hidrogeacutenio entre o

aacutetomo de hidrogeacutenio da amida e o aacutetomo de oxigeacutenio do grupo amida (Figura 16)

Figura 16 ndash Estrutura do polimorfo β da pirazinamida [20]

Existem grandes diferenccedilas entre as formas δ e β da pirazinamida no que diz respeito agraves ligaccedilotildees C(2)ndashC(7) e

C(7)ndashO(9) (estas diferenccedilas satildeo mais acentuadas quando comparando as formas δ e β do que comparando as

formas α e β da pirazinamida) A ressonacircncia entre o grupo amida e o anel de pirazina (a ligaccedilatildeo C(2)ndashC(7)

apresenta algum caraacutecter de ligaccedilatildeo dupla) eacute maior na α-PZA do que na β-PZA Neste pressuposto os compri-

mentos de ligaccedilatildeo obtidos para a δ-PZA (sistema tricliacutenico a = 5728plusmn0002 b = 5221plusmn0003 c =

9945plusmn0006 Aring β = 9727plusmn004) parecem indicar uma ressonacircncia reforccedilada entre o grupo amida e o anel de

pirazina na estrutura da δ-PZA do que na estrutura da α-PZA O aacutetomo de carbono C(7) do grupo carboxami-

da da δ-PZA situa-se muito perto do plano do anel da pirazina uma vez que o valor do acircngulo C(5)ndashC(2)ndashC(7)

eacute de (1792plusmn04)Aring Assim o plano do grupo carboxamida tem um desvio de apenas 08ordm em relaccedilatildeo ao anel de

pirazina Neste polimorfo sistema tricliacutenico haacute associaccedilatildeo em diacutemeros e a ligaccedilatildeo de hidrogeacutenio N(8)ndash

H(8rsquorsquo)middotmiddotmiddotO(9) tem um comportamento de 290Aring Natildeo parece existir no entanto nenhuma ligaccedilatildeo de hidrogeacutenio

forte a ligar os diacutemeros na estrutura cristalina da δ-PZA ao contraacuterio do que acontece nas estruturas da α- e β-

PZA (Figura 17)[21]

Em todos os polimorfos foi identificada a ligaccedilatildeo de hidrogeacutenio intramolecular NndashHN

16

Figura 17 ndash Estrutura do polimorfo δ da pirazinamida [21]

A Figura 18 apresenta a estrutura do polimorfo da pirazinamida γ Esta eacute a uacutenica forma de pirazinamida conhe-

cida onde natildeo haacute associaccedilatildeo em unidades dimeacutericas

Figura 18 ndash Estrutura do polimorfo γ da pirazinamida[22]

Apesar das estruturas cristalinas estarem publicadas natildeo eacute conhecida a relaccedilatildeo de estabilidade entre elas e satildeo

referidas na literatura temperaturas de fusatildeo semelhantes para todas as formas

17

142 ndash Picolinamida

A picolinamida (2-piridina carboxamida) Figura 19 foi estudada neste trabalho devido agraves suas semelhanccedilas

estruturais com a pirazinamida

Figura 19 ndash Estrutura da Picolinamida

A picolinamida soacutelido agrave temperatura ambiente muito soluacutevel em soluccedilatildeo aquosa aciacutedica apresenta actividade

bioloacutegica importante como inibidor da acccedilatildeo da poli(ADP-ribose) sintetase[23]

De acordo com a anaacutelise cristalograacutefica por difracccedilatildeo de raios-X foram identificadas duas modificaccedilotildees cristali-

nas da picolinamida ambas pertencentes ao grupo espacial monocliacutenico P21a com quatro moleacuteculas na ceacutelula

unitaacuteria[24] Numa modificaccedilatildeo (fase α a = 1642 b = 711 c = 519 Aring β = 1002ordm) duas moleacuteculas de PA

estatildeo ligadas por um par de ligaccedilotildees de hidrogeacutenio NHO para formar um diacutemero centrossimeacutetrico como

ocorre tambeacutem nos polimorfos α β e δ da pirazinamida (Figura 110) Os diacutemeros estatildeo ligados entre si por um

segundo conjunto de ligaccedilotildees de hidrogeacutenio NHO tal como no polimorfo β da pirazinamida[24] Nesta

modificaccedilatildeo o anel natildeo contribui para a ligaccedilatildeo de hidrogeacutenio e as cadeias moleculares adjacentes satildeo mantidas

juntas por forccedilas de van der Waals A segunda modificaccedilatildeo cristalina da PA para a qual apenas se conhecem os

paracircmetros da ceacutelula (fase β a = 2004 b = 1132 c = 536 Aring β = 986ordm) exibe estrutura dimeacuterica similar agrave da

primeira e segundo Takino e colaboradores teraacute uma associaccedilatildeo molecular semelhante agrave α-pirazinamida ou seja

neste caso a ligaccedilatildeo lateral dos diacutemeros envolve a participaccedilatildeo de um aacutetomo do anel de piridina como aceitador

de ligaccedilotildees de hidrogeacutenio [25]

Figura 110 ndash Arranjos moleculares da PA no polimorfo α a) formaccedilatildeo do diacutemero centrossimeacutetrico b) formaccedilatildeo de

cadeias ou bandas c) estrutura do polimorfo α da picolinamida As linhas a tracejado indicam as ligaccedilotildees de

hidrogeacutenio [24]

a) b) c)

18

143 ndash Ibuprofeno

O Ibuprofeno (IBP) (Figura 111) eacute um faacutermaco do grupo dos anti-inflamatoacuterios natildeo esteroacuteides (do subgrupo

quiacutemico dos derivados do aacutecido propanoacuteico) faacutermacos esses que tecircm em comum a capacidade de combater a

inflamaccedilatildeo a dor e a febre Tal como os outros anti-inflamatoacuterios natildeo esteroacuteides actua inibindo a produccedilatildeo de

prostagladinas substacircncias quiacutemicas produzidas pelo corpo que causam inflamaccedilatildeo e contribuem para a per-

cepccedilatildeo de dor pelo ceacuterebro Este faacutermaco reduz tambeacutem a febre ao bloquear a siacutentese de prostaglandinas no

hipotaacutelamo responsaacutevel pela regulaccedilatildeo da temperatura do corpo Tem ainda propriedades anticoagulantes

Juntamente com o aacutecido acetilsaliciacutelico (princiacutepio activo da Aspirina e de outros medicamentos) e o paracetamol

(princiacutepio activo do Ben-U-Ron e de outros medicamentos) o ibuprofeno faz parte da lista de faacutermacos essen-

ciais da Organizaccedilatildeo Mundial de Sauacutede [26]

Figura 111 ndash Estrutura do Ibuprofeno

A moleacutecula de IBP possui um carbono quiral e satildeo comercializadas quer a mistura raceacutemica de S(+) ndash IBP e

R(ndash) ndash IBP quer o enantioacutemero puro O enantioacutemero com interesse terapecircutico eacute o S(+) ndash IBP mas nas espe-

cialidades farmacecircuticas eacute incorporado o R(ndash) ndash IBP formando uma mistura raceacutemica [27ndash29]

A utilizaccedilatildeo de diversas teacutecnicas para a cristalizaccedilatildeo agrave temperatura ambiente em diferentes solventes cristaliza-

ccedilatildeo por mudanccedila de temperatura e cristalizaccedilatildeo por evaporaccedilatildeo do solvente conduziram agrave obtenccedilatildeo de cristais

de IBP raceacutemico com haacutebitos cristalinos diferentes [30 31] Por exemplo quando foi utilizada a teacutecnica de cris-

talizaccedilatildeo por arrefecimento foram observados cristais com forma de placas achatadas usando aacutelcoois como

solvente Os cristais obtidos a partir de acetona eacuteter etiacutelico e n-hexano tinham a forma de agulhas A cristaliza-

ccedilatildeo por mudanccedila de temperatura usando o diclorometano como solvente formou cristais de morfologia cuacutebi-

ca A partir destes resultados concluiu-se que podiam ser obtidas diferentes morfologias dos cristais (haacutebito

tamanho superfiacutecie) do IBP raceacutemico dependendo da preparaccedilatildeo e dos solventes usados [32] Estes cristais

tinham tambeacutem propriedades fiacutesicas diferentes Mas estas diferentes formas satildeo estruturalmente isomoacuterficas e

natildeo haacute um polimorfismo cristalino verdadeiro

A forma cristalograacutefica obtida nestes solventes forma I possui grupo espacial monocliacutenico P21c [32] Duas

moleacuteculas de ibuprofeno formam um diacutemero ciacuteclico atraveacutes das ligaccedilotildees de hidrogeacutenio dos grupos carboxiacutelicos

O diacutemero RS (plusmn) ndash IBP eacute formado por ligaccedilotildees de hidrogeacutenio atraveacutes de um centro de inversatildeo com uma

moleacutecula na configuraccedilatildeo R e outra na configuraccedilatildeo S (Figura 112)

Adicionalmente agrave bem conhecida fase cristalina I que funde a aproximadamente 75ordmC foi recentemente encon-

trada outra fase cristalina (II) que funde a uma temperatura mais baixa (17ordmC) e eacute menos estaacutevel [30] A compa-

19

raccedilatildeo das entalpias de fusatildeo das duas formas e a ausecircncia de transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido conduz agrave forte suspeita que

estas duas variedades polimoacuterficas formam um sistema monotroacutepico a fase I eacute a forma estaacutevel e a fase II eacute a

metaestaacutevel [32]

Figura 112 ndash Estrutura do polimorfo I da moleacutecula de ibuprofeno[33]

20

21

Capiacutetulo 2

22

23

2 Resultados e Discussatildeo

21 Estudo da Pirazinamida

211 ndash Avaliaccedilatildeo Preliminar

Na tabela 21 satildeo apresentadas imagens registadas sob luz polarizada dos soacutelidos obtidos por cristalizaccedilatildeo a

partir das soluccedilotildees por liofilizaccedilatildeo e tambeacutem da amostra de partida

Tabela 21 ndash Pirazinamida Imagens dos soacutelidos obtidos em diferentes condiccedilotildees experimentais (luz polarizada

ampliaccedilatildeo 200x)

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

1

-

Amostra comercial

4

Acetona

P1

2

-

P2

5

Dioxano

P1

3

Aacutegua

P1

6

Acetonitrilo

P1

Como pode concluir-se das imagens apresentadas na tabela os soacutelidos obtidos apresentam morfologias diferen-

tes Nas amostras obtidas em aacutegua e acetona na amostra comercial e na obtida por liofilizaccedilatildeo os cristais tecircm a

forma de agulhas apesar de apresentarem tamanhos diferentes muito mais finos no caso do liofilizado Os

cristais que precipitaram usando dioxano e acetonitrilo como solvente apresentam-se sob a forma de placas

A caracterizaccedilatildeo dos soacutelidos 1 a 5 foi efectuada por difracccedilatildeo de raios-X de poacute Os difractogramas obtidos

experimentalmente estatildeo representados nas Figuras 21 a 24 conjuntamente com os espectros simulados que

mais se lhe aproximam

24

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Inte

nsid

ade

2Theta

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Inte

nsid

ade

2Theta

Figura 21 ndash Espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute a) pirazinamida comercial b) simulado para a forma α

O difractograma de poacute da forma α da pirazinamida tem picos caracteriacutesticos a 2θ = 78 137 153 177 243

264 274 276 278ordm A semelhanccedila dos perfis dos difractogramas da pirazinamida comercial com o desta for-

ma natildeo deixa duacutevidas de que a amostra de partida eacute o polimorfo α

Para a pirazinamida cristalizada em aacutegua (conforme descrito na secccedilatildeo 4111) fez-se um estudo semelhante

natildeo foram encontradas mudanccedilas significativas na estrutura do soacutelido relativamente agrave amostra comercial pois

apesar de ter sido cristalizada a partir de aacutegua o difractograma possui picos com localizaccedilatildeo e intensidade relati-

va idecircnticas agraves presentes no polimorfo alfa da pirazinamida tendo assim sido o soacutelido identificado com a forma

α

Do mesmo modo a coincidecircncia do espectro obtido para a amostra obtida por liofilizaccedilatildeo e do simulado para a

forma γ permitiu concluir que por liofilizaccedilatildeo se obteve o polimorfo γ Figura 22 com picos caracteriacutesticos a 2θ

= 129 173 184 239 254 259 272 274 297 303 336 393ordm

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Inte

nsid

ad

e

2Theta

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Inte

nsid

ad

e

2Theta

Figura 22 ndash Espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute a) amostra de pirazinamida obtida por liofilizaccedilatildeo b) simulado para o

polimorfo γ

A cristalizaccedilatildeo de acetona origina a forma δ da pirazinamida (Figura 23) com picos caracteriacutesticos a 2θ = 91

164 173 182 200 235 277ordm

a) b)

a) b)

25

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Inte

nsid

ad

e

2Theta

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Inte

nsid

ad

e

2Theta

Figura 23 ndash Espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute a) pirazinamida cristalizada em acetona b) simulado para a forma δ

Em dioxano foi obtida uma mistura das formas β ( 2θ = 126 168 169 253 255 267 272ordm) e γ como se

conclui da Figura 24

0 5 10 15 20 25 30 35 40

2Theta

Inte

nsid

ad

e

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Inte

nsid

ad

e

2Theta

γγγγ

ββββ

Figura 24 ndash Espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute a) amostra cristalizada em dioxano b) espectro simulado das formas

β e γ

A amostra cristalizada em acetonitrilo natildeo foi avaliada por este meacutetodo de estudo e seraacute discutida mais agrave frente

Dispomos de amostras puras dos polimorfos α δ e γ da pirazinamida sendo portanto possiacutevel fazer a sua

caracterizaccedilatildeo por espectroscopia de infravermelho e investigar a relaccedilatildeo de estabilidade entre as fases

212 ndash Caracterizaccedilatildeo por Espectroscopia de Infravermelho

A anaacutelise por espectrofotometria de infravermelho pode ser de grande utilidade na caracterizaccedilatildeo de estruturas

polimoacuterficas quanto agrave sua estrutura quiacutemica fornecendo indicaccedilatildeo de ocorrecircncia de modificaccedilotildees apoacutes o pro-

a) b)

a) b)

26

cesso de cristalizaccedilatildeo Para poder ser utilizada com esta finalidade eacute necessaacuterio produzir amostras puras de cada

um dos polimorfos e caracterizaacute-los previamente

Nos estudos publicados sobre infravermelho da pirazinamida no estado soacutelido foi utilizada a forma α [3435] e

em muitos trabalhos natildeo eacute identificado o polimorfo utilizado [36ndash40] Neste trabalho estamos em condiccedilotildees de

fazer a caracterizaccedilatildeo espectroscoacutepica das formas α γ e δ da pirazinamida

Neste composto satildeo de particular relevacircncia os modos vibracionais envolvendo os grupos NndashH e C=O (grupos

envolvidos na formaccedilatildeo de ligaccedilotildees de hidrogeacutenio) que seratildeo alvo de anaacutelise mais detalhada

Os espectros de infravermelho registados para os polimorfos α δ e γ da pirazinamida satildeo apresentados nas

Figuras 25 a 27 Estes espectros foram obtidos em pastilha de KBr Espectros obtidos no modo de reflectacircncia

total atenuada provaram que a preparaccedilatildeo da pastilha natildeo tem efeito nas formas polimoacuterficas

3600 3500 3400 3300 3200 3100 3000 2900 2800

Absorvancia au

Numero de onda cm-1

3412

3289

3161

2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400

Absorvancia au

439

551

669

786

874

1022

1165

1389

1510

1598

Numero de onda cm-1

1707

1620

Figura 25 ndash Espectro de IV da pza comercial polimorfo α a) 3650 ndash 2800 cm-1 b) 2000 ndash 400 cm-1

Satildeo registadas diferenccedilas notoacuterias nos espectros dos trecircs polimorfos Iremos referir as mais significativas

O espectro de absorccedilatildeo na regiatildeo do infravermelho da pirazinamida comercial (Figura 25 polimorfo α) apre-

senta bandas intensas em 3412 3289 e 3161 cm-1 atribuiacutedas agrave elongaccedilatildeo do NndashH e em 1707 cm-1 atribuiacuteda ao

grupo amida (elongaccedilatildeo C=O e deformaccedilatildeo angular NH2 amida I)) No caso do polimorfo γ Figura 26 a

elongaccedilatildeo do NndashH daacute origem a bandas em 3433 3308 3252 e 3166 e a vibraccedilatildeo Amida I daacute lugar a bandas em

1707 e 1686 cm-1

a) b)

27

3600 3500 3400 3300 3200 3100 3000 2900 2800

00

05

10

15

Numero de onda cm-1

Absorvancia au 3433

3308

3252

3166

2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400

00

05

10

15

1585

434549

653779

876

1027

1053

1168

1373

1524

1603

Numero de onda cm-1

Absorvancia au 1707

1686

Figura 26 ndash Espectro de IV da pza liofilizada polimorfo γ a) 3650 ndash 2800 cm-1 b) 2000 ndash 400 cm-1

O espectro de IV do polimorfo δ Figura 27 apresenta na regiatildeo de elongaccedilatildeo do NndashH um perfil proacuteximo do

do polimorfo α mas os maacuteximos de absorvacircncia situam-se a 3426 3287 e 3168 cm-1 Recordar que na estrutura

cristalina de ambos os polimorfos estatildeo presentes diacutemeros centrossimeacutetricos os quais natildeo existem no polimorfo

γ A vibraccedilatildeo Amida I tem o maacuteximo de absorvacircncia no valor de energia mais baixo dos trecircs polimorfos 1674

cm-1

3600 3500 3400 3300 3200 3100 3000 2900 2800

02

04

06

08

10

12

14

16

18

20

Absorvancia au

Numero de onda cm-1

3426

3287

3168

2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400

02

04

06

08

10

12

14

16

18

20

439561657

873

1027

1063

1089

1176

1385

1436

1524

1591

Absorvancia au

Numero de onda cm-1

1674

Figura 27 ndash Espectro de IV da pza cristalizada de acetona a 25ordmC polimorfo δ a) 3650 ndash 2800 cm-1 b) 2000 ndash 400 cm-1

213 ndash Investigaccedilatildeo de relaccedilotildees de estabilidade dos polimorfos da Pirazinamida

Iniciou-se a investigaccedilatildeo com o estudo de pza comercial polimorfo α por calorimetria diferencial de varrimen-

to com velocidade de varrimento β = 10ordmCmin efectuando aquecimento entre 25ordmC e 197ordmC

A Figura 28 mostra um termograma tiacutepico obtido nestas condiccedilotildees para a pza comercial

a) b)

a) b)

28

60 80 100 120 140 160 180 200

20

30

40

50

60

70

Flu

xo

de

Ca

lor

(mw

)

Temperatura (C)

Figura 28 ndash Curva de DSC do polimorfo α da pirazinamida aquecimento de 75ordmC ateacute 197ordmC β = 10ordmCmin

m = 122mg

A curva de de DSC do polimorfo α apresenta dois sinais endoteacutermicos De um conjunto de 6 amostras inde-

pendentes obteve-se para o 1ordmpico os valores de Tonset = (1462 plusmn 03) ordmC e ∆H = (14 plusmn 03) kJmol e para o

2ordmpico Tonset = (1881 plusmn 05) ordmC e ∆H = (281 plusmn 02) kJmol A Tabela 22 sumaria os resultados obtidos

Tabela 22 ndash Valores de temperatura e de entalpia das transiccedilotildees observadas no aquecimento da

pirazinamida polimorfo α β = 10ordmCmin

1ordmPico 2ordmPico

Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) 1 1462 15 1883 280 2 1464 17 1886 284 3 1459 12 1878 281 4 1466 09 1873 280 5 1458 16 1881 283 6 1463 12 1883 279

Meacutedia e desvio padratildeo 1462plusmn03 14plusmn03 1881plusmn05 281plusmn02

A partir do conhecimento termodinacircmico que se tem e dos valores de entalpia calculados podemos prever que

o 1ordmpico da curva de DSC da Figura 28 corresponde a uma transiccedilatildeo de fase soacutelido-soacutelido do composto e o 2ordm

pico corresponde agrave sua fusatildeo uma vez que o valor de entalpia deste uacuteltimo eacute muito superior quando compara-

do com o primeiro Um processo de aquecimento de 25ordmC ateacute 197ordmC efectuado por termomicroscopia permitiu

registar as imagens apresentadas na Figura 29

29

34ordmC 97ordmC 135ordmC 153ordmC

155ordmC 158ordmC 172ordmC 177ordmC

184ordmC 187ordmC 189ordmC 192ordmC

Figura 29 ndash Transiccedilotildees de fase observadas para a pza comercial por termomicroscopia de luz polarizada no decurso do

aquecimento de 25ordmC a 197ordmC β = 10ordmCmin ampliaccedilatildeo 200x

Estas imagens confirmam a identificaccedilatildeo das transiccedilotildees discutidas acima

Seguidamente fez-se um estudo mais pormenorizado destes resultados realizando dois aquecimentos um pri-

meiro ateacute ao fim da transiccedilatildeo de fase (de 25ordmC ateacute 160ordmC) seguido de arrefecimento ateacute 25ordmC e depois de aque-

cimento ateacute agrave fusatildeo (de 25ordmC ateacute 197ordmC) Os resultados obtidos estatildeo exemplificados na Figura 210 Nos pro-

cessos de arrefecimento natildeo foi registado qualquer pico (arrefecimento conduzido a 20ordmCmin 10ordmCmin

5ordmCmin e 2ordmCmin)

20000 40000 60000 80000 100000 120000 140000 160000 180000 200000

200000

300000

400000

500000

600000

2

Flu

xo d

e C

alo

r (m

W)

Temperatura (C)

1

Figura 210 ndash Curva de DSC da pza comercial com β = 10ordmCmin e m = 115mg a) 1ordm aquecimento de 25ordmC a 160ordmC

b) 2ordm aquecimento de 25ordmC a 197ordmC apoacutes arrefecimento do soacutelido 2 ateacute agrave temperatura ambiente

a)

b)

20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

Temperatura (ordmC)

20

30

40

50

60

30

Os resultados de quatro experiecircncias levadas a cabo nestas condiccedilotildees estatildeo indicados na Tabela 23

Tabela 23 ndash Valores de temperatura e de entalpia de transiccedilatildeo obtidos por aquecimento da

pirazinamida polimorfo α nas condiccedilotildees indicadas na Figura 210 β = 10ordmCmin

Curva a) Curva b)

Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) 1 1464 14 1885 281 2 1462 12 1879 284 3 1462 16 1882 277 4 1465 14 1884 282

Meacutedia e desvio padratildeo 1463plusmn02 14plusmn02 1883plusmn02 281plusmn03

Com estes resultados podemos confirmar a existecircncia de uma transiccedilatildeo de fase por volta dos 146ordmC (no 1ordm

aquecimento) Tonset = (1463 plusmn 02)ordmC ∆H = (14 plusmn 02) kJmol n = 4 e apenas a ocorrecircncia de fusatildeo por

volta dos 188ordmC no 2ordm aquecimento Tonset = (1883 plusmn 02)ordmC ∆H = (281 plusmn 03) kJmol Pode concluir-se que a

forma inicial da pza comercial se transforma noutra e que eacute esta segunda que sofre fusatildeo

O espectro de infravermelho da amostra obtida apoacutes a transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido Figura 211 aponta para a trans-

formaccedilatildeo do polimorfo α no polimorfo γ

3600 3450 3300 3150 3000

-01

00

01

02

03

04

05

06

07

08

09

10

3285

3414

Absorvancia au

Numero de onda cm-1

a)

b)

3430

33073244

3164

3085

2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400

-01

00

01

02

03

04

05

06

07

08

09

10

4371523

1601

617

1157

1512

1578

1610

546

651775

877

1025

10541169

1374

1582

Absorvancia au

Numero de onda cm-1

a)

b)

1706

1687

Figura 211 ndash Espectro de IV da pza comercial a) composto de partida b) apoacutes transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido i) 3650 ndash 2800 cm-

1 ii) 2000 ndash 400 cm-1

Com a teacutecnica de difracccedilatildeo de raios X aplicada a uma amostra de pza comercial aquecida ateacute 160ordmC confirmou-

se que a forma cristalina final (apoacutes transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido) eacute a forma gama (γ-pirazinamida)

Uma amostra obtida por aquecimento do polimorfo α ateacute 160ordmC foi deixada agrave temperatura ambiente e foi

novamente analisada 3 meses depois efectuando um aquecimento ateacute 197ordmC verificando-se que mesmo apoacutes

este tempo natildeo sofreu alteraccedilatildeo o termograma obtido eacute similar ao apresentado na Figura 210 b)

Para o polimorfo obtido por liofilizaccedilatildeo polimorfo γ o estudo calorimeacutetrico por DSC conduziu a curvas

exemplificadas na Figura 212 o que era o esperado atendendo aos resultados jaacute referidos

i) ii)

31

20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

20

40

60

80

Temperatura (C)

Flu

xo

de

ca

lor

(mW

)

Figura 212 ndash Curva de DSC do polimorfo γ da pirazinamida aquecimento de 25ordmC ateacute 197ordmC β = 10ordmCmin

m = 303mg

Na curva de DSC do polimorfo γ (Figura 212) observa-se apenas um sinal endoteacutermico correspondente agrave

fusatildeo da amostra De um conjunto de 3 amostras independentes obteve-se para o processo de fusatildeo os valores

de Tonset = (1882 plusmn 01)ordmC e ∆H = (280 plusmn 02)kJmol Tabela 24

Tabela 24 ndash Valores de temperatura e de entalpia de transiccedilatildeo de fase registada no aque-

cimento da pirazinamida polimorfo γ β = 10ordmCmin

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

1 1881 280 2 1881 278 3 1883 282

Meacutedia e desvio padratildeo 1882plusmn01 280plusmn02

Com estes resultados podemos concluir que esta forma polimoacuterfica da pirazinamida natildeo experimenta qualquer

transformaccedilatildeo soacutelido-soacutelido antes da fusatildeo

A amostra de pza cristalizada de acetona (polimorfo δ) foi tambeacutem caracterizada por calorimetria diferencial de

varrimento realizando ensaios de aquecimento ateacute 197ordmC com velocidade de 10ordmCmin (Figura 213)

32

20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

20

40

60

Temperatura (C)

Flu

xo

de

ca

lor

(mW

)

Figura 213 ndash Curva de DSC do polimorfo δ da pirazinamida (aquecimento de 25ordmC ateacute 197ordmC β = 10ordmCmin

m = 147mg)

Podemos verificar novamente a ocorrecircncia de duas transformaccedilotildees endoteacutermicas sendo que a primeira corres-

ponde a transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido Tonset = (1305 plusmn 03) ordmC ∆H = (17 plusmn 02) kJmol n = 5 e a segunda agrave fusatildeo

Tonset = (1883 plusmn 01) ordmC ∆H = (276 plusmn 06) kJmol n = 5 A Tabela 25 resume os resultados obtidos

O polimorfo δ foi entatildeo aquecido ateacute 165ordmC (apoacutes a transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido) natildeo se tendo observado qualquer

transiccedilatildeo de fase no arrefecimento subsequente ateacute agrave temperatura ambiente O espectro de difracccedilatildeo de raios-X

de poacute da amostra resultante deste ciclo de aquecimento arrefecimento permitiu concluir que a forma delta se

transforma no polimorfo gama apoacutes aquecimento

Tabela 25 ndash Valores de temperatura e de entalpia das transiccedilotildees de fase registadas no aqueci-

mento da pirazinamida polimorfo δ β = 10ordmCmin

1ordmPico 2ordmPico

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) 1 1308 18 1884 279 2 1303 17 1881 268 3 1304 18 1884 275 4 1301 14 1883 279 5 1307 17 1882 278

Meacutedia e desvio padratildeo 1305plusmn03 17plusmn02 1883plusmn01 276plusmn06

Na Figura 214 a) podemos verificar a existecircncia de uma grande irregularidade no pico correspondente agrave transi-

ccedilatildeo soacutelido-soacutelido o que poderaacute indicar a co-existecircncia de vaacuterias transformaccedilotildees Sendo assim fez-se um novo

estudo efectuando um aquecimento ateacute 137ordmC que eacute a zona onde existem os vaacuterios picos (Figura 214 b)) O

espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute desta amostra confirmou tratar-se da forma γ da pirazinamida natildeo ocor-

33

rendo qualquer outra transiccedilatildeo de fase apesar da irregularidade apresentada nos picos que poderaacute resultar de

heterogeneidade das partiacuteculas soacutelidas

120 140

32

34

36

Flu

xo

de

Calo

r (m

W)

Temperatura (C)

b) Aquecimento ateacute 165 C

a) Aquecimento ateacute 137 C

Figura 214 ndash Curvas de DSC para a pza cristalizada em acetona β = 10ordmCmin a) aquecimento de 25ordmC ateacute 137ordmC m =

147 mg b) aquecimento de 25ordmC ateacute165ordmC m = 152 mg

Foram obtidas para a amostra de pirazinamida gerada por cristalizaccedilatildeo em acetonitrilo amostra 6 na Tabela

21 as curvas de DSC apresentadas na Figura 215 registadas em diferentes condiccedilotildees experimentais aquecimen-

to ateacute agrave fusatildeo no caso da curva a e num ciclo de aquecimentos arrefecimentos no caso das curvas b Os arrefe-

cimentos foram realizados a 10ordmCmin natildeo se registando qualquer transiccedilatildeo de fase nesses varrimentos

Figura 215 ndash Curvas de DSC para a pza cristalizada em acetonitrilo (polimorfos α e δ) a m = 161 mg aquecimento de

25ordmC ateacute 197ordmC b1 m = 181 mg aquecimento de 25ordmC ateacute 135ordmC b2 aquecimento de 25ordmC ateacute 165ordmC apoacutes

arrefecimento de b1 ateacute 25ordmC b3 aquecimento de 25ordmC ateacute 197ordmC apoacutes arrefecimento de b2 ateacute 25ordmC β =

10ordmCmin

Temperatura (ordmC)

Flu

xo d

e C

alo

r (m

W)

34

Na Figura 215 observam-se duas transiccedilotildees endoteacutermicas antes do pico de fusatildeo Estas transformaccedilotildees de fase

foram estudadas por espectroscopia de IV

O espectro de IV da amostra de partida Figura 216 a) confirma que na cristalizaccedilatildeo em acetonitrilo foi gerada

uma mistura dos polimorfos α e δ (Figura 216 a)) Registou-se tambeacutem espectros de IV da amostra aquecida ateacute

135ordmC (como na curva de DSC b1 da Figura 215) Figura 216 b)) seguida de arrefecimento ateacute 25ordmC e da

amostra aquecida ateacute 165ordmC Figura 216 c)

Figura 216 ndash Espectro de Infravermelho de a) amostra de pirazinamida cristalizada em acetonitrilo b) amostra anterior

apoacutes aquecimento ateacute 135ordmC c) amostra apoacutes aquecimento ateacute 165ordmC A) espectros dos polimorfos α e

δ puros B) espectro do polimorfo γ puro

Satildeo evidentes a partir da Figura 216 as transiccedilotildees do polimorfo δ para o polimorfo α que posteriormente se

transforma no polimorfo γ A identidade das fases soacutelidas foi ainda confirmada por difracccedilatildeo de raios-X reali-

zadas em amostras preparadas de forma similar

Apesar de natildeo poder ser obtida a forma polimoacuterfica β pura os dados de DSC e termomicroscopia realizados na

amostra 5 (β + γ) mostram uma transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido endoteacutermica aos 95ordmC β = 10ordmCmin (Figura 217)

originando o polimorfo γ como depois foi confirmado por espectroscopia de IV e pela temperatura de fusatildeo

caracteriacutestica

Numero de onda cm-1

Absorv

ancia

u

a

a)

b)

c)

A

B

35

Figura 217 ndash a) Curvas de aquecimento da pza cristalizada de dioxano polimorfos β e γ m = 166 mg β = 10ordmCmin b)

Imagens de termomicroscopia registadas antes e depois da transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido

Estabilidade relativa dos polimorfos de pirazinamida

Todas as transiccedilotildees de fase verificadas no estudo da pirazinamida satildeo endoteacutermicas e na ausecircncia de mudanccedilas

conformacionais significativas da moleacutecula de pza nos diferentes polimorfos este comportamento aponta para

uma relaccedilatildeo enantiotroacutepica entre as fases envolvidas [122641] De acordo com Burger e Ramberger esta regra

da entalpia da transiccedilatildeo faz previsotildees correctas em 99 dos casos [26] A partir do estudo do comportamento

teacutermico das formas α β δ e γ da pirazinamida pode-se prever o diagrama energia de Gibbs em funccedilatildeo da tem-

peratura que se apresenta na Figura 218

Figura 218 ndash Diagrama de energia temperatura das formas cristalinas (α β δ e γ) da pirazinamida G representa a ener-

gia de Gibbs T a temperatura de transiccedilatildeo

Temperatura (ordmC)

dQ

dt

(mW

)

a) b)

Antes da transiccedilatildeo Depois da Transiccedilatildeo

Temperatura

Energ

ia

36

De acordo com este diagrama o polimorfo δ eacute a forma soacutelida termodinamicamente estaacutevel agrave temperatura

ambiente e o polimorfo γ eacute a forma cristalina mais estaacutevel acima de ~ 145ordmC De realccedilar a elevada estabilidade

cineacutetica de todas as formas polimoacuterficas da pirazinamida

22 Estudo da Picolinamida

Na tabela satildeo apresentadas imagens registadas sob luz polarizada das formas soacutelidas obtidas por cristalizaccedilatildeo a

partir das soluccedilotildees e tambeacutem da amostra de partida

Tabela 26 ndash Picolinamida Imagens dos soacutelidos obtidos em diferentes condiccedilotildees experimentais (luz polarizada

ampliaccedilatildeo 200x)

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

1

-

Amostra comercial

4

Etanol

P1

2

Acetato de etilo

P1

5

Etanol

P2

3

Acetato de etilo

P2

Foram observadas formas cristalinas com diferentes morfologias Quer na utilizaccedilatildeo de acetato de etilo quer na

amostra comercial foram obtidos cristais com a forma de placas apesar de apresentarem tamanhos diferentes

Os cristais que precipitaram usando etanol como solvente apresentam a forma de aglomerados esfeacutericos

Devido a problemas teacutecnicos com o difractoacutemetro de raios-X de poacute do Departamento de Fiacutesica da Universida-

de de Coimbra natildeo foi possiacutevel caracterizar as amostras por este meacutetodo

221 ndash Estudo da Picolinamida comercial

Apenas a picolinamida comercial foi caracterizada num equipamento de difracccedilatildeo de raios-X de poacute sendo a

amostra sujeita a moagem antes do ensaio O difractograma obtido estaacute representado na Figura 219 juntamen-

te com o espectro simulado da forma cristalina de picolinamida que se encontra caracterizada estruturalmente

37

[24] O difractograma de poacute da picolinamida comercial tem picos caracteriacutesticos a 2θ = 1665 1737 2068

2516 2802 3500ordm

10 20 30 40

Inte

nsid

ade

2Theta

b) Simulado

a) Experimental

Figura 219 ndash Espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute da picolinamida comercial a) experimental b) simulado

Da comparaccedilatildeo entre os dois difractogramas natildeo eacute possiacutevel afirmar que nos dois casos as moleacuteculas tenham a

mesma orientaccedilatildeo cristalograacutefica Voltaremos a discutir estes resultados mais tarde

O comportamento teacutermico da amostra de picolinamida comercial foi investigado por calorimetria diferencial de

varrimento e por termomicroscopia com luz polarizada

Na Figura 220 eacute apresentada uma curva tiacutepica obtida no estudo da picolinamida comercial por calorimetria

diferencial de varrimento com uma velocidade de varrimento β = 10ordmCmin realizando um aquecimento de

25ordmC ateacute 115ordmC

20 40 60 80 100

20

40

Temperatura (C)

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Figura 220 ndash Curva de DSC para a PA comercial aquecimento de 25ordmC ateacute 115ordmC β = 10ordmCmin m = 138mg

A curva de DSC da PA comercial Figura 220 apresenta tipicamente trecircs sinais endoteacutermicos De um conjunto

de 3 amostras independentes obteve-se para o 1ordmpico os valores de Tonset = (802plusmn005) ordmC e ∆H =

38

(020plusmn001)kJmol para o 2ordmpico os valores de Tonset = (10175plusmn008) ordmC e ∆H = (022plusmn001) kJmol e para o

3ordmpico os valores de Tonset = (1067plusmn01) ordmC e ∆H = (187plusmn005) kJmol Tabela 27

Tabela 27 ndash Valores de temperatura e de entalpia das transiccedilotildees de fase registadas no aquecimento da pico-

linamida amostra comercial β = 10ordmCmin

1ordmPico 2ordmPico 3ordmPico

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) 1 802 020 1018 022 1066 187 2 802 019 1017 022 1068 187 3 802 020 1018 021 1067 188

Meacutedia e desvio padratildeo 802plusmn005 020plusmn001 10175plusmn008 022plusmn001 1067plusmn01 187plusmn005

Imagens de termomicroscopia obtidas num varrimento realizado em condiccedilotildees idecircnticas satildeo apresentadas na

Figura 221 e confirmam o primeiro processo endoteacutermico como uma transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido

25ordmC 86ordmC 96ordmC 98ordmC

108ordmC 115ordmC

Figura 221 ndash Transiccedilotildees de fase observadas para a PA comercial por termomicroscopia de luz polarizada no decurso do

aquecimento de 25ordmC a 115ordmC β = 10ordmCmin ampliaccedilatildeo 200x

Uma vez confirmada a existecircncia de transiccedilotildees soacutelido-soacutelido no aquecimento da amostra de picolinamida

comercial estudou-se este processo em mais pormenor Fizeram-se ciclos de aquecimento arrefecimento ateacute

95ordmC e ateacute 105ordmC (temperaturas a que se verifica o fim da transiccedilatildeo) que se encontram representadas nas Figu-

ras 222 e 223

39

20 30 40 50 60 70 80 90 100

19

20

21F

luxo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

Arrefecimento

1 Aquecimento

20 40 60 80 100 120

20

30

40

Temperatura (C)

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Figura 222 ndash Curvas de DSC para a PA comercial β = 10ordmCmin m = 147mg a) aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC segui-

do de arrefecimento ateacute 25ordmC b) 2ordm aquecimento de 25ordmC ateacute 115ordmC

20 30 40 50 60 70 80 90 100 110

19

20

21

22

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

Arrefecimento

1 Aquecimento

20 40 60 80 100 120

20

30

40

Temperatura (C)

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Figura 223 ndash Curvas de DSC para a PA comercial β = 10ordmCmin m = 143mg a) aquecimento de 25ordmC ateacute 105ordmC segui-

do de arrefecimento ateacute 25ordmC b) 2ordm aquecimento de 25ordmC ateacute 115ordmC

Como eacute visiacutevel na Figura 222 no processo de arrefecimento natildeo eacute registada qualquer transiccedilatildeo de fase o que se

confirma pela ausecircncia de endoteacutermica correspondente agrave transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido na curva b) Em contrapartida

no processo de arrefecimento ilustrado na Figura 223 regista-se um processo exoteacutermico de baixa energia e no

aquecimento subsequente apenas o principal pico de fusatildeo eacute observado

Antes de passar agrave avaliaccedilatildeo por espectroscopia de Infravermelho dos diferentes soacutelidos obtidos nestes ciclos de

aquecimento arrefecimento referiremos os resultados de estudos por DSC dos soacutelidos obtidos por arrefeci-

mento do fundido

Nas Figuras 224 e 225 ilustram-se alguns resultados de ciclos de aquecimento arrefecimento a partir do fun-

dido β = 10ordmCmin Como se vecirc na Figura 224 c) apoacutes a cristalizaccedilatildeo do fundido satildeo obtidos dois picos de

elevada entalpia com Tonset = 102ordmC e 106ordmC que indiciam fusatildeo de duas formas polimoacuterficas diferentes Com

base nestes resultados eacute razoaacutevel interpretar a transiccedilatildeo a 102ordmC como um processo de fusatildeo Neste sentido o

ciclo aquecimento arrefecimento ilustrado na Figura 223 a) terminaria com a fusatildeo de uma contribuiccedilatildeo resi-

a) b)

a) b)

40

dual de uma forma soacutelida que no arrefecimento cristaliza no polimorfo mais abundante obtendo-se em seguida

fusatildeo desta forma pura Figura 223 b) Pode concluir-se que da comparaccedilatildeo das Figuras 224 e 225 que o arre-

fecimento do fundido pode resultar em formaccedilatildeo de estruturas diferentes em ciclos diferentes

20 40 60 80 100 120

-20

-10

0

10

20

30

40

50

Flu

xo

de C

alo

r (m

W)

Temperatura (C)

c) 2 Aquecimento

b) Arrefecimento

a) 1 Aquecimento

Figura 224 ndash Curvas de DSC para a PA comercial β = 10ordmCmin m = 164mg aquecimento seguido de arrefecimento e

novo aquecimento

20 40 60 80 100 120

-50

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

50

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

e) 3 Aquecimento

d) 2 Arrefecimento

c) 2 Aquecimento

b) 1 Arrefecimento

a) 1 Aquecimento

Figura 225 ndash Curvas de DSC para a PA comercial m = 147mg 1ordmaquecimento β = 10ordmCmin 1ordmarrefecimento β =

1ordmCmin 2ordmaquecimento β = 10ordmCmin 2ordmarrefecimento β = 10ordmCmin 3ordmaquecimento β =

10ordmCmin

Foram registados os espectros de FTIRATR da amostra obtida em ciclos de aquecimento arrefecimento

como referidos na Figura 222 a) e 223 a) Os espectros satildeo apresentados na Figura 226 onde estatildeo tambeacutem

identificadas as bandas principais

41

000

005

010

015

1612

316832751294

695

749

784

825

996

1043

10881155

1221

1246

1288

1386

1440

1468

15671586

1668

C 105

000

007

014

16143060

327434113450

1567

695

749

793

825

910

996

104310911164

1250

1288

1386

1443

1468

1586

Ab

so

rva

ncia

u

a

C 95

3300 3000 2700 1600 1400 1200 1000 800

000

008

016

3060

3451

15671601

1662

31663432

698

755

793

828907

996

10401094

1145

1285

1386

1440

15861659

3166

3273

Numero de onda cm-1

C 253415

Figura 226 ndash Espectro de IVATR da PA comercial a) composto de partida b) apoacutes aquecimento ateacute 95ordmC c) apoacutes

aquecimento ateacute 105ordmC

Eacute interessante verificar a semelhanccedila do perfil das bandas do espectro da picolinamida comercial Figura 226 a)

na regiatildeo de elongaccedilatildeo do NndashH com o dos espectros dos polimorfos α e δ da pirazinamida (Figuras 25 e 27)

Relembremos que nestas duas fases da pirazinamida haacute associaccedilatildeo molecular com a formaccedilatildeo de dois diacutemeros

centrossimeacutetricos que estatildeo tambeacutem presentes no cristal da picolinamida

Os espectros dos soacutelidos resultantes dos diferentes tratamentos teacutermicos diferem principalmente como espera-

do na regiatildeo de elongaccedilatildeo do NndashH e na amida I O espectro c) apresenta grande semelhanccedila com o obtido por

Fausto e Colaboradores [23 25] para um cristal obtido por annealing dum filme de vidro a T = 280 K e corres-

ponde a um polimorfo diferente do que estaacute presente na amostra de partida

O espectro apresentado na Figura 226 b) na interpretaccedilatildeo que temos vindo a fazer seria originado por uma

mistura de polimorfos Para a validaccedilatildeo desta interpretaccedilatildeo seraacute essencial proceder ao estudo por difracccedilatildeo de

raios-X de poacute das amostras preparadas de modo idecircntico

Numa nota final apresenta-se na Figura 227 A o espectro FTIRATR registado apoacutes moagem da amostra de

picolinamida comercial em almofariz no procedimento habitualmente usado na preparaccedilatildeo de pastilha para

infravermelho Como eacute evidente da comparaccedilatildeo com o espectro da amostra analisada sem preparaccedilatildeo Figura

227 B a moagem produz alteraccedilatildeo da forma polimoacuterfica Lembremos que na obtenccedilatildeo do espectro de difrac-

ccedilatildeo de raios-X de poacute apresentado na Figura 219 se procedeu agrave moagem do composto Seraacute portanto necessaacute-

rio realizar mais ensaios sobre a amostra comercial para confirmar as conclusotildees que a Figura 219 indica as

diferenccedilas observadas nos difractogramas poderatildeo resultar da moagem da amostra

a)

b)

c)

42

3600 3500 3400 3300 3200 3100 3000 2900 2800

000

005

010

015

Ab

so

rvacircn

cia

(u

a)

Numero de onda (cm-1)

B Amostra comercial

A Amostra comercial sujeita a moagem

1600 1400 1200 1000 800 600

000

005

010

015

020

025

030

Abso

rvacirc

ncia

(u a

)

Numero de onda (cm-1)

B Amostra comercial

A Amostra comercial sujeita a moagem

Figura 227 ndash Espectro de IVATR da picolinamida a) 3600 ndash 2800 cm-1 b) 1700 ndash 600 cm-1 A amostra comercial sujeita

a moagem B amostra comercial

222 ndash Estudo da Picolinamida cristalizada em acetato de etilo e em etanol

A investigaccedilatildeo do comportamento teacutermico das diferentes amostras obtidas por cristalizaccedilatildeo em soluccedilatildeo por

calorimetria diferencial de varrimento de 25ordmC ateacute agrave fusatildeo estaacute ilustrado nas Figuras 228 a 229 Para os soacutelidos

obtidos por cristalizaccedilatildeo em etanol e em acetato de etilo agrave temperatura ambiente eacute registado um pico de fusatildeo

largo com temperatura de onset entre 96 e 97ordmC e entalpia compreendida entre 15 e 18 kJmol Os ensaios

foram efectuados 3 semanas apoacutes a preparaccedilatildeo das amostras e natildeo eacute expectaacutevel que a largura do pico possa ser

devida agrave contaminaccedilatildeo com o solvente Em ensaios realizados dois meses mais tarde verificou-se que natildeo ocor-

reu alteraccedilatildeo na amostra cristalizada de etanol enquanto que evoluccedilatildeo niacutetida teve lugar na amostra cristalizada

de acetato de etilo agrave temperatura ambiente Figuras 230 e 231

Na amostra obtida por cristalizaccedilatildeo em acetato de etilo com evaporaccedilatildeo do solvente a 4ordmC para aleacutem deste

primeiro pico eacute tambeacutem observado um segundo pico com temperatura de onset Tonset ~ 105ordmC Estes resulta-

dos apontam para a existecircncia de polimorfos gerados concomitantemente por este meacutetodo de cristalizaccedilatildeo

estando previstas novas experiecircncias para verificar a reprodutibilidade dos resultados e caso esta se confirme a

investigaccedilatildeo do soacutelido obtido por difracccedilatildeo de raios-X de poacute e de monocristal

a) b)

43

20 40 60 80 100 120

20

25

30

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

b) PA em acetato de etilo (frio)

a) PA em acetato de etilo (T amb)

Figura 228 ndash Curvas de DSC para a PA cristalizada em acetato de etilo β = 10ordmCmin a) meacutetodo P1prime m = 147 mg b)

meacutetodo P2prime m = 148 mg

20 40 60 80 100 120

20

25

30

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

b) PA em etanol (frio)

a) PA em etanol (T amb)

Figura 229 ndash Curvas de DSC para a PA cristalizada em etanol β = 10ordmCmin a) meacutetodo P1prime m = 152 mg b) meacutetodo

P2prime m = 149 mg

44

20 40 60 80 100 120

20

30

40

50

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

b) Aquecimento em Maio

a) Aquecimento em Marccedilo

Figura 230 ndash Curvas de DSC para a PA cristalizada em acetato de etilo agrave temperatura ambiente β = 10ordmCmin a) aque-

cimento em Marccedilo m = 138 mg b) aquecimento em Maio m = 135 mg

20 40 60 80 100 120

20

22

24

26

28

Flu

xo

de

Calo

r (m

W)

Temperatura (C)

b) Aquecimento em Maio

a) Aquecimento em Marccedilo

Figura 231 ndash Curvas de DSC para a PA cristalizada em etanol agrave temperatura ambiente β = 10ordmCmin a) aquecimento em

Marccedilo m = 139 mg b) aquecimento em Maio m = 144 mg

23 Estudo do Ibuprofeno

Como referido na secccedilatildeo 143 estaacute descrito que a mesma forma polimoacuterfica do ibuprofeno eacute obtida por crista-

lizaccedilatildeo em vaacuterios solventes e seguindo vaacuterios meacutetodos experimentais Os cristais tecircm morfologias diferentes e

propriedades mecacircnicas diferentes [28303142]

45

Neste capiacutetulo apresentam-se os resultados preliminares dum estudo calorimeacutetrico das amostras soacutelidas do ibu-

profeno cristalizadas em diferentes solventes e tambeacutem de amostras comerciais de duas origens distintas reali-

zado com o objectivo de averiguar o seu comportamento teacutermico

As formas soacutelidas obtidas por cristalizaccedilatildeo a partir das soluccedilotildees do ibuprofeno estatildeo apresentadas na tabela

seguinte

Tabela 28 ndash Imagens de formas soacutelidas do Ibuprofeno obtidas em diferentes condiccedilotildees experimentais (luz pola-

rizada 200x)

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

1

-

Comercial Sigma

4

Acetona

P2

2

Acetona

P1

5

n-Hexano

P2

3

n-Hexano

P1

Efectuou-se um estudo por difracccedilatildeo de raios-X de poacute das amostras de Ibuprofeno da Sigma e da amostra cris-

talizada de n-Hexano agrave temperatura ambiente O difractograma obtido experimentalmente para a amostra da

Sigma e o simulado para a forma I estatildeo representados na Figura 232 O espectro obtido para a amostra crista-

lizada em n-hexano era indistinguiacutevel destes

0 10 20 30 40

Inte

nsid

ad

e

2Theta

b) IBP Sigma

a) IBP forma I

Figura 232 ndash Espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute do ibuprofeno a) forma I b) Sigma

46

Da comparaccedilatildeo entre os dois difractogramas eacute possiacutevel afirmar que em ambos os casos as moleacuteculas tecircm a

mesma orientaccedilatildeo cristalograacutefica

Iniciou-se o estudo das amostras de ibuprofeno comercial da Sigma e da USP por Calorimetria Diferencial de

Varrimento com uma velocidade de varrimento β = 10ordmCmin realizando um aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC

(Figuras 233 e 234)

20 30 40 50 60 70 80 90

20

25

30

35

40

Temperatura (C)

Flu

xo d

e C

alo

r (m

W)

Figura 233 ndash Curva de DSC para o IBP comercial Sigma aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC β = 10ordmCmin m = 125mg

20 30 40 50 60 70 80 90

20

22

24

26

28

Temperatura (C)

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Figura 234 ndash Curva de DSC para o IBP USP aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC β = 10ordmCmin m = 134mg

As curvas de DSC apresentam apenas um sinal endoteacutermico estando os paracircmetros caracteriacutesticos da curva de

fusatildeo apresentados na Tabela 29

47

Tabela 29 ndash Valores de temperatura e de entalpia da transiccedilatildeo de fase registada no

aquecimento do ibuprofeno amostra da Sigma e da USP β = 10ordmCmin

Sigma USP

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

1 747 251 752 257 2 753 253 752 256 3 751 260 752 256 4 751 246 752 257

Meacutedia e desvio padratildeo 751plusmn03 253plusmn05 752plusmn005 257plusmn005

Natildeo haacute diferenccedilas significativas entre os resultados obtidos para as duas amostras apesar do pico de fusatildeo da

amostra da USP ser mais estreito

O estudo das amostras ibuprofeno obtidas por cristalizaccedilatildeo de acetona (P1 e P2) foi realizado por calorimetria

diferencial de varrimento na mesma gama de temperatura com velocidades de varrimento diferentes (β =

10ordmCmin e β = 2ordmCmin Figura 235)

70 75 80

18

20

22

24

26

28

30

32

34

36

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

2 - Cristalizaccedilao a frio

1 - Cristalizaccedilao agrave T amb

70 75 80

18

20

22

24

26

28

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

4 - Cristalizaccedilao a frio

3 - Cristalizaccedilao agrave T amb

Figura 235 ndash Curva de DSC para o IBP cristalizado de acetona procedimentos P1rsquo e P2rsquo aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC

a) β = 10ordmCmin m = 134mg b) β = 2ordmCmin 3 m = 138mg 4 m = 135 mg

O pico de fusatildeo obtido a partir da amostra cristalizada agrave temperatura ambiente apresenta-se parcialmente divi-

dido Uma explicaccedilatildeo comum para este facto eacute a existecircncia de polimorfismo Os paracircmetros caracteriacutesticos

destas curvas estatildeo apresentados na Tabela 210

a) b)

3

4

48

Tabela 210 ndash Valores de temperatura e de entalpia da transiccedilatildeo de fase registada no aquecimento do ibuprofeno

cristalizado de acetona β = 10ordmCmin e β = 2ordmCmin

A partir dos resultados apresentados na Tabela 210 podemos concluir que os cristais obtidos por cristalizaccedilatildeo a

baixa temperatura fundem aproximadamente 1ordmC abaixo dos cristais obtidos por cristalizaccedilatildeo agrave temperatura

ambiente Verifica-se ainda que mesmo a velocidades de varrimento diferentes os cristais obtidos nas mesmas

condiccedilotildees apresentam temperatura de fusatildeo muito semelhante

Os termogramas obtidos no estudo do ibuprofeno cristalizado de n-hexano (P1 e P2) por calorimetria dife-

rencial de varrimento com velocidades de varrimento diferentes (β = 10ordmCmin e β = 2ordmCmin) estatildeo apre-

sentados na Figura 236 e na Tabela 211

70 75 80

12

14

16

18

20

22

24

26

28

30

32

34

36

38

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

2 - Cristalizaccedilao a frio

1 - Cristalizaccedilao agrave T amb

70 75 80

20

22

24

26

28

30

Flu

xo d

e C

alo

r (m

W)

Temperatura (C)

4 - Cristalizaccedilao a frio

3 - Cristalizaccedilao agrave T amb

Figura 236 ndash Curva de DSC para o IBP cristalizado de n-hexano procedimentos P1rsquo e P2rsquo aquecimento de 25ordmC ateacute

95ordmC a) β = 10ordmCmin 1 m = 143mg 2 m = 139 mg b) β = 2ordmCmin 3 m = 140mg 4 m = 137 mg

A partir dos resultados podemos concluir que os cristais obtidos agrave temperatura ambiente e os cristais obtidos

com a cristalizaccedilatildeo a frio natildeo apresentam grande diferenccedila a niacutevel de temperatura e entalpia de fusatildeo No entan-

to o sinal obtido a partir da amostra cristalizada agrave temperatura ambiente aquecida tanto a 10ordmCmin como a

2ordmCmin apresenta-se dividido apesar da divisatildeo ser mais notoacuteria a 2ordmCmin

Cristalizaccedilatildeo agrave T amb Cristalizaccedilatildeo a frio

β 10ordmCmin 2ordmCmin 10ordmCmin 2ordmCmin

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

1 747 215 751 203 733 223 737 232

2 739 233 731 201 733 219 738 228

3 752 228 731 219 744 223 739 229

4 749 237 745 237 738 223 739 231

5 752 249 746 243 742 218 740 230

6 749 235 760 241 743 224 736 229

Meacutedia e desvio padratildeo 748plusmn05 233plusmn11 744plusmn10 224plusmn17 739plusmn05 222plusmn03 738plusmn02 230plusmn02

a) b)

49

Tabela 211 ndash Valores de temperatura e de entalpia da transiccedilatildeo de fase registada no aquecimento do ibuprofeno

cristalizado de n-hexano β = 10ordmCmin e β = 2ordmCmin

A partir dos resultados obtidos por DSC verificou-se que tanto a amostra cristalizada de acetona como a amos-

tra cristalizada de n-hexano ambas agrave temperatura ambiente apresentavam um pico de fusatildeo composto o que

pode indicar a ocorrecircncia de transiccedilotildees soacutelido-soacutelido e aleacutem disso temperatura de fusatildeo que difere da das

amostras obtidas na Sigma e na USP Sendo assim fez-se um estudo mais pormenorizado das amostras cristali-

zadas de n-hexano por comparaccedilatildeo com as amostras de ibp da Sigma e da USP por espectroscopia de IV para

caracterizaccedilatildeo da forma inicial A Figura 237 mostra os espectros de espectroscopia de IV-ATR das amostras

3000 2800 2600 2400

000

005

010

015

020

2540

2540

2540

2542

2601

2601

2601

2601

2631

2631

2631

2631

2729

2728

2728

2728

2850

2850

2850

2850

2868

2868

2868

2868

2877

2875

2875

2876

2924

2922

2922

2924

2954

2954

2956

Ab

so

rvacirc

ncia

(u

a

)

Numero de Onda (cm-1)

IBP USP

IBP comercial

IBP n-Hexano (frio)

IBP n-Hexano (Tamb)

2954

1800 1600 1400 1200 1000 800

000

005

010

015

020

025

030

035

040

045

050668

690747

779

849

867936

948

9701007

1070

1092

1124

1184

1231

12681320

1379

1419

14621506

Ab

so

rvacircncia

(u

a

)

Numero de Onda (cm-1)

IBP USP

IBP comercial

IBP n-Hexano (frio)

IBP n-Hexano (Tamb)

1712

Figura 237 ndash Espectro de IV (25ordmC) ibp USP ibp Sigma e ibp cristalizado de n-hexano a) 3100 ndash 2400 cm-1 b) 1800 ndash

650 cm-1

Os espectros de infravermelho das amostras a 25ordmC apontam para que se trate da mesma forma polimoacuterfica

Espectros de difracccedilatildeo de raios-X de poacute da amostra da Sigma e da amostra obtida por cristalizaccedilatildeo em n-

hexano natildeo mostraram tambeacutem diferenccedilas

Assim sendo a partir destes resultados natildeo satildeo detectadas diferenccedilas significativas entre as amostras de partida

e entatildeo as diferenccedilas registadas no comportamento teacutermico natildeo apontam para polimorfismo mas para altera-

ccedilotildees na formaccedilatildeo dos cristais nomeadamente no crescimento e tamanho das partiacuteculas[43ndash45] Estudos adicio-

nais satildeo necessaacuterios para confirmar esta hipoacutetese

Cristalizaccedilatildeo agrave T amb Cristalizaccedilatildeo a frio

β 10ordmCmin 2ordmCmin 10ordmCmin 2ordmCmin

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

1 741 224 744 236 742 247 744 249

2 744 223 748 234 746 242 742 247 3 740 225 745 238 743 246 740 242

4 743 227 747 237 743 243 745 240 Meacutedia e desvio padratildeo 742plusmn02 225plusmn02 746plusmn02 236plusmn02 743plusmn01 244plusmn02 743plusmn02 245plusmn04

50

51

Capiacutetulo 3

52

53

3 Conclusotildees

Alguns pontos discutidos nesta dissertaccedilatildeo merecem ser referidos como observaccedilotildees conclusivas A Calorime-

tria Diferencial de Varrimento (DSC) eacute um valioso instrumento de investigaccedilatildeo para caracterizar formas poli-

moacuterficas Com esta teacutecnica recolhe-se uma grande riqueza de informaccedilatildeo em relaccedilatildeo agrave estabilidade da substacircn-

cia em estudo tipo de transformaccedilatildeo que ocorre a uma dada temperatura por aquecimento ou arrefecimento e

mecanismo que preside a cada uma das transformaccedilotildees observadas Mas por si soacute esta teacutecnica natildeo eacute suficiente

para identificar a existecircncia de diferentes polimorfos de um mesmo composto Daiacute haver a necessidade de efec-

tuar um estudo mais completo utilizando teacutecnicas como a termomicroscopia espectroscopia de absorccedilatildeo no

infravermelho e ainda difracccedilatildeo de raios X de poacute

Conseguiram obter-se amostras puras de trecircs formas polimoacuterficas da pirazinamida a forma alfa (PZA comercial

e cristalizada em aacutegua) a forma delta (PZA cristalizada de acetona) e a forma gama (PZA obtida por liofiliza-

ccedilatildeo) as quais foram caracterizadas por espectroscopia de infravermelho

O polimorfo alfa da pirazinamida (α-PZA) e a forma delta (δ-PZA) por aquecimento transformam-se no poli-

morfo gama (γ-PZA) A forma gama por sua vez por aquecimento natildeo sofre qualquer transformaccedilatildeo de fase

ateacute agrave fusatildeo Foi possiacutevel tambeacutem identificar a transiccedilatildeo δrarrα em amostra do polimorfo delta quando contami-

nado com a forma alfa

Podemos ainda concluir mediante os resultados obtidos e com os conhecimentos adquiridos que estamos

perante casos de enantiotropia sendo o polimorfo delta a forma termodinamicamente estaacutevel agrave temperatura

ambiente Todos os polimorfos de pirazinamida satildeo cineticamente estaacuteveis agrave temperatura ambiente

No que diz respeito agrave picolinamida eacute interessante verificar a semelhanccedila do perfil das bandas do espectro da

picolinamida comercial na regiatildeo de elongaccedilatildeo do NndashH com o dos espectros dos polimorfos α e δ da pirazi-

namida Relembremos que nestas duas fases da pirazinamida haacute associaccedilatildeo molecular com a formaccedilatildeo de dois

diacutemeros centrossimeacutetricos que estatildeo tambeacutem presentes no cristal da forma I da picolinamida Verificou-se

ainda que a amostra comercial de picolinamida quando sujeita a moagem sofre alteraccedilatildeo da forma polimoacuterfica

No estudo realizado por DSC foi possiacutevel identificar pelo menos duas formas polimoacuterficas

Em ciclos de aquecimento arrefecimento verifica-se que o arrefecimento do fundido pode resultar em forma-

ccedilatildeo de estruturas diferentes em ciclos diferentes

A cristalizaccedilatildeo em acetato de etilo a 4ordmC aponta para a existecircncia de polimorfos gerados concomitantemente

por este meacutetodo de cristalizaccedilatildeo Estatildeo previstas novas experiecircncias para verificar a reprodutibilidade dos resul-

tados e caso esta se confirme a investigaccedilatildeo dos soacutelidos obtidos por difracccedilatildeo de raios-X de poacute e de monocris-

tal Quanto ao estudo das amostras cristalizadas em etanol e acetato de etilo em ensaios realizados dois meses

apoacutes a preparaccedilatildeo das amostras verificou-se que natildeo ocorreu alteraccedilatildeo na amostra cristalizada de etanol

enquanto que evoluccedilatildeo niacutetida teve lugar na amostra cristalizada de acetato de etilo por evaporaccedilatildeo do solvente agrave

temperatura ambiente

No estudo das amostras do ibuprofeno a partir dos resultados obtidos por DSC verificou-se que tanto a amos-

tra cristalizada de acetona como a amostra cristalizada de n-hexano ambas agrave temperatura ambiente apresenta-

54

vam um pico de fusatildeo composto o que poderia indicar a presenccedila de uma mistura de polimorfos mas atraveacutes

de um estudo mais pormenorizado usando Espectroscopia de Infravermelho e Difracccedilatildeo de Raios-X de poacute

esta hipoacutetese natildeo eacute aparentemente suportada podendo a divisatildeo dos picos dever-se ao tamanho das partiacuteculas

formadas durante o crescimento dos cristais Esta hipoacutetese teraacute de ser confirmada em trabalho futuro Este eacute

um exemplo interessante da importacircncia da utilizaccedilatildeo combinada de diferentes meacutetodos de estudo na investiga-

ccedilatildeo de polimorfismo

55

Capiacutetulo 4

56

57

4 Experimental

41 Materiais e Meacutetodos

411 ndash Materiais

4111 - Preparaccedilatildeo das amostras

A pirazinamida utilizada neste trabalho foi fornecida pela Fluka com uma pureza superior a 99 As amostras

de partida de picolinamida e ibuprofeno foram adquiridas agrave Sigma com purezas de 98 e 99 respectivamen-

te tendo-se usado tambeacutem ibuprofeno padratildeo USP

Na geraccedilatildeo das formas polimoacuterficas da pirazinamida foram usados diferentes processos de cristalizaccedilatildeo No

procedimento cristalizaccedilatildeo a partir de soluccedilotildees P1 usaram-se ~ 005 mmol do composto de partida dissolvidas

em 6 mL de um dado solvente agrave temperatura ambiente as soluccedilotildees foram filtradas para uma caixa de Petri e o

solvente evaporado agrave temperatura ambiente (~ 20ordmC) Foram usados como solventes aacutegua acetona dioxano

acetonitrilo e os soacutelidos obtidos foram analizados apoacutes um periacuteodo de duas semanas O segundo procedimento

ensaiado P2 consistiu num processo de liofilizaccedilatildeo efectuado num equipamento Labconco 5 soluccedilatildeo aquosa

preacute-congelada a -80ordmC ciclo de liofilizaccedilatildeo -30ordmC durante 2h -10ordmC durante 4h 0ordmC durante 6h 5ordmC durante

6h 10ordmC durante 48h e depois mantida agrave temperatura ambiente

No caso da picolinamida foi avaliada a formaccedilatildeo de formas soacutelidas usando o procedimento P1 descrito para a

pirazinamida (P1) empregando como solventes acetato de etilo e etanol tendo-se tambeacutem estudado cristaliza-

dos a partir do fundido (P2)

Na geraccedilatildeo das formas polimoacuterficas do ibuprofeno foram igualmente usados diferentes processos de cristaliza-

ccedilatildeo usando diferentes condiccedilotildees O procedimento 1 (P1) foi realizado da mesma forma da usada em P1 da

pirazinamida No procedimento 2 (P2) as soluccedilotildees foram preparadas da mesma forma que em P1 e apoacutes a

filtraccedilatildeo foram colocadas num frigoriacutefico a 4ordmC e o solvente evaporou a esta temperatura

Foram utilizados solventes de qualidade analiacutetica

412 ndash Meacutetodos

4121 ndash Calorimetria Diferencial de Varrimento (DSC)

A teacutecnica de Calorimetria Diferencial de Varrimento (DSC) ocupa um lugar de relevo de entre os meacutetodos de

investigaccedilatildeo da estrutura dos soacutelidos Trata-se de um meacutetodo largamente vulgarizado para o qual se dispotildee de

58

equipamento que apresenta na actualidade muitas potencialidades e que permite a obtenccedilatildeo de propriedades

termodinacircmicas com elevado grau de precisatildeo

A Calorimetria Diferencial de Varrimento eacute uma teacutecnica de anaacutelise teacutermica que regista a diferenccedila de fluxo teacuter-

mico entre a amostra e a referecircncia em funccedilatildeo do tempo ou da temperatura no decorrer de um programa de

temperatura preacute-seleccionado Eacute um meacutetodo de variaccedilatildeo entaacutelpica no qual a diferenccedila no fornecimento de

energia caloriacutefica entre uma substacircncia e um material de referecircncia eacute medida em funccedilatildeo da temperatura

enquanto a substacircncia em estudo e a referecircncia satildeo submetidas a um mesmo programa de aquecimento rigoro-

samente controlado

Estas medidas fornecem dados qualitativos e quantitativos em processos endoteacutermicos (absorccedilatildeo de energia

caloriacutefica) e exoteacutermicos (libertaccedilatildeo de energia caloriacutefica) permitindo obter informaccedilotildees referentes a alteraccedilotildees

de propriedades fiacutesicas eou quiacutemicas com por exemplo temperaturas caracteriacutesticas (temperatura de fusatildeo

cristalizaccedilatildeo transiccedilatildeo viacutetrea) grau de cristalinidade de um poliacutemero diagramas de fase entalpias de transiccedilatildeo

de fase e de reacccedilatildeo estabilidade teacutermica e oxidativa grau de pureza e cineacutetica de reacccedilotildees Por este motivo a

DSC eacute amplamente aplicada na caracterizaccedilatildeo de materiais orgacircnicos e inorgacircnicos cristalinos e amorfos assim

como nas induacutestrias farmacecircutica e cosmeacutetica alimentar etc

Como limitaccedilotildees desta teacutecnica refira-se a dificuldade de interpretaccedilatildeo (acontece algum processo mas qual)

requerendo normalmente outros meacutetodos complementares para a interpretaccedilatildeo dos resultados Para aleacutem dis-

so necessita de calibraccedilatildeo em toda a gama de temperatura

De acordo com os princiacutepios operacionais os caloriacutemetros diferenciais de varrimento podem ser divididos em

dois tipos de potecircncia compensada e de fluxo de energia caloriacutefica Neste trabalho utilizou-se o DSC do pri-

meiro tipo

Nos caloriacutemetros diferenciais de varrimento de potecircncia compensada (Figura 41) as ceacutelulas ou plataformas

onde se colocam a amostra e a referecircncia encontram-se equipadas individualmente com um sensor de resistecircn-

cia de platina que mede a temperatura de cada uma e uma resistecircncia de aquecimento

Figura 41 ndash Caloriacutemetro diferencial de varrimento de potecircncia compensada

Quando eacute detectada uma diferenccedila de temperatura entre a amostra e a referecircncia devido a uma alteraccedilatildeo da

amostra eacute alterada a energia teacutermica ( tH partpart ) fornecida agrave amostra de modo a manter um diferencial de tem-

peraturas nulo entre ambas (Tamostra = Treferecircncia) Uma vez que essa quantidade de energia eacute exactamente equiva-

1 ndash Resistecircncia de aquecimento 2 ndash Termoacutemetro

59

lente agrave quantidade de energia absorvida ou libertada na transformaccedilatildeo ocorrida na amostra o seu registo forne-

ce uma medida calorimeacutetrica directa da energia associada agrave transformaccedilatildeo

Como todos os instrumentos de medida os aparelhos de DSC apresentam um certo tempo de resposta devido

a alguma resistecircncia teacutermica o que se traduz pelo aparecimento de desvios da linha de base Para aumentar o

rigor das determinaccedilotildees o sinal calorimeacutetrico (SC) determinado pelo aparelho a aacuterea do pico eacute calibrado

determinando-se uma constante de calibraccedilatildeo K tal que realQ

SCK = sendo Qreal a energia caloriacutefica realmente

dissipado na ceacutelula A constante K eacute assim funccedilatildeo da temperatura da atmosfera em torno das ceacutelulas e de

quaisquer resistecircncias que conduzam a perdas de energia caloriacutefica As temperaturas de fusatildeo de padrotildees como

o iacutendio estanho chumbo por exemplo podem ser utilizadas para calibrar a temperatura indicada pelo equipa-

mento enquanto que a entalpia de fusatildeo destas substacircncias pode ser utilizada na calibraccedilatildeo do sinal calorimeacutetri-

co

Podem realizar-se ciclos de aquecimento arrefecimento percorridos entre a temperatura do azoto liacutequido e

700ordmC que eacute o limite superior de utilizaccedilatildeo da instrumentaccedilatildeo deste tipo recolhendo uma grande riqueza de

informaccedilatildeo relativamente agrave estabilidade da substacircncia em estudo tipo de transformaccedilatildeo que ocorre a uma dada

temperatura por aquecimento ou arrefecimento mecanismo que preside a cada uma das transformaccedilotildees obser-

vadas etc

Aproveitando as potencialidades do equipamento fazendo variar a velocidade de varrimento eacute ainda possiacutevel

estudar aspectos importantes relacionados com o mecanismo das transformaccedilotildees estruturais e pocircr em evidecircn-

cia a sobreposiccedilatildeo de sinais

Estes equipamentos aleacutem de possibilitarem medidas de baixos valores de variaccedilatildeo de entalpia possibilitam

ainda a utilizaccedilatildeo de pequenas quantidades de amostra (geralmente entre 1 e 20mg)

Procedimento experimental e equipamento utilizado

Os estudos de DSC foram realizados num caloriacutemetro Perkin-Elmer Pyris 1 equipado com sistema de refrige-

raccedilatildeo Intracooler com liacutequido de refrigeraccedilatildeo etilenoglicolaacutegua (11 vv) a ndash10ordmC usando azoto como gaacutes de

purga 20mLmin

As amostras foram preparadas em caacutepsulas em alumiacutenio de 10microl e 30microl Como ceacutelula de referecircncia usou-se uma

caacutepsula vazia idecircntica agrave usada para as amostras

A calibraccedilatildeo do aparelho foi feita de forma usual agrave velocidade de 10ordmCmin utilizada na grande maioria das

amostras A calibraccedilatildeo da temperatura [4647] foi realizada com padrotildees de elevada qualidade como o bifenilo

(CRM LGC 2610 Tfus = 6893plusmn003 ordmC) aacutecido benzoacuteico (CRM LGC 2606 Tfus = 12235 plusmn 002 ordmC) iacutendio

(Perkin-Elmer x = 9999 Tfus = 15660 ordmC) e cafeiacutena (substacircncia de calibraccedilatildeo Mettler Toledo ME 18 872

Tfus = 2356 plusmn 02 ordmC) A calibraccedilatildeo da entalpia foi realizada com iacutendio (∆fusH = 3286 plusmn 13 Jmol)

As amostras foram estudadas em ciclos de aquecimento arrefecimento a vaacuterias velocidade de varrimento

como seraacute referido posteriormente na apresentaccedilatildeo dos resultados e a calibraccedilatildeo confirmada a cada caso

60

4122 ndash Termomicroscopia

A termomicroscopia consiste na observaccedilatildeo microscoacutepica das amostras submetidas a aquecimento ou arrefeci-

mento usando luz polarizada As transformaccedilotildees que podem ocorrer na amostra em estudo podem ser obser-

vadas directamente na ocular do microscoacutepio ou registadas por meio de uma cacircmara fotograacutefica em viacutedeo com

a vantagem de serem gravadas e poderem ser estudadas em pormenor posteriormente Esta teacutecnica permite a

observaccedilatildeo dos efeitos dependentes da temperatura como por exemplo a fusatildeo dos cristais detecccedilatildeo de formas

cristalinas (polimorfismo)[48ndash49]

Com base no comportamento oacuteptico eacute costume dividir as substacircncias em dois grandes grupos Num o iacutendice

de refracccedilatildeo eacute independente da direcccedilatildeo de propagaccedilatildeo da radiaccedilatildeo apresenta um valor uacutenico para uma dada

substacircncia Estas substacircncias satildeo designadas opticamente por isotroacutepicas A este grupo pertencem os soacutelidos

amorfos e os soacutelidos cristalinos com arranjo reticular cuacutebico O outro grupo eacute caracterizado por apresentar um

iacutendice de refracccedilatildeo dependente da direcccedilatildeo de propagaccedilatildeo da luz As substacircncias que a ele pertencem satildeo

designadas opticamente por anisotroacutepicas Deste grupo fazem parte todos os soacutelidos cristalinos com excepccedilatildeo

daqueles que tecircm arranjo reticular cuacutebico

Na Figura 42 representa-se o dispositivo utilizado na observaccedilatildeo de uma amostra com luz polarizada

Figura 42 ndash Esquema de um sistema para observaccedilatildeo de uma amostra com luz polarizada

Um meio isotroacutepico natildeo altera a cor da radiaccedilatildeo que nela incide Contudo produz um decreacutescimo de intensida-

de da radiaccedilatildeo que torna visiacuteveis contornos na amostra e portanto permite acompanhar variaccedilotildees de forma e

volume que nela ocorram As amostras anisotroacutepicas apresentam cor diferente da luz incidente

Procedimento experimental e equipamento utilizado

O equipamento usado esquematicamente representado na Figura 43 eacute constituiacutedo por uma placa de aqueci-

mento DSC 600 da Linkam systems por um bloco central constituiacutedo por uma unidade CI94 cuja funccedilatildeo eacute

controlar a temperatura nas etapas de aquecimento arrefecimento uma unidade LNP942 que controla a

refrigeraccedilatildeo uma unidade VTO232 e um computador Intel (R) Pentium (R) 4 que controla todo o sistema A

ceacutelula eacute aquecida com um microforno cuja temperatura eacute controlada por sensores de Pt100 Para a observaccedilatildeo

Polarizador Amostra Analisador Detector

61

oacuteptica foi utilizado um microscoacutepio Leica DMRB uma cacircmara de viacutedeo Sony CCD-IRISRGB modelo DXC-

151 AP um monitor Sony HR Triniton modelo PVM-2053MD e um gravador de viacutedeo Sony SV0-1500P VHS

VCR Na anaacutelise de imagem usou-se o software da Linkam systems com RTVMS (Real Time Viacutedeo Measurement

System)

As amostras foram preparadas por dispersatildeo de uma pequena quantidade do material a estudar na ceacutelula da

amostra sendo esta coberta com uma tampa A dispersatildeo do material na ceacutelula permite estudar o comporta-

mento de partiacuteculas isoladas o que poderaacute ser uacutetil no caso da amostra ter comportamento heterogeacuteneo As

imagens foram obtidas por utilizaccedilatildeo combinada de luz polarizada e de compensadores de onda o que confere

agrave imagem de fundo uma cor uacutenica e natildeo negra Usou-se uma ampliaccedilatildeo de 200X

As amostras foram estudadas aquecendo a amostra entre os 25ordmC e a fusatildeo tendo sido usada uma velocidade

de 10ordmCmin

Figura 43 ndash Representaccedilatildeo esquemaacutetica do equipamento usado em termomicroscopia A ndash Placa de aquecimento B ndash

Microscoacutepio C ndash Cacircmara de viacutedeo D ndash Computador E ndash Interface graacutefica F ndash Sistema de controle da refri-

geraccedilatildeo G ndash Interface de computador H ndash Viacutedeo gravador I ndash Monitor J ndash Depoacutesito de azoto liacutequido

4123 ndash Conjugaccedilatildeo dos meacutetodos de Termomicroscopia e DSC

Os resultados obtidos a partir de medidas de DSC satildeo normalmente reprodutiacuteveis e quantitativos mas natildeo

podem estar sempre prontamente correlacionadas com a respectiva transformaccedilatildeo de fase ou reacccedilatildeo quiacutemica

que ocorre na substacircncia Tecircm sido feitas tentativas para melhorar alguns meacutetodos termoanaliacuteticos atraveacutes de

uma correlaccedilatildeo entre os seus resultados e as mudanccedilas fiacutesicas ou quiacutemicas da substacircncia em questatildeo As combi-

naccedilotildees destes dois meacutetodos tecircm demonstrado grande sucesso Os efeitos que natildeo mostram nenhuma mudanccedila

de entalpia significativa com DSC podem muitas vezes ser detectadas com microscopia Por outro lado as

investigaccedilotildees termomicroscoacutepicas requerem muitas vezes estimativas dos calores de transformaccedilatildeo fusatildeo e

cristalizaccedilatildeo[50ndash51]

62

4124 ndash Espectroscopia de Absorccedilatildeo no Infravermelho

A Espectroscopia de Absorccedilatildeo no IV estaacute associada ao uso de radiaccedilatildeo electromagneacutetica nesta regiatildeo do espec-

tro para estudar a composiccedilatildeo e a estrutura da mateacuteria

A energia associada agrave absorccedilatildeo na gama do infravermelho eacute capaz de promover transiccedilotildees vibracionais-

rotacionais vibracionais ou rotacionais Considerando que a faixa mais usual de utilizaccedilatildeo corresponde agrave regiatildeo

do infravermelho meacutedio (4000 a 400 cm-1) o estudo das transiccedilotildees vibracionais eacute o mais importante Para que

uma moleacutecula seja capaz de absorver no infravermelho eacute necessaacuterio que ela apresente variaccedilotildees de momento

dipolar associada ao modo vibracional considerado[3652ndash54]

Assim quando um material for avaliado utilizando radiaccedilatildeo infravermelha seraacute obtido um espectro que rela-

ciona absorvacircncia versus comprimento de onda (normalmente eacute utilizado o nuacutemero de onda que eacute o inverso do

comprimento de onda) que indica a ocorrecircncia ou natildeo de absorccedilatildeo pelo material de energia associada agravequele

comprimento de onda Como os grupos funcionais absorvem em diferentes comprimentos de onda eacute possiacutevel

identificar os grupos quiacutemicos presentes na amostra

O polimorfismo em cristais de compostos orgacircnicos eacute causado por diferentes arranjos estruturais da mesma

moleacutecula Se as interacccedilotildees moleculares no cristal satildeo bastantes fortes decorrentes de um fenoacutemeno como as

ligaccedilotildees de hidrogeacutenio as diferenccedilas nas formas polimoacuterficas podem ser evidenciadas com teacutecnicas como a

Espectroscopia de Absorccedilatildeo no Infravermelho IV

Reflectacircncia Total Atenuada (ATR)

Em 1961 Fahrenfort descreveu uma nova teacutecnica para obtenccedilatildeo de espectros de infravermelho para compostos

orgacircnicos a Reflectacircncia Total Atenuada (ATR ndash Attenuated Total Reflectance)

O modo de ATR eacute uma teacutecnica natildeo destrutiva que permite a obtenccedilatildeo de espectros de amostras soacutelidas ou

liacutequidas tais como soacutelidos pouco soluacuteveis poacutes pastas entre outras Eacute tambeacutem adequado para caracterizaccedilatildeo de

materiais que sejam demasiado finos ou que absorvam demasiado intensamente quando analisados por espec-

troscopia de transmitacircncia Na espectroscopia de infravermelhos por ATR a superfiacutecie da amostra eacute colocada

em contacto com a superfiacutecie de um cristal apropriado muitas vezes feito de Germeacutenio (Ge) ou de Seleneto de

Zinco (ZnSe) A radiaccedilatildeo infravermelha proveniente da fonte passa atraveacutes do cristal Quando o acircngulo de

incidecircncia na interface amostra cristal excede o acircngulo criacutetico a reflexatildeo total interna da radiaccedilatildeo ocorre e uma

onda evanescente eacute estabelecida na interface A radiaccedilatildeo eacute reflectida atraveacutes do cristal penetrando na amostra a

cada reflexatildeo ao longo da superfiacutecie do cristal (como esquematizado na figura seguinte Figura 44)

63

Figura 44 ndash Sistema ATR de muacuteltipla reflexatildeo

O feixe de radiaccedilatildeo perde energia no comprimento de onda em que o material da amostra absorve Apoacutes este

processo a radiaccedilatildeo atenuada resultante eacute direccionada do cristal para o percurso normal do feixe no espectro-

fotoacutemetro sendo medida pelo detector originando o espectro da amostra A profundidade da penetraccedilatildeo da

radiaccedilatildeo na amostra e o nuacutemero total de reflexotildees ao longo do cristal podem ser controlados pela variaccedilatildeo do

acircngulo de incidecircncia assim como pela selecccedilatildeo do tipo de cristal

Num espectrofotoacutemetro ATR tem de existir um contacto muito proacuteximo entre a amostra e a superfiacutecie do cris-

tal uma vez que o efeito ATR tem lugar nesta Daiacute que se utilize por vezes uma prensa de modo a garantir um

perfeito contacto entre a superfiacutecie da amostra e o cristal como no caso dos soacutelidos particulados

Nesta teacutecnica pouca ou nenhuma preparaccedilatildeo da amostra eacute requerida o que constitui uma grande vantagem nos

estudos de polimorfismo podendo ser usada na anaacutelise de uma grande variedade de soacutelidos e liacutequidos consoan-

te o tipo de cristal

Eacute importante realccedilar que apesar dos benefiacutecios esta teacutecnica possui algumas limitaccedilotildees que incluem a sensibili-

dade inferior em comparaccedilatildeo agrave proporcionada pelos meacutetodos convencionais

Procedimento experimental e equipamento utilizado

Os estudos de espectroscopia de absorccedilatildeo no infravermelho foram realizados num espectroacutemetro FTIR Ther-

moNicolet IR300 resoluccedilatildeo de 1cm-1 com a teacutecnica da pastilha de KBr e num PerkinElmer Spectrum 400 FT-

IRATR resoluccedilatildeo de 1cm-1

As amostras foram preparadas misturando-se uma certa quantidade de amostra com brometo de potaacutessio (cer-

ca de 07 mg de amostra e 100 mg de KBr)

4125 ndash Difracccedilatildeo de Raios X

Dentre as vaacuterias teacutecnicas de caracterizaccedilatildeo de materiais a teacutecnica de difracccedilatildeo de raios X eacute a mais indicada na

determinaccedilatildeo das fases cristalinas presentes nesses materiais Isto eacute possiacutevel porque nos cristais os aacutetomos se

64

ordenam em planos cristalinos separados entre si por distacircncias da mesma ordem de grandeza dos comprimen-

tos de onda dos raios X

Ao incidir um feixe de raios X num cristal o mesmo interage com os aacutetomos presentes originando o fenoacutemeno

de difracccedilatildeo A difracccedilatildeo de raios X ocorre segundo a Lei de Bragg (Equaccedilatildeo 1) a qual estabelece a relaccedilatildeo

entre o acircngulo de difracccedilatildeo e a distacircncia entre os planos que a originaram (caracteriacutesticos para cada fase cristali-

na)[55]

Figura 45 ndash Difracccedilatildeo de raios X e a Lei de Bragg[56]

A principal aplicaccedilatildeo da difracccedilatildeo de raios X refere-se agrave identificaccedilatildeo de compostos cristalinos sejam eles orgacirc-

nicos ou inorgacircnicos

Os planos de difracccedilatildeo e as suas respectivas distacircncias interplanares bem como as densidades de aacutetomos (elec-

trotildees) ao longo de cada plano cristalino satildeo caracteriacutesticas especiacuteficas e uacutenicas de cada substacircncia cristalina da

mesma forma que o padratildeo difractomeacutetrico por ela gerado Dentre as vantagens da teacutecnica de difracccedilatildeo de raios

X para a caracterizaccedilatildeo de fases destacam-se a simplicidade e rapidez do meacutetodo a confiabilidade dos resulta-

dos obtidos (pois o perfil de difracccedilatildeo obtido eacute caracteriacutestico para cada fase cristalina) a possibilidade de anaacutelise

de materiais compostos por uma mistura de fases e uma anaacutelise quantitativa destas fases[55]

Os ensaios de difracccedilatildeo de raios X de poacute foram realizados no Centro de Estudos de Materiais no Departamen-

to de Fiacutesica da Universidade de Coimbra

Procedimento experimental e equipamento utilizado

Foi preenchido um capilar de vidro com o poacute obtido pela moagem dos soacutelidos As amostras foram colocadas

num difractoacutemetro de poacute ENRAF-NONIUS (equipado com um detector CPS120 por INEL) e os dados foram

recolhidos durante 5h usando a geometria Debye-Scherrer Foi usada radiaccedilatildeo Cu Kα1 (λ = 1540598Aring) Como

calibrante externo foi usado o AlK(SO4)212H2O

Lei de Bragg nλ = 2d sen θ (Equaccedilatildeo 1) n nuacutemero inteiro (ordem de difracccedilatildeo) λ comprimento de onda dos raios X incidentes d distacircncia interplanar θ acircngulo de difracccedilatildeo

65

Bibliografia

[1] ndash Vencato I Estruturas Cristalinas por Difracccedilatildeo de Raios-X Caderno Brasileiro de Ensino de Fiacutesica Volume 5

(1988)

[2] ndash Atkins P Paula J Atkins Fiacutesico-Quiacutemica LTC Volume 1 7ordfEdiccedilatildeo (2003-2004)

[3] ndash Drago R Physical Methods For Chemists 2ordf Ed Saunders amp H B J College Publishers 17 (1992) 702

[4] ndash Giron D Thermochimica Acta 248 (1995) 1

[5] ndash Nangia A Accounts of Chemical Research 41 5 (2008) 595

[6] ndash Froehlich PE Gasparotto FS Journal of Basic and Applied Pharm Sciences 26 3 (2005) 205

[7] ndash Llinagraves A Goodman J Drug Discovery Today 13 516 (2008) 198

[8] ndash Costa L Universidade Federal do Rio Grande do Sul ldquoAvaliaccedilatildeo do Polimorfismo de Faacutermacos utiliza-

dos para a produccedilatildeo de medicamentos geneacutericos no Brasilrdquo (2005)

[9] ndash Lachman L Liebeman HA et all Teoria e Praacutetica na Induacutestria Farmacecircutica 1 (2005) 505

[10] ndash Bernstein J Crystal Polymorphism Engineering of Crystalline Materials Properties Springer Netherlands (2008) 87

[11] ndash Rodriacuteguez-Spong B Price C et all D Advanced Drug Delivery 56 (2004) 241

[12] ndash Buerger A Ramberger R Mikrochimica Acta 2 (1979) 259

[13] ndash Erdemir D Lee A et all Accounts of Chemical Research 42 (2009) 621

[14] ndash Manrich S Zanotto E et all Poliacutemeros Ciecircncia e Tecnologia ldquoAplicabilidade da Teoria Claacutessica da Nuclea-

ccedilatildeo Modificada (CD-CNT) agrave Cristalizaccedilatildeo de Poliacutemerosrdquo

[15] ndash Aaltonen J Allesoslash M et all European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics 71 (2009) 23

[16] ndash Chis V Picircrnau A et all Chemical Physics 316 (2005) 153

[17] ndash wwwffuppttoxicologiamonografiasano0304TuberculosedocPIRAZINAMIDAhtml

[18] ndash Becker C Dressman JB et all Journal of Pharmaceutical Sciences 97 9 (2008) 3709

[19] ndash Takaki Y Sasada Y Watanabeacute T Acta Crystallographica 13 (1960) 693

[20] ndash Ro G Sorum H Acta Crystallographica B28 (1972) 991

[21] ndash Ro G Sorum H Acta Crystallographica B28 (1972) 1677

[22] ndash Nakata K Takaki Y Memoirs of Osaka Kyoiku University Ser III Natural science and applied science 36 (1987)

93

[23] ndash Borba A Albrecht M et all Physical Chemistry Chemical Physics 10 (2008) 7010

[24] ndash Takano T Sasada Y et all Acta Crystallographica 21 (1966) 514

[25] ndash Borba A Zavaglia A et all Journal of Physical Chemistry A 112 (2008) 45

[26] ndash Marques L Departamento e Centro de Quiacutemica da Universidade de Eacutevora ldquoO Ibuprofeno Um faacutermaco com

sucessordquo

[27] ndash Perlovich G Kurkov S et all Journal of Pharmaceutical Sciences 93 (2004) 654

[28] ndash Rasenack N Muumlller B International Journal of Pharmaceutics 245 (2002) 9

[29] ndash Carvalho P Cass Q et all Brazilian Journal of Chemical Engineering 23 (2006) 291

[30] ndash Khan G Jiabi Z Drug Development and Industrial Pharmacy 24(5) (1998) 463

[31] ndash Rasenack N Muumlller W Development and Industrial Pharmacy 28 (2002) 1077

66

[32] ndash Dudognon E Danegravede F et all Pharmaceutical Research 25 (2008) 2853

[33] ndash wwwscribdcomdoc4003825Fisica-Difraccao-de-Raio-X (28082010)

[34] ndash Delgado M Marquez F et all Spectroscopy Lett 21 (1998) 841

[35] ndash Lautie A Froment F et all Spectroscopy Lett 9 (1976) 289

[36] ndash Chis V Pirnau A et all Chemical Physics 316 (2005) 153

[37] ndash Kalkar K Bhosekar M et all Spectrochimica Acta Part A 45 (1989) 635

[38] ndash Favila A Gallo M Mitnik D Journal of Molecular Modeling 13 (2007) 505

[39] ndash Gunasekaran S Sailatha E et all Indian Journal of Pure and Applied Physics 47 (2009) 259

[40] ndash Akyuz S Journal of Molecular Structure 651 (2003) 541

[41] ndash Jurneacuteen P Werngren J et all Antimicrobial Agents and Chemotheraphy 52 5 (2008) 1852

[42] ndash Garekani H Sadeghi F et all Drug Development and Industrial Pharmacy 27(8) (2001) 803

[43] ndash Kawakami K Miyoshi K et all Journal of Pharmaceuticals Sciences 95 (2006) 1354

[44] ndash Lee T Chang G Crystal Growth and Design 9 (2009) 3551

[45] ndash Xue Y Zhao Q et all Journal of Colloid and Interface Science 243 (2001) 388

[46] ndash Sabbah R An W et all Thermochimica Acta 331 (1999) 93

[47] ndash Gatta G Richardson J et all Pure and Applied Chemistry 78 (2006) 1455

[48] ndash Seefeldt K Miller J et all Journal of Pharmaceutical Sciences 96 5 (2007) 1147

[49] ndash Charsley E Stewart C et all Journal of Thermal Analysis and Calorimetry 72 (2003) 1087

[50] ndash Celis K Driessche I et all Measurement Science Review 1 1 (2001) 181

[51] ndash Wiedemann H Bayer G Journal of Thermal Analysis 30 (1985) 1273

[52] ndash wwwgooglept

[53] ndash Brittain H Journal of Pharmaceutical Sciences 86 4 (1997) 405

[54] ndash Norris T Aldridge P Sekulic S Analyst 122 (1997) 549

[55] ndash Albers A Melchiades F et all Ceracircmica 48 305 (2002) 34

[56] ndash Kahn H PMI-2201 Difracccedilatildeo de Raios X 1

[57] ndash Tuberculosis 88 2 (2008) 141

[58] ndash Akyuz S Journal of Molecular Structure 651-653 (2003) 541

[59] ndash Brittain H (ed) Physical Characterization of Pharmaceutical Solids (1995)

[60] ndash Šestaacutek J Comprehensive Analytical Chemistry XII XI (1984)

[61] ndash Casimiro MH Leal JP et all Anaacutelise Calorimeacutetrica aplicada a Poliacutemeros Bioloacutegicos 29

[62] ndash Yu-Chu M Li Thermochimica Acta 476 (2008) 1

[63] ndash Morbidoni H Quiacutemica Viva 3 (2004)

[64] ndash Yoshida S Pharmaceutical Society of Japan 11 5 (1963) 628

[65] ndash Sreevatsan S Pan X et all Antimicrobial Agents and Chemotheraphy 41 3 (1997) 636

[66] ndash Wesotowski M Konarski T Journal of Thermal Analysis 45 (1995) 1199

[67] ndash Vippagunta S Brittain H Grant D Advanced Drug Delivery 48 (2001) 3

[68] ndash Nunes S Euseacutebio M et all International Journal of Pharmaceutics 285 (2004) 13

[69] ndash Akalin E Akyuz S Vibrational Spectroscopy 42 (2006) 333

[70] ndash Szablowicz M Karpiński A et all Transition Metal Chemistry 31 (2006) 1075

67

[71] ndash Castro R Maria T et all Crystal Growth amp Design 10 (2010) 274

[72] ndash Correcirca R Lima D et all Laboratoacuterio de Cristalografia Instituto de Fiacutesica de Satildeo CarlosUSP

[73] - Buerger A Ramberger R Mikrochimica Acta 2 (1979) 273

[74] ndash Wirth D Stephenson G Organic Process Research amp Development 1 (1997) 55

[75] ndash Wang Y Li Y et all Spectrochimica Acta Part A 56 (2000) 2637

[76] ndash Byrn S Pfeiffer R et all Pharmaceutical Research 12 (1995) 945

[77] ndash Khankari R Grant D Thermochimica Acta 248 (1995) 61

[78] ndash Gavezzotti A Fillippini G Journal of the American Chemical Society 117 (1995) 12299

[79] ndash Hancock B Zografi G Journal of Pharmaceuticals Sciences 86 (1997) 1

[80] ndash Yu L Advanced Drug Delivery Reviews 48 (2001) 27

[81] ndash Kitamura M Journal of Crystal Growth 237-239 (2002) 2205

[82] ndash Snider D Addicks W et all Advanced Drug Delivery Reviews 56 (2004) 391

[83] ndash Allesoslash M Berg F et all Journal of Pharmaceuticals Sciences 97 (2008) 2145

[84] ndash Lerdkanchanaporn S Dollimore D Journal of Thermal Analysis 49 (1997) 879

[85] ndash Beach J Park M et all Pharmaceutical Development and Technology 10 (2005) 413

[86] ndash Passerini N Albertini B et all European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics 15 (2002) 71

68

69

Apecircndice

70

71

Algoriacutetmo de decisatildeo Q6A

(1)

Pesquisa de polimor-fos com o novo

faacutermaco

Apresenta diferentes polimorfos

NAtildeO Nenhuma acccedilatildeo a ser

tomada

SIM

Caracterizar as formas por - Difracccedilatildeo de raios-X de poacute - DSC Anaacutelise Teacutermica - Microscopia - Espectroscopia

IR PARA 2

72

(2)

Os polimorfos apre-sentam diferentes

propriedades

NAtildeO

SIM

Afecta a seguranccedila e a eficaacutecia do faacutermaco

Nenhum teste ou criteacuterio de aceitaccedilatildeo para o faacutermaco

NAtildeO

SIM

Estabelecer um criteacuterio de aceitaccedilatildeo para os polimorfos do faacutermaco IR PARA 3

73

(3)

Observa-se em (1) que primeiramente se estabelecem as caracteriacutesticas das possiacuteveis formas cristalinas do faacuter-

maco e as suas propriedades fiacutesico-quiacutemicas conforme o caso bem como a sua forma de detecccedilatildeo pelas meto-

dologias indicadas

Posteriormente a acccedilatildeo (2) visa estabelecer o impacto destas formas polimoacuterficas na seguranccedila e eficaacutecia do

faacutermaco auxiliando na determinaccedilatildeo de criteacuterios de aceitaccedilatildeo do faacutermaco e na avaliaccedilatildeo do risco sanitaacuterio que

representa tal fenoacutemeno num caso especiacutefico Havendo este risco o ICH estabeleceu em (3) vias de monitori-

zaccedilatildeo das alteraccedilotildees

O faacutermaco encontra-se dentro dos criteacuterios de

aceitaccedilatildeo dos ensaios de qualidade com modifica-

ccedilatildeo na proporccedilatildeo dos polimorfos

SIM Nenhum teste ou criteacuterio de aceitaccedilatildeo

para o faacutermaco

NAtildeO

Monitorar o polimorfismo durante a estabilidade do faacutermaco

A modificaccedilatildeo pode afectar a seguranccedila ou a

eficaacutecia

NAtildeO Natildeo haacute necessidade de estabelecer criteacuterios de aceitaccedilatildeo para polimorfis-

mo do faacutermaco

SIM

Estabelecer criteacuterios de aceitaccedilatildeo consis-tente com a seguranccedila eou eficaacutecia

13

Meses Dias Horas Minutos Segundos

Figura 13 ndash Diferentes metodologias para obtenccedilatildeo de formas soacutelidas mostrando a escala de tempo que pode favorecer

polimorfos estaacuteveis ou metaestaacuteveis [7]

14 Compostos Estudados

Neste trabalho foram estudados dois activos farmacecircuticos com larga aplicaccedilatildeo em praacutetica meacutedica a pirazina-

mida e o ibuprofeno A primeira um antituberculostaacutetico potente eacute uma carboxamida com um anel aromaacutetico

de pirazina possuindo portanto dois aacutetomos de azoto no anel um em posiccedilatildeo orto e outro meta relativamente

ao grupo amida O Ibuprofeno um anti-inflamatoacuterio natildeo-esteroacuteide eacute um derivado do aacutecido 2-propanoacuteico Foi

tambeacutem investigada uma outra carboxamida a picolinamida cuja estrutura difere da da pirazinamida por ter

apenas no anel aromaacutetico um azoto em posiccedilatildeo orto relativamente ao grupo amida

Para aleacutem do interesse oacutebvio da investigaccedilatildeo do polimorfismo destes compostos o trabalho realizado insere-se

num projecto mais abrangente de pesquisa de co-cristais sendo fundamental nesse acircmbito um conhecimento

profundo do estado soacutelido das substacircncias de partida

141 ndash Pirazinamida

A pirazinamida (PZA) (Figura 14) eacute um membro da famiacutelia da pirazina e eacute conhecida como um agente antitu-

berculostaacutetico muito eficaz recomendado pela Organizaccedilatildeo Mundial de Sauacutede[16]

Evaporaccedilatildeo

Amadurecimento

Cristalizaccedilatildeo por arrefecimento

Cristalizaccedilatildeo a partir de fundidos

Exposiccedilatildeo ao vapor do solvente

Exposiccedilatildeo a Humidade

Ciclos de Temperatura

Sublimaccedilatildeo

Polimorfos estaacuteveis Polimorfos metaestaveis

14

Figura 14 ndash Estrutura da pirazinamida

O mecanismo de acccedilatildeo da Pirazinamida ainda natildeo estaacute bem elucidado A sua actividade anti-microbiana deste

composto depende parcialmente na conversatildeo na sua forma activa o aacutecido pirazinoacuteico em meio aacutecido pela

enzima pirazinamidase (PZase) A sua ingestatildeo pode no entanto provocar efeitos adversos Os mais comuns

satildeo reacccedilotildees aleacutergicas dores articulares naacuteuseas anorexia febre voacutemitos anemia podendo ainda surgir altera-

ccedilotildees hepaacuteticas [17]

Estatildeo descritas 4 formas polimoacuterficas diferentes de PZA com diferentes estruturas cristalinas α- β- γ- e δ-

pirazinamida sendo tambeacutem referido um quinto possiacutevel polimorfo αrsquo semelhante a α[18]

No polimorfo α da Pirazinamida sistema monocliacutenico (a = 2307plusmn002 b = 672plusmn001 c = 372plusmn001 Aring β =

1010plusmn04ordm) o plano do anel e o plano do grupo amida formam um acircngulo de 5ordm As moleacuteculas de PZA estatildeo

ligadas por ligaccedilotildees de hidrogeacutenio NHmiddotmiddotmiddotO (290Aring) formando diacutemeros centrossimeacutetricos (Figura 15) A ligaccedilatildeo

intermolecular mais forte entre os diacutemeros encontra-se entre o aacutetomo de nitrogeacutenio do grupo carboxamida e o

aacutetomo de nitrogeacutenio do anel de pirazina da moleacutecula vizinha NHmiddotmiddotmiddotN[19]

Figura 15 ndash Estrutura do polimorfo α da pirazinamida [19]

Haacute pequenas mas significativas diferenccedilas entre os valores dos comprimentos de ligaccedilatildeo das moleacuteculas de pira-

zinamida nas formas α- e β-PZA tambeacutem cristal do sistema monocliacutenico (a = 14372plusmn0007 b = 3711plusmn0003

(1)

(4)

(2)

(7)

(8)

(9)

(6)

(5) (3)

15

c = 10726plusmn0005 Aring β = 10192plusmn005ordm) indicando que a ressonacircncia entre o grupo amida e o anel de pirazina

dando algum caraacutecter de ligaccedilatildeo dupla da ligaccedilatildeo C(2)ndashC(7) eacute menos notoacuteria na moleacutecula β-PZA do que na α-

PZA O comprimento de ligaccedilatildeo dupla C=O na moleacutecula β-PZA (1231Aring) eacute menor do que a correspondente na

moleacutecula α-PZA (124Aring) Na β-PZA o aacutetomo de carbono da cadeia lateral situa-se perto do plano do anel

Assim o grupo carboxamida desvia-se cerca de 32ordm do plano do anel comparando com 5ordm na estrutura da α-

PZA[19] Na β-PZA existem tambeacutem diacutemeros centrossimeacutetricos ligados por ligaccedilotildees de hidrogeacutenio entre o

aacutetomo de hidrogeacutenio da amida e o aacutetomo de oxigeacutenio do grupo amida (Figura 16)

Figura 16 ndash Estrutura do polimorfo β da pirazinamida [20]

Existem grandes diferenccedilas entre as formas δ e β da pirazinamida no que diz respeito agraves ligaccedilotildees C(2)ndashC(7) e

C(7)ndashO(9) (estas diferenccedilas satildeo mais acentuadas quando comparando as formas δ e β do que comparando as

formas α e β da pirazinamida) A ressonacircncia entre o grupo amida e o anel de pirazina (a ligaccedilatildeo C(2)ndashC(7)

apresenta algum caraacutecter de ligaccedilatildeo dupla) eacute maior na α-PZA do que na β-PZA Neste pressuposto os compri-

mentos de ligaccedilatildeo obtidos para a δ-PZA (sistema tricliacutenico a = 5728plusmn0002 b = 5221plusmn0003 c =

9945plusmn0006 Aring β = 9727plusmn004) parecem indicar uma ressonacircncia reforccedilada entre o grupo amida e o anel de

pirazina na estrutura da δ-PZA do que na estrutura da α-PZA O aacutetomo de carbono C(7) do grupo carboxami-

da da δ-PZA situa-se muito perto do plano do anel da pirazina uma vez que o valor do acircngulo C(5)ndashC(2)ndashC(7)

eacute de (1792plusmn04)Aring Assim o plano do grupo carboxamida tem um desvio de apenas 08ordm em relaccedilatildeo ao anel de

pirazina Neste polimorfo sistema tricliacutenico haacute associaccedilatildeo em diacutemeros e a ligaccedilatildeo de hidrogeacutenio N(8)ndash

H(8rsquorsquo)middotmiddotmiddotO(9) tem um comportamento de 290Aring Natildeo parece existir no entanto nenhuma ligaccedilatildeo de hidrogeacutenio

forte a ligar os diacutemeros na estrutura cristalina da δ-PZA ao contraacuterio do que acontece nas estruturas da α- e β-

PZA (Figura 17)[21]

Em todos os polimorfos foi identificada a ligaccedilatildeo de hidrogeacutenio intramolecular NndashHN

16

Figura 17 ndash Estrutura do polimorfo δ da pirazinamida [21]

A Figura 18 apresenta a estrutura do polimorfo da pirazinamida γ Esta eacute a uacutenica forma de pirazinamida conhe-

cida onde natildeo haacute associaccedilatildeo em unidades dimeacutericas

Figura 18 ndash Estrutura do polimorfo γ da pirazinamida[22]

Apesar das estruturas cristalinas estarem publicadas natildeo eacute conhecida a relaccedilatildeo de estabilidade entre elas e satildeo

referidas na literatura temperaturas de fusatildeo semelhantes para todas as formas

17

142 ndash Picolinamida

A picolinamida (2-piridina carboxamida) Figura 19 foi estudada neste trabalho devido agraves suas semelhanccedilas

estruturais com a pirazinamida

Figura 19 ndash Estrutura da Picolinamida

A picolinamida soacutelido agrave temperatura ambiente muito soluacutevel em soluccedilatildeo aquosa aciacutedica apresenta actividade

bioloacutegica importante como inibidor da acccedilatildeo da poli(ADP-ribose) sintetase[23]

De acordo com a anaacutelise cristalograacutefica por difracccedilatildeo de raios-X foram identificadas duas modificaccedilotildees cristali-

nas da picolinamida ambas pertencentes ao grupo espacial monocliacutenico P21a com quatro moleacuteculas na ceacutelula

unitaacuteria[24] Numa modificaccedilatildeo (fase α a = 1642 b = 711 c = 519 Aring β = 1002ordm) duas moleacuteculas de PA

estatildeo ligadas por um par de ligaccedilotildees de hidrogeacutenio NHO para formar um diacutemero centrossimeacutetrico como

ocorre tambeacutem nos polimorfos α β e δ da pirazinamida (Figura 110) Os diacutemeros estatildeo ligados entre si por um

segundo conjunto de ligaccedilotildees de hidrogeacutenio NHO tal como no polimorfo β da pirazinamida[24] Nesta

modificaccedilatildeo o anel natildeo contribui para a ligaccedilatildeo de hidrogeacutenio e as cadeias moleculares adjacentes satildeo mantidas

juntas por forccedilas de van der Waals A segunda modificaccedilatildeo cristalina da PA para a qual apenas se conhecem os

paracircmetros da ceacutelula (fase β a = 2004 b = 1132 c = 536 Aring β = 986ordm) exibe estrutura dimeacuterica similar agrave da

primeira e segundo Takino e colaboradores teraacute uma associaccedilatildeo molecular semelhante agrave α-pirazinamida ou seja

neste caso a ligaccedilatildeo lateral dos diacutemeros envolve a participaccedilatildeo de um aacutetomo do anel de piridina como aceitador

de ligaccedilotildees de hidrogeacutenio [25]

Figura 110 ndash Arranjos moleculares da PA no polimorfo α a) formaccedilatildeo do diacutemero centrossimeacutetrico b) formaccedilatildeo de

cadeias ou bandas c) estrutura do polimorfo α da picolinamida As linhas a tracejado indicam as ligaccedilotildees de

hidrogeacutenio [24]

a) b) c)

18

143 ndash Ibuprofeno

O Ibuprofeno (IBP) (Figura 111) eacute um faacutermaco do grupo dos anti-inflamatoacuterios natildeo esteroacuteides (do subgrupo

quiacutemico dos derivados do aacutecido propanoacuteico) faacutermacos esses que tecircm em comum a capacidade de combater a

inflamaccedilatildeo a dor e a febre Tal como os outros anti-inflamatoacuterios natildeo esteroacuteides actua inibindo a produccedilatildeo de

prostagladinas substacircncias quiacutemicas produzidas pelo corpo que causam inflamaccedilatildeo e contribuem para a per-

cepccedilatildeo de dor pelo ceacuterebro Este faacutermaco reduz tambeacutem a febre ao bloquear a siacutentese de prostaglandinas no

hipotaacutelamo responsaacutevel pela regulaccedilatildeo da temperatura do corpo Tem ainda propriedades anticoagulantes

Juntamente com o aacutecido acetilsaliciacutelico (princiacutepio activo da Aspirina e de outros medicamentos) e o paracetamol

(princiacutepio activo do Ben-U-Ron e de outros medicamentos) o ibuprofeno faz parte da lista de faacutermacos essen-

ciais da Organizaccedilatildeo Mundial de Sauacutede [26]

Figura 111 ndash Estrutura do Ibuprofeno

A moleacutecula de IBP possui um carbono quiral e satildeo comercializadas quer a mistura raceacutemica de S(+) ndash IBP e

R(ndash) ndash IBP quer o enantioacutemero puro O enantioacutemero com interesse terapecircutico eacute o S(+) ndash IBP mas nas espe-

cialidades farmacecircuticas eacute incorporado o R(ndash) ndash IBP formando uma mistura raceacutemica [27ndash29]

A utilizaccedilatildeo de diversas teacutecnicas para a cristalizaccedilatildeo agrave temperatura ambiente em diferentes solventes cristaliza-

ccedilatildeo por mudanccedila de temperatura e cristalizaccedilatildeo por evaporaccedilatildeo do solvente conduziram agrave obtenccedilatildeo de cristais

de IBP raceacutemico com haacutebitos cristalinos diferentes [30 31] Por exemplo quando foi utilizada a teacutecnica de cris-

talizaccedilatildeo por arrefecimento foram observados cristais com forma de placas achatadas usando aacutelcoois como

solvente Os cristais obtidos a partir de acetona eacuteter etiacutelico e n-hexano tinham a forma de agulhas A cristaliza-

ccedilatildeo por mudanccedila de temperatura usando o diclorometano como solvente formou cristais de morfologia cuacutebi-

ca A partir destes resultados concluiu-se que podiam ser obtidas diferentes morfologias dos cristais (haacutebito

tamanho superfiacutecie) do IBP raceacutemico dependendo da preparaccedilatildeo e dos solventes usados [32] Estes cristais

tinham tambeacutem propriedades fiacutesicas diferentes Mas estas diferentes formas satildeo estruturalmente isomoacuterficas e

natildeo haacute um polimorfismo cristalino verdadeiro

A forma cristalograacutefica obtida nestes solventes forma I possui grupo espacial monocliacutenico P21c [32] Duas

moleacuteculas de ibuprofeno formam um diacutemero ciacuteclico atraveacutes das ligaccedilotildees de hidrogeacutenio dos grupos carboxiacutelicos

O diacutemero RS (plusmn) ndash IBP eacute formado por ligaccedilotildees de hidrogeacutenio atraveacutes de um centro de inversatildeo com uma

moleacutecula na configuraccedilatildeo R e outra na configuraccedilatildeo S (Figura 112)

Adicionalmente agrave bem conhecida fase cristalina I que funde a aproximadamente 75ordmC foi recentemente encon-

trada outra fase cristalina (II) que funde a uma temperatura mais baixa (17ordmC) e eacute menos estaacutevel [30] A compa-

19

raccedilatildeo das entalpias de fusatildeo das duas formas e a ausecircncia de transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido conduz agrave forte suspeita que

estas duas variedades polimoacuterficas formam um sistema monotroacutepico a fase I eacute a forma estaacutevel e a fase II eacute a

metaestaacutevel [32]

Figura 112 ndash Estrutura do polimorfo I da moleacutecula de ibuprofeno[33]

20

21

Capiacutetulo 2

22

23

2 Resultados e Discussatildeo

21 Estudo da Pirazinamida

211 ndash Avaliaccedilatildeo Preliminar

Na tabela 21 satildeo apresentadas imagens registadas sob luz polarizada dos soacutelidos obtidos por cristalizaccedilatildeo a

partir das soluccedilotildees por liofilizaccedilatildeo e tambeacutem da amostra de partida

Tabela 21 ndash Pirazinamida Imagens dos soacutelidos obtidos em diferentes condiccedilotildees experimentais (luz polarizada

ampliaccedilatildeo 200x)

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

1

-

Amostra comercial

4

Acetona

P1

2

-

P2

5

Dioxano

P1

3

Aacutegua

P1

6

Acetonitrilo

P1

Como pode concluir-se das imagens apresentadas na tabela os soacutelidos obtidos apresentam morfologias diferen-

tes Nas amostras obtidas em aacutegua e acetona na amostra comercial e na obtida por liofilizaccedilatildeo os cristais tecircm a

forma de agulhas apesar de apresentarem tamanhos diferentes muito mais finos no caso do liofilizado Os

cristais que precipitaram usando dioxano e acetonitrilo como solvente apresentam-se sob a forma de placas

A caracterizaccedilatildeo dos soacutelidos 1 a 5 foi efectuada por difracccedilatildeo de raios-X de poacute Os difractogramas obtidos

experimentalmente estatildeo representados nas Figuras 21 a 24 conjuntamente com os espectros simulados que

mais se lhe aproximam

24

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Inte

nsid

ade

2Theta

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Inte

nsid

ade

2Theta

Figura 21 ndash Espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute a) pirazinamida comercial b) simulado para a forma α

O difractograma de poacute da forma α da pirazinamida tem picos caracteriacutesticos a 2θ = 78 137 153 177 243

264 274 276 278ordm A semelhanccedila dos perfis dos difractogramas da pirazinamida comercial com o desta for-

ma natildeo deixa duacutevidas de que a amostra de partida eacute o polimorfo α

Para a pirazinamida cristalizada em aacutegua (conforme descrito na secccedilatildeo 4111) fez-se um estudo semelhante

natildeo foram encontradas mudanccedilas significativas na estrutura do soacutelido relativamente agrave amostra comercial pois

apesar de ter sido cristalizada a partir de aacutegua o difractograma possui picos com localizaccedilatildeo e intensidade relati-

va idecircnticas agraves presentes no polimorfo alfa da pirazinamida tendo assim sido o soacutelido identificado com a forma

α

Do mesmo modo a coincidecircncia do espectro obtido para a amostra obtida por liofilizaccedilatildeo e do simulado para a

forma γ permitiu concluir que por liofilizaccedilatildeo se obteve o polimorfo γ Figura 22 com picos caracteriacutesticos a 2θ

= 129 173 184 239 254 259 272 274 297 303 336 393ordm

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Inte

nsid

ad

e

2Theta

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Inte

nsid

ad

e

2Theta

Figura 22 ndash Espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute a) amostra de pirazinamida obtida por liofilizaccedilatildeo b) simulado para o

polimorfo γ

A cristalizaccedilatildeo de acetona origina a forma δ da pirazinamida (Figura 23) com picos caracteriacutesticos a 2θ = 91

164 173 182 200 235 277ordm

a) b)

a) b)

25

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Inte

nsid

ad

e

2Theta

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Inte

nsid

ad

e

2Theta

Figura 23 ndash Espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute a) pirazinamida cristalizada em acetona b) simulado para a forma δ

Em dioxano foi obtida uma mistura das formas β ( 2θ = 126 168 169 253 255 267 272ordm) e γ como se

conclui da Figura 24

0 5 10 15 20 25 30 35 40

2Theta

Inte

nsid

ad

e

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Inte

nsid

ad

e

2Theta

γγγγ

ββββ

Figura 24 ndash Espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute a) amostra cristalizada em dioxano b) espectro simulado das formas

β e γ

A amostra cristalizada em acetonitrilo natildeo foi avaliada por este meacutetodo de estudo e seraacute discutida mais agrave frente

Dispomos de amostras puras dos polimorfos α δ e γ da pirazinamida sendo portanto possiacutevel fazer a sua

caracterizaccedilatildeo por espectroscopia de infravermelho e investigar a relaccedilatildeo de estabilidade entre as fases

212 ndash Caracterizaccedilatildeo por Espectroscopia de Infravermelho

A anaacutelise por espectrofotometria de infravermelho pode ser de grande utilidade na caracterizaccedilatildeo de estruturas

polimoacuterficas quanto agrave sua estrutura quiacutemica fornecendo indicaccedilatildeo de ocorrecircncia de modificaccedilotildees apoacutes o pro-

a) b)

a) b)

26

cesso de cristalizaccedilatildeo Para poder ser utilizada com esta finalidade eacute necessaacuterio produzir amostras puras de cada

um dos polimorfos e caracterizaacute-los previamente

Nos estudos publicados sobre infravermelho da pirazinamida no estado soacutelido foi utilizada a forma α [3435] e

em muitos trabalhos natildeo eacute identificado o polimorfo utilizado [36ndash40] Neste trabalho estamos em condiccedilotildees de

fazer a caracterizaccedilatildeo espectroscoacutepica das formas α γ e δ da pirazinamida

Neste composto satildeo de particular relevacircncia os modos vibracionais envolvendo os grupos NndashH e C=O (grupos

envolvidos na formaccedilatildeo de ligaccedilotildees de hidrogeacutenio) que seratildeo alvo de anaacutelise mais detalhada

Os espectros de infravermelho registados para os polimorfos α δ e γ da pirazinamida satildeo apresentados nas

Figuras 25 a 27 Estes espectros foram obtidos em pastilha de KBr Espectros obtidos no modo de reflectacircncia

total atenuada provaram que a preparaccedilatildeo da pastilha natildeo tem efeito nas formas polimoacuterficas

3600 3500 3400 3300 3200 3100 3000 2900 2800

Absorvancia au

Numero de onda cm-1

3412

3289

3161

2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400

Absorvancia au

439

551

669

786

874

1022

1165

1389

1510

1598

Numero de onda cm-1

1707

1620

Figura 25 ndash Espectro de IV da pza comercial polimorfo α a) 3650 ndash 2800 cm-1 b) 2000 ndash 400 cm-1

Satildeo registadas diferenccedilas notoacuterias nos espectros dos trecircs polimorfos Iremos referir as mais significativas

O espectro de absorccedilatildeo na regiatildeo do infravermelho da pirazinamida comercial (Figura 25 polimorfo α) apre-

senta bandas intensas em 3412 3289 e 3161 cm-1 atribuiacutedas agrave elongaccedilatildeo do NndashH e em 1707 cm-1 atribuiacuteda ao

grupo amida (elongaccedilatildeo C=O e deformaccedilatildeo angular NH2 amida I)) No caso do polimorfo γ Figura 26 a

elongaccedilatildeo do NndashH daacute origem a bandas em 3433 3308 3252 e 3166 e a vibraccedilatildeo Amida I daacute lugar a bandas em

1707 e 1686 cm-1

a) b)

27

3600 3500 3400 3300 3200 3100 3000 2900 2800

00

05

10

15

Numero de onda cm-1

Absorvancia au 3433

3308

3252

3166

2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400

00

05

10

15

1585

434549

653779

876

1027

1053

1168

1373

1524

1603

Numero de onda cm-1

Absorvancia au 1707

1686

Figura 26 ndash Espectro de IV da pza liofilizada polimorfo γ a) 3650 ndash 2800 cm-1 b) 2000 ndash 400 cm-1

O espectro de IV do polimorfo δ Figura 27 apresenta na regiatildeo de elongaccedilatildeo do NndashH um perfil proacuteximo do

do polimorfo α mas os maacuteximos de absorvacircncia situam-se a 3426 3287 e 3168 cm-1 Recordar que na estrutura

cristalina de ambos os polimorfos estatildeo presentes diacutemeros centrossimeacutetricos os quais natildeo existem no polimorfo

γ A vibraccedilatildeo Amida I tem o maacuteximo de absorvacircncia no valor de energia mais baixo dos trecircs polimorfos 1674

cm-1

3600 3500 3400 3300 3200 3100 3000 2900 2800

02

04

06

08

10

12

14

16

18

20

Absorvancia au

Numero de onda cm-1

3426

3287

3168

2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400

02

04

06

08

10

12

14

16

18

20

439561657

873

1027

1063

1089

1176

1385

1436

1524

1591

Absorvancia au

Numero de onda cm-1

1674

Figura 27 ndash Espectro de IV da pza cristalizada de acetona a 25ordmC polimorfo δ a) 3650 ndash 2800 cm-1 b) 2000 ndash 400 cm-1

213 ndash Investigaccedilatildeo de relaccedilotildees de estabilidade dos polimorfos da Pirazinamida

Iniciou-se a investigaccedilatildeo com o estudo de pza comercial polimorfo α por calorimetria diferencial de varrimen-

to com velocidade de varrimento β = 10ordmCmin efectuando aquecimento entre 25ordmC e 197ordmC

A Figura 28 mostra um termograma tiacutepico obtido nestas condiccedilotildees para a pza comercial

a) b)

a) b)

28

60 80 100 120 140 160 180 200

20

30

40

50

60

70

Flu

xo

de

Ca

lor

(mw

)

Temperatura (C)

Figura 28 ndash Curva de DSC do polimorfo α da pirazinamida aquecimento de 75ordmC ateacute 197ordmC β = 10ordmCmin

m = 122mg

A curva de de DSC do polimorfo α apresenta dois sinais endoteacutermicos De um conjunto de 6 amostras inde-

pendentes obteve-se para o 1ordmpico os valores de Tonset = (1462 plusmn 03) ordmC e ∆H = (14 plusmn 03) kJmol e para o

2ordmpico Tonset = (1881 plusmn 05) ordmC e ∆H = (281 plusmn 02) kJmol A Tabela 22 sumaria os resultados obtidos

Tabela 22 ndash Valores de temperatura e de entalpia das transiccedilotildees observadas no aquecimento da

pirazinamida polimorfo α β = 10ordmCmin

1ordmPico 2ordmPico

Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) 1 1462 15 1883 280 2 1464 17 1886 284 3 1459 12 1878 281 4 1466 09 1873 280 5 1458 16 1881 283 6 1463 12 1883 279

Meacutedia e desvio padratildeo 1462plusmn03 14plusmn03 1881plusmn05 281plusmn02

A partir do conhecimento termodinacircmico que se tem e dos valores de entalpia calculados podemos prever que

o 1ordmpico da curva de DSC da Figura 28 corresponde a uma transiccedilatildeo de fase soacutelido-soacutelido do composto e o 2ordm

pico corresponde agrave sua fusatildeo uma vez que o valor de entalpia deste uacuteltimo eacute muito superior quando compara-

do com o primeiro Um processo de aquecimento de 25ordmC ateacute 197ordmC efectuado por termomicroscopia permitiu

registar as imagens apresentadas na Figura 29

29

34ordmC 97ordmC 135ordmC 153ordmC

155ordmC 158ordmC 172ordmC 177ordmC

184ordmC 187ordmC 189ordmC 192ordmC

Figura 29 ndash Transiccedilotildees de fase observadas para a pza comercial por termomicroscopia de luz polarizada no decurso do

aquecimento de 25ordmC a 197ordmC β = 10ordmCmin ampliaccedilatildeo 200x

Estas imagens confirmam a identificaccedilatildeo das transiccedilotildees discutidas acima

Seguidamente fez-se um estudo mais pormenorizado destes resultados realizando dois aquecimentos um pri-

meiro ateacute ao fim da transiccedilatildeo de fase (de 25ordmC ateacute 160ordmC) seguido de arrefecimento ateacute 25ordmC e depois de aque-

cimento ateacute agrave fusatildeo (de 25ordmC ateacute 197ordmC) Os resultados obtidos estatildeo exemplificados na Figura 210 Nos pro-

cessos de arrefecimento natildeo foi registado qualquer pico (arrefecimento conduzido a 20ordmCmin 10ordmCmin

5ordmCmin e 2ordmCmin)

20000 40000 60000 80000 100000 120000 140000 160000 180000 200000

200000

300000

400000

500000

600000

2

Flu

xo d

e C

alo

r (m

W)

Temperatura (C)

1

Figura 210 ndash Curva de DSC da pza comercial com β = 10ordmCmin e m = 115mg a) 1ordm aquecimento de 25ordmC a 160ordmC

b) 2ordm aquecimento de 25ordmC a 197ordmC apoacutes arrefecimento do soacutelido 2 ateacute agrave temperatura ambiente

a)

b)

20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

Temperatura (ordmC)

20

30

40

50

60

30

Os resultados de quatro experiecircncias levadas a cabo nestas condiccedilotildees estatildeo indicados na Tabela 23

Tabela 23 ndash Valores de temperatura e de entalpia de transiccedilatildeo obtidos por aquecimento da

pirazinamida polimorfo α nas condiccedilotildees indicadas na Figura 210 β = 10ordmCmin

Curva a) Curva b)

Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) 1 1464 14 1885 281 2 1462 12 1879 284 3 1462 16 1882 277 4 1465 14 1884 282

Meacutedia e desvio padratildeo 1463plusmn02 14plusmn02 1883plusmn02 281plusmn03

Com estes resultados podemos confirmar a existecircncia de uma transiccedilatildeo de fase por volta dos 146ordmC (no 1ordm

aquecimento) Tonset = (1463 plusmn 02)ordmC ∆H = (14 plusmn 02) kJmol n = 4 e apenas a ocorrecircncia de fusatildeo por

volta dos 188ordmC no 2ordm aquecimento Tonset = (1883 plusmn 02)ordmC ∆H = (281 plusmn 03) kJmol Pode concluir-se que a

forma inicial da pza comercial se transforma noutra e que eacute esta segunda que sofre fusatildeo

O espectro de infravermelho da amostra obtida apoacutes a transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido Figura 211 aponta para a trans-

formaccedilatildeo do polimorfo α no polimorfo γ

3600 3450 3300 3150 3000

-01

00

01

02

03

04

05

06

07

08

09

10

3285

3414

Absorvancia au

Numero de onda cm-1

a)

b)

3430

33073244

3164

3085

2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400

-01

00

01

02

03

04

05

06

07

08

09

10

4371523

1601

617

1157

1512

1578

1610

546

651775

877

1025

10541169

1374

1582

Absorvancia au

Numero de onda cm-1

a)

b)

1706

1687

Figura 211 ndash Espectro de IV da pza comercial a) composto de partida b) apoacutes transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido i) 3650 ndash 2800 cm-

1 ii) 2000 ndash 400 cm-1

Com a teacutecnica de difracccedilatildeo de raios X aplicada a uma amostra de pza comercial aquecida ateacute 160ordmC confirmou-

se que a forma cristalina final (apoacutes transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido) eacute a forma gama (γ-pirazinamida)

Uma amostra obtida por aquecimento do polimorfo α ateacute 160ordmC foi deixada agrave temperatura ambiente e foi

novamente analisada 3 meses depois efectuando um aquecimento ateacute 197ordmC verificando-se que mesmo apoacutes

este tempo natildeo sofreu alteraccedilatildeo o termograma obtido eacute similar ao apresentado na Figura 210 b)

Para o polimorfo obtido por liofilizaccedilatildeo polimorfo γ o estudo calorimeacutetrico por DSC conduziu a curvas

exemplificadas na Figura 212 o que era o esperado atendendo aos resultados jaacute referidos

i) ii)

31

20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

20

40

60

80

Temperatura (C)

Flu

xo

de

ca

lor

(mW

)

Figura 212 ndash Curva de DSC do polimorfo γ da pirazinamida aquecimento de 25ordmC ateacute 197ordmC β = 10ordmCmin

m = 303mg

Na curva de DSC do polimorfo γ (Figura 212) observa-se apenas um sinal endoteacutermico correspondente agrave

fusatildeo da amostra De um conjunto de 3 amostras independentes obteve-se para o processo de fusatildeo os valores

de Tonset = (1882 plusmn 01)ordmC e ∆H = (280 plusmn 02)kJmol Tabela 24

Tabela 24 ndash Valores de temperatura e de entalpia de transiccedilatildeo de fase registada no aque-

cimento da pirazinamida polimorfo γ β = 10ordmCmin

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

1 1881 280 2 1881 278 3 1883 282

Meacutedia e desvio padratildeo 1882plusmn01 280plusmn02

Com estes resultados podemos concluir que esta forma polimoacuterfica da pirazinamida natildeo experimenta qualquer

transformaccedilatildeo soacutelido-soacutelido antes da fusatildeo

A amostra de pza cristalizada de acetona (polimorfo δ) foi tambeacutem caracterizada por calorimetria diferencial de

varrimento realizando ensaios de aquecimento ateacute 197ordmC com velocidade de 10ordmCmin (Figura 213)

32

20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

20

40

60

Temperatura (C)

Flu

xo

de

ca

lor

(mW

)

Figura 213 ndash Curva de DSC do polimorfo δ da pirazinamida (aquecimento de 25ordmC ateacute 197ordmC β = 10ordmCmin

m = 147mg)

Podemos verificar novamente a ocorrecircncia de duas transformaccedilotildees endoteacutermicas sendo que a primeira corres-

ponde a transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido Tonset = (1305 plusmn 03) ordmC ∆H = (17 plusmn 02) kJmol n = 5 e a segunda agrave fusatildeo

Tonset = (1883 plusmn 01) ordmC ∆H = (276 plusmn 06) kJmol n = 5 A Tabela 25 resume os resultados obtidos

O polimorfo δ foi entatildeo aquecido ateacute 165ordmC (apoacutes a transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido) natildeo se tendo observado qualquer

transiccedilatildeo de fase no arrefecimento subsequente ateacute agrave temperatura ambiente O espectro de difracccedilatildeo de raios-X

de poacute da amostra resultante deste ciclo de aquecimento arrefecimento permitiu concluir que a forma delta se

transforma no polimorfo gama apoacutes aquecimento

Tabela 25 ndash Valores de temperatura e de entalpia das transiccedilotildees de fase registadas no aqueci-

mento da pirazinamida polimorfo δ β = 10ordmCmin

1ordmPico 2ordmPico

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) 1 1308 18 1884 279 2 1303 17 1881 268 3 1304 18 1884 275 4 1301 14 1883 279 5 1307 17 1882 278

Meacutedia e desvio padratildeo 1305plusmn03 17plusmn02 1883plusmn01 276plusmn06

Na Figura 214 a) podemos verificar a existecircncia de uma grande irregularidade no pico correspondente agrave transi-

ccedilatildeo soacutelido-soacutelido o que poderaacute indicar a co-existecircncia de vaacuterias transformaccedilotildees Sendo assim fez-se um novo

estudo efectuando um aquecimento ateacute 137ordmC que eacute a zona onde existem os vaacuterios picos (Figura 214 b)) O

espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute desta amostra confirmou tratar-se da forma γ da pirazinamida natildeo ocor-

33

rendo qualquer outra transiccedilatildeo de fase apesar da irregularidade apresentada nos picos que poderaacute resultar de

heterogeneidade das partiacuteculas soacutelidas

120 140

32

34

36

Flu

xo

de

Calo

r (m

W)

Temperatura (C)

b) Aquecimento ateacute 165 C

a) Aquecimento ateacute 137 C

Figura 214 ndash Curvas de DSC para a pza cristalizada em acetona β = 10ordmCmin a) aquecimento de 25ordmC ateacute 137ordmC m =

147 mg b) aquecimento de 25ordmC ateacute165ordmC m = 152 mg

Foram obtidas para a amostra de pirazinamida gerada por cristalizaccedilatildeo em acetonitrilo amostra 6 na Tabela

21 as curvas de DSC apresentadas na Figura 215 registadas em diferentes condiccedilotildees experimentais aquecimen-

to ateacute agrave fusatildeo no caso da curva a e num ciclo de aquecimentos arrefecimentos no caso das curvas b Os arrefe-

cimentos foram realizados a 10ordmCmin natildeo se registando qualquer transiccedilatildeo de fase nesses varrimentos

Figura 215 ndash Curvas de DSC para a pza cristalizada em acetonitrilo (polimorfos α e δ) a m = 161 mg aquecimento de

25ordmC ateacute 197ordmC b1 m = 181 mg aquecimento de 25ordmC ateacute 135ordmC b2 aquecimento de 25ordmC ateacute 165ordmC apoacutes

arrefecimento de b1 ateacute 25ordmC b3 aquecimento de 25ordmC ateacute 197ordmC apoacutes arrefecimento de b2 ateacute 25ordmC β =

10ordmCmin

Temperatura (ordmC)

Flu

xo d

e C

alo

r (m

W)

34

Na Figura 215 observam-se duas transiccedilotildees endoteacutermicas antes do pico de fusatildeo Estas transformaccedilotildees de fase

foram estudadas por espectroscopia de IV

O espectro de IV da amostra de partida Figura 216 a) confirma que na cristalizaccedilatildeo em acetonitrilo foi gerada

uma mistura dos polimorfos α e δ (Figura 216 a)) Registou-se tambeacutem espectros de IV da amostra aquecida ateacute

135ordmC (como na curva de DSC b1 da Figura 215) Figura 216 b)) seguida de arrefecimento ateacute 25ordmC e da

amostra aquecida ateacute 165ordmC Figura 216 c)

Figura 216 ndash Espectro de Infravermelho de a) amostra de pirazinamida cristalizada em acetonitrilo b) amostra anterior

apoacutes aquecimento ateacute 135ordmC c) amostra apoacutes aquecimento ateacute 165ordmC A) espectros dos polimorfos α e

δ puros B) espectro do polimorfo γ puro

Satildeo evidentes a partir da Figura 216 as transiccedilotildees do polimorfo δ para o polimorfo α que posteriormente se

transforma no polimorfo γ A identidade das fases soacutelidas foi ainda confirmada por difracccedilatildeo de raios-X reali-

zadas em amostras preparadas de forma similar

Apesar de natildeo poder ser obtida a forma polimoacuterfica β pura os dados de DSC e termomicroscopia realizados na

amostra 5 (β + γ) mostram uma transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido endoteacutermica aos 95ordmC β = 10ordmCmin (Figura 217)

originando o polimorfo γ como depois foi confirmado por espectroscopia de IV e pela temperatura de fusatildeo

caracteriacutestica

Numero de onda cm-1

Absorv

ancia

u

a

a)

b)

c)

A

B

35

Figura 217 ndash a) Curvas de aquecimento da pza cristalizada de dioxano polimorfos β e γ m = 166 mg β = 10ordmCmin b)

Imagens de termomicroscopia registadas antes e depois da transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido

Estabilidade relativa dos polimorfos de pirazinamida

Todas as transiccedilotildees de fase verificadas no estudo da pirazinamida satildeo endoteacutermicas e na ausecircncia de mudanccedilas

conformacionais significativas da moleacutecula de pza nos diferentes polimorfos este comportamento aponta para

uma relaccedilatildeo enantiotroacutepica entre as fases envolvidas [122641] De acordo com Burger e Ramberger esta regra

da entalpia da transiccedilatildeo faz previsotildees correctas em 99 dos casos [26] A partir do estudo do comportamento

teacutermico das formas α β δ e γ da pirazinamida pode-se prever o diagrama energia de Gibbs em funccedilatildeo da tem-

peratura que se apresenta na Figura 218

Figura 218 ndash Diagrama de energia temperatura das formas cristalinas (α β δ e γ) da pirazinamida G representa a ener-

gia de Gibbs T a temperatura de transiccedilatildeo

Temperatura (ordmC)

dQ

dt

(mW

)

a) b)

Antes da transiccedilatildeo Depois da Transiccedilatildeo

Temperatura

Energ

ia

36

De acordo com este diagrama o polimorfo δ eacute a forma soacutelida termodinamicamente estaacutevel agrave temperatura

ambiente e o polimorfo γ eacute a forma cristalina mais estaacutevel acima de ~ 145ordmC De realccedilar a elevada estabilidade

cineacutetica de todas as formas polimoacuterficas da pirazinamida

22 Estudo da Picolinamida

Na tabela satildeo apresentadas imagens registadas sob luz polarizada das formas soacutelidas obtidas por cristalizaccedilatildeo a

partir das soluccedilotildees e tambeacutem da amostra de partida

Tabela 26 ndash Picolinamida Imagens dos soacutelidos obtidos em diferentes condiccedilotildees experimentais (luz polarizada

ampliaccedilatildeo 200x)

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

1

-

Amostra comercial

4

Etanol

P1

2

Acetato de etilo

P1

5

Etanol

P2

3

Acetato de etilo

P2

Foram observadas formas cristalinas com diferentes morfologias Quer na utilizaccedilatildeo de acetato de etilo quer na

amostra comercial foram obtidos cristais com a forma de placas apesar de apresentarem tamanhos diferentes

Os cristais que precipitaram usando etanol como solvente apresentam a forma de aglomerados esfeacutericos

Devido a problemas teacutecnicos com o difractoacutemetro de raios-X de poacute do Departamento de Fiacutesica da Universida-

de de Coimbra natildeo foi possiacutevel caracterizar as amostras por este meacutetodo

221 ndash Estudo da Picolinamida comercial

Apenas a picolinamida comercial foi caracterizada num equipamento de difracccedilatildeo de raios-X de poacute sendo a

amostra sujeita a moagem antes do ensaio O difractograma obtido estaacute representado na Figura 219 juntamen-

te com o espectro simulado da forma cristalina de picolinamida que se encontra caracterizada estruturalmente

37

[24] O difractograma de poacute da picolinamida comercial tem picos caracteriacutesticos a 2θ = 1665 1737 2068

2516 2802 3500ordm

10 20 30 40

Inte

nsid

ade

2Theta

b) Simulado

a) Experimental

Figura 219 ndash Espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute da picolinamida comercial a) experimental b) simulado

Da comparaccedilatildeo entre os dois difractogramas natildeo eacute possiacutevel afirmar que nos dois casos as moleacuteculas tenham a

mesma orientaccedilatildeo cristalograacutefica Voltaremos a discutir estes resultados mais tarde

O comportamento teacutermico da amostra de picolinamida comercial foi investigado por calorimetria diferencial de

varrimento e por termomicroscopia com luz polarizada

Na Figura 220 eacute apresentada uma curva tiacutepica obtida no estudo da picolinamida comercial por calorimetria

diferencial de varrimento com uma velocidade de varrimento β = 10ordmCmin realizando um aquecimento de

25ordmC ateacute 115ordmC

20 40 60 80 100

20

40

Temperatura (C)

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Figura 220 ndash Curva de DSC para a PA comercial aquecimento de 25ordmC ateacute 115ordmC β = 10ordmCmin m = 138mg

A curva de DSC da PA comercial Figura 220 apresenta tipicamente trecircs sinais endoteacutermicos De um conjunto

de 3 amostras independentes obteve-se para o 1ordmpico os valores de Tonset = (802plusmn005) ordmC e ∆H =

38

(020plusmn001)kJmol para o 2ordmpico os valores de Tonset = (10175plusmn008) ordmC e ∆H = (022plusmn001) kJmol e para o

3ordmpico os valores de Tonset = (1067plusmn01) ordmC e ∆H = (187plusmn005) kJmol Tabela 27

Tabela 27 ndash Valores de temperatura e de entalpia das transiccedilotildees de fase registadas no aquecimento da pico-

linamida amostra comercial β = 10ordmCmin

1ordmPico 2ordmPico 3ordmPico

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) 1 802 020 1018 022 1066 187 2 802 019 1017 022 1068 187 3 802 020 1018 021 1067 188

Meacutedia e desvio padratildeo 802plusmn005 020plusmn001 10175plusmn008 022plusmn001 1067plusmn01 187plusmn005

Imagens de termomicroscopia obtidas num varrimento realizado em condiccedilotildees idecircnticas satildeo apresentadas na

Figura 221 e confirmam o primeiro processo endoteacutermico como uma transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido

25ordmC 86ordmC 96ordmC 98ordmC

108ordmC 115ordmC

Figura 221 ndash Transiccedilotildees de fase observadas para a PA comercial por termomicroscopia de luz polarizada no decurso do

aquecimento de 25ordmC a 115ordmC β = 10ordmCmin ampliaccedilatildeo 200x

Uma vez confirmada a existecircncia de transiccedilotildees soacutelido-soacutelido no aquecimento da amostra de picolinamida

comercial estudou-se este processo em mais pormenor Fizeram-se ciclos de aquecimento arrefecimento ateacute

95ordmC e ateacute 105ordmC (temperaturas a que se verifica o fim da transiccedilatildeo) que se encontram representadas nas Figu-

ras 222 e 223

39

20 30 40 50 60 70 80 90 100

19

20

21F

luxo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

Arrefecimento

1 Aquecimento

20 40 60 80 100 120

20

30

40

Temperatura (C)

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Figura 222 ndash Curvas de DSC para a PA comercial β = 10ordmCmin m = 147mg a) aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC segui-

do de arrefecimento ateacute 25ordmC b) 2ordm aquecimento de 25ordmC ateacute 115ordmC

20 30 40 50 60 70 80 90 100 110

19

20

21

22

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

Arrefecimento

1 Aquecimento

20 40 60 80 100 120

20

30

40

Temperatura (C)

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Figura 223 ndash Curvas de DSC para a PA comercial β = 10ordmCmin m = 143mg a) aquecimento de 25ordmC ateacute 105ordmC segui-

do de arrefecimento ateacute 25ordmC b) 2ordm aquecimento de 25ordmC ateacute 115ordmC

Como eacute visiacutevel na Figura 222 no processo de arrefecimento natildeo eacute registada qualquer transiccedilatildeo de fase o que se

confirma pela ausecircncia de endoteacutermica correspondente agrave transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido na curva b) Em contrapartida

no processo de arrefecimento ilustrado na Figura 223 regista-se um processo exoteacutermico de baixa energia e no

aquecimento subsequente apenas o principal pico de fusatildeo eacute observado

Antes de passar agrave avaliaccedilatildeo por espectroscopia de Infravermelho dos diferentes soacutelidos obtidos nestes ciclos de

aquecimento arrefecimento referiremos os resultados de estudos por DSC dos soacutelidos obtidos por arrefeci-

mento do fundido

Nas Figuras 224 e 225 ilustram-se alguns resultados de ciclos de aquecimento arrefecimento a partir do fun-

dido β = 10ordmCmin Como se vecirc na Figura 224 c) apoacutes a cristalizaccedilatildeo do fundido satildeo obtidos dois picos de

elevada entalpia com Tonset = 102ordmC e 106ordmC que indiciam fusatildeo de duas formas polimoacuterficas diferentes Com

base nestes resultados eacute razoaacutevel interpretar a transiccedilatildeo a 102ordmC como um processo de fusatildeo Neste sentido o

ciclo aquecimento arrefecimento ilustrado na Figura 223 a) terminaria com a fusatildeo de uma contribuiccedilatildeo resi-

a) b)

a) b)

40

dual de uma forma soacutelida que no arrefecimento cristaliza no polimorfo mais abundante obtendo-se em seguida

fusatildeo desta forma pura Figura 223 b) Pode concluir-se que da comparaccedilatildeo das Figuras 224 e 225 que o arre-

fecimento do fundido pode resultar em formaccedilatildeo de estruturas diferentes em ciclos diferentes

20 40 60 80 100 120

-20

-10

0

10

20

30

40

50

Flu

xo

de C

alo

r (m

W)

Temperatura (C)

c) 2 Aquecimento

b) Arrefecimento

a) 1 Aquecimento

Figura 224 ndash Curvas de DSC para a PA comercial β = 10ordmCmin m = 164mg aquecimento seguido de arrefecimento e

novo aquecimento

20 40 60 80 100 120

-50

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

50

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

e) 3 Aquecimento

d) 2 Arrefecimento

c) 2 Aquecimento

b) 1 Arrefecimento

a) 1 Aquecimento

Figura 225 ndash Curvas de DSC para a PA comercial m = 147mg 1ordmaquecimento β = 10ordmCmin 1ordmarrefecimento β =

1ordmCmin 2ordmaquecimento β = 10ordmCmin 2ordmarrefecimento β = 10ordmCmin 3ordmaquecimento β =

10ordmCmin

Foram registados os espectros de FTIRATR da amostra obtida em ciclos de aquecimento arrefecimento

como referidos na Figura 222 a) e 223 a) Os espectros satildeo apresentados na Figura 226 onde estatildeo tambeacutem

identificadas as bandas principais

41

000

005

010

015

1612

316832751294

695

749

784

825

996

1043

10881155

1221

1246

1288

1386

1440

1468

15671586

1668

C 105

000

007

014

16143060

327434113450

1567

695

749

793

825

910

996

104310911164

1250

1288

1386

1443

1468

1586

Ab

so

rva

ncia

u

a

C 95

3300 3000 2700 1600 1400 1200 1000 800

000

008

016

3060

3451

15671601

1662

31663432

698

755

793

828907

996

10401094

1145

1285

1386

1440

15861659

3166

3273

Numero de onda cm-1

C 253415

Figura 226 ndash Espectro de IVATR da PA comercial a) composto de partida b) apoacutes aquecimento ateacute 95ordmC c) apoacutes

aquecimento ateacute 105ordmC

Eacute interessante verificar a semelhanccedila do perfil das bandas do espectro da picolinamida comercial Figura 226 a)

na regiatildeo de elongaccedilatildeo do NndashH com o dos espectros dos polimorfos α e δ da pirazinamida (Figuras 25 e 27)

Relembremos que nestas duas fases da pirazinamida haacute associaccedilatildeo molecular com a formaccedilatildeo de dois diacutemeros

centrossimeacutetricos que estatildeo tambeacutem presentes no cristal da picolinamida

Os espectros dos soacutelidos resultantes dos diferentes tratamentos teacutermicos diferem principalmente como espera-

do na regiatildeo de elongaccedilatildeo do NndashH e na amida I O espectro c) apresenta grande semelhanccedila com o obtido por

Fausto e Colaboradores [23 25] para um cristal obtido por annealing dum filme de vidro a T = 280 K e corres-

ponde a um polimorfo diferente do que estaacute presente na amostra de partida

O espectro apresentado na Figura 226 b) na interpretaccedilatildeo que temos vindo a fazer seria originado por uma

mistura de polimorfos Para a validaccedilatildeo desta interpretaccedilatildeo seraacute essencial proceder ao estudo por difracccedilatildeo de

raios-X de poacute das amostras preparadas de modo idecircntico

Numa nota final apresenta-se na Figura 227 A o espectro FTIRATR registado apoacutes moagem da amostra de

picolinamida comercial em almofariz no procedimento habitualmente usado na preparaccedilatildeo de pastilha para

infravermelho Como eacute evidente da comparaccedilatildeo com o espectro da amostra analisada sem preparaccedilatildeo Figura

227 B a moagem produz alteraccedilatildeo da forma polimoacuterfica Lembremos que na obtenccedilatildeo do espectro de difrac-

ccedilatildeo de raios-X de poacute apresentado na Figura 219 se procedeu agrave moagem do composto Seraacute portanto necessaacute-

rio realizar mais ensaios sobre a amostra comercial para confirmar as conclusotildees que a Figura 219 indica as

diferenccedilas observadas nos difractogramas poderatildeo resultar da moagem da amostra

a)

b)

c)

42

3600 3500 3400 3300 3200 3100 3000 2900 2800

000

005

010

015

Ab

so

rvacircn

cia

(u

a)

Numero de onda (cm-1)

B Amostra comercial

A Amostra comercial sujeita a moagem

1600 1400 1200 1000 800 600

000

005

010

015

020

025

030

Abso

rvacirc

ncia

(u a

)

Numero de onda (cm-1)

B Amostra comercial

A Amostra comercial sujeita a moagem

Figura 227 ndash Espectro de IVATR da picolinamida a) 3600 ndash 2800 cm-1 b) 1700 ndash 600 cm-1 A amostra comercial sujeita

a moagem B amostra comercial

222 ndash Estudo da Picolinamida cristalizada em acetato de etilo e em etanol

A investigaccedilatildeo do comportamento teacutermico das diferentes amostras obtidas por cristalizaccedilatildeo em soluccedilatildeo por

calorimetria diferencial de varrimento de 25ordmC ateacute agrave fusatildeo estaacute ilustrado nas Figuras 228 a 229 Para os soacutelidos

obtidos por cristalizaccedilatildeo em etanol e em acetato de etilo agrave temperatura ambiente eacute registado um pico de fusatildeo

largo com temperatura de onset entre 96 e 97ordmC e entalpia compreendida entre 15 e 18 kJmol Os ensaios

foram efectuados 3 semanas apoacutes a preparaccedilatildeo das amostras e natildeo eacute expectaacutevel que a largura do pico possa ser

devida agrave contaminaccedilatildeo com o solvente Em ensaios realizados dois meses mais tarde verificou-se que natildeo ocor-

reu alteraccedilatildeo na amostra cristalizada de etanol enquanto que evoluccedilatildeo niacutetida teve lugar na amostra cristalizada

de acetato de etilo agrave temperatura ambiente Figuras 230 e 231

Na amostra obtida por cristalizaccedilatildeo em acetato de etilo com evaporaccedilatildeo do solvente a 4ordmC para aleacutem deste

primeiro pico eacute tambeacutem observado um segundo pico com temperatura de onset Tonset ~ 105ordmC Estes resulta-

dos apontam para a existecircncia de polimorfos gerados concomitantemente por este meacutetodo de cristalizaccedilatildeo

estando previstas novas experiecircncias para verificar a reprodutibilidade dos resultados e caso esta se confirme a

investigaccedilatildeo do soacutelido obtido por difracccedilatildeo de raios-X de poacute e de monocristal

a) b)

43

20 40 60 80 100 120

20

25

30

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

b) PA em acetato de etilo (frio)

a) PA em acetato de etilo (T amb)

Figura 228 ndash Curvas de DSC para a PA cristalizada em acetato de etilo β = 10ordmCmin a) meacutetodo P1prime m = 147 mg b)

meacutetodo P2prime m = 148 mg

20 40 60 80 100 120

20

25

30

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

b) PA em etanol (frio)

a) PA em etanol (T amb)

Figura 229 ndash Curvas de DSC para a PA cristalizada em etanol β = 10ordmCmin a) meacutetodo P1prime m = 152 mg b) meacutetodo

P2prime m = 149 mg

44

20 40 60 80 100 120

20

30

40

50

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

b) Aquecimento em Maio

a) Aquecimento em Marccedilo

Figura 230 ndash Curvas de DSC para a PA cristalizada em acetato de etilo agrave temperatura ambiente β = 10ordmCmin a) aque-

cimento em Marccedilo m = 138 mg b) aquecimento em Maio m = 135 mg

20 40 60 80 100 120

20

22

24

26

28

Flu

xo

de

Calo

r (m

W)

Temperatura (C)

b) Aquecimento em Maio

a) Aquecimento em Marccedilo

Figura 231 ndash Curvas de DSC para a PA cristalizada em etanol agrave temperatura ambiente β = 10ordmCmin a) aquecimento em

Marccedilo m = 139 mg b) aquecimento em Maio m = 144 mg

23 Estudo do Ibuprofeno

Como referido na secccedilatildeo 143 estaacute descrito que a mesma forma polimoacuterfica do ibuprofeno eacute obtida por crista-

lizaccedilatildeo em vaacuterios solventes e seguindo vaacuterios meacutetodos experimentais Os cristais tecircm morfologias diferentes e

propriedades mecacircnicas diferentes [28303142]

45

Neste capiacutetulo apresentam-se os resultados preliminares dum estudo calorimeacutetrico das amostras soacutelidas do ibu-

profeno cristalizadas em diferentes solventes e tambeacutem de amostras comerciais de duas origens distintas reali-

zado com o objectivo de averiguar o seu comportamento teacutermico

As formas soacutelidas obtidas por cristalizaccedilatildeo a partir das soluccedilotildees do ibuprofeno estatildeo apresentadas na tabela

seguinte

Tabela 28 ndash Imagens de formas soacutelidas do Ibuprofeno obtidas em diferentes condiccedilotildees experimentais (luz pola-

rizada 200x)

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

1

-

Comercial Sigma

4

Acetona

P2

2

Acetona

P1

5

n-Hexano

P2

3

n-Hexano

P1

Efectuou-se um estudo por difracccedilatildeo de raios-X de poacute das amostras de Ibuprofeno da Sigma e da amostra cris-

talizada de n-Hexano agrave temperatura ambiente O difractograma obtido experimentalmente para a amostra da

Sigma e o simulado para a forma I estatildeo representados na Figura 232 O espectro obtido para a amostra crista-

lizada em n-hexano era indistinguiacutevel destes

0 10 20 30 40

Inte

nsid

ad

e

2Theta

b) IBP Sigma

a) IBP forma I

Figura 232 ndash Espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute do ibuprofeno a) forma I b) Sigma

46

Da comparaccedilatildeo entre os dois difractogramas eacute possiacutevel afirmar que em ambos os casos as moleacuteculas tecircm a

mesma orientaccedilatildeo cristalograacutefica

Iniciou-se o estudo das amostras de ibuprofeno comercial da Sigma e da USP por Calorimetria Diferencial de

Varrimento com uma velocidade de varrimento β = 10ordmCmin realizando um aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC

(Figuras 233 e 234)

20 30 40 50 60 70 80 90

20

25

30

35

40

Temperatura (C)

Flu

xo d

e C

alo

r (m

W)

Figura 233 ndash Curva de DSC para o IBP comercial Sigma aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC β = 10ordmCmin m = 125mg

20 30 40 50 60 70 80 90

20

22

24

26

28

Temperatura (C)

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Figura 234 ndash Curva de DSC para o IBP USP aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC β = 10ordmCmin m = 134mg

As curvas de DSC apresentam apenas um sinal endoteacutermico estando os paracircmetros caracteriacutesticos da curva de

fusatildeo apresentados na Tabela 29

47

Tabela 29 ndash Valores de temperatura e de entalpia da transiccedilatildeo de fase registada no

aquecimento do ibuprofeno amostra da Sigma e da USP β = 10ordmCmin

Sigma USP

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

1 747 251 752 257 2 753 253 752 256 3 751 260 752 256 4 751 246 752 257

Meacutedia e desvio padratildeo 751plusmn03 253plusmn05 752plusmn005 257plusmn005

Natildeo haacute diferenccedilas significativas entre os resultados obtidos para as duas amostras apesar do pico de fusatildeo da

amostra da USP ser mais estreito

O estudo das amostras ibuprofeno obtidas por cristalizaccedilatildeo de acetona (P1 e P2) foi realizado por calorimetria

diferencial de varrimento na mesma gama de temperatura com velocidades de varrimento diferentes (β =

10ordmCmin e β = 2ordmCmin Figura 235)

70 75 80

18

20

22

24

26

28

30

32

34

36

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

2 - Cristalizaccedilao a frio

1 - Cristalizaccedilao agrave T amb

70 75 80

18

20

22

24

26

28

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

4 - Cristalizaccedilao a frio

3 - Cristalizaccedilao agrave T amb

Figura 235 ndash Curva de DSC para o IBP cristalizado de acetona procedimentos P1rsquo e P2rsquo aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC

a) β = 10ordmCmin m = 134mg b) β = 2ordmCmin 3 m = 138mg 4 m = 135 mg

O pico de fusatildeo obtido a partir da amostra cristalizada agrave temperatura ambiente apresenta-se parcialmente divi-

dido Uma explicaccedilatildeo comum para este facto eacute a existecircncia de polimorfismo Os paracircmetros caracteriacutesticos

destas curvas estatildeo apresentados na Tabela 210

a) b)

3

4

48

Tabela 210 ndash Valores de temperatura e de entalpia da transiccedilatildeo de fase registada no aquecimento do ibuprofeno

cristalizado de acetona β = 10ordmCmin e β = 2ordmCmin

A partir dos resultados apresentados na Tabela 210 podemos concluir que os cristais obtidos por cristalizaccedilatildeo a

baixa temperatura fundem aproximadamente 1ordmC abaixo dos cristais obtidos por cristalizaccedilatildeo agrave temperatura

ambiente Verifica-se ainda que mesmo a velocidades de varrimento diferentes os cristais obtidos nas mesmas

condiccedilotildees apresentam temperatura de fusatildeo muito semelhante

Os termogramas obtidos no estudo do ibuprofeno cristalizado de n-hexano (P1 e P2) por calorimetria dife-

rencial de varrimento com velocidades de varrimento diferentes (β = 10ordmCmin e β = 2ordmCmin) estatildeo apre-

sentados na Figura 236 e na Tabela 211

70 75 80

12

14

16

18

20

22

24

26

28

30

32

34

36

38

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

2 - Cristalizaccedilao a frio

1 - Cristalizaccedilao agrave T amb

70 75 80

20

22

24

26

28

30

Flu

xo d

e C

alo

r (m

W)

Temperatura (C)

4 - Cristalizaccedilao a frio

3 - Cristalizaccedilao agrave T amb

Figura 236 ndash Curva de DSC para o IBP cristalizado de n-hexano procedimentos P1rsquo e P2rsquo aquecimento de 25ordmC ateacute

95ordmC a) β = 10ordmCmin 1 m = 143mg 2 m = 139 mg b) β = 2ordmCmin 3 m = 140mg 4 m = 137 mg

A partir dos resultados podemos concluir que os cristais obtidos agrave temperatura ambiente e os cristais obtidos

com a cristalizaccedilatildeo a frio natildeo apresentam grande diferenccedila a niacutevel de temperatura e entalpia de fusatildeo No entan-

to o sinal obtido a partir da amostra cristalizada agrave temperatura ambiente aquecida tanto a 10ordmCmin como a

2ordmCmin apresenta-se dividido apesar da divisatildeo ser mais notoacuteria a 2ordmCmin

Cristalizaccedilatildeo agrave T amb Cristalizaccedilatildeo a frio

β 10ordmCmin 2ordmCmin 10ordmCmin 2ordmCmin

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

1 747 215 751 203 733 223 737 232

2 739 233 731 201 733 219 738 228

3 752 228 731 219 744 223 739 229

4 749 237 745 237 738 223 739 231

5 752 249 746 243 742 218 740 230

6 749 235 760 241 743 224 736 229

Meacutedia e desvio padratildeo 748plusmn05 233plusmn11 744plusmn10 224plusmn17 739plusmn05 222plusmn03 738plusmn02 230plusmn02

a) b)

49

Tabela 211 ndash Valores de temperatura e de entalpia da transiccedilatildeo de fase registada no aquecimento do ibuprofeno

cristalizado de n-hexano β = 10ordmCmin e β = 2ordmCmin

A partir dos resultados obtidos por DSC verificou-se que tanto a amostra cristalizada de acetona como a amos-

tra cristalizada de n-hexano ambas agrave temperatura ambiente apresentavam um pico de fusatildeo composto o que

pode indicar a ocorrecircncia de transiccedilotildees soacutelido-soacutelido e aleacutem disso temperatura de fusatildeo que difere da das

amostras obtidas na Sigma e na USP Sendo assim fez-se um estudo mais pormenorizado das amostras cristali-

zadas de n-hexano por comparaccedilatildeo com as amostras de ibp da Sigma e da USP por espectroscopia de IV para

caracterizaccedilatildeo da forma inicial A Figura 237 mostra os espectros de espectroscopia de IV-ATR das amostras

3000 2800 2600 2400

000

005

010

015

020

2540

2540

2540

2542

2601

2601

2601

2601

2631

2631

2631

2631

2729

2728

2728

2728

2850

2850

2850

2850

2868

2868

2868

2868

2877

2875

2875

2876

2924

2922

2922

2924

2954

2954

2956

Ab

so

rvacirc

ncia

(u

a

)

Numero de Onda (cm-1)

IBP USP

IBP comercial

IBP n-Hexano (frio)

IBP n-Hexano (Tamb)

2954

1800 1600 1400 1200 1000 800

000

005

010

015

020

025

030

035

040

045

050668

690747

779

849

867936

948

9701007

1070

1092

1124

1184

1231

12681320

1379

1419

14621506

Ab

so

rvacircncia

(u

a

)

Numero de Onda (cm-1)

IBP USP

IBP comercial

IBP n-Hexano (frio)

IBP n-Hexano (Tamb)

1712

Figura 237 ndash Espectro de IV (25ordmC) ibp USP ibp Sigma e ibp cristalizado de n-hexano a) 3100 ndash 2400 cm-1 b) 1800 ndash

650 cm-1

Os espectros de infravermelho das amostras a 25ordmC apontam para que se trate da mesma forma polimoacuterfica

Espectros de difracccedilatildeo de raios-X de poacute da amostra da Sigma e da amostra obtida por cristalizaccedilatildeo em n-

hexano natildeo mostraram tambeacutem diferenccedilas

Assim sendo a partir destes resultados natildeo satildeo detectadas diferenccedilas significativas entre as amostras de partida

e entatildeo as diferenccedilas registadas no comportamento teacutermico natildeo apontam para polimorfismo mas para altera-

ccedilotildees na formaccedilatildeo dos cristais nomeadamente no crescimento e tamanho das partiacuteculas[43ndash45] Estudos adicio-

nais satildeo necessaacuterios para confirmar esta hipoacutetese

Cristalizaccedilatildeo agrave T amb Cristalizaccedilatildeo a frio

β 10ordmCmin 2ordmCmin 10ordmCmin 2ordmCmin

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

1 741 224 744 236 742 247 744 249

2 744 223 748 234 746 242 742 247 3 740 225 745 238 743 246 740 242

4 743 227 747 237 743 243 745 240 Meacutedia e desvio padratildeo 742plusmn02 225plusmn02 746plusmn02 236plusmn02 743plusmn01 244plusmn02 743plusmn02 245plusmn04

50

51

Capiacutetulo 3

52

53

3 Conclusotildees

Alguns pontos discutidos nesta dissertaccedilatildeo merecem ser referidos como observaccedilotildees conclusivas A Calorime-

tria Diferencial de Varrimento (DSC) eacute um valioso instrumento de investigaccedilatildeo para caracterizar formas poli-

moacuterficas Com esta teacutecnica recolhe-se uma grande riqueza de informaccedilatildeo em relaccedilatildeo agrave estabilidade da substacircn-

cia em estudo tipo de transformaccedilatildeo que ocorre a uma dada temperatura por aquecimento ou arrefecimento e

mecanismo que preside a cada uma das transformaccedilotildees observadas Mas por si soacute esta teacutecnica natildeo eacute suficiente

para identificar a existecircncia de diferentes polimorfos de um mesmo composto Daiacute haver a necessidade de efec-

tuar um estudo mais completo utilizando teacutecnicas como a termomicroscopia espectroscopia de absorccedilatildeo no

infravermelho e ainda difracccedilatildeo de raios X de poacute

Conseguiram obter-se amostras puras de trecircs formas polimoacuterficas da pirazinamida a forma alfa (PZA comercial

e cristalizada em aacutegua) a forma delta (PZA cristalizada de acetona) e a forma gama (PZA obtida por liofiliza-

ccedilatildeo) as quais foram caracterizadas por espectroscopia de infravermelho

O polimorfo alfa da pirazinamida (α-PZA) e a forma delta (δ-PZA) por aquecimento transformam-se no poli-

morfo gama (γ-PZA) A forma gama por sua vez por aquecimento natildeo sofre qualquer transformaccedilatildeo de fase

ateacute agrave fusatildeo Foi possiacutevel tambeacutem identificar a transiccedilatildeo δrarrα em amostra do polimorfo delta quando contami-

nado com a forma alfa

Podemos ainda concluir mediante os resultados obtidos e com os conhecimentos adquiridos que estamos

perante casos de enantiotropia sendo o polimorfo delta a forma termodinamicamente estaacutevel agrave temperatura

ambiente Todos os polimorfos de pirazinamida satildeo cineticamente estaacuteveis agrave temperatura ambiente

No que diz respeito agrave picolinamida eacute interessante verificar a semelhanccedila do perfil das bandas do espectro da

picolinamida comercial na regiatildeo de elongaccedilatildeo do NndashH com o dos espectros dos polimorfos α e δ da pirazi-

namida Relembremos que nestas duas fases da pirazinamida haacute associaccedilatildeo molecular com a formaccedilatildeo de dois

diacutemeros centrossimeacutetricos que estatildeo tambeacutem presentes no cristal da forma I da picolinamida Verificou-se

ainda que a amostra comercial de picolinamida quando sujeita a moagem sofre alteraccedilatildeo da forma polimoacuterfica

No estudo realizado por DSC foi possiacutevel identificar pelo menos duas formas polimoacuterficas

Em ciclos de aquecimento arrefecimento verifica-se que o arrefecimento do fundido pode resultar em forma-

ccedilatildeo de estruturas diferentes em ciclos diferentes

A cristalizaccedilatildeo em acetato de etilo a 4ordmC aponta para a existecircncia de polimorfos gerados concomitantemente

por este meacutetodo de cristalizaccedilatildeo Estatildeo previstas novas experiecircncias para verificar a reprodutibilidade dos resul-

tados e caso esta se confirme a investigaccedilatildeo dos soacutelidos obtidos por difracccedilatildeo de raios-X de poacute e de monocris-

tal Quanto ao estudo das amostras cristalizadas em etanol e acetato de etilo em ensaios realizados dois meses

apoacutes a preparaccedilatildeo das amostras verificou-se que natildeo ocorreu alteraccedilatildeo na amostra cristalizada de etanol

enquanto que evoluccedilatildeo niacutetida teve lugar na amostra cristalizada de acetato de etilo por evaporaccedilatildeo do solvente agrave

temperatura ambiente

No estudo das amostras do ibuprofeno a partir dos resultados obtidos por DSC verificou-se que tanto a amos-

tra cristalizada de acetona como a amostra cristalizada de n-hexano ambas agrave temperatura ambiente apresenta-

54

vam um pico de fusatildeo composto o que poderia indicar a presenccedila de uma mistura de polimorfos mas atraveacutes

de um estudo mais pormenorizado usando Espectroscopia de Infravermelho e Difracccedilatildeo de Raios-X de poacute

esta hipoacutetese natildeo eacute aparentemente suportada podendo a divisatildeo dos picos dever-se ao tamanho das partiacuteculas

formadas durante o crescimento dos cristais Esta hipoacutetese teraacute de ser confirmada em trabalho futuro Este eacute

um exemplo interessante da importacircncia da utilizaccedilatildeo combinada de diferentes meacutetodos de estudo na investiga-

ccedilatildeo de polimorfismo

55

Capiacutetulo 4

56

57

4 Experimental

41 Materiais e Meacutetodos

411 ndash Materiais

4111 - Preparaccedilatildeo das amostras

A pirazinamida utilizada neste trabalho foi fornecida pela Fluka com uma pureza superior a 99 As amostras

de partida de picolinamida e ibuprofeno foram adquiridas agrave Sigma com purezas de 98 e 99 respectivamen-

te tendo-se usado tambeacutem ibuprofeno padratildeo USP

Na geraccedilatildeo das formas polimoacuterficas da pirazinamida foram usados diferentes processos de cristalizaccedilatildeo No

procedimento cristalizaccedilatildeo a partir de soluccedilotildees P1 usaram-se ~ 005 mmol do composto de partida dissolvidas

em 6 mL de um dado solvente agrave temperatura ambiente as soluccedilotildees foram filtradas para uma caixa de Petri e o

solvente evaporado agrave temperatura ambiente (~ 20ordmC) Foram usados como solventes aacutegua acetona dioxano

acetonitrilo e os soacutelidos obtidos foram analizados apoacutes um periacuteodo de duas semanas O segundo procedimento

ensaiado P2 consistiu num processo de liofilizaccedilatildeo efectuado num equipamento Labconco 5 soluccedilatildeo aquosa

preacute-congelada a -80ordmC ciclo de liofilizaccedilatildeo -30ordmC durante 2h -10ordmC durante 4h 0ordmC durante 6h 5ordmC durante

6h 10ordmC durante 48h e depois mantida agrave temperatura ambiente

No caso da picolinamida foi avaliada a formaccedilatildeo de formas soacutelidas usando o procedimento P1 descrito para a

pirazinamida (P1) empregando como solventes acetato de etilo e etanol tendo-se tambeacutem estudado cristaliza-

dos a partir do fundido (P2)

Na geraccedilatildeo das formas polimoacuterficas do ibuprofeno foram igualmente usados diferentes processos de cristaliza-

ccedilatildeo usando diferentes condiccedilotildees O procedimento 1 (P1) foi realizado da mesma forma da usada em P1 da

pirazinamida No procedimento 2 (P2) as soluccedilotildees foram preparadas da mesma forma que em P1 e apoacutes a

filtraccedilatildeo foram colocadas num frigoriacutefico a 4ordmC e o solvente evaporou a esta temperatura

Foram utilizados solventes de qualidade analiacutetica

412 ndash Meacutetodos

4121 ndash Calorimetria Diferencial de Varrimento (DSC)

A teacutecnica de Calorimetria Diferencial de Varrimento (DSC) ocupa um lugar de relevo de entre os meacutetodos de

investigaccedilatildeo da estrutura dos soacutelidos Trata-se de um meacutetodo largamente vulgarizado para o qual se dispotildee de

58

equipamento que apresenta na actualidade muitas potencialidades e que permite a obtenccedilatildeo de propriedades

termodinacircmicas com elevado grau de precisatildeo

A Calorimetria Diferencial de Varrimento eacute uma teacutecnica de anaacutelise teacutermica que regista a diferenccedila de fluxo teacuter-

mico entre a amostra e a referecircncia em funccedilatildeo do tempo ou da temperatura no decorrer de um programa de

temperatura preacute-seleccionado Eacute um meacutetodo de variaccedilatildeo entaacutelpica no qual a diferenccedila no fornecimento de

energia caloriacutefica entre uma substacircncia e um material de referecircncia eacute medida em funccedilatildeo da temperatura

enquanto a substacircncia em estudo e a referecircncia satildeo submetidas a um mesmo programa de aquecimento rigoro-

samente controlado

Estas medidas fornecem dados qualitativos e quantitativos em processos endoteacutermicos (absorccedilatildeo de energia

caloriacutefica) e exoteacutermicos (libertaccedilatildeo de energia caloriacutefica) permitindo obter informaccedilotildees referentes a alteraccedilotildees

de propriedades fiacutesicas eou quiacutemicas com por exemplo temperaturas caracteriacutesticas (temperatura de fusatildeo

cristalizaccedilatildeo transiccedilatildeo viacutetrea) grau de cristalinidade de um poliacutemero diagramas de fase entalpias de transiccedilatildeo

de fase e de reacccedilatildeo estabilidade teacutermica e oxidativa grau de pureza e cineacutetica de reacccedilotildees Por este motivo a

DSC eacute amplamente aplicada na caracterizaccedilatildeo de materiais orgacircnicos e inorgacircnicos cristalinos e amorfos assim

como nas induacutestrias farmacecircutica e cosmeacutetica alimentar etc

Como limitaccedilotildees desta teacutecnica refira-se a dificuldade de interpretaccedilatildeo (acontece algum processo mas qual)

requerendo normalmente outros meacutetodos complementares para a interpretaccedilatildeo dos resultados Para aleacutem dis-

so necessita de calibraccedilatildeo em toda a gama de temperatura

De acordo com os princiacutepios operacionais os caloriacutemetros diferenciais de varrimento podem ser divididos em

dois tipos de potecircncia compensada e de fluxo de energia caloriacutefica Neste trabalho utilizou-se o DSC do pri-

meiro tipo

Nos caloriacutemetros diferenciais de varrimento de potecircncia compensada (Figura 41) as ceacutelulas ou plataformas

onde se colocam a amostra e a referecircncia encontram-se equipadas individualmente com um sensor de resistecircn-

cia de platina que mede a temperatura de cada uma e uma resistecircncia de aquecimento

Figura 41 ndash Caloriacutemetro diferencial de varrimento de potecircncia compensada

Quando eacute detectada uma diferenccedila de temperatura entre a amostra e a referecircncia devido a uma alteraccedilatildeo da

amostra eacute alterada a energia teacutermica ( tH partpart ) fornecida agrave amostra de modo a manter um diferencial de tem-

peraturas nulo entre ambas (Tamostra = Treferecircncia) Uma vez que essa quantidade de energia eacute exactamente equiva-

1 ndash Resistecircncia de aquecimento 2 ndash Termoacutemetro

59

lente agrave quantidade de energia absorvida ou libertada na transformaccedilatildeo ocorrida na amostra o seu registo forne-

ce uma medida calorimeacutetrica directa da energia associada agrave transformaccedilatildeo

Como todos os instrumentos de medida os aparelhos de DSC apresentam um certo tempo de resposta devido

a alguma resistecircncia teacutermica o que se traduz pelo aparecimento de desvios da linha de base Para aumentar o

rigor das determinaccedilotildees o sinal calorimeacutetrico (SC) determinado pelo aparelho a aacuterea do pico eacute calibrado

determinando-se uma constante de calibraccedilatildeo K tal que realQ

SCK = sendo Qreal a energia caloriacutefica realmente

dissipado na ceacutelula A constante K eacute assim funccedilatildeo da temperatura da atmosfera em torno das ceacutelulas e de

quaisquer resistecircncias que conduzam a perdas de energia caloriacutefica As temperaturas de fusatildeo de padrotildees como

o iacutendio estanho chumbo por exemplo podem ser utilizadas para calibrar a temperatura indicada pelo equipa-

mento enquanto que a entalpia de fusatildeo destas substacircncias pode ser utilizada na calibraccedilatildeo do sinal calorimeacutetri-

co

Podem realizar-se ciclos de aquecimento arrefecimento percorridos entre a temperatura do azoto liacutequido e

700ordmC que eacute o limite superior de utilizaccedilatildeo da instrumentaccedilatildeo deste tipo recolhendo uma grande riqueza de

informaccedilatildeo relativamente agrave estabilidade da substacircncia em estudo tipo de transformaccedilatildeo que ocorre a uma dada

temperatura por aquecimento ou arrefecimento mecanismo que preside a cada uma das transformaccedilotildees obser-

vadas etc

Aproveitando as potencialidades do equipamento fazendo variar a velocidade de varrimento eacute ainda possiacutevel

estudar aspectos importantes relacionados com o mecanismo das transformaccedilotildees estruturais e pocircr em evidecircn-

cia a sobreposiccedilatildeo de sinais

Estes equipamentos aleacutem de possibilitarem medidas de baixos valores de variaccedilatildeo de entalpia possibilitam

ainda a utilizaccedilatildeo de pequenas quantidades de amostra (geralmente entre 1 e 20mg)

Procedimento experimental e equipamento utilizado

Os estudos de DSC foram realizados num caloriacutemetro Perkin-Elmer Pyris 1 equipado com sistema de refrige-

raccedilatildeo Intracooler com liacutequido de refrigeraccedilatildeo etilenoglicolaacutegua (11 vv) a ndash10ordmC usando azoto como gaacutes de

purga 20mLmin

As amostras foram preparadas em caacutepsulas em alumiacutenio de 10microl e 30microl Como ceacutelula de referecircncia usou-se uma

caacutepsula vazia idecircntica agrave usada para as amostras

A calibraccedilatildeo do aparelho foi feita de forma usual agrave velocidade de 10ordmCmin utilizada na grande maioria das

amostras A calibraccedilatildeo da temperatura [4647] foi realizada com padrotildees de elevada qualidade como o bifenilo

(CRM LGC 2610 Tfus = 6893plusmn003 ordmC) aacutecido benzoacuteico (CRM LGC 2606 Tfus = 12235 plusmn 002 ordmC) iacutendio

(Perkin-Elmer x = 9999 Tfus = 15660 ordmC) e cafeiacutena (substacircncia de calibraccedilatildeo Mettler Toledo ME 18 872

Tfus = 2356 plusmn 02 ordmC) A calibraccedilatildeo da entalpia foi realizada com iacutendio (∆fusH = 3286 plusmn 13 Jmol)

As amostras foram estudadas em ciclos de aquecimento arrefecimento a vaacuterias velocidade de varrimento

como seraacute referido posteriormente na apresentaccedilatildeo dos resultados e a calibraccedilatildeo confirmada a cada caso

60

4122 ndash Termomicroscopia

A termomicroscopia consiste na observaccedilatildeo microscoacutepica das amostras submetidas a aquecimento ou arrefeci-

mento usando luz polarizada As transformaccedilotildees que podem ocorrer na amostra em estudo podem ser obser-

vadas directamente na ocular do microscoacutepio ou registadas por meio de uma cacircmara fotograacutefica em viacutedeo com

a vantagem de serem gravadas e poderem ser estudadas em pormenor posteriormente Esta teacutecnica permite a

observaccedilatildeo dos efeitos dependentes da temperatura como por exemplo a fusatildeo dos cristais detecccedilatildeo de formas

cristalinas (polimorfismo)[48ndash49]

Com base no comportamento oacuteptico eacute costume dividir as substacircncias em dois grandes grupos Num o iacutendice

de refracccedilatildeo eacute independente da direcccedilatildeo de propagaccedilatildeo da radiaccedilatildeo apresenta um valor uacutenico para uma dada

substacircncia Estas substacircncias satildeo designadas opticamente por isotroacutepicas A este grupo pertencem os soacutelidos

amorfos e os soacutelidos cristalinos com arranjo reticular cuacutebico O outro grupo eacute caracterizado por apresentar um

iacutendice de refracccedilatildeo dependente da direcccedilatildeo de propagaccedilatildeo da luz As substacircncias que a ele pertencem satildeo

designadas opticamente por anisotroacutepicas Deste grupo fazem parte todos os soacutelidos cristalinos com excepccedilatildeo

daqueles que tecircm arranjo reticular cuacutebico

Na Figura 42 representa-se o dispositivo utilizado na observaccedilatildeo de uma amostra com luz polarizada

Figura 42 ndash Esquema de um sistema para observaccedilatildeo de uma amostra com luz polarizada

Um meio isotroacutepico natildeo altera a cor da radiaccedilatildeo que nela incide Contudo produz um decreacutescimo de intensida-

de da radiaccedilatildeo que torna visiacuteveis contornos na amostra e portanto permite acompanhar variaccedilotildees de forma e

volume que nela ocorram As amostras anisotroacutepicas apresentam cor diferente da luz incidente

Procedimento experimental e equipamento utilizado

O equipamento usado esquematicamente representado na Figura 43 eacute constituiacutedo por uma placa de aqueci-

mento DSC 600 da Linkam systems por um bloco central constituiacutedo por uma unidade CI94 cuja funccedilatildeo eacute

controlar a temperatura nas etapas de aquecimento arrefecimento uma unidade LNP942 que controla a

refrigeraccedilatildeo uma unidade VTO232 e um computador Intel (R) Pentium (R) 4 que controla todo o sistema A

ceacutelula eacute aquecida com um microforno cuja temperatura eacute controlada por sensores de Pt100 Para a observaccedilatildeo

Polarizador Amostra Analisador Detector

61

oacuteptica foi utilizado um microscoacutepio Leica DMRB uma cacircmara de viacutedeo Sony CCD-IRISRGB modelo DXC-

151 AP um monitor Sony HR Triniton modelo PVM-2053MD e um gravador de viacutedeo Sony SV0-1500P VHS

VCR Na anaacutelise de imagem usou-se o software da Linkam systems com RTVMS (Real Time Viacutedeo Measurement

System)

As amostras foram preparadas por dispersatildeo de uma pequena quantidade do material a estudar na ceacutelula da

amostra sendo esta coberta com uma tampa A dispersatildeo do material na ceacutelula permite estudar o comporta-

mento de partiacuteculas isoladas o que poderaacute ser uacutetil no caso da amostra ter comportamento heterogeacuteneo As

imagens foram obtidas por utilizaccedilatildeo combinada de luz polarizada e de compensadores de onda o que confere

agrave imagem de fundo uma cor uacutenica e natildeo negra Usou-se uma ampliaccedilatildeo de 200X

As amostras foram estudadas aquecendo a amostra entre os 25ordmC e a fusatildeo tendo sido usada uma velocidade

de 10ordmCmin

Figura 43 ndash Representaccedilatildeo esquemaacutetica do equipamento usado em termomicroscopia A ndash Placa de aquecimento B ndash

Microscoacutepio C ndash Cacircmara de viacutedeo D ndash Computador E ndash Interface graacutefica F ndash Sistema de controle da refri-

geraccedilatildeo G ndash Interface de computador H ndash Viacutedeo gravador I ndash Monitor J ndash Depoacutesito de azoto liacutequido

4123 ndash Conjugaccedilatildeo dos meacutetodos de Termomicroscopia e DSC

Os resultados obtidos a partir de medidas de DSC satildeo normalmente reprodutiacuteveis e quantitativos mas natildeo

podem estar sempre prontamente correlacionadas com a respectiva transformaccedilatildeo de fase ou reacccedilatildeo quiacutemica

que ocorre na substacircncia Tecircm sido feitas tentativas para melhorar alguns meacutetodos termoanaliacuteticos atraveacutes de

uma correlaccedilatildeo entre os seus resultados e as mudanccedilas fiacutesicas ou quiacutemicas da substacircncia em questatildeo As combi-

naccedilotildees destes dois meacutetodos tecircm demonstrado grande sucesso Os efeitos que natildeo mostram nenhuma mudanccedila

de entalpia significativa com DSC podem muitas vezes ser detectadas com microscopia Por outro lado as

investigaccedilotildees termomicroscoacutepicas requerem muitas vezes estimativas dos calores de transformaccedilatildeo fusatildeo e

cristalizaccedilatildeo[50ndash51]

62

4124 ndash Espectroscopia de Absorccedilatildeo no Infravermelho

A Espectroscopia de Absorccedilatildeo no IV estaacute associada ao uso de radiaccedilatildeo electromagneacutetica nesta regiatildeo do espec-

tro para estudar a composiccedilatildeo e a estrutura da mateacuteria

A energia associada agrave absorccedilatildeo na gama do infravermelho eacute capaz de promover transiccedilotildees vibracionais-

rotacionais vibracionais ou rotacionais Considerando que a faixa mais usual de utilizaccedilatildeo corresponde agrave regiatildeo

do infravermelho meacutedio (4000 a 400 cm-1) o estudo das transiccedilotildees vibracionais eacute o mais importante Para que

uma moleacutecula seja capaz de absorver no infravermelho eacute necessaacuterio que ela apresente variaccedilotildees de momento

dipolar associada ao modo vibracional considerado[3652ndash54]

Assim quando um material for avaliado utilizando radiaccedilatildeo infravermelha seraacute obtido um espectro que rela-

ciona absorvacircncia versus comprimento de onda (normalmente eacute utilizado o nuacutemero de onda que eacute o inverso do

comprimento de onda) que indica a ocorrecircncia ou natildeo de absorccedilatildeo pelo material de energia associada agravequele

comprimento de onda Como os grupos funcionais absorvem em diferentes comprimentos de onda eacute possiacutevel

identificar os grupos quiacutemicos presentes na amostra

O polimorfismo em cristais de compostos orgacircnicos eacute causado por diferentes arranjos estruturais da mesma

moleacutecula Se as interacccedilotildees moleculares no cristal satildeo bastantes fortes decorrentes de um fenoacutemeno como as

ligaccedilotildees de hidrogeacutenio as diferenccedilas nas formas polimoacuterficas podem ser evidenciadas com teacutecnicas como a

Espectroscopia de Absorccedilatildeo no Infravermelho IV

Reflectacircncia Total Atenuada (ATR)

Em 1961 Fahrenfort descreveu uma nova teacutecnica para obtenccedilatildeo de espectros de infravermelho para compostos

orgacircnicos a Reflectacircncia Total Atenuada (ATR ndash Attenuated Total Reflectance)

O modo de ATR eacute uma teacutecnica natildeo destrutiva que permite a obtenccedilatildeo de espectros de amostras soacutelidas ou

liacutequidas tais como soacutelidos pouco soluacuteveis poacutes pastas entre outras Eacute tambeacutem adequado para caracterizaccedilatildeo de

materiais que sejam demasiado finos ou que absorvam demasiado intensamente quando analisados por espec-

troscopia de transmitacircncia Na espectroscopia de infravermelhos por ATR a superfiacutecie da amostra eacute colocada

em contacto com a superfiacutecie de um cristal apropriado muitas vezes feito de Germeacutenio (Ge) ou de Seleneto de

Zinco (ZnSe) A radiaccedilatildeo infravermelha proveniente da fonte passa atraveacutes do cristal Quando o acircngulo de

incidecircncia na interface amostra cristal excede o acircngulo criacutetico a reflexatildeo total interna da radiaccedilatildeo ocorre e uma

onda evanescente eacute estabelecida na interface A radiaccedilatildeo eacute reflectida atraveacutes do cristal penetrando na amostra a

cada reflexatildeo ao longo da superfiacutecie do cristal (como esquematizado na figura seguinte Figura 44)

63

Figura 44 ndash Sistema ATR de muacuteltipla reflexatildeo

O feixe de radiaccedilatildeo perde energia no comprimento de onda em que o material da amostra absorve Apoacutes este

processo a radiaccedilatildeo atenuada resultante eacute direccionada do cristal para o percurso normal do feixe no espectro-

fotoacutemetro sendo medida pelo detector originando o espectro da amostra A profundidade da penetraccedilatildeo da

radiaccedilatildeo na amostra e o nuacutemero total de reflexotildees ao longo do cristal podem ser controlados pela variaccedilatildeo do

acircngulo de incidecircncia assim como pela selecccedilatildeo do tipo de cristal

Num espectrofotoacutemetro ATR tem de existir um contacto muito proacuteximo entre a amostra e a superfiacutecie do cris-

tal uma vez que o efeito ATR tem lugar nesta Daiacute que se utilize por vezes uma prensa de modo a garantir um

perfeito contacto entre a superfiacutecie da amostra e o cristal como no caso dos soacutelidos particulados

Nesta teacutecnica pouca ou nenhuma preparaccedilatildeo da amostra eacute requerida o que constitui uma grande vantagem nos

estudos de polimorfismo podendo ser usada na anaacutelise de uma grande variedade de soacutelidos e liacutequidos consoan-

te o tipo de cristal

Eacute importante realccedilar que apesar dos benefiacutecios esta teacutecnica possui algumas limitaccedilotildees que incluem a sensibili-

dade inferior em comparaccedilatildeo agrave proporcionada pelos meacutetodos convencionais

Procedimento experimental e equipamento utilizado

Os estudos de espectroscopia de absorccedilatildeo no infravermelho foram realizados num espectroacutemetro FTIR Ther-

moNicolet IR300 resoluccedilatildeo de 1cm-1 com a teacutecnica da pastilha de KBr e num PerkinElmer Spectrum 400 FT-

IRATR resoluccedilatildeo de 1cm-1

As amostras foram preparadas misturando-se uma certa quantidade de amostra com brometo de potaacutessio (cer-

ca de 07 mg de amostra e 100 mg de KBr)

4125 ndash Difracccedilatildeo de Raios X

Dentre as vaacuterias teacutecnicas de caracterizaccedilatildeo de materiais a teacutecnica de difracccedilatildeo de raios X eacute a mais indicada na

determinaccedilatildeo das fases cristalinas presentes nesses materiais Isto eacute possiacutevel porque nos cristais os aacutetomos se

64

ordenam em planos cristalinos separados entre si por distacircncias da mesma ordem de grandeza dos comprimen-

tos de onda dos raios X

Ao incidir um feixe de raios X num cristal o mesmo interage com os aacutetomos presentes originando o fenoacutemeno

de difracccedilatildeo A difracccedilatildeo de raios X ocorre segundo a Lei de Bragg (Equaccedilatildeo 1) a qual estabelece a relaccedilatildeo

entre o acircngulo de difracccedilatildeo e a distacircncia entre os planos que a originaram (caracteriacutesticos para cada fase cristali-

na)[55]

Figura 45 ndash Difracccedilatildeo de raios X e a Lei de Bragg[56]

A principal aplicaccedilatildeo da difracccedilatildeo de raios X refere-se agrave identificaccedilatildeo de compostos cristalinos sejam eles orgacirc-

nicos ou inorgacircnicos

Os planos de difracccedilatildeo e as suas respectivas distacircncias interplanares bem como as densidades de aacutetomos (elec-

trotildees) ao longo de cada plano cristalino satildeo caracteriacutesticas especiacuteficas e uacutenicas de cada substacircncia cristalina da

mesma forma que o padratildeo difractomeacutetrico por ela gerado Dentre as vantagens da teacutecnica de difracccedilatildeo de raios

X para a caracterizaccedilatildeo de fases destacam-se a simplicidade e rapidez do meacutetodo a confiabilidade dos resulta-

dos obtidos (pois o perfil de difracccedilatildeo obtido eacute caracteriacutestico para cada fase cristalina) a possibilidade de anaacutelise

de materiais compostos por uma mistura de fases e uma anaacutelise quantitativa destas fases[55]

Os ensaios de difracccedilatildeo de raios X de poacute foram realizados no Centro de Estudos de Materiais no Departamen-

to de Fiacutesica da Universidade de Coimbra

Procedimento experimental e equipamento utilizado

Foi preenchido um capilar de vidro com o poacute obtido pela moagem dos soacutelidos As amostras foram colocadas

num difractoacutemetro de poacute ENRAF-NONIUS (equipado com um detector CPS120 por INEL) e os dados foram

recolhidos durante 5h usando a geometria Debye-Scherrer Foi usada radiaccedilatildeo Cu Kα1 (λ = 1540598Aring) Como

calibrante externo foi usado o AlK(SO4)212H2O

Lei de Bragg nλ = 2d sen θ (Equaccedilatildeo 1) n nuacutemero inteiro (ordem de difracccedilatildeo) λ comprimento de onda dos raios X incidentes d distacircncia interplanar θ acircngulo de difracccedilatildeo

65

Bibliografia

[1] ndash Vencato I Estruturas Cristalinas por Difracccedilatildeo de Raios-X Caderno Brasileiro de Ensino de Fiacutesica Volume 5

(1988)

[2] ndash Atkins P Paula J Atkins Fiacutesico-Quiacutemica LTC Volume 1 7ordfEdiccedilatildeo (2003-2004)

[3] ndash Drago R Physical Methods For Chemists 2ordf Ed Saunders amp H B J College Publishers 17 (1992) 702

[4] ndash Giron D Thermochimica Acta 248 (1995) 1

[5] ndash Nangia A Accounts of Chemical Research 41 5 (2008) 595

[6] ndash Froehlich PE Gasparotto FS Journal of Basic and Applied Pharm Sciences 26 3 (2005) 205

[7] ndash Llinagraves A Goodman J Drug Discovery Today 13 516 (2008) 198

[8] ndash Costa L Universidade Federal do Rio Grande do Sul ldquoAvaliaccedilatildeo do Polimorfismo de Faacutermacos utiliza-

dos para a produccedilatildeo de medicamentos geneacutericos no Brasilrdquo (2005)

[9] ndash Lachman L Liebeman HA et all Teoria e Praacutetica na Induacutestria Farmacecircutica 1 (2005) 505

[10] ndash Bernstein J Crystal Polymorphism Engineering of Crystalline Materials Properties Springer Netherlands (2008) 87

[11] ndash Rodriacuteguez-Spong B Price C et all D Advanced Drug Delivery 56 (2004) 241

[12] ndash Buerger A Ramberger R Mikrochimica Acta 2 (1979) 259

[13] ndash Erdemir D Lee A et all Accounts of Chemical Research 42 (2009) 621

[14] ndash Manrich S Zanotto E et all Poliacutemeros Ciecircncia e Tecnologia ldquoAplicabilidade da Teoria Claacutessica da Nuclea-

ccedilatildeo Modificada (CD-CNT) agrave Cristalizaccedilatildeo de Poliacutemerosrdquo

[15] ndash Aaltonen J Allesoslash M et all European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics 71 (2009) 23

[16] ndash Chis V Picircrnau A et all Chemical Physics 316 (2005) 153

[17] ndash wwwffuppttoxicologiamonografiasano0304TuberculosedocPIRAZINAMIDAhtml

[18] ndash Becker C Dressman JB et all Journal of Pharmaceutical Sciences 97 9 (2008) 3709

[19] ndash Takaki Y Sasada Y Watanabeacute T Acta Crystallographica 13 (1960) 693

[20] ndash Ro G Sorum H Acta Crystallographica B28 (1972) 991

[21] ndash Ro G Sorum H Acta Crystallographica B28 (1972) 1677

[22] ndash Nakata K Takaki Y Memoirs of Osaka Kyoiku University Ser III Natural science and applied science 36 (1987)

93

[23] ndash Borba A Albrecht M et all Physical Chemistry Chemical Physics 10 (2008) 7010

[24] ndash Takano T Sasada Y et all Acta Crystallographica 21 (1966) 514

[25] ndash Borba A Zavaglia A et all Journal of Physical Chemistry A 112 (2008) 45

[26] ndash Marques L Departamento e Centro de Quiacutemica da Universidade de Eacutevora ldquoO Ibuprofeno Um faacutermaco com

sucessordquo

[27] ndash Perlovich G Kurkov S et all Journal of Pharmaceutical Sciences 93 (2004) 654

[28] ndash Rasenack N Muumlller B International Journal of Pharmaceutics 245 (2002) 9

[29] ndash Carvalho P Cass Q et all Brazilian Journal of Chemical Engineering 23 (2006) 291

[30] ndash Khan G Jiabi Z Drug Development and Industrial Pharmacy 24(5) (1998) 463

[31] ndash Rasenack N Muumlller W Development and Industrial Pharmacy 28 (2002) 1077

66

[32] ndash Dudognon E Danegravede F et all Pharmaceutical Research 25 (2008) 2853

[33] ndash wwwscribdcomdoc4003825Fisica-Difraccao-de-Raio-X (28082010)

[34] ndash Delgado M Marquez F et all Spectroscopy Lett 21 (1998) 841

[35] ndash Lautie A Froment F et all Spectroscopy Lett 9 (1976) 289

[36] ndash Chis V Pirnau A et all Chemical Physics 316 (2005) 153

[37] ndash Kalkar K Bhosekar M et all Spectrochimica Acta Part A 45 (1989) 635

[38] ndash Favila A Gallo M Mitnik D Journal of Molecular Modeling 13 (2007) 505

[39] ndash Gunasekaran S Sailatha E et all Indian Journal of Pure and Applied Physics 47 (2009) 259

[40] ndash Akyuz S Journal of Molecular Structure 651 (2003) 541

[41] ndash Jurneacuteen P Werngren J et all Antimicrobial Agents and Chemotheraphy 52 5 (2008) 1852

[42] ndash Garekani H Sadeghi F et all Drug Development and Industrial Pharmacy 27(8) (2001) 803

[43] ndash Kawakami K Miyoshi K et all Journal of Pharmaceuticals Sciences 95 (2006) 1354

[44] ndash Lee T Chang G Crystal Growth and Design 9 (2009) 3551

[45] ndash Xue Y Zhao Q et all Journal of Colloid and Interface Science 243 (2001) 388

[46] ndash Sabbah R An W et all Thermochimica Acta 331 (1999) 93

[47] ndash Gatta G Richardson J et all Pure and Applied Chemistry 78 (2006) 1455

[48] ndash Seefeldt K Miller J et all Journal of Pharmaceutical Sciences 96 5 (2007) 1147

[49] ndash Charsley E Stewart C et all Journal of Thermal Analysis and Calorimetry 72 (2003) 1087

[50] ndash Celis K Driessche I et all Measurement Science Review 1 1 (2001) 181

[51] ndash Wiedemann H Bayer G Journal of Thermal Analysis 30 (1985) 1273

[52] ndash wwwgooglept

[53] ndash Brittain H Journal of Pharmaceutical Sciences 86 4 (1997) 405

[54] ndash Norris T Aldridge P Sekulic S Analyst 122 (1997) 549

[55] ndash Albers A Melchiades F et all Ceracircmica 48 305 (2002) 34

[56] ndash Kahn H PMI-2201 Difracccedilatildeo de Raios X 1

[57] ndash Tuberculosis 88 2 (2008) 141

[58] ndash Akyuz S Journal of Molecular Structure 651-653 (2003) 541

[59] ndash Brittain H (ed) Physical Characterization of Pharmaceutical Solids (1995)

[60] ndash Šestaacutek J Comprehensive Analytical Chemistry XII XI (1984)

[61] ndash Casimiro MH Leal JP et all Anaacutelise Calorimeacutetrica aplicada a Poliacutemeros Bioloacutegicos 29

[62] ndash Yu-Chu M Li Thermochimica Acta 476 (2008) 1

[63] ndash Morbidoni H Quiacutemica Viva 3 (2004)

[64] ndash Yoshida S Pharmaceutical Society of Japan 11 5 (1963) 628

[65] ndash Sreevatsan S Pan X et all Antimicrobial Agents and Chemotheraphy 41 3 (1997) 636

[66] ndash Wesotowski M Konarski T Journal of Thermal Analysis 45 (1995) 1199

[67] ndash Vippagunta S Brittain H Grant D Advanced Drug Delivery 48 (2001) 3

[68] ndash Nunes S Euseacutebio M et all International Journal of Pharmaceutics 285 (2004) 13

[69] ndash Akalin E Akyuz S Vibrational Spectroscopy 42 (2006) 333

[70] ndash Szablowicz M Karpiński A et all Transition Metal Chemistry 31 (2006) 1075

67

[71] ndash Castro R Maria T et all Crystal Growth amp Design 10 (2010) 274

[72] ndash Correcirca R Lima D et all Laboratoacuterio de Cristalografia Instituto de Fiacutesica de Satildeo CarlosUSP

[73] - Buerger A Ramberger R Mikrochimica Acta 2 (1979) 273

[74] ndash Wirth D Stephenson G Organic Process Research amp Development 1 (1997) 55

[75] ndash Wang Y Li Y et all Spectrochimica Acta Part A 56 (2000) 2637

[76] ndash Byrn S Pfeiffer R et all Pharmaceutical Research 12 (1995) 945

[77] ndash Khankari R Grant D Thermochimica Acta 248 (1995) 61

[78] ndash Gavezzotti A Fillippini G Journal of the American Chemical Society 117 (1995) 12299

[79] ndash Hancock B Zografi G Journal of Pharmaceuticals Sciences 86 (1997) 1

[80] ndash Yu L Advanced Drug Delivery Reviews 48 (2001) 27

[81] ndash Kitamura M Journal of Crystal Growth 237-239 (2002) 2205

[82] ndash Snider D Addicks W et all Advanced Drug Delivery Reviews 56 (2004) 391

[83] ndash Allesoslash M Berg F et all Journal of Pharmaceuticals Sciences 97 (2008) 2145

[84] ndash Lerdkanchanaporn S Dollimore D Journal of Thermal Analysis 49 (1997) 879

[85] ndash Beach J Park M et all Pharmaceutical Development and Technology 10 (2005) 413

[86] ndash Passerini N Albertini B et all European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics 15 (2002) 71

68

69

Apecircndice

70

71

Algoriacutetmo de decisatildeo Q6A

(1)

Pesquisa de polimor-fos com o novo

faacutermaco

Apresenta diferentes polimorfos

NAtildeO Nenhuma acccedilatildeo a ser

tomada

SIM

Caracterizar as formas por - Difracccedilatildeo de raios-X de poacute - DSC Anaacutelise Teacutermica - Microscopia - Espectroscopia

IR PARA 2

72

(2)

Os polimorfos apre-sentam diferentes

propriedades

NAtildeO

SIM

Afecta a seguranccedila e a eficaacutecia do faacutermaco

Nenhum teste ou criteacuterio de aceitaccedilatildeo para o faacutermaco

NAtildeO

SIM

Estabelecer um criteacuterio de aceitaccedilatildeo para os polimorfos do faacutermaco IR PARA 3

73

(3)

Observa-se em (1) que primeiramente se estabelecem as caracteriacutesticas das possiacuteveis formas cristalinas do faacuter-

maco e as suas propriedades fiacutesico-quiacutemicas conforme o caso bem como a sua forma de detecccedilatildeo pelas meto-

dologias indicadas

Posteriormente a acccedilatildeo (2) visa estabelecer o impacto destas formas polimoacuterficas na seguranccedila e eficaacutecia do

faacutermaco auxiliando na determinaccedilatildeo de criteacuterios de aceitaccedilatildeo do faacutermaco e na avaliaccedilatildeo do risco sanitaacuterio que

representa tal fenoacutemeno num caso especiacutefico Havendo este risco o ICH estabeleceu em (3) vias de monitori-

zaccedilatildeo das alteraccedilotildees

O faacutermaco encontra-se dentro dos criteacuterios de

aceitaccedilatildeo dos ensaios de qualidade com modifica-

ccedilatildeo na proporccedilatildeo dos polimorfos

SIM Nenhum teste ou criteacuterio de aceitaccedilatildeo

para o faacutermaco

NAtildeO

Monitorar o polimorfismo durante a estabilidade do faacutermaco

A modificaccedilatildeo pode afectar a seguranccedila ou a

eficaacutecia

NAtildeO Natildeo haacute necessidade de estabelecer criteacuterios de aceitaccedilatildeo para polimorfis-

mo do faacutermaco

SIM

Estabelecer criteacuterios de aceitaccedilatildeo consis-tente com a seguranccedila eou eficaacutecia

14

Figura 14 ndash Estrutura da pirazinamida

O mecanismo de acccedilatildeo da Pirazinamida ainda natildeo estaacute bem elucidado A sua actividade anti-microbiana deste

composto depende parcialmente na conversatildeo na sua forma activa o aacutecido pirazinoacuteico em meio aacutecido pela

enzima pirazinamidase (PZase) A sua ingestatildeo pode no entanto provocar efeitos adversos Os mais comuns

satildeo reacccedilotildees aleacutergicas dores articulares naacuteuseas anorexia febre voacutemitos anemia podendo ainda surgir altera-

ccedilotildees hepaacuteticas [17]

Estatildeo descritas 4 formas polimoacuterficas diferentes de PZA com diferentes estruturas cristalinas α- β- γ- e δ-

pirazinamida sendo tambeacutem referido um quinto possiacutevel polimorfo αrsquo semelhante a α[18]

No polimorfo α da Pirazinamida sistema monocliacutenico (a = 2307plusmn002 b = 672plusmn001 c = 372plusmn001 Aring β =

1010plusmn04ordm) o plano do anel e o plano do grupo amida formam um acircngulo de 5ordm As moleacuteculas de PZA estatildeo

ligadas por ligaccedilotildees de hidrogeacutenio NHmiddotmiddotmiddotO (290Aring) formando diacutemeros centrossimeacutetricos (Figura 15) A ligaccedilatildeo

intermolecular mais forte entre os diacutemeros encontra-se entre o aacutetomo de nitrogeacutenio do grupo carboxamida e o

aacutetomo de nitrogeacutenio do anel de pirazina da moleacutecula vizinha NHmiddotmiddotmiddotN[19]

Figura 15 ndash Estrutura do polimorfo α da pirazinamida [19]

Haacute pequenas mas significativas diferenccedilas entre os valores dos comprimentos de ligaccedilatildeo das moleacuteculas de pira-

zinamida nas formas α- e β-PZA tambeacutem cristal do sistema monocliacutenico (a = 14372plusmn0007 b = 3711plusmn0003

(1)

(4)

(2)

(7)

(8)

(9)

(6)

(5) (3)

15

c = 10726plusmn0005 Aring β = 10192plusmn005ordm) indicando que a ressonacircncia entre o grupo amida e o anel de pirazina

dando algum caraacutecter de ligaccedilatildeo dupla da ligaccedilatildeo C(2)ndashC(7) eacute menos notoacuteria na moleacutecula β-PZA do que na α-

PZA O comprimento de ligaccedilatildeo dupla C=O na moleacutecula β-PZA (1231Aring) eacute menor do que a correspondente na

moleacutecula α-PZA (124Aring) Na β-PZA o aacutetomo de carbono da cadeia lateral situa-se perto do plano do anel

Assim o grupo carboxamida desvia-se cerca de 32ordm do plano do anel comparando com 5ordm na estrutura da α-

PZA[19] Na β-PZA existem tambeacutem diacutemeros centrossimeacutetricos ligados por ligaccedilotildees de hidrogeacutenio entre o

aacutetomo de hidrogeacutenio da amida e o aacutetomo de oxigeacutenio do grupo amida (Figura 16)

Figura 16 ndash Estrutura do polimorfo β da pirazinamida [20]

Existem grandes diferenccedilas entre as formas δ e β da pirazinamida no que diz respeito agraves ligaccedilotildees C(2)ndashC(7) e

C(7)ndashO(9) (estas diferenccedilas satildeo mais acentuadas quando comparando as formas δ e β do que comparando as

formas α e β da pirazinamida) A ressonacircncia entre o grupo amida e o anel de pirazina (a ligaccedilatildeo C(2)ndashC(7)

apresenta algum caraacutecter de ligaccedilatildeo dupla) eacute maior na α-PZA do que na β-PZA Neste pressuposto os compri-

mentos de ligaccedilatildeo obtidos para a δ-PZA (sistema tricliacutenico a = 5728plusmn0002 b = 5221plusmn0003 c =

9945plusmn0006 Aring β = 9727plusmn004) parecem indicar uma ressonacircncia reforccedilada entre o grupo amida e o anel de

pirazina na estrutura da δ-PZA do que na estrutura da α-PZA O aacutetomo de carbono C(7) do grupo carboxami-

da da δ-PZA situa-se muito perto do plano do anel da pirazina uma vez que o valor do acircngulo C(5)ndashC(2)ndashC(7)

eacute de (1792plusmn04)Aring Assim o plano do grupo carboxamida tem um desvio de apenas 08ordm em relaccedilatildeo ao anel de

pirazina Neste polimorfo sistema tricliacutenico haacute associaccedilatildeo em diacutemeros e a ligaccedilatildeo de hidrogeacutenio N(8)ndash

H(8rsquorsquo)middotmiddotmiddotO(9) tem um comportamento de 290Aring Natildeo parece existir no entanto nenhuma ligaccedilatildeo de hidrogeacutenio

forte a ligar os diacutemeros na estrutura cristalina da δ-PZA ao contraacuterio do que acontece nas estruturas da α- e β-

PZA (Figura 17)[21]

Em todos os polimorfos foi identificada a ligaccedilatildeo de hidrogeacutenio intramolecular NndashHN

16

Figura 17 ndash Estrutura do polimorfo δ da pirazinamida [21]

A Figura 18 apresenta a estrutura do polimorfo da pirazinamida γ Esta eacute a uacutenica forma de pirazinamida conhe-

cida onde natildeo haacute associaccedilatildeo em unidades dimeacutericas

Figura 18 ndash Estrutura do polimorfo γ da pirazinamida[22]

Apesar das estruturas cristalinas estarem publicadas natildeo eacute conhecida a relaccedilatildeo de estabilidade entre elas e satildeo

referidas na literatura temperaturas de fusatildeo semelhantes para todas as formas

17

142 ndash Picolinamida

A picolinamida (2-piridina carboxamida) Figura 19 foi estudada neste trabalho devido agraves suas semelhanccedilas

estruturais com a pirazinamida

Figura 19 ndash Estrutura da Picolinamida

A picolinamida soacutelido agrave temperatura ambiente muito soluacutevel em soluccedilatildeo aquosa aciacutedica apresenta actividade

bioloacutegica importante como inibidor da acccedilatildeo da poli(ADP-ribose) sintetase[23]

De acordo com a anaacutelise cristalograacutefica por difracccedilatildeo de raios-X foram identificadas duas modificaccedilotildees cristali-

nas da picolinamida ambas pertencentes ao grupo espacial monocliacutenico P21a com quatro moleacuteculas na ceacutelula

unitaacuteria[24] Numa modificaccedilatildeo (fase α a = 1642 b = 711 c = 519 Aring β = 1002ordm) duas moleacuteculas de PA

estatildeo ligadas por um par de ligaccedilotildees de hidrogeacutenio NHO para formar um diacutemero centrossimeacutetrico como

ocorre tambeacutem nos polimorfos α β e δ da pirazinamida (Figura 110) Os diacutemeros estatildeo ligados entre si por um

segundo conjunto de ligaccedilotildees de hidrogeacutenio NHO tal como no polimorfo β da pirazinamida[24] Nesta

modificaccedilatildeo o anel natildeo contribui para a ligaccedilatildeo de hidrogeacutenio e as cadeias moleculares adjacentes satildeo mantidas

juntas por forccedilas de van der Waals A segunda modificaccedilatildeo cristalina da PA para a qual apenas se conhecem os

paracircmetros da ceacutelula (fase β a = 2004 b = 1132 c = 536 Aring β = 986ordm) exibe estrutura dimeacuterica similar agrave da

primeira e segundo Takino e colaboradores teraacute uma associaccedilatildeo molecular semelhante agrave α-pirazinamida ou seja

neste caso a ligaccedilatildeo lateral dos diacutemeros envolve a participaccedilatildeo de um aacutetomo do anel de piridina como aceitador

de ligaccedilotildees de hidrogeacutenio [25]

Figura 110 ndash Arranjos moleculares da PA no polimorfo α a) formaccedilatildeo do diacutemero centrossimeacutetrico b) formaccedilatildeo de

cadeias ou bandas c) estrutura do polimorfo α da picolinamida As linhas a tracejado indicam as ligaccedilotildees de

hidrogeacutenio [24]

a) b) c)

18

143 ndash Ibuprofeno

O Ibuprofeno (IBP) (Figura 111) eacute um faacutermaco do grupo dos anti-inflamatoacuterios natildeo esteroacuteides (do subgrupo

quiacutemico dos derivados do aacutecido propanoacuteico) faacutermacos esses que tecircm em comum a capacidade de combater a

inflamaccedilatildeo a dor e a febre Tal como os outros anti-inflamatoacuterios natildeo esteroacuteides actua inibindo a produccedilatildeo de

prostagladinas substacircncias quiacutemicas produzidas pelo corpo que causam inflamaccedilatildeo e contribuem para a per-

cepccedilatildeo de dor pelo ceacuterebro Este faacutermaco reduz tambeacutem a febre ao bloquear a siacutentese de prostaglandinas no

hipotaacutelamo responsaacutevel pela regulaccedilatildeo da temperatura do corpo Tem ainda propriedades anticoagulantes

Juntamente com o aacutecido acetilsaliciacutelico (princiacutepio activo da Aspirina e de outros medicamentos) e o paracetamol

(princiacutepio activo do Ben-U-Ron e de outros medicamentos) o ibuprofeno faz parte da lista de faacutermacos essen-

ciais da Organizaccedilatildeo Mundial de Sauacutede [26]

Figura 111 ndash Estrutura do Ibuprofeno

A moleacutecula de IBP possui um carbono quiral e satildeo comercializadas quer a mistura raceacutemica de S(+) ndash IBP e

R(ndash) ndash IBP quer o enantioacutemero puro O enantioacutemero com interesse terapecircutico eacute o S(+) ndash IBP mas nas espe-

cialidades farmacecircuticas eacute incorporado o R(ndash) ndash IBP formando uma mistura raceacutemica [27ndash29]

A utilizaccedilatildeo de diversas teacutecnicas para a cristalizaccedilatildeo agrave temperatura ambiente em diferentes solventes cristaliza-

ccedilatildeo por mudanccedila de temperatura e cristalizaccedilatildeo por evaporaccedilatildeo do solvente conduziram agrave obtenccedilatildeo de cristais

de IBP raceacutemico com haacutebitos cristalinos diferentes [30 31] Por exemplo quando foi utilizada a teacutecnica de cris-

talizaccedilatildeo por arrefecimento foram observados cristais com forma de placas achatadas usando aacutelcoois como

solvente Os cristais obtidos a partir de acetona eacuteter etiacutelico e n-hexano tinham a forma de agulhas A cristaliza-

ccedilatildeo por mudanccedila de temperatura usando o diclorometano como solvente formou cristais de morfologia cuacutebi-

ca A partir destes resultados concluiu-se que podiam ser obtidas diferentes morfologias dos cristais (haacutebito

tamanho superfiacutecie) do IBP raceacutemico dependendo da preparaccedilatildeo e dos solventes usados [32] Estes cristais

tinham tambeacutem propriedades fiacutesicas diferentes Mas estas diferentes formas satildeo estruturalmente isomoacuterficas e

natildeo haacute um polimorfismo cristalino verdadeiro

A forma cristalograacutefica obtida nestes solventes forma I possui grupo espacial monocliacutenico P21c [32] Duas

moleacuteculas de ibuprofeno formam um diacutemero ciacuteclico atraveacutes das ligaccedilotildees de hidrogeacutenio dos grupos carboxiacutelicos

O diacutemero RS (plusmn) ndash IBP eacute formado por ligaccedilotildees de hidrogeacutenio atraveacutes de um centro de inversatildeo com uma

moleacutecula na configuraccedilatildeo R e outra na configuraccedilatildeo S (Figura 112)

Adicionalmente agrave bem conhecida fase cristalina I que funde a aproximadamente 75ordmC foi recentemente encon-

trada outra fase cristalina (II) que funde a uma temperatura mais baixa (17ordmC) e eacute menos estaacutevel [30] A compa-

19

raccedilatildeo das entalpias de fusatildeo das duas formas e a ausecircncia de transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido conduz agrave forte suspeita que

estas duas variedades polimoacuterficas formam um sistema monotroacutepico a fase I eacute a forma estaacutevel e a fase II eacute a

metaestaacutevel [32]

Figura 112 ndash Estrutura do polimorfo I da moleacutecula de ibuprofeno[33]

20

21

Capiacutetulo 2

22

23

2 Resultados e Discussatildeo

21 Estudo da Pirazinamida

211 ndash Avaliaccedilatildeo Preliminar

Na tabela 21 satildeo apresentadas imagens registadas sob luz polarizada dos soacutelidos obtidos por cristalizaccedilatildeo a

partir das soluccedilotildees por liofilizaccedilatildeo e tambeacutem da amostra de partida

Tabela 21 ndash Pirazinamida Imagens dos soacutelidos obtidos em diferentes condiccedilotildees experimentais (luz polarizada

ampliaccedilatildeo 200x)

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

1

-

Amostra comercial

4

Acetona

P1

2

-

P2

5

Dioxano

P1

3

Aacutegua

P1

6

Acetonitrilo

P1

Como pode concluir-se das imagens apresentadas na tabela os soacutelidos obtidos apresentam morfologias diferen-

tes Nas amostras obtidas em aacutegua e acetona na amostra comercial e na obtida por liofilizaccedilatildeo os cristais tecircm a

forma de agulhas apesar de apresentarem tamanhos diferentes muito mais finos no caso do liofilizado Os

cristais que precipitaram usando dioxano e acetonitrilo como solvente apresentam-se sob a forma de placas

A caracterizaccedilatildeo dos soacutelidos 1 a 5 foi efectuada por difracccedilatildeo de raios-X de poacute Os difractogramas obtidos

experimentalmente estatildeo representados nas Figuras 21 a 24 conjuntamente com os espectros simulados que

mais se lhe aproximam

24

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Inte

nsid

ade

2Theta

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Inte

nsid

ade

2Theta

Figura 21 ndash Espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute a) pirazinamida comercial b) simulado para a forma α

O difractograma de poacute da forma α da pirazinamida tem picos caracteriacutesticos a 2θ = 78 137 153 177 243

264 274 276 278ordm A semelhanccedila dos perfis dos difractogramas da pirazinamida comercial com o desta for-

ma natildeo deixa duacutevidas de que a amostra de partida eacute o polimorfo α

Para a pirazinamida cristalizada em aacutegua (conforme descrito na secccedilatildeo 4111) fez-se um estudo semelhante

natildeo foram encontradas mudanccedilas significativas na estrutura do soacutelido relativamente agrave amostra comercial pois

apesar de ter sido cristalizada a partir de aacutegua o difractograma possui picos com localizaccedilatildeo e intensidade relati-

va idecircnticas agraves presentes no polimorfo alfa da pirazinamida tendo assim sido o soacutelido identificado com a forma

α

Do mesmo modo a coincidecircncia do espectro obtido para a amostra obtida por liofilizaccedilatildeo e do simulado para a

forma γ permitiu concluir que por liofilizaccedilatildeo se obteve o polimorfo γ Figura 22 com picos caracteriacutesticos a 2θ

= 129 173 184 239 254 259 272 274 297 303 336 393ordm

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Inte

nsid

ad

e

2Theta

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Inte

nsid

ad

e

2Theta

Figura 22 ndash Espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute a) amostra de pirazinamida obtida por liofilizaccedilatildeo b) simulado para o

polimorfo γ

A cristalizaccedilatildeo de acetona origina a forma δ da pirazinamida (Figura 23) com picos caracteriacutesticos a 2θ = 91

164 173 182 200 235 277ordm

a) b)

a) b)

25

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Inte

nsid

ad

e

2Theta

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Inte

nsid

ad

e

2Theta

Figura 23 ndash Espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute a) pirazinamida cristalizada em acetona b) simulado para a forma δ

Em dioxano foi obtida uma mistura das formas β ( 2θ = 126 168 169 253 255 267 272ordm) e γ como se

conclui da Figura 24

0 5 10 15 20 25 30 35 40

2Theta

Inte

nsid

ad

e

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Inte

nsid

ad

e

2Theta

γγγγ

ββββ

Figura 24 ndash Espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute a) amostra cristalizada em dioxano b) espectro simulado das formas

β e γ

A amostra cristalizada em acetonitrilo natildeo foi avaliada por este meacutetodo de estudo e seraacute discutida mais agrave frente

Dispomos de amostras puras dos polimorfos α δ e γ da pirazinamida sendo portanto possiacutevel fazer a sua

caracterizaccedilatildeo por espectroscopia de infravermelho e investigar a relaccedilatildeo de estabilidade entre as fases

212 ndash Caracterizaccedilatildeo por Espectroscopia de Infravermelho

A anaacutelise por espectrofotometria de infravermelho pode ser de grande utilidade na caracterizaccedilatildeo de estruturas

polimoacuterficas quanto agrave sua estrutura quiacutemica fornecendo indicaccedilatildeo de ocorrecircncia de modificaccedilotildees apoacutes o pro-

a) b)

a) b)

26

cesso de cristalizaccedilatildeo Para poder ser utilizada com esta finalidade eacute necessaacuterio produzir amostras puras de cada

um dos polimorfos e caracterizaacute-los previamente

Nos estudos publicados sobre infravermelho da pirazinamida no estado soacutelido foi utilizada a forma α [3435] e

em muitos trabalhos natildeo eacute identificado o polimorfo utilizado [36ndash40] Neste trabalho estamos em condiccedilotildees de

fazer a caracterizaccedilatildeo espectroscoacutepica das formas α γ e δ da pirazinamida

Neste composto satildeo de particular relevacircncia os modos vibracionais envolvendo os grupos NndashH e C=O (grupos

envolvidos na formaccedilatildeo de ligaccedilotildees de hidrogeacutenio) que seratildeo alvo de anaacutelise mais detalhada

Os espectros de infravermelho registados para os polimorfos α δ e γ da pirazinamida satildeo apresentados nas

Figuras 25 a 27 Estes espectros foram obtidos em pastilha de KBr Espectros obtidos no modo de reflectacircncia

total atenuada provaram que a preparaccedilatildeo da pastilha natildeo tem efeito nas formas polimoacuterficas

3600 3500 3400 3300 3200 3100 3000 2900 2800

Absorvancia au

Numero de onda cm-1

3412

3289

3161

2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400

Absorvancia au

439

551

669

786

874

1022

1165

1389

1510

1598

Numero de onda cm-1

1707

1620

Figura 25 ndash Espectro de IV da pza comercial polimorfo α a) 3650 ndash 2800 cm-1 b) 2000 ndash 400 cm-1

Satildeo registadas diferenccedilas notoacuterias nos espectros dos trecircs polimorfos Iremos referir as mais significativas

O espectro de absorccedilatildeo na regiatildeo do infravermelho da pirazinamida comercial (Figura 25 polimorfo α) apre-

senta bandas intensas em 3412 3289 e 3161 cm-1 atribuiacutedas agrave elongaccedilatildeo do NndashH e em 1707 cm-1 atribuiacuteda ao

grupo amida (elongaccedilatildeo C=O e deformaccedilatildeo angular NH2 amida I)) No caso do polimorfo γ Figura 26 a

elongaccedilatildeo do NndashH daacute origem a bandas em 3433 3308 3252 e 3166 e a vibraccedilatildeo Amida I daacute lugar a bandas em

1707 e 1686 cm-1

a) b)

27

3600 3500 3400 3300 3200 3100 3000 2900 2800

00

05

10

15

Numero de onda cm-1

Absorvancia au 3433

3308

3252

3166

2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400

00

05

10

15

1585

434549

653779

876

1027

1053

1168

1373

1524

1603

Numero de onda cm-1

Absorvancia au 1707

1686

Figura 26 ndash Espectro de IV da pza liofilizada polimorfo γ a) 3650 ndash 2800 cm-1 b) 2000 ndash 400 cm-1

O espectro de IV do polimorfo δ Figura 27 apresenta na regiatildeo de elongaccedilatildeo do NndashH um perfil proacuteximo do

do polimorfo α mas os maacuteximos de absorvacircncia situam-se a 3426 3287 e 3168 cm-1 Recordar que na estrutura

cristalina de ambos os polimorfos estatildeo presentes diacutemeros centrossimeacutetricos os quais natildeo existem no polimorfo

γ A vibraccedilatildeo Amida I tem o maacuteximo de absorvacircncia no valor de energia mais baixo dos trecircs polimorfos 1674

cm-1

3600 3500 3400 3300 3200 3100 3000 2900 2800

02

04

06

08

10

12

14

16

18

20

Absorvancia au

Numero de onda cm-1

3426

3287

3168

2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400

02

04

06

08

10

12

14

16

18

20

439561657

873

1027

1063

1089

1176

1385

1436

1524

1591

Absorvancia au

Numero de onda cm-1

1674

Figura 27 ndash Espectro de IV da pza cristalizada de acetona a 25ordmC polimorfo δ a) 3650 ndash 2800 cm-1 b) 2000 ndash 400 cm-1

213 ndash Investigaccedilatildeo de relaccedilotildees de estabilidade dos polimorfos da Pirazinamida

Iniciou-se a investigaccedilatildeo com o estudo de pza comercial polimorfo α por calorimetria diferencial de varrimen-

to com velocidade de varrimento β = 10ordmCmin efectuando aquecimento entre 25ordmC e 197ordmC

A Figura 28 mostra um termograma tiacutepico obtido nestas condiccedilotildees para a pza comercial

a) b)

a) b)

28

60 80 100 120 140 160 180 200

20

30

40

50

60

70

Flu

xo

de

Ca

lor

(mw

)

Temperatura (C)

Figura 28 ndash Curva de DSC do polimorfo α da pirazinamida aquecimento de 75ordmC ateacute 197ordmC β = 10ordmCmin

m = 122mg

A curva de de DSC do polimorfo α apresenta dois sinais endoteacutermicos De um conjunto de 6 amostras inde-

pendentes obteve-se para o 1ordmpico os valores de Tonset = (1462 plusmn 03) ordmC e ∆H = (14 plusmn 03) kJmol e para o

2ordmpico Tonset = (1881 plusmn 05) ordmC e ∆H = (281 plusmn 02) kJmol A Tabela 22 sumaria os resultados obtidos

Tabela 22 ndash Valores de temperatura e de entalpia das transiccedilotildees observadas no aquecimento da

pirazinamida polimorfo α β = 10ordmCmin

1ordmPico 2ordmPico

Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) 1 1462 15 1883 280 2 1464 17 1886 284 3 1459 12 1878 281 4 1466 09 1873 280 5 1458 16 1881 283 6 1463 12 1883 279

Meacutedia e desvio padratildeo 1462plusmn03 14plusmn03 1881plusmn05 281plusmn02

A partir do conhecimento termodinacircmico que se tem e dos valores de entalpia calculados podemos prever que

o 1ordmpico da curva de DSC da Figura 28 corresponde a uma transiccedilatildeo de fase soacutelido-soacutelido do composto e o 2ordm

pico corresponde agrave sua fusatildeo uma vez que o valor de entalpia deste uacuteltimo eacute muito superior quando compara-

do com o primeiro Um processo de aquecimento de 25ordmC ateacute 197ordmC efectuado por termomicroscopia permitiu

registar as imagens apresentadas na Figura 29

29

34ordmC 97ordmC 135ordmC 153ordmC

155ordmC 158ordmC 172ordmC 177ordmC

184ordmC 187ordmC 189ordmC 192ordmC

Figura 29 ndash Transiccedilotildees de fase observadas para a pza comercial por termomicroscopia de luz polarizada no decurso do

aquecimento de 25ordmC a 197ordmC β = 10ordmCmin ampliaccedilatildeo 200x

Estas imagens confirmam a identificaccedilatildeo das transiccedilotildees discutidas acima

Seguidamente fez-se um estudo mais pormenorizado destes resultados realizando dois aquecimentos um pri-

meiro ateacute ao fim da transiccedilatildeo de fase (de 25ordmC ateacute 160ordmC) seguido de arrefecimento ateacute 25ordmC e depois de aque-

cimento ateacute agrave fusatildeo (de 25ordmC ateacute 197ordmC) Os resultados obtidos estatildeo exemplificados na Figura 210 Nos pro-

cessos de arrefecimento natildeo foi registado qualquer pico (arrefecimento conduzido a 20ordmCmin 10ordmCmin

5ordmCmin e 2ordmCmin)

20000 40000 60000 80000 100000 120000 140000 160000 180000 200000

200000

300000

400000

500000

600000

2

Flu

xo d

e C

alo

r (m

W)

Temperatura (C)

1

Figura 210 ndash Curva de DSC da pza comercial com β = 10ordmCmin e m = 115mg a) 1ordm aquecimento de 25ordmC a 160ordmC

b) 2ordm aquecimento de 25ordmC a 197ordmC apoacutes arrefecimento do soacutelido 2 ateacute agrave temperatura ambiente

a)

b)

20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

Temperatura (ordmC)

20

30

40

50

60

30

Os resultados de quatro experiecircncias levadas a cabo nestas condiccedilotildees estatildeo indicados na Tabela 23

Tabela 23 ndash Valores de temperatura e de entalpia de transiccedilatildeo obtidos por aquecimento da

pirazinamida polimorfo α nas condiccedilotildees indicadas na Figura 210 β = 10ordmCmin

Curva a) Curva b)

Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) 1 1464 14 1885 281 2 1462 12 1879 284 3 1462 16 1882 277 4 1465 14 1884 282

Meacutedia e desvio padratildeo 1463plusmn02 14plusmn02 1883plusmn02 281plusmn03

Com estes resultados podemos confirmar a existecircncia de uma transiccedilatildeo de fase por volta dos 146ordmC (no 1ordm

aquecimento) Tonset = (1463 plusmn 02)ordmC ∆H = (14 plusmn 02) kJmol n = 4 e apenas a ocorrecircncia de fusatildeo por

volta dos 188ordmC no 2ordm aquecimento Tonset = (1883 plusmn 02)ordmC ∆H = (281 plusmn 03) kJmol Pode concluir-se que a

forma inicial da pza comercial se transforma noutra e que eacute esta segunda que sofre fusatildeo

O espectro de infravermelho da amostra obtida apoacutes a transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido Figura 211 aponta para a trans-

formaccedilatildeo do polimorfo α no polimorfo γ

3600 3450 3300 3150 3000

-01

00

01

02

03

04

05

06

07

08

09

10

3285

3414

Absorvancia au

Numero de onda cm-1

a)

b)

3430

33073244

3164

3085

2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400

-01

00

01

02

03

04

05

06

07

08

09

10

4371523

1601

617

1157

1512

1578

1610

546

651775

877

1025

10541169

1374

1582

Absorvancia au

Numero de onda cm-1

a)

b)

1706

1687

Figura 211 ndash Espectro de IV da pza comercial a) composto de partida b) apoacutes transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido i) 3650 ndash 2800 cm-

1 ii) 2000 ndash 400 cm-1

Com a teacutecnica de difracccedilatildeo de raios X aplicada a uma amostra de pza comercial aquecida ateacute 160ordmC confirmou-

se que a forma cristalina final (apoacutes transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido) eacute a forma gama (γ-pirazinamida)

Uma amostra obtida por aquecimento do polimorfo α ateacute 160ordmC foi deixada agrave temperatura ambiente e foi

novamente analisada 3 meses depois efectuando um aquecimento ateacute 197ordmC verificando-se que mesmo apoacutes

este tempo natildeo sofreu alteraccedilatildeo o termograma obtido eacute similar ao apresentado na Figura 210 b)

Para o polimorfo obtido por liofilizaccedilatildeo polimorfo γ o estudo calorimeacutetrico por DSC conduziu a curvas

exemplificadas na Figura 212 o que era o esperado atendendo aos resultados jaacute referidos

i) ii)

31

20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

20

40

60

80

Temperatura (C)

Flu

xo

de

ca

lor

(mW

)

Figura 212 ndash Curva de DSC do polimorfo γ da pirazinamida aquecimento de 25ordmC ateacute 197ordmC β = 10ordmCmin

m = 303mg

Na curva de DSC do polimorfo γ (Figura 212) observa-se apenas um sinal endoteacutermico correspondente agrave

fusatildeo da amostra De um conjunto de 3 amostras independentes obteve-se para o processo de fusatildeo os valores

de Tonset = (1882 plusmn 01)ordmC e ∆H = (280 plusmn 02)kJmol Tabela 24

Tabela 24 ndash Valores de temperatura e de entalpia de transiccedilatildeo de fase registada no aque-

cimento da pirazinamida polimorfo γ β = 10ordmCmin

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

1 1881 280 2 1881 278 3 1883 282

Meacutedia e desvio padratildeo 1882plusmn01 280plusmn02

Com estes resultados podemos concluir que esta forma polimoacuterfica da pirazinamida natildeo experimenta qualquer

transformaccedilatildeo soacutelido-soacutelido antes da fusatildeo

A amostra de pza cristalizada de acetona (polimorfo δ) foi tambeacutem caracterizada por calorimetria diferencial de

varrimento realizando ensaios de aquecimento ateacute 197ordmC com velocidade de 10ordmCmin (Figura 213)

32

20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

20

40

60

Temperatura (C)

Flu

xo

de

ca

lor

(mW

)

Figura 213 ndash Curva de DSC do polimorfo δ da pirazinamida (aquecimento de 25ordmC ateacute 197ordmC β = 10ordmCmin

m = 147mg)

Podemos verificar novamente a ocorrecircncia de duas transformaccedilotildees endoteacutermicas sendo que a primeira corres-

ponde a transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido Tonset = (1305 plusmn 03) ordmC ∆H = (17 plusmn 02) kJmol n = 5 e a segunda agrave fusatildeo

Tonset = (1883 plusmn 01) ordmC ∆H = (276 plusmn 06) kJmol n = 5 A Tabela 25 resume os resultados obtidos

O polimorfo δ foi entatildeo aquecido ateacute 165ordmC (apoacutes a transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido) natildeo se tendo observado qualquer

transiccedilatildeo de fase no arrefecimento subsequente ateacute agrave temperatura ambiente O espectro de difracccedilatildeo de raios-X

de poacute da amostra resultante deste ciclo de aquecimento arrefecimento permitiu concluir que a forma delta se

transforma no polimorfo gama apoacutes aquecimento

Tabela 25 ndash Valores de temperatura e de entalpia das transiccedilotildees de fase registadas no aqueci-

mento da pirazinamida polimorfo δ β = 10ordmCmin

1ordmPico 2ordmPico

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) 1 1308 18 1884 279 2 1303 17 1881 268 3 1304 18 1884 275 4 1301 14 1883 279 5 1307 17 1882 278

Meacutedia e desvio padratildeo 1305plusmn03 17plusmn02 1883plusmn01 276plusmn06

Na Figura 214 a) podemos verificar a existecircncia de uma grande irregularidade no pico correspondente agrave transi-

ccedilatildeo soacutelido-soacutelido o que poderaacute indicar a co-existecircncia de vaacuterias transformaccedilotildees Sendo assim fez-se um novo

estudo efectuando um aquecimento ateacute 137ordmC que eacute a zona onde existem os vaacuterios picos (Figura 214 b)) O

espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute desta amostra confirmou tratar-se da forma γ da pirazinamida natildeo ocor-

33

rendo qualquer outra transiccedilatildeo de fase apesar da irregularidade apresentada nos picos que poderaacute resultar de

heterogeneidade das partiacuteculas soacutelidas

120 140

32

34

36

Flu

xo

de

Calo

r (m

W)

Temperatura (C)

b) Aquecimento ateacute 165 C

a) Aquecimento ateacute 137 C

Figura 214 ndash Curvas de DSC para a pza cristalizada em acetona β = 10ordmCmin a) aquecimento de 25ordmC ateacute 137ordmC m =

147 mg b) aquecimento de 25ordmC ateacute165ordmC m = 152 mg

Foram obtidas para a amostra de pirazinamida gerada por cristalizaccedilatildeo em acetonitrilo amostra 6 na Tabela

21 as curvas de DSC apresentadas na Figura 215 registadas em diferentes condiccedilotildees experimentais aquecimen-

to ateacute agrave fusatildeo no caso da curva a e num ciclo de aquecimentos arrefecimentos no caso das curvas b Os arrefe-

cimentos foram realizados a 10ordmCmin natildeo se registando qualquer transiccedilatildeo de fase nesses varrimentos

Figura 215 ndash Curvas de DSC para a pza cristalizada em acetonitrilo (polimorfos α e δ) a m = 161 mg aquecimento de

25ordmC ateacute 197ordmC b1 m = 181 mg aquecimento de 25ordmC ateacute 135ordmC b2 aquecimento de 25ordmC ateacute 165ordmC apoacutes

arrefecimento de b1 ateacute 25ordmC b3 aquecimento de 25ordmC ateacute 197ordmC apoacutes arrefecimento de b2 ateacute 25ordmC β =

10ordmCmin

Temperatura (ordmC)

Flu

xo d

e C

alo

r (m

W)

34

Na Figura 215 observam-se duas transiccedilotildees endoteacutermicas antes do pico de fusatildeo Estas transformaccedilotildees de fase

foram estudadas por espectroscopia de IV

O espectro de IV da amostra de partida Figura 216 a) confirma que na cristalizaccedilatildeo em acetonitrilo foi gerada

uma mistura dos polimorfos α e δ (Figura 216 a)) Registou-se tambeacutem espectros de IV da amostra aquecida ateacute

135ordmC (como na curva de DSC b1 da Figura 215) Figura 216 b)) seguida de arrefecimento ateacute 25ordmC e da

amostra aquecida ateacute 165ordmC Figura 216 c)

Figura 216 ndash Espectro de Infravermelho de a) amostra de pirazinamida cristalizada em acetonitrilo b) amostra anterior

apoacutes aquecimento ateacute 135ordmC c) amostra apoacutes aquecimento ateacute 165ordmC A) espectros dos polimorfos α e

δ puros B) espectro do polimorfo γ puro

Satildeo evidentes a partir da Figura 216 as transiccedilotildees do polimorfo δ para o polimorfo α que posteriormente se

transforma no polimorfo γ A identidade das fases soacutelidas foi ainda confirmada por difracccedilatildeo de raios-X reali-

zadas em amostras preparadas de forma similar

Apesar de natildeo poder ser obtida a forma polimoacuterfica β pura os dados de DSC e termomicroscopia realizados na

amostra 5 (β + γ) mostram uma transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido endoteacutermica aos 95ordmC β = 10ordmCmin (Figura 217)

originando o polimorfo γ como depois foi confirmado por espectroscopia de IV e pela temperatura de fusatildeo

caracteriacutestica

Numero de onda cm-1

Absorv

ancia

u

a

a)

b)

c)

A

B

35

Figura 217 ndash a) Curvas de aquecimento da pza cristalizada de dioxano polimorfos β e γ m = 166 mg β = 10ordmCmin b)

Imagens de termomicroscopia registadas antes e depois da transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido

Estabilidade relativa dos polimorfos de pirazinamida

Todas as transiccedilotildees de fase verificadas no estudo da pirazinamida satildeo endoteacutermicas e na ausecircncia de mudanccedilas

conformacionais significativas da moleacutecula de pza nos diferentes polimorfos este comportamento aponta para

uma relaccedilatildeo enantiotroacutepica entre as fases envolvidas [122641] De acordo com Burger e Ramberger esta regra

da entalpia da transiccedilatildeo faz previsotildees correctas em 99 dos casos [26] A partir do estudo do comportamento

teacutermico das formas α β δ e γ da pirazinamida pode-se prever o diagrama energia de Gibbs em funccedilatildeo da tem-

peratura que se apresenta na Figura 218

Figura 218 ndash Diagrama de energia temperatura das formas cristalinas (α β δ e γ) da pirazinamida G representa a ener-

gia de Gibbs T a temperatura de transiccedilatildeo

Temperatura (ordmC)

dQ

dt

(mW

)

a) b)

Antes da transiccedilatildeo Depois da Transiccedilatildeo

Temperatura

Energ

ia

36

De acordo com este diagrama o polimorfo δ eacute a forma soacutelida termodinamicamente estaacutevel agrave temperatura

ambiente e o polimorfo γ eacute a forma cristalina mais estaacutevel acima de ~ 145ordmC De realccedilar a elevada estabilidade

cineacutetica de todas as formas polimoacuterficas da pirazinamida

22 Estudo da Picolinamida

Na tabela satildeo apresentadas imagens registadas sob luz polarizada das formas soacutelidas obtidas por cristalizaccedilatildeo a

partir das soluccedilotildees e tambeacutem da amostra de partida

Tabela 26 ndash Picolinamida Imagens dos soacutelidos obtidos em diferentes condiccedilotildees experimentais (luz polarizada

ampliaccedilatildeo 200x)

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

1

-

Amostra comercial

4

Etanol

P1

2

Acetato de etilo

P1

5

Etanol

P2

3

Acetato de etilo

P2

Foram observadas formas cristalinas com diferentes morfologias Quer na utilizaccedilatildeo de acetato de etilo quer na

amostra comercial foram obtidos cristais com a forma de placas apesar de apresentarem tamanhos diferentes

Os cristais que precipitaram usando etanol como solvente apresentam a forma de aglomerados esfeacutericos

Devido a problemas teacutecnicos com o difractoacutemetro de raios-X de poacute do Departamento de Fiacutesica da Universida-

de de Coimbra natildeo foi possiacutevel caracterizar as amostras por este meacutetodo

221 ndash Estudo da Picolinamida comercial

Apenas a picolinamida comercial foi caracterizada num equipamento de difracccedilatildeo de raios-X de poacute sendo a

amostra sujeita a moagem antes do ensaio O difractograma obtido estaacute representado na Figura 219 juntamen-

te com o espectro simulado da forma cristalina de picolinamida que se encontra caracterizada estruturalmente

37

[24] O difractograma de poacute da picolinamida comercial tem picos caracteriacutesticos a 2θ = 1665 1737 2068

2516 2802 3500ordm

10 20 30 40

Inte

nsid

ade

2Theta

b) Simulado

a) Experimental

Figura 219 ndash Espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute da picolinamida comercial a) experimental b) simulado

Da comparaccedilatildeo entre os dois difractogramas natildeo eacute possiacutevel afirmar que nos dois casos as moleacuteculas tenham a

mesma orientaccedilatildeo cristalograacutefica Voltaremos a discutir estes resultados mais tarde

O comportamento teacutermico da amostra de picolinamida comercial foi investigado por calorimetria diferencial de

varrimento e por termomicroscopia com luz polarizada

Na Figura 220 eacute apresentada uma curva tiacutepica obtida no estudo da picolinamida comercial por calorimetria

diferencial de varrimento com uma velocidade de varrimento β = 10ordmCmin realizando um aquecimento de

25ordmC ateacute 115ordmC

20 40 60 80 100

20

40

Temperatura (C)

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Figura 220 ndash Curva de DSC para a PA comercial aquecimento de 25ordmC ateacute 115ordmC β = 10ordmCmin m = 138mg

A curva de DSC da PA comercial Figura 220 apresenta tipicamente trecircs sinais endoteacutermicos De um conjunto

de 3 amostras independentes obteve-se para o 1ordmpico os valores de Tonset = (802plusmn005) ordmC e ∆H =

38

(020plusmn001)kJmol para o 2ordmpico os valores de Tonset = (10175plusmn008) ordmC e ∆H = (022plusmn001) kJmol e para o

3ordmpico os valores de Tonset = (1067plusmn01) ordmC e ∆H = (187plusmn005) kJmol Tabela 27

Tabela 27 ndash Valores de temperatura e de entalpia das transiccedilotildees de fase registadas no aquecimento da pico-

linamida amostra comercial β = 10ordmCmin

1ordmPico 2ordmPico 3ordmPico

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) 1 802 020 1018 022 1066 187 2 802 019 1017 022 1068 187 3 802 020 1018 021 1067 188

Meacutedia e desvio padratildeo 802plusmn005 020plusmn001 10175plusmn008 022plusmn001 1067plusmn01 187plusmn005

Imagens de termomicroscopia obtidas num varrimento realizado em condiccedilotildees idecircnticas satildeo apresentadas na

Figura 221 e confirmam o primeiro processo endoteacutermico como uma transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido

25ordmC 86ordmC 96ordmC 98ordmC

108ordmC 115ordmC

Figura 221 ndash Transiccedilotildees de fase observadas para a PA comercial por termomicroscopia de luz polarizada no decurso do

aquecimento de 25ordmC a 115ordmC β = 10ordmCmin ampliaccedilatildeo 200x

Uma vez confirmada a existecircncia de transiccedilotildees soacutelido-soacutelido no aquecimento da amostra de picolinamida

comercial estudou-se este processo em mais pormenor Fizeram-se ciclos de aquecimento arrefecimento ateacute

95ordmC e ateacute 105ordmC (temperaturas a que se verifica o fim da transiccedilatildeo) que se encontram representadas nas Figu-

ras 222 e 223

39

20 30 40 50 60 70 80 90 100

19

20

21F

luxo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

Arrefecimento

1 Aquecimento

20 40 60 80 100 120

20

30

40

Temperatura (C)

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Figura 222 ndash Curvas de DSC para a PA comercial β = 10ordmCmin m = 147mg a) aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC segui-

do de arrefecimento ateacute 25ordmC b) 2ordm aquecimento de 25ordmC ateacute 115ordmC

20 30 40 50 60 70 80 90 100 110

19

20

21

22

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

Arrefecimento

1 Aquecimento

20 40 60 80 100 120

20

30

40

Temperatura (C)

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Figura 223 ndash Curvas de DSC para a PA comercial β = 10ordmCmin m = 143mg a) aquecimento de 25ordmC ateacute 105ordmC segui-

do de arrefecimento ateacute 25ordmC b) 2ordm aquecimento de 25ordmC ateacute 115ordmC

Como eacute visiacutevel na Figura 222 no processo de arrefecimento natildeo eacute registada qualquer transiccedilatildeo de fase o que se

confirma pela ausecircncia de endoteacutermica correspondente agrave transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido na curva b) Em contrapartida

no processo de arrefecimento ilustrado na Figura 223 regista-se um processo exoteacutermico de baixa energia e no

aquecimento subsequente apenas o principal pico de fusatildeo eacute observado

Antes de passar agrave avaliaccedilatildeo por espectroscopia de Infravermelho dos diferentes soacutelidos obtidos nestes ciclos de

aquecimento arrefecimento referiremos os resultados de estudos por DSC dos soacutelidos obtidos por arrefeci-

mento do fundido

Nas Figuras 224 e 225 ilustram-se alguns resultados de ciclos de aquecimento arrefecimento a partir do fun-

dido β = 10ordmCmin Como se vecirc na Figura 224 c) apoacutes a cristalizaccedilatildeo do fundido satildeo obtidos dois picos de

elevada entalpia com Tonset = 102ordmC e 106ordmC que indiciam fusatildeo de duas formas polimoacuterficas diferentes Com

base nestes resultados eacute razoaacutevel interpretar a transiccedilatildeo a 102ordmC como um processo de fusatildeo Neste sentido o

ciclo aquecimento arrefecimento ilustrado na Figura 223 a) terminaria com a fusatildeo de uma contribuiccedilatildeo resi-

a) b)

a) b)

40

dual de uma forma soacutelida que no arrefecimento cristaliza no polimorfo mais abundante obtendo-se em seguida

fusatildeo desta forma pura Figura 223 b) Pode concluir-se que da comparaccedilatildeo das Figuras 224 e 225 que o arre-

fecimento do fundido pode resultar em formaccedilatildeo de estruturas diferentes em ciclos diferentes

20 40 60 80 100 120

-20

-10

0

10

20

30

40

50

Flu

xo

de C

alo

r (m

W)

Temperatura (C)

c) 2 Aquecimento

b) Arrefecimento

a) 1 Aquecimento

Figura 224 ndash Curvas de DSC para a PA comercial β = 10ordmCmin m = 164mg aquecimento seguido de arrefecimento e

novo aquecimento

20 40 60 80 100 120

-50

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

50

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

e) 3 Aquecimento

d) 2 Arrefecimento

c) 2 Aquecimento

b) 1 Arrefecimento

a) 1 Aquecimento

Figura 225 ndash Curvas de DSC para a PA comercial m = 147mg 1ordmaquecimento β = 10ordmCmin 1ordmarrefecimento β =

1ordmCmin 2ordmaquecimento β = 10ordmCmin 2ordmarrefecimento β = 10ordmCmin 3ordmaquecimento β =

10ordmCmin

Foram registados os espectros de FTIRATR da amostra obtida em ciclos de aquecimento arrefecimento

como referidos na Figura 222 a) e 223 a) Os espectros satildeo apresentados na Figura 226 onde estatildeo tambeacutem

identificadas as bandas principais

41

000

005

010

015

1612

316832751294

695

749

784

825

996

1043

10881155

1221

1246

1288

1386

1440

1468

15671586

1668

C 105

000

007

014

16143060

327434113450

1567

695

749

793

825

910

996

104310911164

1250

1288

1386

1443

1468

1586

Ab

so

rva

ncia

u

a

C 95

3300 3000 2700 1600 1400 1200 1000 800

000

008

016

3060

3451

15671601

1662

31663432

698

755

793

828907

996

10401094

1145

1285

1386

1440

15861659

3166

3273

Numero de onda cm-1

C 253415

Figura 226 ndash Espectro de IVATR da PA comercial a) composto de partida b) apoacutes aquecimento ateacute 95ordmC c) apoacutes

aquecimento ateacute 105ordmC

Eacute interessante verificar a semelhanccedila do perfil das bandas do espectro da picolinamida comercial Figura 226 a)

na regiatildeo de elongaccedilatildeo do NndashH com o dos espectros dos polimorfos α e δ da pirazinamida (Figuras 25 e 27)

Relembremos que nestas duas fases da pirazinamida haacute associaccedilatildeo molecular com a formaccedilatildeo de dois diacutemeros

centrossimeacutetricos que estatildeo tambeacutem presentes no cristal da picolinamida

Os espectros dos soacutelidos resultantes dos diferentes tratamentos teacutermicos diferem principalmente como espera-

do na regiatildeo de elongaccedilatildeo do NndashH e na amida I O espectro c) apresenta grande semelhanccedila com o obtido por

Fausto e Colaboradores [23 25] para um cristal obtido por annealing dum filme de vidro a T = 280 K e corres-

ponde a um polimorfo diferente do que estaacute presente na amostra de partida

O espectro apresentado na Figura 226 b) na interpretaccedilatildeo que temos vindo a fazer seria originado por uma

mistura de polimorfos Para a validaccedilatildeo desta interpretaccedilatildeo seraacute essencial proceder ao estudo por difracccedilatildeo de

raios-X de poacute das amostras preparadas de modo idecircntico

Numa nota final apresenta-se na Figura 227 A o espectro FTIRATR registado apoacutes moagem da amostra de

picolinamida comercial em almofariz no procedimento habitualmente usado na preparaccedilatildeo de pastilha para

infravermelho Como eacute evidente da comparaccedilatildeo com o espectro da amostra analisada sem preparaccedilatildeo Figura

227 B a moagem produz alteraccedilatildeo da forma polimoacuterfica Lembremos que na obtenccedilatildeo do espectro de difrac-

ccedilatildeo de raios-X de poacute apresentado na Figura 219 se procedeu agrave moagem do composto Seraacute portanto necessaacute-

rio realizar mais ensaios sobre a amostra comercial para confirmar as conclusotildees que a Figura 219 indica as

diferenccedilas observadas nos difractogramas poderatildeo resultar da moagem da amostra

a)

b)

c)

42

3600 3500 3400 3300 3200 3100 3000 2900 2800

000

005

010

015

Ab

so

rvacircn

cia

(u

a)

Numero de onda (cm-1)

B Amostra comercial

A Amostra comercial sujeita a moagem

1600 1400 1200 1000 800 600

000

005

010

015

020

025

030

Abso

rvacirc

ncia

(u a

)

Numero de onda (cm-1)

B Amostra comercial

A Amostra comercial sujeita a moagem

Figura 227 ndash Espectro de IVATR da picolinamida a) 3600 ndash 2800 cm-1 b) 1700 ndash 600 cm-1 A amostra comercial sujeita

a moagem B amostra comercial

222 ndash Estudo da Picolinamida cristalizada em acetato de etilo e em etanol

A investigaccedilatildeo do comportamento teacutermico das diferentes amostras obtidas por cristalizaccedilatildeo em soluccedilatildeo por

calorimetria diferencial de varrimento de 25ordmC ateacute agrave fusatildeo estaacute ilustrado nas Figuras 228 a 229 Para os soacutelidos

obtidos por cristalizaccedilatildeo em etanol e em acetato de etilo agrave temperatura ambiente eacute registado um pico de fusatildeo

largo com temperatura de onset entre 96 e 97ordmC e entalpia compreendida entre 15 e 18 kJmol Os ensaios

foram efectuados 3 semanas apoacutes a preparaccedilatildeo das amostras e natildeo eacute expectaacutevel que a largura do pico possa ser

devida agrave contaminaccedilatildeo com o solvente Em ensaios realizados dois meses mais tarde verificou-se que natildeo ocor-

reu alteraccedilatildeo na amostra cristalizada de etanol enquanto que evoluccedilatildeo niacutetida teve lugar na amostra cristalizada

de acetato de etilo agrave temperatura ambiente Figuras 230 e 231

Na amostra obtida por cristalizaccedilatildeo em acetato de etilo com evaporaccedilatildeo do solvente a 4ordmC para aleacutem deste

primeiro pico eacute tambeacutem observado um segundo pico com temperatura de onset Tonset ~ 105ordmC Estes resulta-

dos apontam para a existecircncia de polimorfos gerados concomitantemente por este meacutetodo de cristalizaccedilatildeo

estando previstas novas experiecircncias para verificar a reprodutibilidade dos resultados e caso esta se confirme a

investigaccedilatildeo do soacutelido obtido por difracccedilatildeo de raios-X de poacute e de monocristal

a) b)

43

20 40 60 80 100 120

20

25

30

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

b) PA em acetato de etilo (frio)

a) PA em acetato de etilo (T amb)

Figura 228 ndash Curvas de DSC para a PA cristalizada em acetato de etilo β = 10ordmCmin a) meacutetodo P1prime m = 147 mg b)

meacutetodo P2prime m = 148 mg

20 40 60 80 100 120

20

25

30

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

b) PA em etanol (frio)

a) PA em etanol (T amb)

Figura 229 ndash Curvas de DSC para a PA cristalizada em etanol β = 10ordmCmin a) meacutetodo P1prime m = 152 mg b) meacutetodo

P2prime m = 149 mg

44

20 40 60 80 100 120

20

30

40

50

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

b) Aquecimento em Maio

a) Aquecimento em Marccedilo

Figura 230 ndash Curvas de DSC para a PA cristalizada em acetato de etilo agrave temperatura ambiente β = 10ordmCmin a) aque-

cimento em Marccedilo m = 138 mg b) aquecimento em Maio m = 135 mg

20 40 60 80 100 120

20

22

24

26

28

Flu

xo

de

Calo

r (m

W)

Temperatura (C)

b) Aquecimento em Maio

a) Aquecimento em Marccedilo

Figura 231 ndash Curvas de DSC para a PA cristalizada em etanol agrave temperatura ambiente β = 10ordmCmin a) aquecimento em

Marccedilo m = 139 mg b) aquecimento em Maio m = 144 mg

23 Estudo do Ibuprofeno

Como referido na secccedilatildeo 143 estaacute descrito que a mesma forma polimoacuterfica do ibuprofeno eacute obtida por crista-

lizaccedilatildeo em vaacuterios solventes e seguindo vaacuterios meacutetodos experimentais Os cristais tecircm morfologias diferentes e

propriedades mecacircnicas diferentes [28303142]

45

Neste capiacutetulo apresentam-se os resultados preliminares dum estudo calorimeacutetrico das amostras soacutelidas do ibu-

profeno cristalizadas em diferentes solventes e tambeacutem de amostras comerciais de duas origens distintas reali-

zado com o objectivo de averiguar o seu comportamento teacutermico

As formas soacutelidas obtidas por cristalizaccedilatildeo a partir das soluccedilotildees do ibuprofeno estatildeo apresentadas na tabela

seguinte

Tabela 28 ndash Imagens de formas soacutelidas do Ibuprofeno obtidas em diferentes condiccedilotildees experimentais (luz pola-

rizada 200x)

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

1

-

Comercial Sigma

4

Acetona

P2

2

Acetona

P1

5

n-Hexano

P2

3

n-Hexano

P1

Efectuou-se um estudo por difracccedilatildeo de raios-X de poacute das amostras de Ibuprofeno da Sigma e da amostra cris-

talizada de n-Hexano agrave temperatura ambiente O difractograma obtido experimentalmente para a amostra da

Sigma e o simulado para a forma I estatildeo representados na Figura 232 O espectro obtido para a amostra crista-

lizada em n-hexano era indistinguiacutevel destes

0 10 20 30 40

Inte

nsid

ad

e

2Theta

b) IBP Sigma

a) IBP forma I

Figura 232 ndash Espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute do ibuprofeno a) forma I b) Sigma

46

Da comparaccedilatildeo entre os dois difractogramas eacute possiacutevel afirmar que em ambos os casos as moleacuteculas tecircm a

mesma orientaccedilatildeo cristalograacutefica

Iniciou-se o estudo das amostras de ibuprofeno comercial da Sigma e da USP por Calorimetria Diferencial de

Varrimento com uma velocidade de varrimento β = 10ordmCmin realizando um aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC

(Figuras 233 e 234)

20 30 40 50 60 70 80 90

20

25

30

35

40

Temperatura (C)

Flu

xo d

e C

alo

r (m

W)

Figura 233 ndash Curva de DSC para o IBP comercial Sigma aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC β = 10ordmCmin m = 125mg

20 30 40 50 60 70 80 90

20

22

24

26

28

Temperatura (C)

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Figura 234 ndash Curva de DSC para o IBP USP aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC β = 10ordmCmin m = 134mg

As curvas de DSC apresentam apenas um sinal endoteacutermico estando os paracircmetros caracteriacutesticos da curva de

fusatildeo apresentados na Tabela 29

47

Tabela 29 ndash Valores de temperatura e de entalpia da transiccedilatildeo de fase registada no

aquecimento do ibuprofeno amostra da Sigma e da USP β = 10ordmCmin

Sigma USP

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

1 747 251 752 257 2 753 253 752 256 3 751 260 752 256 4 751 246 752 257

Meacutedia e desvio padratildeo 751plusmn03 253plusmn05 752plusmn005 257plusmn005

Natildeo haacute diferenccedilas significativas entre os resultados obtidos para as duas amostras apesar do pico de fusatildeo da

amostra da USP ser mais estreito

O estudo das amostras ibuprofeno obtidas por cristalizaccedilatildeo de acetona (P1 e P2) foi realizado por calorimetria

diferencial de varrimento na mesma gama de temperatura com velocidades de varrimento diferentes (β =

10ordmCmin e β = 2ordmCmin Figura 235)

70 75 80

18

20

22

24

26

28

30

32

34

36

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

2 - Cristalizaccedilao a frio

1 - Cristalizaccedilao agrave T amb

70 75 80

18

20

22

24

26

28

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

4 - Cristalizaccedilao a frio

3 - Cristalizaccedilao agrave T amb

Figura 235 ndash Curva de DSC para o IBP cristalizado de acetona procedimentos P1rsquo e P2rsquo aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC

a) β = 10ordmCmin m = 134mg b) β = 2ordmCmin 3 m = 138mg 4 m = 135 mg

O pico de fusatildeo obtido a partir da amostra cristalizada agrave temperatura ambiente apresenta-se parcialmente divi-

dido Uma explicaccedilatildeo comum para este facto eacute a existecircncia de polimorfismo Os paracircmetros caracteriacutesticos

destas curvas estatildeo apresentados na Tabela 210

a) b)

3

4

48

Tabela 210 ndash Valores de temperatura e de entalpia da transiccedilatildeo de fase registada no aquecimento do ibuprofeno

cristalizado de acetona β = 10ordmCmin e β = 2ordmCmin

A partir dos resultados apresentados na Tabela 210 podemos concluir que os cristais obtidos por cristalizaccedilatildeo a

baixa temperatura fundem aproximadamente 1ordmC abaixo dos cristais obtidos por cristalizaccedilatildeo agrave temperatura

ambiente Verifica-se ainda que mesmo a velocidades de varrimento diferentes os cristais obtidos nas mesmas

condiccedilotildees apresentam temperatura de fusatildeo muito semelhante

Os termogramas obtidos no estudo do ibuprofeno cristalizado de n-hexano (P1 e P2) por calorimetria dife-

rencial de varrimento com velocidades de varrimento diferentes (β = 10ordmCmin e β = 2ordmCmin) estatildeo apre-

sentados na Figura 236 e na Tabela 211

70 75 80

12

14

16

18

20

22

24

26

28

30

32

34

36

38

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

2 - Cristalizaccedilao a frio

1 - Cristalizaccedilao agrave T amb

70 75 80

20

22

24

26

28

30

Flu

xo d

e C

alo

r (m

W)

Temperatura (C)

4 - Cristalizaccedilao a frio

3 - Cristalizaccedilao agrave T amb

Figura 236 ndash Curva de DSC para o IBP cristalizado de n-hexano procedimentos P1rsquo e P2rsquo aquecimento de 25ordmC ateacute

95ordmC a) β = 10ordmCmin 1 m = 143mg 2 m = 139 mg b) β = 2ordmCmin 3 m = 140mg 4 m = 137 mg

A partir dos resultados podemos concluir que os cristais obtidos agrave temperatura ambiente e os cristais obtidos

com a cristalizaccedilatildeo a frio natildeo apresentam grande diferenccedila a niacutevel de temperatura e entalpia de fusatildeo No entan-

to o sinal obtido a partir da amostra cristalizada agrave temperatura ambiente aquecida tanto a 10ordmCmin como a

2ordmCmin apresenta-se dividido apesar da divisatildeo ser mais notoacuteria a 2ordmCmin

Cristalizaccedilatildeo agrave T amb Cristalizaccedilatildeo a frio

β 10ordmCmin 2ordmCmin 10ordmCmin 2ordmCmin

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

1 747 215 751 203 733 223 737 232

2 739 233 731 201 733 219 738 228

3 752 228 731 219 744 223 739 229

4 749 237 745 237 738 223 739 231

5 752 249 746 243 742 218 740 230

6 749 235 760 241 743 224 736 229

Meacutedia e desvio padratildeo 748plusmn05 233plusmn11 744plusmn10 224plusmn17 739plusmn05 222plusmn03 738plusmn02 230plusmn02

a) b)

49

Tabela 211 ndash Valores de temperatura e de entalpia da transiccedilatildeo de fase registada no aquecimento do ibuprofeno

cristalizado de n-hexano β = 10ordmCmin e β = 2ordmCmin

A partir dos resultados obtidos por DSC verificou-se que tanto a amostra cristalizada de acetona como a amos-

tra cristalizada de n-hexano ambas agrave temperatura ambiente apresentavam um pico de fusatildeo composto o que

pode indicar a ocorrecircncia de transiccedilotildees soacutelido-soacutelido e aleacutem disso temperatura de fusatildeo que difere da das

amostras obtidas na Sigma e na USP Sendo assim fez-se um estudo mais pormenorizado das amostras cristali-

zadas de n-hexano por comparaccedilatildeo com as amostras de ibp da Sigma e da USP por espectroscopia de IV para

caracterizaccedilatildeo da forma inicial A Figura 237 mostra os espectros de espectroscopia de IV-ATR das amostras

3000 2800 2600 2400

000

005

010

015

020

2540

2540

2540

2542

2601

2601

2601

2601

2631

2631

2631

2631

2729

2728

2728

2728

2850

2850

2850

2850

2868

2868

2868

2868

2877

2875

2875

2876

2924

2922

2922

2924

2954

2954

2956

Ab

so

rvacirc

ncia

(u

a

)

Numero de Onda (cm-1)

IBP USP

IBP comercial

IBP n-Hexano (frio)

IBP n-Hexano (Tamb)

2954

1800 1600 1400 1200 1000 800

000

005

010

015

020

025

030

035

040

045

050668

690747

779

849

867936

948

9701007

1070

1092

1124

1184

1231

12681320

1379

1419

14621506

Ab

so

rvacircncia

(u

a

)

Numero de Onda (cm-1)

IBP USP

IBP comercial

IBP n-Hexano (frio)

IBP n-Hexano (Tamb)

1712

Figura 237 ndash Espectro de IV (25ordmC) ibp USP ibp Sigma e ibp cristalizado de n-hexano a) 3100 ndash 2400 cm-1 b) 1800 ndash

650 cm-1

Os espectros de infravermelho das amostras a 25ordmC apontam para que se trate da mesma forma polimoacuterfica

Espectros de difracccedilatildeo de raios-X de poacute da amostra da Sigma e da amostra obtida por cristalizaccedilatildeo em n-

hexano natildeo mostraram tambeacutem diferenccedilas

Assim sendo a partir destes resultados natildeo satildeo detectadas diferenccedilas significativas entre as amostras de partida

e entatildeo as diferenccedilas registadas no comportamento teacutermico natildeo apontam para polimorfismo mas para altera-

ccedilotildees na formaccedilatildeo dos cristais nomeadamente no crescimento e tamanho das partiacuteculas[43ndash45] Estudos adicio-

nais satildeo necessaacuterios para confirmar esta hipoacutetese

Cristalizaccedilatildeo agrave T amb Cristalizaccedilatildeo a frio

β 10ordmCmin 2ordmCmin 10ordmCmin 2ordmCmin

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

1 741 224 744 236 742 247 744 249

2 744 223 748 234 746 242 742 247 3 740 225 745 238 743 246 740 242

4 743 227 747 237 743 243 745 240 Meacutedia e desvio padratildeo 742plusmn02 225plusmn02 746plusmn02 236plusmn02 743plusmn01 244plusmn02 743plusmn02 245plusmn04

50

51

Capiacutetulo 3

52

53

3 Conclusotildees

Alguns pontos discutidos nesta dissertaccedilatildeo merecem ser referidos como observaccedilotildees conclusivas A Calorime-

tria Diferencial de Varrimento (DSC) eacute um valioso instrumento de investigaccedilatildeo para caracterizar formas poli-

moacuterficas Com esta teacutecnica recolhe-se uma grande riqueza de informaccedilatildeo em relaccedilatildeo agrave estabilidade da substacircn-

cia em estudo tipo de transformaccedilatildeo que ocorre a uma dada temperatura por aquecimento ou arrefecimento e

mecanismo que preside a cada uma das transformaccedilotildees observadas Mas por si soacute esta teacutecnica natildeo eacute suficiente

para identificar a existecircncia de diferentes polimorfos de um mesmo composto Daiacute haver a necessidade de efec-

tuar um estudo mais completo utilizando teacutecnicas como a termomicroscopia espectroscopia de absorccedilatildeo no

infravermelho e ainda difracccedilatildeo de raios X de poacute

Conseguiram obter-se amostras puras de trecircs formas polimoacuterficas da pirazinamida a forma alfa (PZA comercial

e cristalizada em aacutegua) a forma delta (PZA cristalizada de acetona) e a forma gama (PZA obtida por liofiliza-

ccedilatildeo) as quais foram caracterizadas por espectroscopia de infravermelho

O polimorfo alfa da pirazinamida (α-PZA) e a forma delta (δ-PZA) por aquecimento transformam-se no poli-

morfo gama (γ-PZA) A forma gama por sua vez por aquecimento natildeo sofre qualquer transformaccedilatildeo de fase

ateacute agrave fusatildeo Foi possiacutevel tambeacutem identificar a transiccedilatildeo δrarrα em amostra do polimorfo delta quando contami-

nado com a forma alfa

Podemos ainda concluir mediante os resultados obtidos e com os conhecimentos adquiridos que estamos

perante casos de enantiotropia sendo o polimorfo delta a forma termodinamicamente estaacutevel agrave temperatura

ambiente Todos os polimorfos de pirazinamida satildeo cineticamente estaacuteveis agrave temperatura ambiente

No que diz respeito agrave picolinamida eacute interessante verificar a semelhanccedila do perfil das bandas do espectro da

picolinamida comercial na regiatildeo de elongaccedilatildeo do NndashH com o dos espectros dos polimorfos α e δ da pirazi-

namida Relembremos que nestas duas fases da pirazinamida haacute associaccedilatildeo molecular com a formaccedilatildeo de dois

diacutemeros centrossimeacutetricos que estatildeo tambeacutem presentes no cristal da forma I da picolinamida Verificou-se

ainda que a amostra comercial de picolinamida quando sujeita a moagem sofre alteraccedilatildeo da forma polimoacuterfica

No estudo realizado por DSC foi possiacutevel identificar pelo menos duas formas polimoacuterficas

Em ciclos de aquecimento arrefecimento verifica-se que o arrefecimento do fundido pode resultar em forma-

ccedilatildeo de estruturas diferentes em ciclos diferentes

A cristalizaccedilatildeo em acetato de etilo a 4ordmC aponta para a existecircncia de polimorfos gerados concomitantemente

por este meacutetodo de cristalizaccedilatildeo Estatildeo previstas novas experiecircncias para verificar a reprodutibilidade dos resul-

tados e caso esta se confirme a investigaccedilatildeo dos soacutelidos obtidos por difracccedilatildeo de raios-X de poacute e de monocris-

tal Quanto ao estudo das amostras cristalizadas em etanol e acetato de etilo em ensaios realizados dois meses

apoacutes a preparaccedilatildeo das amostras verificou-se que natildeo ocorreu alteraccedilatildeo na amostra cristalizada de etanol

enquanto que evoluccedilatildeo niacutetida teve lugar na amostra cristalizada de acetato de etilo por evaporaccedilatildeo do solvente agrave

temperatura ambiente

No estudo das amostras do ibuprofeno a partir dos resultados obtidos por DSC verificou-se que tanto a amos-

tra cristalizada de acetona como a amostra cristalizada de n-hexano ambas agrave temperatura ambiente apresenta-

54

vam um pico de fusatildeo composto o que poderia indicar a presenccedila de uma mistura de polimorfos mas atraveacutes

de um estudo mais pormenorizado usando Espectroscopia de Infravermelho e Difracccedilatildeo de Raios-X de poacute

esta hipoacutetese natildeo eacute aparentemente suportada podendo a divisatildeo dos picos dever-se ao tamanho das partiacuteculas

formadas durante o crescimento dos cristais Esta hipoacutetese teraacute de ser confirmada em trabalho futuro Este eacute

um exemplo interessante da importacircncia da utilizaccedilatildeo combinada de diferentes meacutetodos de estudo na investiga-

ccedilatildeo de polimorfismo

55

Capiacutetulo 4

56

57

4 Experimental

41 Materiais e Meacutetodos

411 ndash Materiais

4111 - Preparaccedilatildeo das amostras

A pirazinamida utilizada neste trabalho foi fornecida pela Fluka com uma pureza superior a 99 As amostras

de partida de picolinamida e ibuprofeno foram adquiridas agrave Sigma com purezas de 98 e 99 respectivamen-

te tendo-se usado tambeacutem ibuprofeno padratildeo USP

Na geraccedilatildeo das formas polimoacuterficas da pirazinamida foram usados diferentes processos de cristalizaccedilatildeo No

procedimento cristalizaccedilatildeo a partir de soluccedilotildees P1 usaram-se ~ 005 mmol do composto de partida dissolvidas

em 6 mL de um dado solvente agrave temperatura ambiente as soluccedilotildees foram filtradas para uma caixa de Petri e o

solvente evaporado agrave temperatura ambiente (~ 20ordmC) Foram usados como solventes aacutegua acetona dioxano

acetonitrilo e os soacutelidos obtidos foram analizados apoacutes um periacuteodo de duas semanas O segundo procedimento

ensaiado P2 consistiu num processo de liofilizaccedilatildeo efectuado num equipamento Labconco 5 soluccedilatildeo aquosa

preacute-congelada a -80ordmC ciclo de liofilizaccedilatildeo -30ordmC durante 2h -10ordmC durante 4h 0ordmC durante 6h 5ordmC durante

6h 10ordmC durante 48h e depois mantida agrave temperatura ambiente

No caso da picolinamida foi avaliada a formaccedilatildeo de formas soacutelidas usando o procedimento P1 descrito para a

pirazinamida (P1) empregando como solventes acetato de etilo e etanol tendo-se tambeacutem estudado cristaliza-

dos a partir do fundido (P2)

Na geraccedilatildeo das formas polimoacuterficas do ibuprofeno foram igualmente usados diferentes processos de cristaliza-

ccedilatildeo usando diferentes condiccedilotildees O procedimento 1 (P1) foi realizado da mesma forma da usada em P1 da

pirazinamida No procedimento 2 (P2) as soluccedilotildees foram preparadas da mesma forma que em P1 e apoacutes a

filtraccedilatildeo foram colocadas num frigoriacutefico a 4ordmC e o solvente evaporou a esta temperatura

Foram utilizados solventes de qualidade analiacutetica

412 ndash Meacutetodos

4121 ndash Calorimetria Diferencial de Varrimento (DSC)

A teacutecnica de Calorimetria Diferencial de Varrimento (DSC) ocupa um lugar de relevo de entre os meacutetodos de

investigaccedilatildeo da estrutura dos soacutelidos Trata-se de um meacutetodo largamente vulgarizado para o qual se dispotildee de

58

equipamento que apresenta na actualidade muitas potencialidades e que permite a obtenccedilatildeo de propriedades

termodinacircmicas com elevado grau de precisatildeo

A Calorimetria Diferencial de Varrimento eacute uma teacutecnica de anaacutelise teacutermica que regista a diferenccedila de fluxo teacuter-

mico entre a amostra e a referecircncia em funccedilatildeo do tempo ou da temperatura no decorrer de um programa de

temperatura preacute-seleccionado Eacute um meacutetodo de variaccedilatildeo entaacutelpica no qual a diferenccedila no fornecimento de

energia caloriacutefica entre uma substacircncia e um material de referecircncia eacute medida em funccedilatildeo da temperatura

enquanto a substacircncia em estudo e a referecircncia satildeo submetidas a um mesmo programa de aquecimento rigoro-

samente controlado

Estas medidas fornecem dados qualitativos e quantitativos em processos endoteacutermicos (absorccedilatildeo de energia

caloriacutefica) e exoteacutermicos (libertaccedilatildeo de energia caloriacutefica) permitindo obter informaccedilotildees referentes a alteraccedilotildees

de propriedades fiacutesicas eou quiacutemicas com por exemplo temperaturas caracteriacutesticas (temperatura de fusatildeo

cristalizaccedilatildeo transiccedilatildeo viacutetrea) grau de cristalinidade de um poliacutemero diagramas de fase entalpias de transiccedilatildeo

de fase e de reacccedilatildeo estabilidade teacutermica e oxidativa grau de pureza e cineacutetica de reacccedilotildees Por este motivo a

DSC eacute amplamente aplicada na caracterizaccedilatildeo de materiais orgacircnicos e inorgacircnicos cristalinos e amorfos assim

como nas induacutestrias farmacecircutica e cosmeacutetica alimentar etc

Como limitaccedilotildees desta teacutecnica refira-se a dificuldade de interpretaccedilatildeo (acontece algum processo mas qual)

requerendo normalmente outros meacutetodos complementares para a interpretaccedilatildeo dos resultados Para aleacutem dis-

so necessita de calibraccedilatildeo em toda a gama de temperatura

De acordo com os princiacutepios operacionais os caloriacutemetros diferenciais de varrimento podem ser divididos em

dois tipos de potecircncia compensada e de fluxo de energia caloriacutefica Neste trabalho utilizou-se o DSC do pri-

meiro tipo

Nos caloriacutemetros diferenciais de varrimento de potecircncia compensada (Figura 41) as ceacutelulas ou plataformas

onde se colocam a amostra e a referecircncia encontram-se equipadas individualmente com um sensor de resistecircn-

cia de platina que mede a temperatura de cada uma e uma resistecircncia de aquecimento

Figura 41 ndash Caloriacutemetro diferencial de varrimento de potecircncia compensada

Quando eacute detectada uma diferenccedila de temperatura entre a amostra e a referecircncia devido a uma alteraccedilatildeo da

amostra eacute alterada a energia teacutermica ( tH partpart ) fornecida agrave amostra de modo a manter um diferencial de tem-

peraturas nulo entre ambas (Tamostra = Treferecircncia) Uma vez que essa quantidade de energia eacute exactamente equiva-

1 ndash Resistecircncia de aquecimento 2 ndash Termoacutemetro

59

lente agrave quantidade de energia absorvida ou libertada na transformaccedilatildeo ocorrida na amostra o seu registo forne-

ce uma medida calorimeacutetrica directa da energia associada agrave transformaccedilatildeo

Como todos os instrumentos de medida os aparelhos de DSC apresentam um certo tempo de resposta devido

a alguma resistecircncia teacutermica o que se traduz pelo aparecimento de desvios da linha de base Para aumentar o

rigor das determinaccedilotildees o sinal calorimeacutetrico (SC) determinado pelo aparelho a aacuterea do pico eacute calibrado

determinando-se uma constante de calibraccedilatildeo K tal que realQ

SCK = sendo Qreal a energia caloriacutefica realmente

dissipado na ceacutelula A constante K eacute assim funccedilatildeo da temperatura da atmosfera em torno das ceacutelulas e de

quaisquer resistecircncias que conduzam a perdas de energia caloriacutefica As temperaturas de fusatildeo de padrotildees como

o iacutendio estanho chumbo por exemplo podem ser utilizadas para calibrar a temperatura indicada pelo equipa-

mento enquanto que a entalpia de fusatildeo destas substacircncias pode ser utilizada na calibraccedilatildeo do sinal calorimeacutetri-

co

Podem realizar-se ciclos de aquecimento arrefecimento percorridos entre a temperatura do azoto liacutequido e

700ordmC que eacute o limite superior de utilizaccedilatildeo da instrumentaccedilatildeo deste tipo recolhendo uma grande riqueza de

informaccedilatildeo relativamente agrave estabilidade da substacircncia em estudo tipo de transformaccedilatildeo que ocorre a uma dada

temperatura por aquecimento ou arrefecimento mecanismo que preside a cada uma das transformaccedilotildees obser-

vadas etc

Aproveitando as potencialidades do equipamento fazendo variar a velocidade de varrimento eacute ainda possiacutevel

estudar aspectos importantes relacionados com o mecanismo das transformaccedilotildees estruturais e pocircr em evidecircn-

cia a sobreposiccedilatildeo de sinais

Estes equipamentos aleacutem de possibilitarem medidas de baixos valores de variaccedilatildeo de entalpia possibilitam

ainda a utilizaccedilatildeo de pequenas quantidades de amostra (geralmente entre 1 e 20mg)

Procedimento experimental e equipamento utilizado

Os estudos de DSC foram realizados num caloriacutemetro Perkin-Elmer Pyris 1 equipado com sistema de refrige-

raccedilatildeo Intracooler com liacutequido de refrigeraccedilatildeo etilenoglicolaacutegua (11 vv) a ndash10ordmC usando azoto como gaacutes de

purga 20mLmin

As amostras foram preparadas em caacutepsulas em alumiacutenio de 10microl e 30microl Como ceacutelula de referecircncia usou-se uma

caacutepsula vazia idecircntica agrave usada para as amostras

A calibraccedilatildeo do aparelho foi feita de forma usual agrave velocidade de 10ordmCmin utilizada na grande maioria das

amostras A calibraccedilatildeo da temperatura [4647] foi realizada com padrotildees de elevada qualidade como o bifenilo

(CRM LGC 2610 Tfus = 6893plusmn003 ordmC) aacutecido benzoacuteico (CRM LGC 2606 Tfus = 12235 plusmn 002 ordmC) iacutendio

(Perkin-Elmer x = 9999 Tfus = 15660 ordmC) e cafeiacutena (substacircncia de calibraccedilatildeo Mettler Toledo ME 18 872

Tfus = 2356 plusmn 02 ordmC) A calibraccedilatildeo da entalpia foi realizada com iacutendio (∆fusH = 3286 plusmn 13 Jmol)

As amostras foram estudadas em ciclos de aquecimento arrefecimento a vaacuterias velocidade de varrimento

como seraacute referido posteriormente na apresentaccedilatildeo dos resultados e a calibraccedilatildeo confirmada a cada caso

60

4122 ndash Termomicroscopia

A termomicroscopia consiste na observaccedilatildeo microscoacutepica das amostras submetidas a aquecimento ou arrefeci-

mento usando luz polarizada As transformaccedilotildees que podem ocorrer na amostra em estudo podem ser obser-

vadas directamente na ocular do microscoacutepio ou registadas por meio de uma cacircmara fotograacutefica em viacutedeo com

a vantagem de serem gravadas e poderem ser estudadas em pormenor posteriormente Esta teacutecnica permite a

observaccedilatildeo dos efeitos dependentes da temperatura como por exemplo a fusatildeo dos cristais detecccedilatildeo de formas

cristalinas (polimorfismo)[48ndash49]

Com base no comportamento oacuteptico eacute costume dividir as substacircncias em dois grandes grupos Num o iacutendice

de refracccedilatildeo eacute independente da direcccedilatildeo de propagaccedilatildeo da radiaccedilatildeo apresenta um valor uacutenico para uma dada

substacircncia Estas substacircncias satildeo designadas opticamente por isotroacutepicas A este grupo pertencem os soacutelidos

amorfos e os soacutelidos cristalinos com arranjo reticular cuacutebico O outro grupo eacute caracterizado por apresentar um

iacutendice de refracccedilatildeo dependente da direcccedilatildeo de propagaccedilatildeo da luz As substacircncias que a ele pertencem satildeo

designadas opticamente por anisotroacutepicas Deste grupo fazem parte todos os soacutelidos cristalinos com excepccedilatildeo

daqueles que tecircm arranjo reticular cuacutebico

Na Figura 42 representa-se o dispositivo utilizado na observaccedilatildeo de uma amostra com luz polarizada

Figura 42 ndash Esquema de um sistema para observaccedilatildeo de uma amostra com luz polarizada

Um meio isotroacutepico natildeo altera a cor da radiaccedilatildeo que nela incide Contudo produz um decreacutescimo de intensida-

de da radiaccedilatildeo que torna visiacuteveis contornos na amostra e portanto permite acompanhar variaccedilotildees de forma e

volume que nela ocorram As amostras anisotroacutepicas apresentam cor diferente da luz incidente

Procedimento experimental e equipamento utilizado

O equipamento usado esquematicamente representado na Figura 43 eacute constituiacutedo por uma placa de aqueci-

mento DSC 600 da Linkam systems por um bloco central constituiacutedo por uma unidade CI94 cuja funccedilatildeo eacute

controlar a temperatura nas etapas de aquecimento arrefecimento uma unidade LNP942 que controla a

refrigeraccedilatildeo uma unidade VTO232 e um computador Intel (R) Pentium (R) 4 que controla todo o sistema A

ceacutelula eacute aquecida com um microforno cuja temperatura eacute controlada por sensores de Pt100 Para a observaccedilatildeo

Polarizador Amostra Analisador Detector

61

oacuteptica foi utilizado um microscoacutepio Leica DMRB uma cacircmara de viacutedeo Sony CCD-IRISRGB modelo DXC-

151 AP um monitor Sony HR Triniton modelo PVM-2053MD e um gravador de viacutedeo Sony SV0-1500P VHS

VCR Na anaacutelise de imagem usou-se o software da Linkam systems com RTVMS (Real Time Viacutedeo Measurement

System)

As amostras foram preparadas por dispersatildeo de uma pequena quantidade do material a estudar na ceacutelula da

amostra sendo esta coberta com uma tampa A dispersatildeo do material na ceacutelula permite estudar o comporta-

mento de partiacuteculas isoladas o que poderaacute ser uacutetil no caso da amostra ter comportamento heterogeacuteneo As

imagens foram obtidas por utilizaccedilatildeo combinada de luz polarizada e de compensadores de onda o que confere

agrave imagem de fundo uma cor uacutenica e natildeo negra Usou-se uma ampliaccedilatildeo de 200X

As amostras foram estudadas aquecendo a amostra entre os 25ordmC e a fusatildeo tendo sido usada uma velocidade

de 10ordmCmin

Figura 43 ndash Representaccedilatildeo esquemaacutetica do equipamento usado em termomicroscopia A ndash Placa de aquecimento B ndash

Microscoacutepio C ndash Cacircmara de viacutedeo D ndash Computador E ndash Interface graacutefica F ndash Sistema de controle da refri-

geraccedilatildeo G ndash Interface de computador H ndash Viacutedeo gravador I ndash Monitor J ndash Depoacutesito de azoto liacutequido

4123 ndash Conjugaccedilatildeo dos meacutetodos de Termomicroscopia e DSC

Os resultados obtidos a partir de medidas de DSC satildeo normalmente reprodutiacuteveis e quantitativos mas natildeo

podem estar sempre prontamente correlacionadas com a respectiva transformaccedilatildeo de fase ou reacccedilatildeo quiacutemica

que ocorre na substacircncia Tecircm sido feitas tentativas para melhorar alguns meacutetodos termoanaliacuteticos atraveacutes de

uma correlaccedilatildeo entre os seus resultados e as mudanccedilas fiacutesicas ou quiacutemicas da substacircncia em questatildeo As combi-

naccedilotildees destes dois meacutetodos tecircm demonstrado grande sucesso Os efeitos que natildeo mostram nenhuma mudanccedila

de entalpia significativa com DSC podem muitas vezes ser detectadas com microscopia Por outro lado as

investigaccedilotildees termomicroscoacutepicas requerem muitas vezes estimativas dos calores de transformaccedilatildeo fusatildeo e

cristalizaccedilatildeo[50ndash51]

62

4124 ndash Espectroscopia de Absorccedilatildeo no Infravermelho

A Espectroscopia de Absorccedilatildeo no IV estaacute associada ao uso de radiaccedilatildeo electromagneacutetica nesta regiatildeo do espec-

tro para estudar a composiccedilatildeo e a estrutura da mateacuteria

A energia associada agrave absorccedilatildeo na gama do infravermelho eacute capaz de promover transiccedilotildees vibracionais-

rotacionais vibracionais ou rotacionais Considerando que a faixa mais usual de utilizaccedilatildeo corresponde agrave regiatildeo

do infravermelho meacutedio (4000 a 400 cm-1) o estudo das transiccedilotildees vibracionais eacute o mais importante Para que

uma moleacutecula seja capaz de absorver no infravermelho eacute necessaacuterio que ela apresente variaccedilotildees de momento

dipolar associada ao modo vibracional considerado[3652ndash54]

Assim quando um material for avaliado utilizando radiaccedilatildeo infravermelha seraacute obtido um espectro que rela-

ciona absorvacircncia versus comprimento de onda (normalmente eacute utilizado o nuacutemero de onda que eacute o inverso do

comprimento de onda) que indica a ocorrecircncia ou natildeo de absorccedilatildeo pelo material de energia associada agravequele

comprimento de onda Como os grupos funcionais absorvem em diferentes comprimentos de onda eacute possiacutevel

identificar os grupos quiacutemicos presentes na amostra

O polimorfismo em cristais de compostos orgacircnicos eacute causado por diferentes arranjos estruturais da mesma

moleacutecula Se as interacccedilotildees moleculares no cristal satildeo bastantes fortes decorrentes de um fenoacutemeno como as

ligaccedilotildees de hidrogeacutenio as diferenccedilas nas formas polimoacuterficas podem ser evidenciadas com teacutecnicas como a

Espectroscopia de Absorccedilatildeo no Infravermelho IV

Reflectacircncia Total Atenuada (ATR)

Em 1961 Fahrenfort descreveu uma nova teacutecnica para obtenccedilatildeo de espectros de infravermelho para compostos

orgacircnicos a Reflectacircncia Total Atenuada (ATR ndash Attenuated Total Reflectance)

O modo de ATR eacute uma teacutecnica natildeo destrutiva que permite a obtenccedilatildeo de espectros de amostras soacutelidas ou

liacutequidas tais como soacutelidos pouco soluacuteveis poacutes pastas entre outras Eacute tambeacutem adequado para caracterizaccedilatildeo de

materiais que sejam demasiado finos ou que absorvam demasiado intensamente quando analisados por espec-

troscopia de transmitacircncia Na espectroscopia de infravermelhos por ATR a superfiacutecie da amostra eacute colocada

em contacto com a superfiacutecie de um cristal apropriado muitas vezes feito de Germeacutenio (Ge) ou de Seleneto de

Zinco (ZnSe) A radiaccedilatildeo infravermelha proveniente da fonte passa atraveacutes do cristal Quando o acircngulo de

incidecircncia na interface amostra cristal excede o acircngulo criacutetico a reflexatildeo total interna da radiaccedilatildeo ocorre e uma

onda evanescente eacute estabelecida na interface A radiaccedilatildeo eacute reflectida atraveacutes do cristal penetrando na amostra a

cada reflexatildeo ao longo da superfiacutecie do cristal (como esquematizado na figura seguinte Figura 44)

63

Figura 44 ndash Sistema ATR de muacuteltipla reflexatildeo

O feixe de radiaccedilatildeo perde energia no comprimento de onda em que o material da amostra absorve Apoacutes este

processo a radiaccedilatildeo atenuada resultante eacute direccionada do cristal para o percurso normal do feixe no espectro-

fotoacutemetro sendo medida pelo detector originando o espectro da amostra A profundidade da penetraccedilatildeo da

radiaccedilatildeo na amostra e o nuacutemero total de reflexotildees ao longo do cristal podem ser controlados pela variaccedilatildeo do

acircngulo de incidecircncia assim como pela selecccedilatildeo do tipo de cristal

Num espectrofotoacutemetro ATR tem de existir um contacto muito proacuteximo entre a amostra e a superfiacutecie do cris-

tal uma vez que o efeito ATR tem lugar nesta Daiacute que se utilize por vezes uma prensa de modo a garantir um

perfeito contacto entre a superfiacutecie da amostra e o cristal como no caso dos soacutelidos particulados

Nesta teacutecnica pouca ou nenhuma preparaccedilatildeo da amostra eacute requerida o que constitui uma grande vantagem nos

estudos de polimorfismo podendo ser usada na anaacutelise de uma grande variedade de soacutelidos e liacutequidos consoan-

te o tipo de cristal

Eacute importante realccedilar que apesar dos benefiacutecios esta teacutecnica possui algumas limitaccedilotildees que incluem a sensibili-

dade inferior em comparaccedilatildeo agrave proporcionada pelos meacutetodos convencionais

Procedimento experimental e equipamento utilizado

Os estudos de espectroscopia de absorccedilatildeo no infravermelho foram realizados num espectroacutemetro FTIR Ther-

moNicolet IR300 resoluccedilatildeo de 1cm-1 com a teacutecnica da pastilha de KBr e num PerkinElmer Spectrum 400 FT-

IRATR resoluccedilatildeo de 1cm-1

As amostras foram preparadas misturando-se uma certa quantidade de amostra com brometo de potaacutessio (cer-

ca de 07 mg de amostra e 100 mg de KBr)

4125 ndash Difracccedilatildeo de Raios X

Dentre as vaacuterias teacutecnicas de caracterizaccedilatildeo de materiais a teacutecnica de difracccedilatildeo de raios X eacute a mais indicada na

determinaccedilatildeo das fases cristalinas presentes nesses materiais Isto eacute possiacutevel porque nos cristais os aacutetomos se

64

ordenam em planos cristalinos separados entre si por distacircncias da mesma ordem de grandeza dos comprimen-

tos de onda dos raios X

Ao incidir um feixe de raios X num cristal o mesmo interage com os aacutetomos presentes originando o fenoacutemeno

de difracccedilatildeo A difracccedilatildeo de raios X ocorre segundo a Lei de Bragg (Equaccedilatildeo 1) a qual estabelece a relaccedilatildeo

entre o acircngulo de difracccedilatildeo e a distacircncia entre os planos que a originaram (caracteriacutesticos para cada fase cristali-

na)[55]

Figura 45 ndash Difracccedilatildeo de raios X e a Lei de Bragg[56]

A principal aplicaccedilatildeo da difracccedilatildeo de raios X refere-se agrave identificaccedilatildeo de compostos cristalinos sejam eles orgacirc-

nicos ou inorgacircnicos

Os planos de difracccedilatildeo e as suas respectivas distacircncias interplanares bem como as densidades de aacutetomos (elec-

trotildees) ao longo de cada plano cristalino satildeo caracteriacutesticas especiacuteficas e uacutenicas de cada substacircncia cristalina da

mesma forma que o padratildeo difractomeacutetrico por ela gerado Dentre as vantagens da teacutecnica de difracccedilatildeo de raios

X para a caracterizaccedilatildeo de fases destacam-se a simplicidade e rapidez do meacutetodo a confiabilidade dos resulta-

dos obtidos (pois o perfil de difracccedilatildeo obtido eacute caracteriacutestico para cada fase cristalina) a possibilidade de anaacutelise

de materiais compostos por uma mistura de fases e uma anaacutelise quantitativa destas fases[55]

Os ensaios de difracccedilatildeo de raios X de poacute foram realizados no Centro de Estudos de Materiais no Departamen-

to de Fiacutesica da Universidade de Coimbra

Procedimento experimental e equipamento utilizado

Foi preenchido um capilar de vidro com o poacute obtido pela moagem dos soacutelidos As amostras foram colocadas

num difractoacutemetro de poacute ENRAF-NONIUS (equipado com um detector CPS120 por INEL) e os dados foram

recolhidos durante 5h usando a geometria Debye-Scherrer Foi usada radiaccedilatildeo Cu Kα1 (λ = 1540598Aring) Como

calibrante externo foi usado o AlK(SO4)212H2O

Lei de Bragg nλ = 2d sen θ (Equaccedilatildeo 1) n nuacutemero inteiro (ordem de difracccedilatildeo) λ comprimento de onda dos raios X incidentes d distacircncia interplanar θ acircngulo de difracccedilatildeo

65

Bibliografia

[1] ndash Vencato I Estruturas Cristalinas por Difracccedilatildeo de Raios-X Caderno Brasileiro de Ensino de Fiacutesica Volume 5

(1988)

[2] ndash Atkins P Paula J Atkins Fiacutesico-Quiacutemica LTC Volume 1 7ordfEdiccedilatildeo (2003-2004)

[3] ndash Drago R Physical Methods For Chemists 2ordf Ed Saunders amp H B J College Publishers 17 (1992) 702

[4] ndash Giron D Thermochimica Acta 248 (1995) 1

[5] ndash Nangia A Accounts of Chemical Research 41 5 (2008) 595

[6] ndash Froehlich PE Gasparotto FS Journal of Basic and Applied Pharm Sciences 26 3 (2005) 205

[7] ndash Llinagraves A Goodman J Drug Discovery Today 13 516 (2008) 198

[8] ndash Costa L Universidade Federal do Rio Grande do Sul ldquoAvaliaccedilatildeo do Polimorfismo de Faacutermacos utiliza-

dos para a produccedilatildeo de medicamentos geneacutericos no Brasilrdquo (2005)

[9] ndash Lachman L Liebeman HA et all Teoria e Praacutetica na Induacutestria Farmacecircutica 1 (2005) 505

[10] ndash Bernstein J Crystal Polymorphism Engineering of Crystalline Materials Properties Springer Netherlands (2008) 87

[11] ndash Rodriacuteguez-Spong B Price C et all D Advanced Drug Delivery 56 (2004) 241

[12] ndash Buerger A Ramberger R Mikrochimica Acta 2 (1979) 259

[13] ndash Erdemir D Lee A et all Accounts of Chemical Research 42 (2009) 621

[14] ndash Manrich S Zanotto E et all Poliacutemeros Ciecircncia e Tecnologia ldquoAplicabilidade da Teoria Claacutessica da Nuclea-

ccedilatildeo Modificada (CD-CNT) agrave Cristalizaccedilatildeo de Poliacutemerosrdquo

[15] ndash Aaltonen J Allesoslash M et all European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics 71 (2009) 23

[16] ndash Chis V Picircrnau A et all Chemical Physics 316 (2005) 153

[17] ndash wwwffuppttoxicologiamonografiasano0304TuberculosedocPIRAZINAMIDAhtml

[18] ndash Becker C Dressman JB et all Journal of Pharmaceutical Sciences 97 9 (2008) 3709

[19] ndash Takaki Y Sasada Y Watanabeacute T Acta Crystallographica 13 (1960) 693

[20] ndash Ro G Sorum H Acta Crystallographica B28 (1972) 991

[21] ndash Ro G Sorum H Acta Crystallographica B28 (1972) 1677

[22] ndash Nakata K Takaki Y Memoirs of Osaka Kyoiku University Ser III Natural science and applied science 36 (1987)

93

[23] ndash Borba A Albrecht M et all Physical Chemistry Chemical Physics 10 (2008) 7010

[24] ndash Takano T Sasada Y et all Acta Crystallographica 21 (1966) 514

[25] ndash Borba A Zavaglia A et all Journal of Physical Chemistry A 112 (2008) 45

[26] ndash Marques L Departamento e Centro de Quiacutemica da Universidade de Eacutevora ldquoO Ibuprofeno Um faacutermaco com

sucessordquo

[27] ndash Perlovich G Kurkov S et all Journal of Pharmaceutical Sciences 93 (2004) 654

[28] ndash Rasenack N Muumlller B International Journal of Pharmaceutics 245 (2002) 9

[29] ndash Carvalho P Cass Q et all Brazilian Journal of Chemical Engineering 23 (2006) 291

[30] ndash Khan G Jiabi Z Drug Development and Industrial Pharmacy 24(5) (1998) 463

[31] ndash Rasenack N Muumlller W Development and Industrial Pharmacy 28 (2002) 1077

66

[32] ndash Dudognon E Danegravede F et all Pharmaceutical Research 25 (2008) 2853

[33] ndash wwwscribdcomdoc4003825Fisica-Difraccao-de-Raio-X (28082010)

[34] ndash Delgado M Marquez F et all Spectroscopy Lett 21 (1998) 841

[35] ndash Lautie A Froment F et all Spectroscopy Lett 9 (1976) 289

[36] ndash Chis V Pirnau A et all Chemical Physics 316 (2005) 153

[37] ndash Kalkar K Bhosekar M et all Spectrochimica Acta Part A 45 (1989) 635

[38] ndash Favila A Gallo M Mitnik D Journal of Molecular Modeling 13 (2007) 505

[39] ndash Gunasekaran S Sailatha E et all Indian Journal of Pure and Applied Physics 47 (2009) 259

[40] ndash Akyuz S Journal of Molecular Structure 651 (2003) 541

[41] ndash Jurneacuteen P Werngren J et all Antimicrobial Agents and Chemotheraphy 52 5 (2008) 1852

[42] ndash Garekani H Sadeghi F et all Drug Development and Industrial Pharmacy 27(8) (2001) 803

[43] ndash Kawakami K Miyoshi K et all Journal of Pharmaceuticals Sciences 95 (2006) 1354

[44] ndash Lee T Chang G Crystal Growth and Design 9 (2009) 3551

[45] ndash Xue Y Zhao Q et all Journal of Colloid and Interface Science 243 (2001) 388

[46] ndash Sabbah R An W et all Thermochimica Acta 331 (1999) 93

[47] ndash Gatta G Richardson J et all Pure and Applied Chemistry 78 (2006) 1455

[48] ndash Seefeldt K Miller J et all Journal of Pharmaceutical Sciences 96 5 (2007) 1147

[49] ndash Charsley E Stewart C et all Journal of Thermal Analysis and Calorimetry 72 (2003) 1087

[50] ndash Celis K Driessche I et all Measurement Science Review 1 1 (2001) 181

[51] ndash Wiedemann H Bayer G Journal of Thermal Analysis 30 (1985) 1273

[52] ndash wwwgooglept

[53] ndash Brittain H Journal of Pharmaceutical Sciences 86 4 (1997) 405

[54] ndash Norris T Aldridge P Sekulic S Analyst 122 (1997) 549

[55] ndash Albers A Melchiades F et all Ceracircmica 48 305 (2002) 34

[56] ndash Kahn H PMI-2201 Difracccedilatildeo de Raios X 1

[57] ndash Tuberculosis 88 2 (2008) 141

[58] ndash Akyuz S Journal of Molecular Structure 651-653 (2003) 541

[59] ndash Brittain H (ed) Physical Characterization of Pharmaceutical Solids (1995)

[60] ndash Šestaacutek J Comprehensive Analytical Chemistry XII XI (1984)

[61] ndash Casimiro MH Leal JP et all Anaacutelise Calorimeacutetrica aplicada a Poliacutemeros Bioloacutegicos 29

[62] ndash Yu-Chu M Li Thermochimica Acta 476 (2008) 1

[63] ndash Morbidoni H Quiacutemica Viva 3 (2004)

[64] ndash Yoshida S Pharmaceutical Society of Japan 11 5 (1963) 628

[65] ndash Sreevatsan S Pan X et all Antimicrobial Agents and Chemotheraphy 41 3 (1997) 636

[66] ndash Wesotowski M Konarski T Journal of Thermal Analysis 45 (1995) 1199

[67] ndash Vippagunta S Brittain H Grant D Advanced Drug Delivery 48 (2001) 3

[68] ndash Nunes S Euseacutebio M et all International Journal of Pharmaceutics 285 (2004) 13

[69] ndash Akalin E Akyuz S Vibrational Spectroscopy 42 (2006) 333

[70] ndash Szablowicz M Karpiński A et all Transition Metal Chemistry 31 (2006) 1075

67

[71] ndash Castro R Maria T et all Crystal Growth amp Design 10 (2010) 274

[72] ndash Correcirca R Lima D et all Laboratoacuterio de Cristalografia Instituto de Fiacutesica de Satildeo CarlosUSP

[73] - Buerger A Ramberger R Mikrochimica Acta 2 (1979) 273

[74] ndash Wirth D Stephenson G Organic Process Research amp Development 1 (1997) 55

[75] ndash Wang Y Li Y et all Spectrochimica Acta Part A 56 (2000) 2637

[76] ndash Byrn S Pfeiffer R et all Pharmaceutical Research 12 (1995) 945

[77] ndash Khankari R Grant D Thermochimica Acta 248 (1995) 61

[78] ndash Gavezzotti A Fillippini G Journal of the American Chemical Society 117 (1995) 12299

[79] ndash Hancock B Zografi G Journal of Pharmaceuticals Sciences 86 (1997) 1

[80] ndash Yu L Advanced Drug Delivery Reviews 48 (2001) 27

[81] ndash Kitamura M Journal of Crystal Growth 237-239 (2002) 2205

[82] ndash Snider D Addicks W et all Advanced Drug Delivery Reviews 56 (2004) 391

[83] ndash Allesoslash M Berg F et all Journal of Pharmaceuticals Sciences 97 (2008) 2145

[84] ndash Lerdkanchanaporn S Dollimore D Journal of Thermal Analysis 49 (1997) 879

[85] ndash Beach J Park M et all Pharmaceutical Development and Technology 10 (2005) 413

[86] ndash Passerini N Albertini B et all European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics 15 (2002) 71

68

69

Apecircndice

70

71

Algoriacutetmo de decisatildeo Q6A

(1)

Pesquisa de polimor-fos com o novo

faacutermaco

Apresenta diferentes polimorfos

NAtildeO Nenhuma acccedilatildeo a ser

tomada

SIM

Caracterizar as formas por - Difracccedilatildeo de raios-X de poacute - DSC Anaacutelise Teacutermica - Microscopia - Espectroscopia

IR PARA 2

72

(2)

Os polimorfos apre-sentam diferentes

propriedades

NAtildeO

SIM

Afecta a seguranccedila e a eficaacutecia do faacutermaco

Nenhum teste ou criteacuterio de aceitaccedilatildeo para o faacutermaco

NAtildeO

SIM

Estabelecer um criteacuterio de aceitaccedilatildeo para os polimorfos do faacutermaco IR PARA 3

73

(3)

Observa-se em (1) que primeiramente se estabelecem as caracteriacutesticas das possiacuteveis formas cristalinas do faacuter-

maco e as suas propriedades fiacutesico-quiacutemicas conforme o caso bem como a sua forma de detecccedilatildeo pelas meto-

dologias indicadas

Posteriormente a acccedilatildeo (2) visa estabelecer o impacto destas formas polimoacuterficas na seguranccedila e eficaacutecia do

faacutermaco auxiliando na determinaccedilatildeo de criteacuterios de aceitaccedilatildeo do faacutermaco e na avaliaccedilatildeo do risco sanitaacuterio que

representa tal fenoacutemeno num caso especiacutefico Havendo este risco o ICH estabeleceu em (3) vias de monitori-

zaccedilatildeo das alteraccedilotildees

O faacutermaco encontra-se dentro dos criteacuterios de

aceitaccedilatildeo dos ensaios de qualidade com modifica-

ccedilatildeo na proporccedilatildeo dos polimorfos

SIM Nenhum teste ou criteacuterio de aceitaccedilatildeo

para o faacutermaco

NAtildeO

Monitorar o polimorfismo durante a estabilidade do faacutermaco

A modificaccedilatildeo pode afectar a seguranccedila ou a

eficaacutecia

NAtildeO Natildeo haacute necessidade de estabelecer criteacuterios de aceitaccedilatildeo para polimorfis-

mo do faacutermaco

SIM

Estabelecer criteacuterios de aceitaccedilatildeo consis-tente com a seguranccedila eou eficaacutecia

15

c = 10726plusmn0005 Aring β = 10192plusmn005ordm) indicando que a ressonacircncia entre o grupo amida e o anel de pirazina

dando algum caraacutecter de ligaccedilatildeo dupla da ligaccedilatildeo C(2)ndashC(7) eacute menos notoacuteria na moleacutecula β-PZA do que na α-

PZA O comprimento de ligaccedilatildeo dupla C=O na moleacutecula β-PZA (1231Aring) eacute menor do que a correspondente na

moleacutecula α-PZA (124Aring) Na β-PZA o aacutetomo de carbono da cadeia lateral situa-se perto do plano do anel

Assim o grupo carboxamida desvia-se cerca de 32ordm do plano do anel comparando com 5ordm na estrutura da α-

PZA[19] Na β-PZA existem tambeacutem diacutemeros centrossimeacutetricos ligados por ligaccedilotildees de hidrogeacutenio entre o

aacutetomo de hidrogeacutenio da amida e o aacutetomo de oxigeacutenio do grupo amida (Figura 16)

Figura 16 ndash Estrutura do polimorfo β da pirazinamida [20]

Existem grandes diferenccedilas entre as formas δ e β da pirazinamida no que diz respeito agraves ligaccedilotildees C(2)ndashC(7) e

C(7)ndashO(9) (estas diferenccedilas satildeo mais acentuadas quando comparando as formas δ e β do que comparando as

formas α e β da pirazinamida) A ressonacircncia entre o grupo amida e o anel de pirazina (a ligaccedilatildeo C(2)ndashC(7)

apresenta algum caraacutecter de ligaccedilatildeo dupla) eacute maior na α-PZA do que na β-PZA Neste pressuposto os compri-

mentos de ligaccedilatildeo obtidos para a δ-PZA (sistema tricliacutenico a = 5728plusmn0002 b = 5221plusmn0003 c =

9945plusmn0006 Aring β = 9727plusmn004) parecem indicar uma ressonacircncia reforccedilada entre o grupo amida e o anel de

pirazina na estrutura da δ-PZA do que na estrutura da α-PZA O aacutetomo de carbono C(7) do grupo carboxami-

da da δ-PZA situa-se muito perto do plano do anel da pirazina uma vez que o valor do acircngulo C(5)ndashC(2)ndashC(7)

eacute de (1792plusmn04)Aring Assim o plano do grupo carboxamida tem um desvio de apenas 08ordm em relaccedilatildeo ao anel de

pirazina Neste polimorfo sistema tricliacutenico haacute associaccedilatildeo em diacutemeros e a ligaccedilatildeo de hidrogeacutenio N(8)ndash

H(8rsquorsquo)middotmiddotmiddotO(9) tem um comportamento de 290Aring Natildeo parece existir no entanto nenhuma ligaccedilatildeo de hidrogeacutenio

forte a ligar os diacutemeros na estrutura cristalina da δ-PZA ao contraacuterio do que acontece nas estruturas da α- e β-

PZA (Figura 17)[21]

Em todos os polimorfos foi identificada a ligaccedilatildeo de hidrogeacutenio intramolecular NndashHN

16

Figura 17 ndash Estrutura do polimorfo δ da pirazinamida [21]

A Figura 18 apresenta a estrutura do polimorfo da pirazinamida γ Esta eacute a uacutenica forma de pirazinamida conhe-

cida onde natildeo haacute associaccedilatildeo em unidades dimeacutericas

Figura 18 ndash Estrutura do polimorfo γ da pirazinamida[22]

Apesar das estruturas cristalinas estarem publicadas natildeo eacute conhecida a relaccedilatildeo de estabilidade entre elas e satildeo

referidas na literatura temperaturas de fusatildeo semelhantes para todas as formas

17

142 ndash Picolinamida

A picolinamida (2-piridina carboxamida) Figura 19 foi estudada neste trabalho devido agraves suas semelhanccedilas

estruturais com a pirazinamida

Figura 19 ndash Estrutura da Picolinamida

A picolinamida soacutelido agrave temperatura ambiente muito soluacutevel em soluccedilatildeo aquosa aciacutedica apresenta actividade

bioloacutegica importante como inibidor da acccedilatildeo da poli(ADP-ribose) sintetase[23]

De acordo com a anaacutelise cristalograacutefica por difracccedilatildeo de raios-X foram identificadas duas modificaccedilotildees cristali-

nas da picolinamida ambas pertencentes ao grupo espacial monocliacutenico P21a com quatro moleacuteculas na ceacutelula

unitaacuteria[24] Numa modificaccedilatildeo (fase α a = 1642 b = 711 c = 519 Aring β = 1002ordm) duas moleacuteculas de PA

estatildeo ligadas por um par de ligaccedilotildees de hidrogeacutenio NHO para formar um diacutemero centrossimeacutetrico como

ocorre tambeacutem nos polimorfos α β e δ da pirazinamida (Figura 110) Os diacutemeros estatildeo ligados entre si por um

segundo conjunto de ligaccedilotildees de hidrogeacutenio NHO tal como no polimorfo β da pirazinamida[24] Nesta

modificaccedilatildeo o anel natildeo contribui para a ligaccedilatildeo de hidrogeacutenio e as cadeias moleculares adjacentes satildeo mantidas

juntas por forccedilas de van der Waals A segunda modificaccedilatildeo cristalina da PA para a qual apenas se conhecem os

paracircmetros da ceacutelula (fase β a = 2004 b = 1132 c = 536 Aring β = 986ordm) exibe estrutura dimeacuterica similar agrave da

primeira e segundo Takino e colaboradores teraacute uma associaccedilatildeo molecular semelhante agrave α-pirazinamida ou seja

neste caso a ligaccedilatildeo lateral dos diacutemeros envolve a participaccedilatildeo de um aacutetomo do anel de piridina como aceitador

de ligaccedilotildees de hidrogeacutenio [25]

Figura 110 ndash Arranjos moleculares da PA no polimorfo α a) formaccedilatildeo do diacutemero centrossimeacutetrico b) formaccedilatildeo de

cadeias ou bandas c) estrutura do polimorfo α da picolinamida As linhas a tracejado indicam as ligaccedilotildees de

hidrogeacutenio [24]

a) b) c)

18

143 ndash Ibuprofeno

O Ibuprofeno (IBP) (Figura 111) eacute um faacutermaco do grupo dos anti-inflamatoacuterios natildeo esteroacuteides (do subgrupo

quiacutemico dos derivados do aacutecido propanoacuteico) faacutermacos esses que tecircm em comum a capacidade de combater a

inflamaccedilatildeo a dor e a febre Tal como os outros anti-inflamatoacuterios natildeo esteroacuteides actua inibindo a produccedilatildeo de

prostagladinas substacircncias quiacutemicas produzidas pelo corpo que causam inflamaccedilatildeo e contribuem para a per-

cepccedilatildeo de dor pelo ceacuterebro Este faacutermaco reduz tambeacutem a febre ao bloquear a siacutentese de prostaglandinas no

hipotaacutelamo responsaacutevel pela regulaccedilatildeo da temperatura do corpo Tem ainda propriedades anticoagulantes

Juntamente com o aacutecido acetilsaliciacutelico (princiacutepio activo da Aspirina e de outros medicamentos) e o paracetamol

(princiacutepio activo do Ben-U-Ron e de outros medicamentos) o ibuprofeno faz parte da lista de faacutermacos essen-

ciais da Organizaccedilatildeo Mundial de Sauacutede [26]

Figura 111 ndash Estrutura do Ibuprofeno

A moleacutecula de IBP possui um carbono quiral e satildeo comercializadas quer a mistura raceacutemica de S(+) ndash IBP e

R(ndash) ndash IBP quer o enantioacutemero puro O enantioacutemero com interesse terapecircutico eacute o S(+) ndash IBP mas nas espe-

cialidades farmacecircuticas eacute incorporado o R(ndash) ndash IBP formando uma mistura raceacutemica [27ndash29]

A utilizaccedilatildeo de diversas teacutecnicas para a cristalizaccedilatildeo agrave temperatura ambiente em diferentes solventes cristaliza-

ccedilatildeo por mudanccedila de temperatura e cristalizaccedilatildeo por evaporaccedilatildeo do solvente conduziram agrave obtenccedilatildeo de cristais

de IBP raceacutemico com haacutebitos cristalinos diferentes [30 31] Por exemplo quando foi utilizada a teacutecnica de cris-

talizaccedilatildeo por arrefecimento foram observados cristais com forma de placas achatadas usando aacutelcoois como

solvente Os cristais obtidos a partir de acetona eacuteter etiacutelico e n-hexano tinham a forma de agulhas A cristaliza-

ccedilatildeo por mudanccedila de temperatura usando o diclorometano como solvente formou cristais de morfologia cuacutebi-

ca A partir destes resultados concluiu-se que podiam ser obtidas diferentes morfologias dos cristais (haacutebito

tamanho superfiacutecie) do IBP raceacutemico dependendo da preparaccedilatildeo e dos solventes usados [32] Estes cristais

tinham tambeacutem propriedades fiacutesicas diferentes Mas estas diferentes formas satildeo estruturalmente isomoacuterficas e

natildeo haacute um polimorfismo cristalino verdadeiro

A forma cristalograacutefica obtida nestes solventes forma I possui grupo espacial monocliacutenico P21c [32] Duas

moleacuteculas de ibuprofeno formam um diacutemero ciacuteclico atraveacutes das ligaccedilotildees de hidrogeacutenio dos grupos carboxiacutelicos

O diacutemero RS (plusmn) ndash IBP eacute formado por ligaccedilotildees de hidrogeacutenio atraveacutes de um centro de inversatildeo com uma

moleacutecula na configuraccedilatildeo R e outra na configuraccedilatildeo S (Figura 112)

Adicionalmente agrave bem conhecida fase cristalina I que funde a aproximadamente 75ordmC foi recentemente encon-

trada outra fase cristalina (II) que funde a uma temperatura mais baixa (17ordmC) e eacute menos estaacutevel [30] A compa-

19

raccedilatildeo das entalpias de fusatildeo das duas formas e a ausecircncia de transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido conduz agrave forte suspeita que

estas duas variedades polimoacuterficas formam um sistema monotroacutepico a fase I eacute a forma estaacutevel e a fase II eacute a

metaestaacutevel [32]

Figura 112 ndash Estrutura do polimorfo I da moleacutecula de ibuprofeno[33]

20

21

Capiacutetulo 2

22

23

2 Resultados e Discussatildeo

21 Estudo da Pirazinamida

211 ndash Avaliaccedilatildeo Preliminar

Na tabela 21 satildeo apresentadas imagens registadas sob luz polarizada dos soacutelidos obtidos por cristalizaccedilatildeo a

partir das soluccedilotildees por liofilizaccedilatildeo e tambeacutem da amostra de partida

Tabela 21 ndash Pirazinamida Imagens dos soacutelidos obtidos em diferentes condiccedilotildees experimentais (luz polarizada

ampliaccedilatildeo 200x)

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

1

-

Amostra comercial

4

Acetona

P1

2

-

P2

5

Dioxano

P1

3

Aacutegua

P1

6

Acetonitrilo

P1

Como pode concluir-se das imagens apresentadas na tabela os soacutelidos obtidos apresentam morfologias diferen-

tes Nas amostras obtidas em aacutegua e acetona na amostra comercial e na obtida por liofilizaccedilatildeo os cristais tecircm a

forma de agulhas apesar de apresentarem tamanhos diferentes muito mais finos no caso do liofilizado Os

cristais que precipitaram usando dioxano e acetonitrilo como solvente apresentam-se sob a forma de placas

A caracterizaccedilatildeo dos soacutelidos 1 a 5 foi efectuada por difracccedilatildeo de raios-X de poacute Os difractogramas obtidos

experimentalmente estatildeo representados nas Figuras 21 a 24 conjuntamente com os espectros simulados que

mais se lhe aproximam

24

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Inte

nsid

ade

2Theta

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Inte

nsid

ade

2Theta

Figura 21 ndash Espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute a) pirazinamida comercial b) simulado para a forma α

O difractograma de poacute da forma α da pirazinamida tem picos caracteriacutesticos a 2θ = 78 137 153 177 243

264 274 276 278ordm A semelhanccedila dos perfis dos difractogramas da pirazinamida comercial com o desta for-

ma natildeo deixa duacutevidas de que a amostra de partida eacute o polimorfo α

Para a pirazinamida cristalizada em aacutegua (conforme descrito na secccedilatildeo 4111) fez-se um estudo semelhante

natildeo foram encontradas mudanccedilas significativas na estrutura do soacutelido relativamente agrave amostra comercial pois

apesar de ter sido cristalizada a partir de aacutegua o difractograma possui picos com localizaccedilatildeo e intensidade relati-

va idecircnticas agraves presentes no polimorfo alfa da pirazinamida tendo assim sido o soacutelido identificado com a forma

α

Do mesmo modo a coincidecircncia do espectro obtido para a amostra obtida por liofilizaccedilatildeo e do simulado para a

forma γ permitiu concluir que por liofilizaccedilatildeo se obteve o polimorfo γ Figura 22 com picos caracteriacutesticos a 2θ

= 129 173 184 239 254 259 272 274 297 303 336 393ordm

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Inte

nsid

ad

e

2Theta

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Inte

nsid

ad

e

2Theta

Figura 22 ndash Espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute a) amostra de pirazinamida obtida por liofilizaccedilatildeo b) simulado para o

polimorfo γ

A cristalizaccedilatildeo de acetona origina a forma δ da pirazinamida (Figura 23) com picos caracteriacutesticos a 2θ = 91

164 173 182 200 235 277ordm

a) b)

a) b)

25

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Inte

nsid

ad

e

2Theta

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Inte

nsid

ad

e

2Theta

Figura 23 ndash Espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute a) pirazinamida cristalizada em acetona b) simulado para a forma δ

Em dioxano foi obtida uma mistura das formas β ( 2θ = 126 168 169 253 255 267 272ordm) e γ como se

conclui da Figura 24

0 5 10 15 20 25 30 35 40

2Theta

Inte

nsid

ad

e

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Inte

nsid

ad

e

2Theta

γγγγ

ββββ

Figura 24 ndash Espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute a) amostra cristalizada em dioxano b) espectro simulado das formas

β e γ

A amostra cristalizada em acetonitrilo natildeo foi avaliada por este meacutetodo de estudo e seraacute discutida mais agrave frente

Dispomos de amostras puras dos polimorfos α δ e γ da pirazinamida sendo portanto possiacutevel fazer a sua

caracterizaccedilatildeo por espectroscopia de infravermelho e investigar a relaccedilatildeo de estabilidade entre as fases

212 ndash Caracterizaccedilatildeo por Espectroscopia de Infravermelho

A anaacutelise por espectrofotometria de infravermelho pode ser de grande utilidade na caracterizaccedilatildeo de estruturas

polimoacuterficas quanto agrave sua estrutura quiacutemica fornecendo indicaccedilatildeo de ocorrecircncia de modificaccedilotildees apoacutes o pro-

a) b)

a) b)

26

cesso de cristalizaccedilatildeo Para poder ser utilizada com esta finalidade eacute necessaacuterio produzir amostras puras de cada

um dos polimorfos e caracterizaacute-los previamente

Nos estudos publicados sobre infravermelho da pirazinamida no estado soacutelido foi utilizada a forma α [3435] e

em muitos trabalhos natildeo eacute identificado o polimorfo utilizado [36ndash40] Neste trabalho estamos em condiccedilotildees de

fazer a caracterizaccedilatildeo espectroscoacutepica das formas α γ e δ da pirazinamida

Neste composto satildeo de particular relevacircncia os modos vibracionais envolvendo os grupos NndashH e C=O (grupos

envolvidos na formaccedilatildeo de ligaccedilotildees de hidrogeacutenio) que seratildeo alvo de anaacutelise mais detalhada

Os espectros de infravermelho registados para os polimorfos α δ e γ da pirazinamida satildeo apresentados nas

Figuras 25 a 27 Estes espectros foram obtidos em pastilha de KBr Espectros obtidos no modo de reflectacircncia

total atenuada provaram que a preparaccedilatildeo da pastilha natildeo tem efeito nas formas polimoacuterficas

3600 3500 3400 3300 3200 3100 3000 2900 2800

Absorvancia au

Numero de onda cm-1

3412

3289

3161

2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400

Absorvancia au

439

551

669

786

874

1022

1165

1389

1510

1598

Numero de onda cm-1

1707

1620

Figura 25 ndash Espectro de IV da pza comercial polimorfo α a) 3650 ndash 2800 cm-1 b) 2000 ndash 400 cm-1

Satildeo registadas diferenccedilas notoacuterias nos espectros dos trecircs polimorfos Iremos referir as mais significativas

O espectro de absorccedilatildeo na regiatildeo do infravermelho da pirazinamida comercial (Figura 25 polimorfo α) apre-

senta bandas intensas em 3412 3289 e 3161 cm-1 atribuiacutedas agrave elongaccedilatildeo do NndashH e em 1707 cm-1 atribuiacuteda ao

grupo amida (elongaccedilatildeo C=O e deformaccedilatildeo angular NH2 amida I)) No caso do polimorfo γ Figura 26 a

elongaccedilatildeo do NndashH daacute origem a bandas em 3433 3308 3252 e 3166 e a vibraccedilatildeo Amida I daacute lugar a bandas em

1707 e 1686 cm-1

a) b)

27

3600 3500 3400 3300 3200 3100 3000 2900 2800

00

05

10

15

Numero de onda cm-1

Absorvancia au 3433

3308

3252

3166

2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400

00

05

10

15

1585

434549

653779

876

1027

1053

1168

1373

1524

1603

Numero de onda cm-1

Absorvancia au 1707

1686

Figura 26 ndash Espectro de IV da pza liofilizada polimorfo γ a) 3650 ndash 2800 cm-1 b) 2000 ndash 400 cm-1

O espectro de IV do polimorfo δ Figura 27 apresenta na regiatildeo de elongaccedilatildeo do NndashH um perfil proacuteximo do

do polimorfo α mas os maacuteximos de absorvacircncia situam-se a 3426 3287 e 3168 cm-1 Recordar que na estrutura

cristalina de ambos os polimorfos estatildeo presentes diacutemeros centrossimeacutetricos os quais natildeo existem no polimorfo

γ A vibraccedilatildeo Amida I tem o maacuteximo de absorvacircncia no valor de energia mais baixo dos trecircs polimorfos 1674

cm-1

3600 3500 3400 3300 3200 3100 3000 2900 2800

02

04

06

08

10

12

14

16

18

20

Absorvancia au

Numero de onda cm-1

3426

3287

3168

2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400

02

04

06

08

10

12

14

16

18

20

439561657

873

1027

1063

1089

1176

1385

1436

1524

1591

Absorvancia au

Numero de onda cm-1

1674

Figura 27 ndash Espectro de IV da pza cristalizada de acetona a 25ordmC polimorfo δ a) 3650 ndash 2800 cm-1 b) 2000 ndash 400 cm-1

213 ndash Investigaccedilatildeo de relaccedilotildees de estabilidade dos polimorfos da Pirazinamida

Iniciou-se a investigaccedilatildeo com o estudo de pza comercial polimorfo α por calorimetria diferencial de varrimen-

to com velocidade de varrimento β = 10ordmCmin efectuando aquecimento entre 25ordmC e 197ordmC

A Figura 28 mostra um termograma tiacutepico obtido nestas condiccedilotildees para a pza comercial

a) b)

a) b)

28

60 80 100 120 140 160 180 200

20

30

40

50

60

70

Flu

xo

de

Ca

lor

(mw

)

Temperatura (C)

Figura 28 ndash Curva de DSC do polimorfo α da pirazinamida aquecimento de 75ordmC ateacute 197ordmC β = 10ordmCmin

m = 122mg

A curva de de DSC do polimorfo α apresenta dois sinais endoteacutermicos De um conjunto de 6 amostras inde-

pendentes obteve-se para o 1ordmpico os valores de Tonset = (1462 plusmn 03) ordmC e ∆H = (14 plusmn 03) kJmol e para o

2ordmpico Tonset = (1881 plusmn 05) ordmC e ∆H = (281 plusmn 02) kJmol A Tabela 22 sumaria os resultados obtidos

Tabela 22 ndash Valores de temperatura e de entalpia das transiccedilotildees observadas no aquecimento da

pirazinamida polimorfo α β = 10ordmCmin

1ordmPico 2ordmPico

Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) 1 1462 15 1883 280 2 1464 17 1886 284 3 1459 12 1878 281 4 1466 09 1873 280 5 1458 16 1881 283 6 1463 12 1883 279

Meacutedia e desvio padratildeo 1462plusmn03 14plusmn03 1881plusmn05 281plusmn02

A partir do conhecimento termodinacircmico que se tem e dos valores de entalpia calculados podemos prever que

o 1ordmpico da curva de DSC da Figura 28 corresponde a uma transiccedilatildeo de fase soacutelido-soacutelido do composto e o 2ordm

pico corresponde agrave sua fusatildeo uma vez que o valor de entalpia deste uacuteltimo eacute muito superior quando compara-

do com o primeiro Um processo de aquecimento de 25ordmC ateacute 197ordmC efectuado por termomicroscopia permitiu

registar as imagens apresentadas na Figura 29

29

34ordmC 97ordmC 135ordmC 153ordmC

155ordmC 158ordmC 172ordmC 177ordmC

184ordmC 187ordmC 189ordmC 192ordmC

Figura 29 ndash Transiccedilotildees de fase observadas para a pza comercial por termomicroscopia de luz polarizada no decurso do

aquecimento de 25ordmC a 197ordmC β = 10ordmCmin ampliaccedilatildeo 200x

Estas imagens confirmam a identificaccedilatildeo das transiccedilotildees discutidas acima

Seguidamente fez-se um estudo mais pormenorizado destes resultados realizando dois aquecimentos um pri-

meiro ateacute ao fim da transiccedilatildeo de fase (de 25ordmC ateacute 160ordmC) seguido de arrefecimento ateacute 25ordmC e depois de aque-

cimento ateacute agrave fusatildeo (de 25ordmC ateacute 197ordmC) Os resultados obtidos estatildeo exemplificados na Figura 210 Nos pro-

cessos de arrefecimento natildeo foi registado qualquer pico (arrefecimento conduzido a 20ordmCmin 10ordmCmin

5ordmCmin e 2ordmCmin)

20000 40000 60000 80000 100000 120000 140000 160000 180000 200000

200000

300000

400000

500000

600000

2

Flu

xo d

e C

alo

r (m

W)

Temperatura (C)

1

Figura 210 ndash Curva de DSC da pza comercial com β = 10ordmCmin e m = 115mg a) 1ordm aquecimento de 25ordmC a 160ordmC

b) 2ordm aquecimento de 25ordmC a 197ordmC apoacutes arrefecimento do soacutelido 2 ateacute agrave temperatura ambiente

a)

b)

20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

Temperatura (ordmC)

20

30

40

50

60

30

Os resultados de quatro experiecircncias levadas a cabo nestas condiccedilotildees estatildeo indicados na Tabela 23

Tabela 23 ndash Valores de temperatura e de entalpia de transiccedilatildeo obtidos por aquecimento da

pirazinamida polimorfo α nas condiccedilotildees indicadas na Figura 210 β = 10ordmCmin

Curva a) Curva b)

Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) 1 1464 14 1885 281 2 1462 12 1879 284 3 1462 16 1882 277 4 1465 14 1884 282

Meacutedia e desvio padratildeo 1463plusmn02 14plusmn02 1883plusmn02 281plusmn03

Com estes resultados podemos confirmar a existecircncia de uma transiccedilatildeo de fase por volta dos 146ordmC (no 1ordm

aquecimento) Tonset = (1463 plusmn 02)ordmC ∆H = (14 plusmn 02) kJmol n = 4 e apenas a ocorrecircncia de fusatildeo por

volta dos 188ordmC no 2ordm aquecimento Tonset = (1883 plusmn 02)ordmC ∆H = (281 plusmn 03) kJmol Pode concluir-se que a

forma inicial da pza comercial se transforma noutra e que eacute esta segunda que sofre fusatildeo

O espectro de infravermelho da amostra obtida apoacutes a transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido Figura 211 aponta para a trans-

formaccedilatildeo do polimorfo α no polimorfo γ

3600 3450 3300 3150 3000

-01

00

01

02

03

04

05

06

07

08

09

10

3285

3414

Absorvancia au

Numero de onda cm-1

a)

b)

3430

33073244

3164

3085

2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400

-01

00

01

02

03

04

05

06

07

08

09

10

4371523

1601

617

1157

1512

1578

1610

546

651775

877

1025

10541169

1374

1582

Absorvancia au

Numero de onda cm-1

a)

b)

1706

1687

Figura 211 ndash Espectro de IV da pza comercial a) composto de partida b) apoacutes transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido i) 3650 ndash 2800 cm-

1 ii) 2000 ndash 400 cm-1

Com a teacutecnica de difracccedilatildeo de raios X aplicada a uma amostra de pza comercial aquecida ateacute 160ordmC confirmou-

se que a forma cristalina final (apoacutes transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido) eacute a forma gama (γ-pirazinamida)

Uma amostra obtida por aquecimento do polimorfo α ateacute 160ordmC foi deixada agrave temperatura ambiente e foi

novamente analisada 3 meses depois efectuando um aquecimento ateacute 197ordmC verificando-se que mesmo apoacutes

este tempo natildeo sofreu alteraccedilatildeo o termograma obtido eacute similar ao apresentado na Figura 210 b)

Para o polimorfo obtido por liofilizaccedilatildeo polimorfo γ o estudo calorimeacutetrico por DSC conduziu a curvas

exemplificadas na Figura 212 o que era o esperado atendendo aos resultados jaacute referidos

i) ii)

31

20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

20

40

60

80

Temperatura (C)

Flu

xo

de

ca

lor

(mW

)

Figura 212 ndash Curva de DSC do polimorfo γ da pirazinamida aquecimento de 25ordmC ateacute 197ordmC β = 10ordmCmin

m = 303mg

Na curva de DSC do polimorfo γ (Figura 212) observa-se apenas um sinal endoteacutermico correspondente agrave

fusatildeo da amostra De um conjunto de 3 amostras independentes obteve-se para o processo de fusatildeo os valores

de Tonset = (1882 plusmn 01)ordmC e ∆H = (280 plusmn 02)kJmol Tabela 24

Tabela 24 ndash Valores de temperatura e de entalpia de transiccedilatildeo de fase registada no aque-

cimento da pirazinamida polimorfo γ β = 10ordmCmin

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

1 1881 280 2 1881 278 3 1883 282

Meacutedia e desvio padratildeo 1882plusmn01 280plusmn02

Com estes resultados podemos concluir que esta forma polimoacuterfica da pirazinamida natildeo experimenta qualquer

transformaccedilatildeo soacutelido-soacutelido antes da fusatildeo

A amostra de pza cristalizada de acetona (polimorfo δ) foi tambeacutem caracterizada por calorimetria diferencial de

varrimento realizando ensaios de aquecimento ateacute 197ordmC com velocidade de 10ordmCmin (Figura 213)

32

20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

20

40

60

Temperatura (C)

Flu

xo

de

ca

lor

(mW

)

Figura 213 ndash Curva de DSC do polimorfo δ da pirazinamida (aquecimento de 25ordmC ateacute 197ordmC β = 10ordmCmin

m = 147mg)

Podemos verificar novamente a ocorrecircncia de duas transformaccedilotildees endoteacutermicas sendo que a primeira corres-

ponde a transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido Tonset = (1305 plusmn 03) ordmC ∆H = (17 plusmn 02) kJmol n = 5 e a segunda agrave fusatildeo

Tonset = (1883 plusmn 01) ordmC ∆H = (276 plusmn 06) kJmol n = 5 A Tabela 25 resume os resultados obtidos

O polimorfo δ foi entatildeo aquecido ateacute 165ordmC (apoacutes a transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido) natildeo se tendo observado qualquer

transiccedilatildeo de fase no arrefecimento subsequente ateacute agrave temperatura ambiente O espectro de difracccedilatildeo de raios-X

de poacute da amostra resultante deste ciclo de aquecimento arrefecimento permitiu concluir que a forma delta se

transforma no polimorfo gama apoacutes aquecimento

Tabela 25 ndash Valores de temperatura e de entalpia das transiccedilotildees de fase registadas no aqueci-

mento da pirazinamida polimorfo δ β = 10ordmCmin

1ordmPico 2ordmPico

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) 1 1308 18 1884 279 2 1303 17 1881 268 3 1304 18 1884 275 4 1301 14 1883 279 5 1307 17 1882 278

Meacutedia e desvio padratildeo 1305plusmn03 17plusmn02 1883plusmn01 276plusmn06

Na Figura 214 a) podemos verificar a existecircncia de uma grande irregularidade no pico correspondente agrave transi-

ccedilatildeo soacutelido-soacutelido o que poderaacute indicar a co-existecircncia de vaacuterias transformaccedilotildees Sendo assim fez-se um novo

estudo efectuando um aquecimento ateacute 137ordmC que eacute a zona onde existem os vaacuterios picos (Figura 214 b)) O

espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute desta amostra confirmou tratar-se da forma γ da pirazinamida natildeo ocor-

33

rendo qualquer outra transiccedilatildeo de fase apesar da irregularidade apresentada nos picos que poderaacute resultar de

heterogeneidade das partiacuteculas soacutelidas

120 140

32

34

36

Flu

xo

de

Calo

r (m

W)

Temperatura (C)

b) Aquecimento ateacute 165 C

a) Aquecimento ateacute 137 C

Figura 214 ndash Curvas de DSC para a pza cristalizada em acetona β = 10ordmCmin a) aquecimento de 25ordmC ateacute 137ordmC m =

147 mg b) aquecimento de 25ordmC ateacute165ordmC m = 152 mg

Foram obtidas para a amostra de pirazinamida gerada por cristalizaccedilatildeo em acetonitrilo amostra 6 na Tabela

21 as curvas de DSC apresentadas na Figura 215 registadas em diferentes condiccedilotildees experimentais aquecimen-

to ateacute agrave fusatildeo no caso da curva a e num ciclo de aquecimentos arrefecimentos no caso das curvas b Os arrefe-

cimentos foram realizados a 10ordmCmin natildeo se registando qualquer transiccedilatildeo de fase nesses varrimentos

Figura 215 ndash Curvas de DSC para a pza cristalizada em acetonitrilo (polimorfos α e δ) a m = 161 mg aquecimento de

25ordmC ateacute 197ordmC b1 m = 181 mg aquecimento de 25ordmC ateacute 135ordmC b2 aquecimento de 25ordmC ateacute 165ordmC apoacutes

arrefecimento de b1 ateacute 25ordmC b3 aquecimento de 25ordmC ateacute 197ordmC apoacutes arrefecimento de b2 ateacute 25ordmC β =

10ordmCmin

Temperatura (ordmC)

Flu

xo d

e C

alo

r (m

W)

34

Na Figura 215 observam-se duas transiccedilotildees endoteacutermicas antes do pico de fusatildeo Estas transformaccedilotildees de fase

foram estudadas por espectroscopia de IV

O espectro de IV da amostra de partida Figura 216 a) confirma que na cristalizaccedilatildeo em acetonitrilo foi gerada

uma mistura dos polimorfos α e δ (Figura 216 a)) Registou-se tambeacutem espectros de IV da amostra aquecida ateacute

135ordmC (como na curva de DSC b1 da Figura 215) Figura 216 b)) seguida de arrefecimento ateacute 25ordmC e da

amostra aquecida ateacute 165ordmC Figura 216 c)

Figura 216 ndash Espectro de Infravermelho de a) amostra de pirazinamida cristalizada em acetonitrilo b) amostra anterior

apoacutes aquecimento ateacute 135ordmC c) amostra apoacutes aquecimento ateacute 165ordmC A) espectros dos polimorfos α e

δ puros B) espectro do polimorfo γ puro

Satildeo evidentes a partir da Figura 216 as transiccedilotildees do polimorfo δ para o polimorfo α que posteriormente se

transforma no polimorfo γ A identidade das fases soacutelidas foi ainda confirmada por difracccedilatildeo de raios-X reali-

zadas em amostras preparadas de forma similar

Apesar de natildeo poder ser obtida a forma polimoacuterfica β pura os dados de DSC e termomicroscopia realizados na

amostra 5 (β + γ) mostram uma transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido endoteacutermica aos 95ordmC β = 10ordmCmin (Figura 217)

originando o polimorfo γ como depois foi confirmado por espectroscopia de IV e pela temperatura de fusatildeo

caracteriacutestica

Numero de onda cm-1

Absorv

ancia

u

a

a)

b)

c)

A

B

35

Figura 217 ndash a) Curvas de aquecimento da pza cristalizada de dioxano polimorfos β e γ m = 166 mg β = 10ordmCmin b)

Imagens de termomicroscopia registadas antes e depois da transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido

Estabilidade relativa dos polimorfos de pirazinamida

Todas as transiccedilotildees de fase verificadas no estudo da pirazinamida satildeo endoteacutermicas e na ausecircncia de mudanccedilas

conformacionais significativas da moleacutecula de pza nos diferentes polimorfos este comportamento aponta para

uma relaccedilatildeo enantiotroacutepica entre as fases envolvidas [122641] De acordo com Burger e Ramberger esta regra

da entalpia da transiccedilatildeo faz previsotildees correctas em 99 dos casos [26] A partir do estudo do comportamento

teacutermico das formas α β δ e γ da pirazinamida pode-se prever o diagrama energia de Gibbs em funccedilatildeo da tem-

peratura que se apresenta na Figura 218

Figura 218 ndash Diagrama de energia temperatura das formas cristalinas (α β δ e γ) da pirazinamida G representa a ener-

gia de Gibbs T a temperatura de transiccedilatildeo

Temperatura (ordmC)

dQ

dt

(mW

)

a) b)

Antes da transiccedilatildeo Depois da Transiccedilatildeo

Temperatura

Energ

ia

36

De acordo com este diagrama o polimorfo δ eacute a forma soacutelida termodinamicamente estaacutevel agrave temperatura

ambiente e o polimorfo γ eacute a forma cristalina mais estaacutevel acima de ~ 145ordmC De realccedilar a elevada estabilidade

cineacutetica de todas as formas polimoacuterficas da pirazinamida

22 Estudo da Picolinamida

Na tabela satildeo apresentadas imagens registadas sob luz polarizada das formas soacutelidas obtidas por cristalizaccedilatildeo a

partir das soluccedilotildees e tambeacutem da amostra de partida

Tabela 26 ndash Picolinamida Imagens dos soacutelidos obtidos em diferentes condiccedilotildees experimentais (luz polarizada

ampliaccedilatildeo 200x)

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

1

-

Amostra comercial

4

Etanol

P1

2

Acetato de etilo

P1

5

Etanol

P2

3

Acetato de etilo

P2

Foram observadas formas cristalinas com diferentes morfologias Quer na utilizaccedilatildeo de acetato de etilo quer na

amostra comercial foram obtidos cristais com a forma de placas apesar de apresentarem tamanhos diferentes

Os cristais que precipitaram usando etanol como solvente apresentam a forma de aglomerados esfeacutericos

Devido a problemas teacutecnicos com o difractoacutemetro de raios-X de poacute do Departamento de Fiacutesica da Universida-

de de Coimbra natildeo foi possiacutevel caracterizar as amostras por este meacutetodo

221 ndash Estudo da Picolinamida comercial

Apenas a picolinamida comercial foi caracterizada num equipamento de difracccedilatildeo de raios-X de poacute sendo a

amostra sujeita a moagem antes do ensaio O difractograma obtido estaacute representado na Figura 219 juntamen-

te com o espectro simulado da forma cristalina de picolinamida que se encontra caracterizada estruturalmente

37

[24] O difractograma de poacute da picolinamida comercial tem picos caracteriacutesticos a 2θ = 1665 1737 2068

2516 2802 3500ordm

10 20 30 40

Inte

nsid

ade

2Theta

b) Simulado

a) Experimental

Figura 219 ndash Espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute da picolinamida comercial a) experimental b) simulado

Da comparaccedilatildeo entre os dois difractogramas natildeo eacute possiacutevel afirmar que nos dois casos as moleacuteculas tenham a

mesma orientaccedilatildeo cristalograacutefica Voltaremos a discutir estes resultados mais tarde

O comportamento teacutermico da amostra de picolinamida comercial foi investigado por calorimetria diferencial de

varrimento e por termomicroscopia com luz polarizada

Na Figura 220 eacute apresentada uma curva tiacutepica obtida no estudo da picolinamida comercial por calorimetria

diferencial de varrimento com uma velocidade de varrimento β = 10ordmCmin realizando um aquecimento de

25ordmC ateacute 115ordmC

20 40 60 80 100

20

40

Temperatura (C)

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Figura 220 ndash Curva de DSC para a PA comercial aquecimento de 25ordmC ateacute 115ordmC β = 10ordmCmin m = 138mg

A curva de DSC da PA comercial Figura 220 apresenta tipicamente trecircs sinais endoteacutermicos De um conjunto

de 3 amostras independentes obteve-se para o 1ordmpico os valores de Tonset = (802plusmn005) ordmC e ∆H =

38

(020plusmn001)kJmol para o 2ordmpico os valores de Tonset = (10175plusmn008) ordmC e ∆H = (022plusmn001) kJmol e para o

3ordmpico os valores de Tonset = (1067plusmn01) ordmC e ∆H = (187plusmn005) kJmol Tabela 27

Tabela 27 ndash Valores de temperatura e de entalpia das transiccedilotildees de fase registadas no aquecimento da pico-

linamida amostra comercial β = 10ordmCmin

1ordmPico 2ordmPico 3ordmPico

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) 1 802 020 1018 022 1066 187 2 802 019 1017 022 1068 187 3 802 020 1018 021 1067 188

Meacutedia e desvio padratildeo 802plusmn005 020plusmn001 10175plusmn008 022plusmn001 1067plusmn01 187plusmn005

Imagens de termomicroscopia obtidas num varrimento realizado em condiccedilotildees idecircnticas satildeo apresentadas na

Figura 221 e confirmam o primeiro processo endoteacutermico como uma transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido

25ordmC 86ordmC 96ordmC 98ordmC

108ordmC 115ordmC

Figura 221 ndash Transiccedilotildees de fase observadas para a PA comercial por termomicroscopia de luz polarizada no decurso do

aquecimento de 25ordmC a 115ordmC β = 10ordmCmin ampliaccedilatildeo 200x

Uma vez confirmada a existecircncia de transiccedilotildees soacutelido-soacutelido no aquecimento da amostra de picolinamida

comercial estudou-se este processo em mais pormenor Fizeram-se ciclos de aquecimento arrefecimento ateacute

95ordmC e ateacute 105ordmC (temperaturas a que se verifica o fim da transiccedilatildeo) que se encontram representadas nas Figu-

ras 222 e 223

39

20 30 40 50 60 70 80 90 100

19

20

21F

luxo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

Arrefecimento

1 Aquecimento

20 40 60 80 100 120

20

30

40

Temperatura (C)

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Figura 222 ndash Curvas de DSC para a PA comercial β = 10ordmCmin m = 147mg a) aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC segui-

do de arrefecimento ateacute 25ordmC b) 2ordm aquecimento de 25ordmC ateacute 115ordmC

20 30 40 50 60 70 80 90 100 110

19

20

21

22

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

Arrefecimento

1 Aquecimento

20 40 60 80 100 120

20

30

40

Temperatura (C)

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Figura 223 ndash Curvas de DSC para a PA comercial β = 10ordmCmin m = 143mg a) aquecimento de 25ordmC ateacute 105ordmC segui-

do de arrefecimento ateacute 25ordmC b) 2ordm aquecimento de 25ordmC ateacute 115ordmC

Como eacute visiacutevel na Figura 222 no processo de arrefecimento natildeo eacute registada qualquer transiccedilatildeo de fase o que se

confirma pela ausecircncia de endoteacutermica correspondente agrave transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido na curva b) Em contrapartida

no processo de arrefecimento ilustrado na Figura 223 regista-se um processo exoteacutermico de baixa energia e no

aquecimento subsequente apenas o principal pico de fusatildeo eacute observado

Antes de passar agrave avaliaccedilatildeo por espectroscopia de Infravermelho dos diferentes soacutelidos obtidos nestes ciclos de

aquecimento arrefecimento referiremos os resultados de estudos por DSC dos soacutelidos obtidos por arrefeci-

mento do fundido

Nas Figuras 224 e 225 ilustram-se alguns resultados de ciclos de aquecimento arrefecimento a partir do fun-

dido β = 10ordmCmin Como se vecirc na Figura 224 c) apoacutes a cristalizaccedilatildeo do fundido satildeo obtidos dois picos de

elevada entalpia com Tonset = 102ordmC e 106ordmC que indiciam fusatildeo de duas formas polimoacuterficas diferentes Com

base nestes resultados eacute razoaacutevel interpretar a transiccedilatildeo a 102ordmC como um processo de fusatildeo Neste sentido o

ciclo aquecimento arrefecimento ilustrado na Figura 223 a) terminaria com a fusatildeo de uma contribuiccedilatildeo resi-

a) b)

a) b)

40

dual de uma forma soacutelida que no arrefecimento cristaliza no polimorfo mais abundante obtendo-se em seguida

fusatildeo desta forma pura Figura 223 b) Pode concluir-se que da comparaccedilatildeo das Figuras 224 e 225 que o arre-

fecimento do fundido pode resultar em formaccedilatildeo de estruturas diferentes em ciclos diferentes

20 40 60 80 100 120

-20

-10

0

10

20

30

40

50

Flu

xo

de C

alo

r (m

W)

Temperatura (C)

c) 2 Aquecimento

b) Arrefecimento

a) 1 Aquecimento

Figura 224 ndash Curvas de DSC para a PA comercial β = 10ordmCmin m = 164mg aquecimento seguido de arrefecimento e

novo aquecimento

20 40 60 80 100 120

-50

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

50

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

e) 3 Aquecimento

d) 2 Arrefecimento

c) 2 Aquecimento

b) 1 Arrefecimento

a) 1 Aquecimento

Figura 225 ndash Curvas de DSC para a PA comercial m = 147mg 1ordmaquecimento β = 10ordmCmin 1ordmarrefecimento β =

1ordmCmin 2ordmaquecimento β = 10ordmCmin 2ordmarrefecimento β = 10ordmCmin 3ordmaquecimento β =

10ordmCmin

Foram registados os espectros de FTIRATR da amostra obtida em ciclos de aquecimento arrefecimento

como referidos na Figura 222 a) e 223 a) Os espectros satildeo apresentados na Figura 226 onde estatildeo tambeacutem

identificadas as bandas principais

41

000

005

010

015

1612

316832751294

695

749

784

825

996

1043

10881155

1221

1246

1288

1386

1440

1468

15671586

1668

C 105

000

007

014

16143060

327434113450

1567

695

749

793

825

910

996

104310911164

1250

1288

1386

1443

1468

1586

Ab

so

rva

ncia

u

a

C 95

3300 3000 2700 1600 1400 1200 1000 800

000

008

016

3060

3451

15671601

1662

31663432

698

755

793

828907

996

10401094

1145

1285

1386

1440

15861659

3166

3273

Numero de onda cm-1

C 253415

Figura 226 ndash Espectro de IVATR da PA comercial a) composto de partida b) apoacutes aquecimento ateacute 95ordmC c) apoacutes

aquecimento ateacute 105ordmC

Eacute interessante verificar a semelhanccedila do perfil das bandas do espectro da picolinamida comercial Figura 226 a)

na regiatildeo de elongaccedilatildeo do NndashH com o dos espectros dos polimorfos α e δ da pirazinamida (Figuras 25 e 27)

Relembremos que nestas duas fases da pirazinamida haacute associaccedilatildeo molecular com a formaccedilatildeo de dois diacutemeros

centrossimeacutetricos que estatildeo tambeacutem presentes no cristal da picolinamida

Os espectros dos soacutelidos resultantes dos diferentes tratamentos teacutermicos diferem principalmente como espera-

do na regiatildeo de elongaccedilatildeo do NndashH e na amida I O espectro c) apresenta grande semelhanccedila com o obtido por

Fausto e Colaboradores [23 25] para um cristal obtido por annealing dum filme de vidro a T = 280 K e corres-

ponde a um polimorfo diferente do que estaacute presente na amostra de partida

O espectro apresentado na Figura 226 b) na interpretaccedilatildeo que temos vindo a fazer seria originado por uma

mistura de polimorfos Para a validaccedilatildeo desta interpretaccedilatildeo seraacute essencial proceder ao estudo por difracccedilatildeo de

raios-X de poacute das amostras preparadas de modo idecircntico

Numa nota final apresenta-se na Figura 227 A o espectro FTIRATR registado apoacutes moagem da amostra de

picolinamida comercial em almofariz no procedimento habitualmente usado na preparaccedilatildeo de pastilha para

infravermelho Como eacute evidente da comparaccedilatildeo com o espectro da amostra analisada sem preparaccedilatildeo Figura

227 B a moagem produz alteraccedilatildeo da forma polimoacuterfica Lembremos que na obtenccedilatildeo do espectro de difrac-

ccedilatildeo de raios-X de poacute apresentado na Figura 219 se procedeu agrave moagem do composto Seraacute portanto necessaacute-

rio realizar mais ensaios sobre a amostra comercial para confirmar as conclusotildees que a Figura 219 indica as

diferenccedilas observadas nos difractogramas poderatildeo resultar da moagem da amostra

a)

b)

c)

42

3600 3500 3400 3300 3200 3100 3000 2900 2800

000

005

010

015

Ab

so

rvacircn

cia

(u

a)

Numero de onda (cm-1)

B Amostra comercial

A Amostra comercial sujeita a moagem

1600 1400 1200 1000 800 600

000

005

010

015

020

025

030

Abso

rvacirc

ncia

(u a

)

Numero de onda (cm-1)

B Amostra comercial

A Amostra comercial sujeita a moagem

Figura 227 ndash Espectro de IVATR da picolinamida a) 3600 ndash 2800 cm-1 b) 1700 ndash 600 cm-1 A amostra comercial sujeita

a moagem B amostra comercial

222 ndash Estudo da Picolinamida cristalizada em acetato de etilo e em etanol

A investigaccedilatildeo do comportamento teacutermico das diferentes amostras obtidas por cristalizaccedilatildeo em soluccedilatildeo por

calorimetria diferencial de varrimento de 25ordmC ateacute agrave fusatildeo estaacute ilustrado nas Figuras 228 a 229 Para os soacutelidos

obtidos por cristalizaccedilatildeo em etanol e em acetato de etilo agrave temperatura ambiente eacute registado um pico de fusatildeo

largo com temperatura de onset entre 96 e 97ordmC e entalpia compreendida entre 15 e 18 kJmol Os ensaios

foram efectuados 3 semanas apoacutes a preparaccedilatildeo das amostras e natildeo eacute expectaacutevel que a largura do pico possa ser

devida agrave contaminaccedilatildeo com o solvente Em ensaios realizados dois meses mais tarde verificou-se que natildeo ocor-

reu alteraccedilatildeo na amostra cristalizada de etanol enquanto que evoluccedilatildeo niacutetida teve lugar na amostra cristalizada

de acetato de etilo agrave temperatura ambiente Figuras 230 e 231

Na amostra obtida por cristalizaccedilatildeo em acetato de etilo com evaporaccedilatildeo do solvente a 4ordmC para aleacutem deste

primeiro pico eacute tambeacutem observado um segundo pico com temperatura de onset Tonset ~ 105ordmC Estes resulta-

dos apontam para a existecircncia de polimorfos gerados concomitantemente por este meacutetodo de cristalizaccedilatildeo

estando previstas novas experiecircncias para verificar a reprodutibilidade dos resultados e caso esta se confirme a

investigaccedilatildeo do soacutelido obtido por difracccedilatildeo de raios-X de poacute e de monocristal

a) b)

43

20 40 60 80 100 120

20

25

30

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

b) PA em acetato de etilo (frio)

a) PA em acetato de etilo (T amb)

Figura 228 ndash Curvas de DSC para a PA cristalizada em acetato de etilo β = 10ordmCmin a) meacutetodo P1prime m = 147 mg b)

meacutetodo P2prime m = 148 mg

20 40 60 80 100 120

20

25

30

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

b) PA em etanol (frio)

a) PA em etanol (T amb)

Figura 229 ndash Curvas de DSC para a PA cristalizada em etanol β = 10ordmCmin a) meacutetodo P1prime m = 152 mg b) meacutetodo

P2prime m = 149 mg

44

20 40 60 80 100 120

20

30

40

50

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

b) Aquecimento em Maio

a) Aquecimento em Marccedilo

Figura 230 ndash Curvas de DSC para a PA cristalizada em acetato de etilo agrave temperatura ambiente β = 10ordmCmin a) aque-

cimento em Marccedilo m = 138 mg b) aquecimento em Maio m = 135 mg

20 40 60 80 100 120

20

22

24

26

28

Flu

xo

de

Calo

r (m

W)

Temperatura (C)

b) Aquecimento em Maio

a) Aquecimento em Marccedilo

Figura 231 ndash Curvas de DSC para a PA cristalizada em etanol agrave temperatura ambiente β = 10ordmCmin a) aquecimento em

Marccedilo m = 139 mg b) aquecimento em Maio m = 144 mg

23 Estudo do Ibuprofeno

Como referido na secccedilatildeo 143 estaacute descrito que a mesma forma polimoacuterfica do ibuprofeno eacute obtida por crista-

lizaccedilatildeo em vaacuterios solventes e seguindo vaacuterios meacutetodos experimentais Os cristais tecircm morfologias diferentes e

propriedades mecacircnicas diferentes [28303142]

45

Neste capiacutetulo apresentam-se os resultados preliminares dum estudo calorimeacutetrico das amostras soacutelidas do ibu-

profeno cristalizadas em diferentes solventes e tambeacutem de amostras comerciais de duas origens distintas reali-

zado com o objectivo de averiguar o seu comportamento teacutermico

As formas soacutelidas obtidas por cristalizaccedilatildeo a partir das soluccedilotildees do ibuprofeno estatildeo apresentadas na tabela

seguinte

Tabela 28 ndash Imagens de formas soacutelidas do Ibuprofeno obtidas em diferentes condiccedilotildees experimentais (luz pola-

rizada 200x)

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

1

-

Comercial Sigma

4

Acetona

P2

2

Acetona

P1

5

n-Hexano

P2

3

n-Hexano

P1

Efectuou-se um estudo por difracccedilatildeo de raios-X de poacute das amostras de Ibuprofeno da Sigma e da amostra cris-

talizada de n-Hexano agrave temperatura ambiente O difractograma obtido experimentalmente para a amostra da

Sigma e o simulado para a forma I estatildeo representados na Figura 232 O espectro obtido para a amostra crista-

lizada em n-hexano era indistinguiacutevel destes

0 10 20 30 40

Inte

nsid

ad

e

2Theta

b) IBP Sigma

a) IBP forma I

Figura 232 ndash Espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute do ibuprofeno a) forma I b) Sigma

46

Da comparaccedilatildeo entre os dois difractogramas eacute possiacutevel afirmar que em ambos os casos as moleacuteculas tecircm a

mesma orientaccedilatildeo cristalograacutefica

Iniciou-se o estudo das amostras de ibuprofeno comercial da Sigma e da USP por Calorimetria Diferencial de

Varrimento com uma velocidade de varrimento β = 10ordmCmin realizando um aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC

(Figuras 233 e 234)

20 30 40 50 60 70 80 90

20

25

30

35

40

Temperatura (C)

Flu

xo d

e C

alo

r (m

W)

Figura 233 ndash Curva de DSC para o IBP comercial Sigma aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC β = 10ordmCmin m = 125mg

20 30 40 50 60 70 80 90

20

22

24

26

28

Temperatura (C)

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Figura 234 ndash Curva de DSC para o IBP USP aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC β = 10ordmCmin m = 134mg

As curvas de DSC apresentam apenas um sinal endoteacutermico estando os paracircmetros caracteriacutesticos da curva de

fusatildeo apresentados na Tabela 29

47

Tabela 29 ndash Valores de temperatura e de entalpia da transiccedilatildeo de fase registada no

aquecimento do ibuprofeno amostra da Sigma e da USP β = 10ordmCmin

Sigma USP

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

1 747 251 752 257 2 753 253 752 256 3 751 260 752 256 4 751 246 752 257

Meacutedia e desvio padratildeo 751plusmn03 253plusmn05 752plusmn005 257plusmn005

Natildeo haacute diferenccedilas significativas entre os resultados obtidos para as duas amostras apesar do pico de fusatildeo da

amostra da USP ser mais estreito

O estudo das amostras ibuprofeno obtidas por cristalizaccedilatildeo de acetona (P1 e P2) foi realizado por calorimetria

diferencial de varrimento na mesma gama de temperatura com velocidades de varrimento diferentes (β =

10ordmCmin e β = 2ordmCmin Figura 235)

70 75 80

18

20

22

24

26

28

30

32

34

36

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

2 - Cristalizaccedilao a frio

1 - Cristalizaccedilao agrave T amb

70 75 80

18

20

22

24

26

28

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

4 - Cristalizaccedilao a frio

3 - Cristalizaccedilao agrave T amb

Figura 235 ndash Curva de DSC para o IBP cristalizado de acetona procedimentos P1rsquo e P2rsquo aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC

a) β = 10ordmCmin m = 134mg b) β = 2ordmCmin 3 m = 138mg 4 m = 135 mg

O pico de fusatildeo obtido a partir da amostra cristalizada agrave temperatura ambiente apresenta-se parcialmente divi-

dido Uma explicaccedilatildeo comum para este facto eacute a existecircncia de polimorfismo Os paracircmetros caracteriacutesticos

destas curvas estatildeo apresentados na Tabela 210

a) b)

3

4

48

Tabela 210 ndash Valores de temperatura e de entalpia da transiccedilatildeo de fase registada no aquecimento do ibuprofeno

cristalizado de acetona β = 10ordmCmin e β = 2ordmCmin

A partir dos resultados apresentados na Tabela 210 podemos concluir que os cristais obtidos por cristalizaccedilatildeo a

baixa temperatura fundem aproximadamente 1ordmC abaixo dos cristais obtidos por cristalizaccedilatildeo agrave temperatura

ambiente Verifica-se ainda que mesmo a velocidades de varrimento diferentes os cristais obtidos nas mesmas

condiccedilotildees apresentam temperatura de fusatildeo muito semelhante

Os termogramas obtidos no estudo do ibuprofeno cristalizado de n-hexano (P1 e P2) por calorimetria dife-

rencial de varrimento com velocidades de varrimento diferentes (β = 10ordmCmin e β = 2ordmCmin) estatildeo apre-

sentados na Figura 236 e na Tabela 211

70 75 80

12

14

16

18

20

22

24

26

28

30

32

34

36

38

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

2 - Cristalizaccedilao a frio

1 - Cristalizaccedilao agrave T amb

70 75 80

20

22

24

26

28

30

Flu

xo d

e C

alo

r (m

W)

Temperatura (C)

4 - Cristalizaccedilao a frio

3 - Cristalizaccedilao agrave T amb

Figura 236 ndash Curva de DSC para o IBP cristalizado de n-hexano procedimentos P1rsquo e P2rsquo aquecimento de 25ordmC ateacute

95ordmC a) β = 10ordmCmin 1 m = 143mg 2 m = 139 mg b) β = 2ordmCmin 3 m = 140mg 4 m = 137 mg

A partir dos resultados podemos concluir que os cristais obtidos agrave temperatura ambiente e os cristais obtidos

com a cristalizaccedilatildeo a frio natildeo apresentam grande diferenccedila a niacutevel de temperatura e entalpia de fusatildeo No entan-

to o sinal obtido a partir da amostra cristalizada agrave temperatura ambiente aquecida tanto a 10ordmCmin como a

2ordmCmin apresenta-se dividido apesar da divisatildeo ser mais notoacuteria a 2ordmCmin

Cristalizaccedilatildeo agrave T amb Cristalizaccedilatildeo a frio

β 10ordmCmin 2ordmCmin 10ordmCmin 2ordmCmin

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

1 747 215 751 203 733 223 737 232

2 739 233 731 201 733 219 738 228

3 752 228 731 219 744 223 739 229

4 749 237 745 237 738 223 739 231

5 752 249 746 243 742 218 740 230

6 749 235 760 241 743 224 736 229

Meacutedia e desvio padratildeo 748plusmn05 233plusmn11 744plusmn10 224plusmn17 739plusmn05 222plusmn03 738plusmn02 230plusmn02

a) b)

49

Tabela 211 ndash Valores de temperatura e de entalpia da transiccedilatildeo de fase registada no aquecimento do ibuprofeno

cristalizado de n-hexano β = 10ordmCmin e β = 2ordmCmin

A partir dos resultados obtidos por DSC verificou-se que tanto a amostra cristalizada de acetona como a amos-

tra cristalizada de n-hexano ambas agrave temperatura ambiente apresentavam um pico de fusatildeo composto o que

pode indicar a ocorrecircncia de transiccedilotildees soacutelido-soacutelido e aleacutem disso temperatura de fusatildeo que difere da das

amostras obtidas na Sigma e na USP Sendo assim fez-se um estudo mais pormenorizado das amostras cristali-

zadas de n-hexano por comparaccedilatildeo com as amostras de ibp da Sigma e da USP por espectroscopia de IV para

caracterizaccedilatildeo da forma inicial A Figura 237 mostra os espectros de espectroscopia de IV-ATR das amostras

3000 2800 2600 2400

000

005

010

015

020

2540

2540

2540

2542

2601

2601

2601

2601

2631

2631

2631

2631

2729

2728

2728

2728

2850

2850

2850

2850

2868

2868

2868

2868

2877

2875

2875

2876

2924

2922

2922

2924

2954

2954

2956

Ab

so

rvacirc

ncia

(u

a

)

Numero de Onda (cm-1)

IBP USP

IBP comercial

IBP n-Hexano (frio)

IBP n-Hexano (Tamb)

2954

1800 1600 1400 1200 1000 800

000

005

010

015

020

025

030

035

040

045

050668

690747

779

849

867936

948

9701007

1070

1092

1124

1184

1231

12681320

1379

1419

14621506

Ab

so

rvacircncia

(u

a

)

Numero de Onda (cm-1)

IBP USP

IBP comercial

IBP n-Hexano (frio)

IBP n-Hexano (Tamb)

1712

Figura 237 ndash Espectro de IV (25ordmC) ibp USP ibp Sigma e ibp cristalizado de n-hexano a) 3100 ndash 2400 cm-1 b) 1800 ndash

650 cm-1

Os espectros de infravermelho das amostras a 25ordmC apontam para que se trate da mesma forma polimoacuterfica

Espectros de difracccedilatildeo de raios-X de poacute da amostra da Sigma e da amostra obtida por cristalizaccedilatildeo em n-

hexano natildeo mostraram tambeacutem diferenccedilas

Assim sendo a partir destes resultados natildeo satildeo detectadas diferenccedilas significativas entre as amostras de partida

e entatildeo as diferenccedilas registadas no comportamento teacutermico natildeo apontam para polimorfismo mas para altera-

ccedilotildees na formaccedilatildeo dos cristais nomeadamente no crescimento e tamanho das partiacuteculas[43ndash45] Estudos adicio-

nais satildeo necessaacuterios para confirmar esta hipoacutetese

Cristalizaccedilatildeo agrave T amb Cristalizaccedilatildeo a frio

β 10ordmCmin 2ordmCmin 10ordmCmin 2ordmCmin

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

1 741 224 744 236 742 247 744 249

2 744 223 748 234 746 242 742 247 3 740 225 745 238 743 246 740 242

4 743 227 747 237 743 243 745 240 Meacutedia e desvio padratildeo 742plusmn02 225plusmn02 746plusmn02 236plusmn02 743plusmn01 244plusmn02 743plusmn02 245plusmn04

50

51

Capiacutetulo 3

52

53

3 Conclusotildees

Alguns pontos discutidos nesta dissertaccedilatildeo merecem ser referidos como observaccedilotildees conclusivas A Calorime-

tria Diferencial de Varrimento (DSC) eacute um valioso instrumento de investigaccedilatildeo para caracterizar formas poli-

moacuterficas Com esta teacutecnica recolhe-se uma grande riqueza de informaccedilatildeo em relaccedilatildeo agrave estabilidade da substacircn-

cia em estudo tipo de transformaccedilatildeo que ocorre a uma dada temperatura por aquecimento ou arrefecimento e

mecanismo que preside a cada uma das transformaccedilotildees observadas Mas por si soacute esta teacutecnica natildeo eacute suficiente

para identificar a existecircncia de diferentes polimorfos de um mesmo composto Daiacute haver a necessidade de efec-

tuar um estudo mais completo utilizando teacutecnicas como a termomicroscopia espectroscopia de absorccedilatildeo no

infravermelho e ainda difracccedilatildeo de raios X de poacute

Conseguiram obter-se amostras puras de trecircs formas polimoacuterficas da pirazinamida a forma alfa (PZA comercial

e cristalizada em aacutegua) a forma delta (PZA cristalizada de acetona) e a forma gama (PZA obtida por liofiliza-

ccedilatildeo) as quais foram caracterizadas por espectroscopia de infravermelho

O polimorfo alfa da pirazinamida (α-PZA) e a forma delta (δ-PZA) por aquecimento transformam-se no poli-

morfo gama (γ-PZA) A forma gama por sua vez por aquecimento natildeo sofre qualquer transformaccedilatildeo de fase

ateacute agrave fusatildeo Foi possiacutevel tambeacutem identificar a transiccedilatildeo δrarrα em amostra do polimorfo delta quando contami-

nado com a forma alfa

Podemos ainda concluir mediante os resultados obtidos e com os conhecimentos adquiridos que estamos

perante casos de enantiotropia sendo o polimorfo delta a forma termodinamicamente estaacutevel agrave temperatura

ambiente Todos os polimorfos de pirazinamida satildeo cineticamente estaacuteveis agrave temperatura ambiente

No que diz respeito agrave picolinamida eacute interessante verificar a semelhanccedila do perfil das bandas do espectro da

picolinamida comercial na regiatildeo de elongaccedilatildeo do NndashH com o dos espectros dos polimorfos α e δ da pirazi-

namida Relembremos que nestas duas fases da pirazinamida haacute associaccedilatildeo molecular com a formaccedilatildeo de dois

diacutemeros centrossimeacutetricos que estatildeo tambeacutem presentes no cristal da forma I da picolinamida Verificou-se

ainda que a amostra comercial de picolinamida quando sujeita a moagem sofre alteraccedilatildeo da forma polimoacuterfica

No estudo realizado por DSC foi possiacutevel identificar pelo menos duas formas polimoacuterficas

Em ciclos de aquecimento arrefecimento verifica-se que o arrefecimento do fundido pode resultar em forma-

ccedilatildeo de estruturas diferentes em ciclos diferentes

A cristalizaccedilatildeo em acetato de etilo a 4ordmC aponta para a existecircncia de polimorfos gerados concomitantemente

por este meacutetodo de cristalizaccedilatildeo Estatildeo previstas novas experiecircncias para verificar a reprodutibilidade dos resul-

tados e caso esta se confirme a investigaccedilatildeo dos soacutelidos obtidos por difracccedilatildeo de raios-X de poacute e de monocris-

tal Quanto ao estudo das amostras cristalizadas em etanol e acetato de etilo em ensaios realizados dois meses

apoacutes a preparaccedilatildeo das amostras verificou-se que natildeo ocorreu alteraccedilatildeo na amostra cristalizada de etanol

enquanto que evoluccedilatildeo niacutetida teve lugar na amostra cristalizada de acetato de etilo por evaporaccedilatildeo do solvente agrave

temperatura ambiente

No estudo das amostras do ibuprofeno a partir dos resultados obtidos por DSC verificou-se que tanto a amos-

tra cristalizada de acetona como a amostra cristalizada de n-hexano ambas agrave temperatura ambiente apresenta-

54

vam um pico de fusatildeo composto o que poderia indicar a presenccedila de uma mistura de polimorfos mas atraveacutes

de um estudo mais pormenorizado usando Espectroscopia de Infravermelho e Difracccedilatildeo de Raios-X de poacute

esta hipoacutetese natildeo eacute aparentemente suportada podendo a divisatildeo dos picos dever-se ao tamanho das partiacuteculas

formadas durante o crescimento dos cristais Esta hipoacutetese teraacute de ser confirmada em trabalho futuro Este eacute

um exemplo interessante da importacircncia da utilizaccedilatildeo combinada de diferentes meacutetodos de estudo na investiga-

ccedilatildeo de polimorfismo

55

Capiacutetulo 4

56

57

4 Experimental

41 Materiais e Meacutetodos

411 ndash Materiais

4111 - Preparaccedilatildeo das amostras

A pirazinamida utilizada neste trabalho foi fornecida pela Fluka com uma pureza superior a 99 As amostras

de partida de picolinamida e ibuprofeno foram adquiridas agrave Sigma com purezas de 98 e 99 respectivamen-

te tendo-se usado tambeacutem ibuprofeno padratildeo USP

Na geraccedilatildeo das formas polimoacuterficas da pirazinamida foram usados diferentes processos de cristalizaccedilatildeo No

procedimento cristalizaccedilatildeo a partir de soluccedilotildees P1 usaram-se ~ 005 mmol do composto de partida dissolvidas

em 6 mL de um dado solvente agrave temperatura ambiente as soluccedilotildees foram filtradas para uma caixa de Petri e o

solvente evaporado agrave temperatura ambiente (~ 20ordmC) Foram usados como solventes aacutegua acetona dioxano

acetonitrilo e os soacutelidos obtidos foram analizados apoacutes um periacuteodo de duas semanas O segundo procedimento

ensaiado P2 consistiu num processo de liofilizaccedilatildeo efectuado num equipamento Labconco 5 soluccedilatildeo aquosa

preacute-congelada a -80ordmC ciclo de liofilizaccedilatildeo -30ordmC durante 2h -10ordmC durante 4h 0ordmC durante 6h 5ordmC durante

6h 10ordmC durante 48h e depois mantida agrave temperatura ambiente

No caso da picolinamida foi avaliada a formaccedilatildeo de formas soacutelidas usando o procedimento P1 descrito para a

pirazinamida (P1) empregando como solventes acetato de etilo e etanol tendo-se tambeacutem estudado cristaliza-

dos a partir do fundido (P2)

Na geraccedilatildeo das formas polimoacuterficas do ibuprofeno foram igualmente usados diferentes processos de cristaliza-

ccedilatildeo usando diferentes condiccedilotildees O procedimento 1 (P1) foi realizado da mesma forma da usada em P1 da

pirazinamida No procedimento 2 (P2) as soluccedilotildees foram preparadas da mesma forma que em P1 e apoacutes a

filtraccedilatildeo foram colocadas num frigoriacutefico a 4ordmC e o solvente evaporou a esta temperatura

Foram utilizados solventes de qualidade analiacutetica

412 ndash Meacutetodos

4121 ndash Calorimetria Diferencial de Varrimento (DSC)

A teacutecnica de Calorimetria Diferencial de Varrimento (DSC) ocupa um lugar de relevo de entre os meacutetodos de

investigaccedilatildeo da estrutura dos soacutelidos Trata-se de um meacutetodo largamente vulgarizado para o qual se dispotildee de

58

equipamento que apresenta na actualidade muitas potencialidades e que permite a obtenccedilatildeo de propriedades

termodinacircmicas com elevado grau de precisatildeo

A Calorimetria Diferencial de Varrimento eacute uma teacutecnica de anaacutelise teacutermica que regista a diferenccedila de fluxo teacuter-

mico entre a amostra e a referecircncia em funccedilatildeo do tempo ou da temperatura no decorrer de um programa de

temperatura preacute-seleccionado Eacute um meacutetodo de variaccedilatildeo entaacutelpica no qual a diferenccedila no fornecimento de

energia caloriacutefica entre uma substacircncia e um material de referecircncia eacute medida em funccedilatildeo da temperatura

enquanto a substacircncia em estudo e a referecircncia satildeo submetidas a um mesmo programa de aquecimento rigoro-

samente controlado

Estas medidas fornecem dados qualitativos e quantitativos em processos endoteacutermicos (absorccedilatildeo de energia

caloriacutefica) e exoteacutermicos (libertaccedilatildeo de energia caloriacutefica) permitindo obter informaccedilotildees referentes a alteraccedilotildees

de propriedades fiacutesicas eou quiacutemicas com por exemplo temperaturas caracteriacutesticas (temperatura de fusatildeo

cristalizaccedilatildeo transiccedilatildeo viacutetrea) grau de cristalinidade de um poliacutemero diagramas de fase entalpias de transiccedilatildeo

de fase e de reacccedilatildeo estabilidade teacutermica e oxidativa grau de pureza e cineacutetica de reacccedilotildees Por este motivo a

DSC eacute amplamente aplicada na caracterizaccedilatildeo de materiais orgacircnicos e inorgacircnicos cristalinos e amorfos assim

como nas induacutestrias farmacecircutica e cosmeacutetica alimentar etc

Como limitaccedilotildees desta teacutecnica refira-se a dificuldade de interpretaccedilatildeo (acontece algum processo mas qual)

requerendo normalmente outros meacutetodos complementares para a interpretaccedilatildeo dos resultados Para aleacutem dis-

so necessita de calibraccedilatildeo em toda a gama de temperatura

De acordo com os princiacutepios operacionais os caloriacutemetros diferenciais de varrimento podem ser divididos em

dois tipos de potecircncia compensada e de fluxo de energia caloriacutefica Neste trabalho utilizou-se o DSC do pri-

meiro tipo

Nos caloriacutemetros diferenciais de varrimento de potecircncia compensada (Figura 41) as ceacutelulas ou plataformas

onde se colocam a amostra e a referecircncia encontram-se equipadas individualmente com um sensor de resistecircn-

cia de platina que mede a temperatura de cada uma e uma resistecircncia de aquecimento

Figura 41 ndash Caloriacutemetro diferencial de varrimento de potecircncia compensada

Quando eacute detectada uma diferenccedila de temperatura entre a amostra e a referecircncia devido a uma alteraccedilatildeo da

amostra eacute alterada a energia teacutermica ( tH partpart ) fornecida agrave amostra de modo a manter um diferencial de tem-

peraturas nulo entre ambas (Tamostra = Treferecircncia) Uma vez que essa quantidade de energia eacute exactamente equiva-

1 ndash Resistecircncia de aquecimento 2 ndash Termoacutemetro

59

lente agrave quantidade de energia absorvida ou libertada na transformaccedilatildeo ocorrida na amostra o seu registo forne-

ce uma medida calorimeacutetrica directa da energia associada agrave transformaccedilatildeo

Como todos os instrumentos de medida os aparelhos de DSC apresentam um certo tempo de resposta devido

a alguma resistecircncia teacutermica o que se traduz pelo aparecimento de desvios da linha de base Para aumentar o

rigor das determinaccedilotildees o sinal calorimeacutetrico (SC) determinado pelo aparelho a aacuterea do pico eacute calibrado

determinando-se uma constante de calibraccedilatildeo K tal que realQ

SCK = sendo Qreal a energia caloriacutefica realmente

dissipado na ceacutelula A constante K eacute assim funccedilatildeo da temperatura da atmosfera em torno das ceacutelulas e de

quaisquer resistecircncias que conduzam a perdas de energia caloriacutefica As temperaturas de fusatildeo de padrotildees como

o iacutendio estanho chumbo por exemplo podem ser utilizadas para calibrar a temperatura indicada pelo equipa-

mento enquanto que a entalpia de fusatildeo destas substacircncias pode ser utilizada na calibraccedilatildeo do sinal calorimeacutetri-

co

Podem realizar-se ciclos de aquecimento arrefecimento percorridos entre a temperatura do azoto liacutequido e

700ordmC que eacute o limite superior de utilizaccedilatildeo da instrumentaccedilatildeo deste tipo recolhendo uma grande riqueza de

informaccedilatildeo relativamente agrave estabilidade da substacircncia em estudo tipo de transformaccedilatildeo que ocorre a uma dada

temperatura por aquecimento ou arrefecimento mecanismo que preside a cada uma das transformaccedilotildees obser-

vadas etc

Aproveitando as potencialidades do equipamento fazendo variar a velocidade de varrimento eacute ainda possiacutevel

estudar aspectos importantes relacionados com o mecanismo das transformaccedilotildees estruturais e pocircr em evidecircn-

cia a sobreposiccedilatildeo de sinais

Estes equipamentos aleacutem de possibilitarem medidas de baixos valores de variaccedilatildeo de entalpia possibilitam

ainda a utilizaccedilatildeo de pequenas quantidades de amostra (geralmente entre 1 e 20mg)

Procedimento experimental e equipamento utilizado

Os estudos de DSC foram realizados num caloriacutemetro Perkin-Elmer Pyris 1 equipado com sistema de refrige-

raccedilatildeo Intracooler com liacutequido de refrigeraccedilatildeo etilenoglicolaacutegua (11 vv) a ndash10ordmC usando azoto como gaacutes de

purga 20mLmin

As amostras foram preparadas em caacutepsulas em alumiacutenio de 10microl e 30microl Como ceacutelula de referecircncia usou-se uma

caacutepsula vazia idecircntica agrave usada para as amostras

A calibraccedilatildeo do aparelho foi feita de forma usual agrave velocidade de 10ordmCmin utilizada na grande maioria das

amostras A calibraccedilatildeo da temperatura [4647] foi realizada com padrotildees de elevada qualidade como o bifenilo

(CRM LGC 2610 Tfus = 6893plusmn003 ordmC) aacutecido benzoacuteico (CRM LGC 2606 Tfus = 12235 plusmn 002 ordmC) iacutendio

(Perkin-Elmer x = 9999 Tfus = 15660 ordmC) e cafeiacutena (substacircncia de calibraccedilatildeo Mettler Toledo ME 18 872

Tfus = 2356 plusmn 02 ordmC) A calibraccedilatildeo da entalpia foi realizada com iacutendio (∆fusH = 3286 plusmn 13 Jmol)

As amostras foram estudadas em ciclos de aquecimento arrefecimento a vaacuterias velocidade de varrimento

como seraacute referido posteriormente na apresentaccedilatildeo dos resultados e a calibraccedilatildeo confirmada a cada caso

60

4122 ndash Termomicroscopia

A termomicroscopia consiste na observaccedilatildeo microscoacutepica das amostras submetidas a aquecimento ou arrefeci-

mento usando luz polarizada As transformaccedilotildees que podem ocorrer na amostra em estudo podem ser obser-

vadas directamente na ocular do microscoacutepio ou registadas por meio de uma cacircmara fotograacutefica em viacutedeo com

a vantagem de serem gravadas e poderem ser estudadas em pormenor posteriormente Esta teacutecnica permite a

observaccedilatildeo dos efeitos dependentes da temperatura como por exemplo a fusatildeo dos cristais detecccedilatildeo de formas

cristalinas (polimorfismo)[48ndash49]

Com base no comportamento oacuteptico eacute costume dividir as substacircncias em dois grandes grupos Num o iacutendice

de refracccedilatildeo eacute independente da direcccedilatildeo de propagaccedilatildeo da radiaccedilatildeo apresenta um valor uacutenico para uma dada

substacircncia Estas substacircncias satildeo designadas opticamente por isotroacutepicas A este grupo pertencem os soacutelidos

amorfos e os soacutelidos cristalinos com arranjo reticular cuacutebico O outro grupo eacute caracterizado por apresentar um

iacutendice de refracccedilatildeo dependente da direcccedilatildeo de propagaccedilatildeo da luz As substacircncias que a ele pertencem satildeo

designadas opticamente por anisotroacutepicas Deste grupo fazem parte todos os soacutelidos cristalinos com excepccedilatildeo

daqueles que tecircm arranjo reticular cuacutebico

Na Figura 42 representa-se o dispositivo utilizado na observaccedilatildeo de uma amostra com luz polarizada

Figura 42 ndash Esquema de um sistema para observaccedilatildeo de uma amostra com luz polarizada

Um meio isotroacutepico natildeo altera a cor da radiaccedilatildeo que nela incide Contudo produz um decreacutescimo de intensida-

de da radiaccedilatildeo que torna visiacuteveis contornos na amostra e portanto permite acompanhar variaccedilotildees de forma e

volume que nela ocorram As amostras anisotroacutepicas apresentam cor diferente da luz incidente

Procedimento experimental e equipamento utilizado

O equipamento usado esquematicamente representado na Figura 43 eacute constituiacutedo por uma placa de aqueci-

mento DSC 600 da Linkam systems por um bloco central constituiacutedo por uma unidade CI94 cuja funccedilatildeo eacute

controlar a temperatura nas etapas de aquecimento arrefecimento uma unidade LNP942 que controla a

refrigeraccedilatildeo uma unidade VTO232 e um computador Intel (R) Pentium (R) 4 que controla todo o sistema A

ceacutelula eacute aquecida com um microforno cuja temperatura eacute controlada por sensores de Pt100 Para a observaccedilatildeo

Polarizador Amostra Analisador Detector

61

oacuteptica foi utilizado um microscoacutepio Leica DMRB uma cacircmara de viacutedeo Sony CCD-IRISRGB modelo DXC-

151 AP um monitor Sony HR Triniton modelo PVM-2053MD e um gravador de viacutedeo Sony SV0-1500P VHS

VCR Na anaacutelise de imagem usou-se o software da Linkam systems com RTVMS (Real Time Viacutedeo Measurement

System)

As amostras foram preparadas por dispersatildeo de uma pequena quantidade do material a estudar na ceacutelula da

amostra sendo esta coberta com uma tampa A dispersatildeo do material na ceacutelula permite estudar o comporta-

mento de partiacuteculas isoladas o que poderaacute ser uacutetil no caso da amostra ter comportamento heterogeacuteneo As

imagens foram obtidas por utilizaccedilatildeo combinada de luz polarizada e de compensadores de onda o que confere

agrave imagem de fundo uma cor uacutenica e natildeo negra Usou-se uma ampliaccedilatildeo de 200X

As amostras foram estudadas aquecendo a amostra entre os 25ordmC e a fusatildeo tendo sido usada uma velocidade

de 10ordmCmin

Figura 43 ndash Representaccedilatildeo esquemaacutetica do equipamento usado em termomicroscopia A ndash Placa de aquecimento B ndash

Microscoacutepio C ndash Cacircmara de viacutedeo D ndash Computador E ndash Interface graacutefica F ndash Sistema de controle da refri-

geraccedilatildeo G ndash Interface de computador H ndash Viacutedeo gravador I ndash Monitor J ndash Depoacutesito de azoto liacutequido

4123 ndash Conjugaccedilatildeo dos meacutetodos de Termomicroscopia e DSC

Os resultados obtidos a partir de medidas de DSC satildeo normalmente reprodutiacuteveis e quantitativos mas natildeo

podem estar sempre prontamente correlacionadas com a respectiva transformaccedilatildeo de fase ou reacccedilatildeo quiacutemica

que ocorre na substacircncia Tecircm sido feitas tentativas para melhorar alguns meacutetodos termoanaliacuteticos atraveacutes de

uma correlaccedilatildeo entre os seus resultados e as mudanccedilas fiacutesicas ou quiacutemicas da substacircncia em questatildeo As combi-

naccedilotildees destes dois meacutetodos tecircm demonstrado grande sucesso Os efeitos que natildeo mostram nenhuma mudanccedila

de entalpia significativa com DSC podem muitas vezes ser detectadas com microscopia Por outro lado as

investigaccedilotildees termomicroscoacutepicas requerem muitas vezes estimativas dos calores de transformaccedilatildeo fusatildeo e

cristalizaccedilatildeo[50ndash51]

62

4124 ndash Espectroscopia de Absorccedilatildeo no Infravermelho

A Espectroscopia de Absorccedilatildeo no IV estaacute associada ao uso de radiaccedilatildeo electromagneacutetica nesta regiatildeo do espec-

tro para estudar a composiccedilatildeo e a estrutura da mateacuteria

A energia associada agrave absorccedilatildeo na gama do infravermelho eacute capaz de promover transiccedilotildees vibracionais-

rotacionais vibracionais ou rotacionais Considerando que a faixa mais usual de utilizaccedilatildeo corresponde agrave regiatildeo

do infravermelho meacutedio (4000 a 400 cm-1) o estudo das transiccedilotildees vibracionais eacute o mais importante Para que

uma moleacutecula seja capaz de absorver no infravermelho eacute necessaacuterio que ela apresente variaccedilotildees de momento

dipolar associada ao modo vibracional considerado[3652ndash54]

Assim quando um material for avaliado utilizando radiaccedilatildeo infravermelha seraacute obtido um espectro que rela-

ciona absorvacircncia versus comprimento de onda (normalmente eacute utilizado o nuacutemero de onda que eacute o inverso do

comprimento de onda) que indica a ocorrecircncia ou natildeo de absorccedilatildeo pelo material de energia associada agravequele

comprimento de onda Como os grupos funcionais absorvem em diferentes comprimentos de onda eacute possiacutevel

identificar os grupos quiacutemicos presentes na amostra

O polimorfismo em cristais de compostos orgacircnicos eacute causado por diferentes arranjos estruturais da mesma

moleacutecula Se as interacccedilotildees moleculares no cristal satildeo bastantes fortes decorrentes de um fenoacutemeno como as

ligaccedilotildees de hidrogeacutenio as diferenccedilas nas formas polimoacuterficas podem ser evidenciadas com teacutecnicas como a

Espectroscopia de Absorccedilatildeo no Infravermelho IV

Reflectacircncia Total Atenuada (ATR)

Em 1961 Fahrenfort descreveu uma nova teacutecnica para obtenccedilatildeo de espectros de infravermelho para compostos

orgacircnicos a Reflectacircncia Total Atenuada (ATR ndash Attenuated Total Reflectance)

O modo de ATR eacute uma teacutecnica natildeo destrutiva que permite a obtenccedilatildeo de espectros de amostras soacutelidas ou

liacutequidas tais como soacutelidos pouco soluacuteveis poacutes pastas entre outras Eacute tambeacutem adequado para caracterizaccedilatildeo de

materiais que sejam demasiado finos ou que absorvam demasiado intensamente quando analisados por espec-

troscopia de transmitacircncia Na espectroscopia de infravermelhos por ATR a superfiacutecie da amostra eacute colocada

em contacto com a superfiacutecie de um cristal apropriado muitas vezes feito de Germeacutenio (Ge) ou de Seleneto de

Zinco (ZnSe) A radiaccedilatildeo infravermelha proveniente da fonte passa atraveacutes do cristal Quando o acircngulo de

incidecircncia na interface amostra cristal excede o acircngulo criacutetico a reflexatildeo total interna da radiaccedilatildeo ocorre e uma

onda evanescente eacute estabelecida na interface A radiaccedilatildeo eacute reflectida atraveacutes do cristal penetrando na amostra a

cada reflexatildeo ao longo da superfiacutecie do cristal (como esquematizado na figura seguinte Figura 44)

63

Figura 44 ndash Sistema ATR de muacuteltipla reflexatildeo

O feixe de radiaccedilatildeo perde energia no comprimento de onda em que o material da amostra absorve Apoacutes este

processo a radiaccedilatildeo atenuada resultante eacute direccionada do cristal para o percurso normal do feixe no espectro-

fotoacutemetro sendo medida pelo detector originando o espectro da amostra A profundidade da penetraccedilatildeo da

radiaccedilatildeo na amostra e o nuacutemero total de reflexotildees ao longo do cristal podem ser controlados pela variaccedilatildeo do

acircngulo de incidecircncia assim como pela selecccedilatildeo do tipo de cristal

Num espectrofotoacutemetro ATR tem de existir um contacto muito proacuteximo entre a amostra e a superfiacutecie do cris-

tal uma vez que o efeito ATR tem lugar nesta Daiacute que se utilize por vezes uma prensa de modo a garantir um

perfeito contacto entre a superfiacutecie da amostra e o cristal como no caso dos soacutelidos particulados

Nesta teacutecnica pouca ou nenhuma preparaccedilatildeo da amostra eacute requerida o que constitui uma grande vantagem nos

estudos de polimorfismo podendo ser usada na anaacutelise de uma grande variedade de soacutelidos e liacutequidos consoan-

te o tipo de cristal

Eacute importante realccedilar que apesar dos benefiacutecios esta teacutecnica possui algumas limitaccedilotildees que incluem a sensibili-

dade inferior em comparaccedilatildeo agrave proporcionada pelos meacutetodos convencionais

Procedimento experimental e equipamento utilizado

Os estudos de espectroscopia de absorccedilatildeo no infravermelho foram realizados num espectroacutemetro FTIR Ther-

moNicolet IR300 resoluccedilatildeo de 1cm-1 com a teacutecnica da pastilha de KBr e num PerkinElmer Spectrum 400 FT-

IRATR resoluccedilatildeo de 1cm-1

As amostras foram preparadas misturando-se uma certa quantidade de amostra com brometo de potaacutessio (cer-

ca de 07 mg de amostra e 100 mg de KBr)

4125 ndash Difracccedilatildeo de Raios X

Dentre as vaacuterias teacutecnicas de caracterizaccedilatildeo de materiais a teacutecnica de difracccedilatildeo de raios X eacute a mais indicada na

determinaccedilatildeo das fases cristalinas presentes nesses materiais Isto eacute possiacutevel porque nos cristais os aacutetomos se

64

ordenam em planos cristalinos separados entre si por distacircncias da mesma ordem de grandeza dos comprimen-

tos de onda dos raios X

Ao incidir um feixe de raios X num cristal o mesmo interage com os aacutetomos presentes originando o fenoacutemeno

de difracccedilatildeo A difracccedilatildeo de raios X ocorre segundo a Lei de Bragg (Equaccedilatildeo 1) a qual estabelece a relaccedilatildeo

entre o acircngulo de difracccedilatildeo e a distacircncia entre os planos que a originaram (caracteriacutesticos para cada fase cristali-

na)[55]

Figura 45 ndash Difracccedilatildeo de raios X e a Lei de Bragg[56]

A principal aplicaccedilatildeo da difracccedilatildeo de raios X refere-se agrave identificaccedilatildeo de compostos cristalinos sejam eles orgacirc-

nicos ou inorgacircnicos

Os planos de difracccedilatildeo e as suas respectivas distacircncias interplanares bem como as densidades de aacutetomos (elec-

trotildees) ao longo de cada plano cristalino satildeo caracteriacutesticas especiacuteficas e uacutenicas de cada substacircncia cristalina da

mesma forma que o padratildeo difractomeacutetrico por ela gerado Dentre as vantagens da teacutecnica de difracccedilatildeo de raios

X para a caracterizaccedilatildeo de fases destacam-se a simplicidade e rapidez do meacutetodo a confiabilidade dos resulta-

dos obtidos (pois o perfil de difracccedilatildeo obtido eacute caracteriacutestico para cada fase cristalina) a possibilidade de anaacutelise

de materiais compostos por uma mistura de fases e uma anaacutelise quantitativa destas fases[55]

Os ensaios de difracccedilatildeo de raios X de poacute foram realizados no Centro de Estudos de Materiais no Departamen-

to de Fiacutesica da Universidade de Coimbra

Procedimento experimental e equipamento utilizado

Foi preenchido um capilar de vidro com o poacute obtido pela moagem dos soacutelidos As amostras foram colocadas

num difractoacutemetro de poacute ENRAF-NONIUS (equipado com um detector CPS120 por INEL) e os dados foram

recolhidos durante 5h usando a geometria Debye-Scherrer Foi usada radiaccedilatildeo Cu Kα1 (λ = 1540598Aring) Como

calibrante externo foi usado o AlK(SO4)212H2O

Lei de Bragg nλ = 2d sen θ (Equaccedilatildeo 1) n nuacutemero inteiro (ordem de difracccedilatildeo) λ comprimento de onda dos raios X incidentes d distacircncia interplanar θ acircngulo de difracccedilatildeo

65

Bibliografia

[1] ndash Vencato I Estruturas Cristalinas por Difracccedilatildeo de Raios-X Caderno Brasileiro de Ensino de Fiacutesica Volume 5

(1988)

[2] ndash Atkins P Paula J Atkins Fiacutesico-Quiacutemica LTC Volume 1 7ordfEdiccedilatildeo (2003-2004)

[3] ndash Drago R Physical Methods For Chemists 2ordf Ed Saunders amp H B J College Publishers 17 (1992) 702

[4] ndash Giron D Thermochimica Acta 248 (1995) 1

[5] ndash Nangia A Accounts of Chemical Research 41 5 (2008) 595

[6] ndash Froehlich PE Gasparotto FS Journal of Basic and Applied Pharm Sciences 26 3 (2005) 205

[7] ndash Llinagraves A Goodman J Drug Discovery Today 13 516 (2008) 198

[8] ndash Costa L Universidade Federal do Rio Grande do Sul ldquoAvaliaccedilatildeo do Polimorfismo de Faacutermacos utiliza-

dos para a produccedilatildeo de medicamentos geneacutericos no Brasilrdquo (2005)

[9] ndash Lachman L Liebeman HA et all Teoria e Praacutetica na Induacutestria Farmacecircutica 1 (2005) 505

[10] ndash Bernstein J Crystal Polymorphism Engineering of Crystalline Materials Properties Springer Netherlands (2008) 87

[11] ndash Rodriacuteguez-Spong B Price C et all D Advanced Drug Delivery 56 (2004) 241

[12] ndash Buerger A Ramberger R Mikrochimica Acta 2 (1979) 259

[13] ndash Erdemir D Lee A et all Accounts of Chemical Research 42 (2009) 621

[14] ndash Manrich S Zanotto E et all Poliacutemeros Ciecircncia e Tecnologia ldquoAplicabilidade da Teoria Claacutessica da Nuclea-

ccedilatildeo Modificada (CD-CNT) agrave Cristalizaccedilatildeo de Poliacutemerosrdquo

[15] ndash Aaltonen J Allesoslash M et all European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics 71 (2009) 23

[16] ndash Chis V Picircrnau A et all Chemical Physics 316 (2005) 153

[17] ndash wwwffuppttoxicologiamonografiasano0304TuberculosedocPIRAZINAMIDAhtml

[18] ndash Becker C Dressman JB et all Journal of Pharmaceutical Sciences 97 9 (2008) 3709

[19] ndash Takaki Y Sasada Y Watanabeacute T Acta Crystallographica 13 (1960) 693

[20] ndash Ro G Sorum H Acta Crystallographica B28 (1972) 991

[21] ndash Ro G Sorum H Acta Crystallographica B28 (1972) 1677

[22] ndash Nakata K Takaki Y Memoirs of Osaka Kyoiku University Ser III Natural science and applied science 36 (1987)

93

[23] ndash Borba A Albrecht M et all Physical Chemistry Chemical Physics 10 (2008) 7010

[24] ndash Takano T Sasada Y et all Acta Crystallographica 21 (1966) 514

[25] ndash Borba A Zavaglia A et all Journal of Physical Chemistry A 112 (2008) 45

[26] ndash Marques L Departamento e Centro de Quiacutemica da Universidade de Eacutevora ldquoO Ibuprofeno Um faacutermaco com

sucessordquo

[27] ndash Perlovich G Kurkov S et all Journal of Pharmaceutical Sciences 93 (2004) 654

[28] ndash Rasenack N Muumlller B International Journal of Pharmaceutics 245 (2002) 9

[29] ndash Carvalho P Cass Q et all Brazilian Journal of Chemical Engineering 23 (2006) 291

[30] ndash Khan G Jiabi Z Drug Development and Industrial Pharmacy 24(5) (1998) 463

[31] ndash Rasenack N Muumlller W Development and Industrial Pharmacy 28 (2002) 1077

66

[32] ndash Dudognon E Danegravede F et all Pharmaceutical Research 25 (2008) 2853

[33] ndash wwwscribdcomdoc4003825Fisica-Difraccao-de-Raio-X (28082010)

[34] ndash Delgado M Marquez F et all Spectroscopy Lett 21 (1998) 841

[35] ndash Lautie A Froment F et all Spectroscopy Lett 9 (1976) 289

[36] ndash Chis V Pirnau A et all Chemical Physics 316 (2005) 153

[37] ndash Kalkar K Bhosekar M et all Spectrochimica Acta Part A 45 (1989) 635

[38] ndash Favila A Gallo M Mitnik D Journal of Molecular Modeling 13 (2007) 505

[39] ndash Gunasekaran S Sailatha E et all Indian Journal of Pure and Applied Physics 47 (2009) 259

[40] ndash Akyuz S Journal of Molecular Structure 651 (2003) 541

[41] ndash Jurneacuteen P Werngren J et all Antimicrobial Agents and Chemotheraphy 52 5 (2008) 1852

[42] ndash Garekani H Sadeghi F et all Drug Development and Industrial Pharmacy 27(8) (2001) 803

[43] ndash Kawakami K Miyoshi K et all Journal of Pharmaceuticals Sciences 95 (2006) 1354

[44] ndash Lee T Chang G Crystal Growth and Design 9 (2009) 3551

[45] ndash Xue Y Zhao Q et all Journal of Colloid and Interface Science 243 (2001) 388

[46] ndash Sabbah R An W et all Thermochimica Acta 331 (1999) 93

[47] ndash Gatta G Richardson J et all Pure and Applied Chemistry 78 (2006) 1455

[48] ndash Seefeldt K Miller J et all Journal of Pharmaceutical Sciences 96 5 (2007) 1147

[49] ndash Charsley E Stewart C et all Journal of Thermal Analysis and Calorimetry 72 (2003) 1087

[50] ndash Celis K Driessche I et all Measurement Science Review 1 1 (2001) 181

[51] ndash Wiedemann H Bayer G Journal of Thermal Analysis 30 (1985) 1273

[52] ndash wwwgooglept

[53] ndash Brittain H Journal of Pharmaceutical Sciences 86 4 (1997) 405

[54] ndash Norris T Aldridge P Sekulic S Analyst 122 (1997) 549

[55] ndash Albers A Melchiades F et all Ceracircmica 48 305 (2002) 34

[56] ndash Kahn H PMI-2201 Difracccedilatildeo de Raios X 1

[57] ndash Tuberculosis 88 2 (2008) 141

[58] ndash Akyuz S Journal of Molecular Structure 651-653 (2003) 541

[59] ndash Brittain H (ed) Physical Characterization of Pharmaceutical Solids (1995)

[60] ndash Šestaacutek J Comprehensive Analytical Chemistry XII XI (1984)

[61] ndash Casimiro MH Leal JP et all Anaacutelise Calorimeacutetrica aplicada a Poliacutemeros Bioloacutegicos 29

[62] ndash Yu-Chu M Li Thermochimica Acta 476 (2008) 1

[63] ndash Morbidoni H Quiacutemica Viva 3 (2004)

[64] ndash Yoshida S Pharmaceutical Society of Japan 11 5 (1963) 628

[65] ndash Sreevatsan S Pan X et all Antimicrobial Agents and Chemotheraphy 41 3 (1997) 636

[66] ndash Wesotowski M Konarski T Journal of Thermal Analysis 45 (1995) 1199

[67] ndash Vippagunta S Brittain H Grant D Advanced Drug Delivery 48 (2001) 3

[68] ndash Nunes S Euseacutebio M et all International Journal of Pharmaceutics 285 (2004) 13

[69] ndash Akalin E Akyuz S Vibrational Spectroscopy 42 (2006) 333

[70] ndash Szablowicz M Karpiński A et all Transition Metal Chemistry 31 (2006) 1075

67

[71] ndash Castro R Maria T et all Crystal Growth amp Design 10 (2010) 274

[72] ndash Correcirca R Lima D et all Laboratoacuterio de Cristalografia Instituto de Fiacutesica de Satildeo CarlosUSP

[73] - Buerger A Ramberger R Mikrochimica Acta 2 (1979) 273

[74] ndash Wirth D Stephenson G Organic Process Research amp Development 1 (1997) 55

[75] ndash Wang Y Li Y et all Spectrochimica Acta Part A 56 (2000) 2637

[76] ndash Byrn S Pfeiffer R et all Pharmaceutical Research 12 (1995) 945

[77] ndash Khankari R Grant D Thermochimica Acta 248 (1995) 61

[78] ndash Gavezzotti A Fillippini G Journal of the American Chemical Society 117 (1995) 12299

[79] ndash Hancock B Zografi G Journal of Pharmaceuticals Sciences 86 (1997) 1

[80] ndash Yu L Advanced Drug Delivery Reviews 48 (2001) 27

[81] ndash Kitamura M Journal of Crystal Growth 237-239 (2002) 2205

[82] ndash Snider D Addicks W et all Advanced Drug Delivery Reviews 56 (2004) 391

[83] ndash Allesoslash M Berg F et all Journal of Pharmaceuticals Sciences 97 (2008) 2145

[84] ndash Lerdkanchanaporn S Dollimore D Journal of Thermal Analysis 49 (1997) 879

[85] ndash Beach J Park M et all Pharmaceutical Development and Technology 10 (2005) 413

[86] ndash Passerini N Albertini B et all European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics 15 (2002) 71

68

69

Apecircndice

70

71

Algoriacutetmo de decisatildeo Q6A

(1)

Pesquisa de polimor-fos com o novo

faacutermaco

Apresenta diferentes polimorfos

NAtildeO Nenhuma acccedilatildeo a ser

tomada

SIM

Caracterizar as formas por - Difracccedilatildeo de raios-X de poacute - DSC Anaacutelise Teacutermica - Microscopia - Espectroscopia

IR PARA 2

72

(2)

Os polimorfos apre-sentam diferentes

propriedades

NAtildeO

SIM

Afecta a seguranccedila e a eficaacutecia do faacutermaco

Nenhum teste ou criteacuterio de aceitaccedilatildeo para o faacutermaco

NAtildeO

SIM

Estabelecer um criteacuterio de aceitaccedilatildeo para os polimorfos do faacutermaco IR PARA 3

73

(3)

Observa-se em (1) que primeiramente se estabelecem as caracteriacutesticas das possiacuteveis formas cristalinas do faacuter-

maco e as suas propriedades fiacutesico-quiacutemicas conforme o caso bem como a sua forma de detecccedilatildeo pelas meto-

dologias indicadas

Posteriormente a acccedilatildeo (2) visa estabelecer o impacto destas formas polimoacuterficas na seguranccedila e eficaacutecia do

faacutermaco auxiliando na determinaccedilatildeo de criteacuterios de aceitaccedilatildeo do faacutermaco e na avaliaccedilatildeo do risco sanitaacuterio que

representa tal fenoacutemeno num caso especiacutefico Havendo este risco o ICH estabeleceu em (3) vias de monitori-

zaccedilatildeo das alteraccedilotildees

O faacutermaco encontra-se dentro dos criteacuterios de

aceitaccedilatildeo dos ensaios de qualidade com modifica-

ccedilatildeo na proporccedilatildeo dos polimorfos

SIM Nenhum teste ou criteacuterio de aceitaccedilatildeo

para o faacutermaco

NAtildeO

Monitorar o polimorfismo durante a estabilidade do faacutermaco

A modificaccedilatildeo pode afectar a seguranccedila ou a

eficaacutecia

NAtildeO Natildeo haacute necessidade de estabelecer criteacuterios de aceitaccedilatildeo para polimorfis-

mo do faacutermaco

SIM

Estabelecer criteacuterios de aceitaccedilatildeo consis-tente com a seguranccedila eou eficaacutecia

16

Figura 17 ndash Estrutura do polimorfo δ da pirazinamida [21]

A Figura 18 apresenta a estrutura do polimorfo da pirazinamida γ Esta eacute a uacutenica forma de pirazinamida conhe-

cida onde natildeo haacute associaccedilatildeo em unidades dimeacutericas

Figura 18 ndash Estrutura do polimorfo γ da pirazinamida[22]

Apesar das estruturas cristalinas estarem publicadas natildeo eacute conhecida a relaccedilatildeo de estabilidade entre elas e satildeo

referidas na literatura temperaturas de fusatildeo semelhantes para todas as formas

17

142 ndash Picolinamida

A picolinamida (2-piridina carboxamida) Figura 19 foi estudada neste trabalho devido agraves suas semelhanccedilas

estruturais com a pirazinamida

Figura 19 ndash Estrutura da Picolinamida

A picolinamida soacutelido agrave temperatura ambiente muito soluacutevel em soluccedilatildeo aquosa aciacutedica apresenta actividade

bioloacutegica importante como inibidor da acccedilatildeo da poli(ADP-ribose) sintetase[23]

De acordo com a anaacutelise cristalograacutefica por difracccedilatildeo de raios-X foram identificadas duas modificaccedilotildees cristali-

nas da picolinamida ambas pertencentes ao grupo espacial monocliacutenico P21a com quatro moleacuteculas na ceacutelula

unitaacuteria[24] Numa modificaccedilatildeo (fase α a = 1642 b = 711 c = 519 Aring β = 1002ordm) duas moleacuteculas de PA

estatildeo ligadas por um par de ligaccedilotildees de hidrogeacutenio NHO para formar um diacutemero centrossimeacutetrico como

ocorre tambeacutem nos polimorfos α β e δ da pirazinamida (Figura 110) Os diacutemeros estatildeo ligados entre si por um

segundo conjunto de ligaccedilotildees de hidrogeacutenio NHO tal como no polimorfo β da pirazinamida[24] Nesta

modificaccedilatildeo o anel natildeo contribui para a ligaccedilatildeo de hidrogeacutenio e as cadeias moleculares adjacentes satildeo mantidas

juntas por forccedilas de van der Waals A segunda modificaccedilatildeo cristalina da PA para a qual apenas se conhecem os

paracircmetros da ceacutelula (fase β a = 2004 b = 1132 c = 536 Aring β = 986ordm) exibe estrutura dimeacuterica similar agrave da

primeira e segundo Takino e colaboradores teraacute uma associaccedilatildeo molecular semelhante agrave α-pirazinamida ou seja

neste caso a ligaccedilatildeo lateral dos diacutemeros envolve a participaccedilatildeo de um aacutetomo do anel de piridina como aceitador

de ligaccedilotildees de hidrogeacutenio [25]

Figura 110 ndash Arranjos moleculares da PA no polimorfo α a) formaccedilatildeo do diacutemero centrossimeacutetrico b) formaccedilatildeo de

cadeias ou bandas c) estrutura do polimorfo α da picolinamida As linhas a tracejado indicam as ligaccedilotildees de

hidrogeacutenio [24]

a) b) c)

18

143 ndash Ibuprofeno

O Ibuprofeno (IBP) (Figura 111) eacute um faacutermaco do grupo dos anti-inflamatoacuterios natildeo esteroacuteides (do subgrupo

quiacutemico dos derivados do aacutecido propanoacuteico) faacutermacos esses que tecircm em comum a capacidade de combater a

inflamaccedilatildeo a dor e a febre Tal como os outros anti-inflamatoacuterios natildeo esteroacuteides actua inibindo a produccedilatildeo de

prostagladinas substacircncias quiacutemicas produzidas pelo corpo que causam inflamaccedilatildeo e contribuem para a per-

cepccedilatildeo de dor pelo ceacuterebro Este faacutermaco reduz tambeacutem a febre ao bloquear a siacutentese de prostaglandinas no

hipotaacutelamo responsaacutevel pela regulaccedilatildeo da temperatura do corpo Tem ainda propriedades anticoagulantes

Juntamente com o aacutecido acetilsaliciacutelico (princiacutepio activo da Aspirina e de outros medicamentos) e o paracetamol

(princiacutepio activo do Ben-U-Ron e de outros medicamentos) o ibuprofeno faz parte da lista de faacutermacos essen-

ciais da Organizaccedilatildeo Mundial de Sauacutede [26]

Figura 111 ndash Estrutura do Ibuprofeno

A moleacutecula de IBP possui um carbono quiral e satildeo comercializadas quer a mistura raceacutemica de S(+) ndash IBP e

R(ndash) ndash IBP quer o enantioacutemero puro O enantioacutemero com interesse terapecircutico eacute o S(+) ndash IBP mas nas espe-

cialidades farmacecircuticas eacute incorporado o R(ndash) ndash IBP formando uma mistura raceacutemica [27ndash29]

A utilizaccedilatildeo de diversas teacutecnicas para a cristalizaccedilatildeo agrave temperatura ambiente em diferentes solventes cristaliza-

ccedilatildeo por mudanccedila de temperatura e cristalizaccedilatildeo por evaporaccedilatildeo do solvente conduziram agrave obtenccedilatildeo de cristais

de IBP raceacutemico com haacutebitos cristalinos diferentes [30 31] Por exemplo quando foi utilizada a teacutecnica de cris-

talizaccedilatildeo por arrefecimento foram observados cristais com forma de placas achatadas usando aacutelcoois como

solvente Os cristais obtidos a partir de acetona eacuteter etiacutelico e n-hexano tinham a forma de agulhas A cristaliza-

ccedilatildeo por mudanccedila de temperatura usando o diclorometano como solvente formou cristais de morfologia cuacutebi-

ca A partir destes resultados concluiu-se que podiam ser obtidas diferentes morfologias dos cristais (haacutebito

tamanho superfiacutecie) do IBP raceacutemico dependendo da preparaccedilatildeo e dos solventes usados [32] Estes cristais

tinham tambeacutem propriedades fiacutesicas diferentes Mas estas diferentes formas satildeo estruturalmente isomoacuterficas e

natildeo haacute um polimorfismo cristalino verdadeiro

A forma cristalograacutefica obtida nestes solventes forma I possui grupo espacial monocliacutenico P21c [32] Duas

moleacuteculas de ibuprofeno formam um diacutemero ciacuteclico atraveacutes das ligaccedilotildees de hidrogeacutenio dos grupos carboxiacutelicos

O diacutemero RS (plusmn) ndash IBP eacute formado por ligaccedilotildees de hidrogeacutenio atraveacutes de um centro de inversatildeo com uma

moleacutecula na configuraccedilatildeo R e outra na configuraccedilatildeo S (Figura 112)

Adicionalmente agrave bem conhecida fase cristalina I que funde a aproximadamente 75ordmC foi recentemente encon-

trada outra fase cristalina (II) que funde a uma temperatura mais baixa (17ordmC) e eacute menos estaacutevel [30] A compa-

19

raccedilatildeo das entalpias de fusatildeo das duas formas e a ausecircncia de transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido conduz agrave forte suspeita que

estas duas variedades polimoacuterficas formam um sistema monotroacutepico a fase I eacute a forma estaacutevel e a fase II eacute a

metaestaacutevel [32]

Figura 112 ndash Estrutura do polimorfo I da moleacutecula de ibuprofeno[33]

20

21

Capiacutetulo 2

22

23

2 Resultados e Discussatildeo

21 Estudo da Pirazinamida

211 ndash Avaliaccedilatildeo Preliminar

Na tabela 21 satildeo apresentadas imagens registadas sob luz polarizada dos soacutelidos obtidos por cristalizaccedilatildeo a

partir das soluccedilotildees por liofilizaccedilatildeo e tambeacutem da amostra de partida

Tabela 21 ndash Pirazinamida Imagens dos soacutelidos obtidos em diferentes condiccedilotildees experimentais (luz polarizada

ampliaccedilatildeo 200x)

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

1

-

Amostra comercial

4

Acetona

P1

2

-

P2

5

Dioxano

P1

3

Aacutegua

P1

6

Acetonitrilo

P1

Como pode concluir-se das imagens apresentadas na tabela os soacutelidos obtidos apresentam morfologias diferen-

tes Nas amostras obtidas em aacutegua e acetona na amostra comercial e na obtida por liofilizaccedilatildeo os cristais tecircm a

forma de agulhas apesar de apresentarem tamanhos diferentes muito mais finos no caso do liofilizado Os

cristais que precipitaram usando dioxano e acetonitrilo como solvente apresentam-se sob a forma de placas

A caracterizaccedilatildeo dos soacutelidos 1 a 5 foi efectuada por difracccedilatildeo de raios-X de poacute Os difractogramas obtidos

experimentalmente estatildeo representados nas Figuras 21 a 24 conjuntamente com os espectros simulados que

mais se lhe aproximam

24

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Inte

nsid

ade

2Theta

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Inte

nsid

ade

2Theta

Figura 21 ndash Espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute a) pirazinamida comercial b) simulado para a forma α

O difractograma de poacute da forma α da pirazinamida tem picos caracteriacutesticos a 2θ = 78 137 153 177 243

264 274 276 278ordm A semelhanccedila dos perfis dos difractogramas da pirazinamida comercial com o desta for-

ma natildeo deixa duacutevidas de que a amostra de partida eacute o polimorfo α

Para a pirazinamida cristalizada em aacutegua (conforme descrito na secccedilatildeo 4111) fez-se um estudo semelhante

natildeo foram encontradas mudanccedilas significativas na estrutura do soacutelido relativamente agrave amostra comercial pois

apesar de ter sido cristalizada a partir de aacutegua o difractograma possui picos com localizaccedilatildeo e intensidade relati-

va idecircnticas agraves presentes no polimorfo alfa da pirazinamida tendo assim sido o soacutelido identificado com a forma

α

Do mesmo modo a coincidecircncia do espectro obtido para a amostra obtida por liofilizaccedilatildeo e do simulado para a

forma γ permitiu concluir que por liofilizaccedilatildeo se obteve o polimorfo γ Figura 22 com picos caracteriacutesticos a 2θ

= 129 173 184 239 254 259 272 274 297 303 336 393ordm

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Inte

nsid

ad

e

2Theta

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Inte

nsid

ad

e

2Theta

Figura 22 ndash Espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute a) amostra de pirazinamida obtida por liofilizaccedilatildeo b) simulado para o

polimorfo γ

A cristalizaccedilatildeo de acetona origina a forma δ da pirazinamida (Figura 23) com picos caracteriacutesticos a 2θ = 91

164 173 182 200 235 277ordm

a) b)

a) b)

25

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Inte

nsid

ad

e

2Theta

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Inte

nsid

ad

e

2Theta

Figura 23 ndash Espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute a) pirazinamida cristalizada em acetona b) simulado para a forma δ

Em dioxano foi obtida uma mistura das formas β ( 2θ = 126 168 169 253 255 267 272ordm) e γ como se

conclui da Figura 24

0 5 10 15 20 25 30 35 40

2Theta

Inte

nsid

ad

e

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Inte

nsid

ad

e

2Theta

γγγγ

ββββ

Figura 24 ndash Espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute a) amostra cristalizada em dioxano b) espectro simulado das formas

β e γ

A amostra cristalizada em acetonitrilo natildeo foi avaliada por este meacutetodo de estudo e seraacute discutida mais agrave frente

Dispomos de amostras puras dos polimorfos α δ e γ da pirazinamida sendo portanto possiacutevel fazer a sua

caracterizaccedilatildeo por espectroscopia de infravermelho e investigar a relaccedilatildeo de estabilidade entre as fases

212 ndash Caracterizaccedilatildeo por Espectroscopia de Infravermelho

A anaacutelise por espectrofotometria de infravermelho pode ser de grande utilidade na caracterizaccedilatildeo de estruturas

polimoacuterficas quanto agrave sua estrutura quiacutemica fornecendo indicaccedilatildeo de ocorrecircncia de modificaccedilotildees apoacutes o pro-

a) b)

a) b)

26

cesso de cristalizaccedilatildeo Para poder ser utilizada com esta finalidade eacute necessaacuterio produzir amostras puras de cada

um dos polimorfos e caracterizaacute-los previamente

Nos estudos publicados sobre infravermelho da pirazinamida no estado soacutelido foi utilizada a forma α [3435] e

em muitos trabalhos natildeo eacute identificado o polimorfo utilizado [36ndash40] Neste trabalho estamos em condiccedilotildees de

fazer a caracterizaccedilatildeo espectroscoacutepica das formas α γ e δ da pirazinamida

Neste composto satildeo de particular relevacircncia os modos vibracionais envolvendo os grupos NndashH e C=O (grupos

envolvidos na formaccedilatildeo de ligaccedilotildees de hidrogeacutenio) que seratildeo alvo de anaacutelise mais detalhada

Os espectros de infravermelho registados para os polimorfos α δ e γ da pirazinamida satildeo apresentados nas

Figuras 25 a 27 Estes espectros foram obtidos em pastilha de KBr Espectros obtidos no modo de reflectacircncia

total atenuada provaram que a preparaccedilatildeo da pastilha natildeo tem efeito nas formas polimoacuterficas

3600 3500 3400 3300 3200 3100 3000 2900 2800

Absorvancia au

Numero de onda cm-1

3412

3289

3161

2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400

Absorvancia au

439

551

669

786

874

1022

1165

1389

1510

1598

Numero de onda cm-1

1707

1620

Figura 25 ndash Espectro de IV da pza comercial polimorfo α a) 3650 ndash 2800 cm-1 b) 2000 ndash 400 cm-1

Satildeo registadas diferenccedilas notoacuterias nos espectros dos trecircs polimorfos Iremos referir as mais significativas

O espectro de absorccedilatildeo na regiatildeo do infravermelho da pirazinamida comercial (Figura 25 polimorfo α) apre-

senta bandas intensas em 3412 3289 e 3161 cm-1 atribuiacutedas agrave elongaccedilatildeo do NndashH e em 1707 cm-1 atribuiacuteda ao

grupo amida (elongaccedilatildeo C=O e deformaccedilatildeo angular NH2 amida I)) No caso do polimorfo γ Figura 26 a

elongaccedilatildeo do NndashH daacute origem a bandas em 3433 3308 3252 e 3166 e a vibraccedilatildeo Amida I daacute lugar a bandas em

1707 e 1686 cm-1

a) b)

27

3600 3500 3400 3300 3200 3100 3000 2900 2800

00

05

10

15

Numero de onda cm-1

Absorvancia au 3433

3308

3252

3166

2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400

00

05

10

15

1585

434549

653779

876

1027

1053

1168

1373

1524

1603

Numero de onda cm-1

Absorvancia au 1707

1686

Figura 26 ndash Espectro de IV da pza liofilizada polimorfo γ a) 3650 ndash 2800 cm-1 b) 2000 ndash 400 cm-1

O espectro de IV do polimorfo δ Figura 27 apresenta na regiatildeo de elongaccedilatildeo do NndashH um perfil proacuteximo do

do polimorfo α mas os maacuteximos de absorvacircncia situam-se a 3426 3287 e 3168 cm-1 Recordar que na estrutura

cristalina de ambos os polimorfos estatildeo presentes diacutemeros centrossimeacutetricos os quais natildeo existem no polimorfo

γ A vibraccedilatildeo Amida I tem o maacuteximo de absorvacircncia no valor de energia mais baixo dos trecircs polimorfos 1674

cm-1

3600 3500 3400 3300 3200 3100 3000 2900 2800

02

04

06

08

10

12

14

16

18

20

Absorvancia au

Numero de onda cm-1

3426

3287

3168

2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400

02

04

06

08

10

12

14

16

18

20

439561657

873

1027

1063

1089

1176

1385

1436

1524

1591

Absorvancia au

Numero de onda cm-1

1674

Figura 27 ndash Espectro de IV da pza cristalizada de acetona a 25ordmC polimorfo δ a) 3650 ndash 2800 cm-1 b) 2000 ndash 400 cm-1

213 ndash Investigaccedilatildeo de relaccedilotildees de estabilidade dos polimorfos da Pirazinamida

Iniciou-se a investigaccedilatildeo com o estudo de pza comercial polimorfo α por calorimetria diferencial de varrimen-

to com velocidade de varrimento β = 10ordmCmin efectuando aquecimento entre 25ordmC e 197ordmC

A Figura 28 mostra um termograma tiacutepico obtido nestas condiccedilotildees para a pza comercial

a) b)

a) b)

28

60 80 100 120 140 160 180 200

20

30

40

50

60

70

Flu

xo

de

Ca

lor

(mw

)

Temperatura (C)

Figura 28 ndash Curva de DSC do polimorfo α da pirazinamida aquecimento de 75ordmC ateacute 197ordmC β = 10ordmCmin

m = 122mg

A curva de de DSC do polimorfo α apresenta dois sinais endoteacutermicos De um conjunto de 6 amostras inde-

pendentes obteve-se para o 1ordmpico os valores de Tonset = (1462 plusmn 03) ordmC e ∆H = (14 plusmn 03) kJmol e para o

2ordmpico Tonset = (1881 plusmn 05) ordmC e ∆H = (281 plusmn 02) kJmol A Tabela 22 sumaria os resultados obtidos

Tabela 22 ndash Valores de temperatura e de entalpia das transiccedilotildees observadas no aquecimento da

pirazinamida polimorfo α β = 10ordmCmin

1ordmPico 2ordmPico

Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) 1 1462 15 1883 280 2 1464 17 1886 284 3 1459 12 1878 281 4 1466 09 1873 280 5 1458 16 1881 283 6 1463 12 1883 279

Meacutedia e desvio padratildeo 1462plusmn03 14plusmn03 1881plusmn05 281plusmn02

A partir do conhecimento termodinacircmico que se tem e dos valores de entalpia calculados podemos prever que

o 1ordmpico da curva de DSC da Figura 28 corresponde a uma transiccedilatildeo de fase soacutelido-soacutelido do composto e o 2ordm

pico corresponde agrave sua fusatildeo uma vez que o valor de entalpia deste uacuteltimo eacute muito superior quando compara-

do com o primeiro Um processo de aquecimento de 25ordmC ateacute 197ordmC efectuado por termomicroscopia permitiu

registar as imagens apresentadas na Figura 29

29

34ordmC 97ordmC 135ordmC 153ordmC

155ordmC 158ordmC 172ordmC 177ordmC

184ordmC 187ordmC 189ordmC 192ordmC

Figura 29 ndash Transiccedilotildees de fase observadas para a pza comercial por termomicroscopia de luz polarizada no decurso do

aquecimento de 25ordmC a 197ordmC β = 10ordmCmin ampliaccedilatildeo 200x

Estas imagens confirmam a identificaccedilatildeo das transiccedilotildees discutidas acima

Seguidamente fez-se um estudo mais pormenorizado destes resultados realizando dois aquecimentos um pri-

meiro ateacute ao fim da transiccedilatildeo de fase (de 25ordmC ateacute 160ordmC) seguido de arrefecimento ateacute 25ordmC e depois de aque-

cimento ateacute agrave fusatildeo (de 25ordmC ateacute 197ordmC) Os resultados obtidos estatildeo exemplificados na Figura 210 Nos pro-

cessos de arrefecimento natildeo foi registado qualquer pico (arrefecimento conduzido a 20ordmCmin 10ordmCmin

5ordmCmin e 2ordmCmin)

20000 40000 60000 80000 100000 120000 140000 160000 180000 200000

200000

300000

400000

500000

600000

2

Flu

xo d

e C

alo

r (m

W)

Temperatura (C)

1

Figura 210 ndash Curva de DSC da pza comercial com β = 10ordmCmin e m = 115mg a) 1ordm aquecimento de 25ordmC a 160ordmC

b) 2ordm aquecimento de 25ordmC a 197ordmC apoacutes arrefecimento do soacutelido 2 ateacute agrave temperatura ambiente

a)

b)

20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

Temperatura (ordmC)

20

30

40

50

60

30

Os resultados de quatro experiecircncias levadas a cabo nestas condiccedilotildees estatildeo indicados na Tabela 23

Tabela 23 ndash Valores de temperatura e de entalpia de transiccedilatildeo obtidos por aquecimento da

pirazinamida polimorfo α nas condiccedilotildees indicadas na Figura 210 β = 10ordmCmin

Curva a) Curva b)

Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) 1 1464 14 1885 281 2 1462 12 1879 284 3 1462 16 1882 277 4 1465 14 1884 282

Meacutedia e desvio padratildeo 1463plusmn02 14plusmn02 1883plusmn02 281plusmn03

Com estes resultados podemos confirmar a existecircncia de uma transiccedilatildeo de fase por volta dos 146ordmC (no 1ordm

aquecimento) Tonset = (1463 plusmn 02)ordmC ∆H = (14 plusmn 02) kJmol n = 4 e apenas a ocorrecircncia de fusatildeo por

volta dos 188ordmC no 2ordm aquecimento Tonset = (1883 plusmn 02)ordmC ∆H = (281 plusmn 03) kJmol Pode concluir-se que a

forma inicial da pza comercial se transforma noutra e que eacute esta segunda que sofre fusatildeo

O espectro de infravermelho da amostra obtida apoacutes a transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido Figura 211 aponta para a trans-

formaccedilatildeo do polimorfo α no polimorfo γ

3600 3450 3300 3150 3000

-01

00

01

02

03

04

05

06

07

08

09

10

3285

3414

Absorvancia au

Numero de onda cm-1

a)

b)

3430

33073244

3164

3085

2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400

-01

00

01

02

03

04

05

06

07

08

09

10

4371523

1601

617

1157

1512

1578

1610

546

651775

877

1025

10541169

1374

1582

Absorvancia au

Numero de onda cm-1

a)

b)

1706

1687

Figura 211 ndash Espectro de IV da pza comercial a) composto de partida b) apoacutes transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido i) 3650 ndash 2800 cm-

1 ii) 2000 ndash 400 cm-1

Com a teacutecnica de difracccedilatildeo de raios X aplicada a uma amostra de pza comercial aquecida ateacute 160ordmC confirmou-

se que a forma cristalina final (apoacutes transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido) eacute a forma gama (γ-pirazinamida)

Uma amostra obtida por aquecimento do polimorfo α ateacute 160ordmC foi deixada agrave temperatura ambiente e foi

novamente analisada 3 meses depois efectuando um aquecimento ateacute 197ordmC verificando-se que mesmo apoacutes

este tempo natildeo sofreu alteraccedilatildeo o termograma obtido eacute similar ao apresentado na Figura 210 b)

Para o polimorfo obtido por liofilizaccedilatildeo polimorfo γ o estudo calorimeacutetrico por DSC conduziu a curvas

exemplificadas na Figura 212 o que era o esperado atendendo aos resultados jaacute referidos

i) ii)

31

20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

20

40

60

80

Temperatura (C)

Flu

xo

de

ca

lor

(mW

)

Figura 212 ndash Curva de DSC do polimorfo γ da pirazinamida aquecimento de 25ordmC ateacute 197ordmC β = 10ordmCmin

m = 303mg

Na curva de DSC do polimorfo γ (Figura 212) observa-se apenas um sinal endoteacutermico correspondente agrave

fusatildeo da amostra De um conjunto de 3 amostras independentes obteve-se para o processo de fusatildeo os valores

de Tonset = (1882 plusmn 01)ordmC e ∆H = (280 plusmn 02)kJmol Tabela 24

Tabela 24 ndash Valores de temperatura e de entalpia de transiccedilatildeo de fase registada no aque-

cimento da pirazinamida polimorfo γ β = 10ordmCmin

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

1 1881 280 2 1881 278 3 1883 282

Meacutedia e desvio padratildeo 1882plusmn01 280plusmn02

Com estes resultados podemos concluir que esta forma polimoacuterfica da pirazinamida natildeo experimenta qualquer

transformaccedilatildeo soacutelido-soacutelido antes da fusatildeo

A amostra de pza cristalizada de acetona (polimorfo δ) foi tambeacutem caracterizada por calorimetria diferencial de

varrimento realizando ensaios de aquecimento ateacute 197ordmC com velocidade de 10ordmCmin (Figura 213)

32

20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

20

40

60

Temperatura (C)

Flu

xo

de

ca

lor

(mW

)

Figura 213 ndash Curva de DSC do polimorfo δ da pirazinamida (aquecimento de 25ordmC ateacute 197ordmC β = 10ordmCmin

m = 147mg)

Podemos verificar novamente a ocorrecircncia de duas transformaccedilotildees endoteacutermicas sendo que a primeira corres-

ponde a transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido Tonset = (1305 plusmn 03) ordmC ∆H = (17 plusmn 02) kJmol n = 5 e a segunda agrave fusatildeo

Tonset = (1883 plusmn 01) ordmC ∆H = (276 plusmn 06) kJmol n = 5 A Tabela 25 resume os resultados obtidos

O polimorfo δ foi entatildeo aquecido ateacute 165ordmC (apoacutes a transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido) natildeo se tendo observado qualquer

transiccedilatildeo de fase no arrefecimento subsequente ateacute agrave temperatura ambiente O espectro de difracccedilatildeo de raios-X

de poacute da amostra resultante deste ciclo de aquecimento arrefecimento permitiu concluir que a forma delta se

transforma no polimorfo gama apoacutes aquecimento

Tabela 25 ndash Valores de temperatura e de entalpia das transiccedilotildees de fase registadas no aqueci-

mento da pirazinamida polimorfo δ β = 10ordmCmin

1ordmPico 2ordmPico

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) 1 1308 18 1884 279 2 1303 17 1881 268 3 1304 18 1884 275 4 1301 14 1883 279 5 1307 17 1882 278

Meacutedia e desvio padratildeo 1305plusmn03 17plusmn02 1883plusmn01 276plusmn06

Na Figura 214 a) podemos verificar a existecircncia de uma grande irregularidade no pico correspondente agrave transi-

ccedilatildeo soacutelido-soacutelido o que poderaacute indicar a co-existecircncia de vaacuterias transformaccedilotildees Sendo assim fez-se um novo

estudo efectuando um aquecimento ateacute 137ordmC que eacute a zona onde existem os vaacuterios picos (Figura 214 b)) O

espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute desta amostra confirmou tratar-se da forma γ da pirazinamida natildeo ocor-

33

rendo qualquer outra transiccedilatildeo de fase apesar da irregularidade apresentada nos picos que poderaacute resultar de

heterogeneidade das partiacuteculas soacutelidas

120 140

32

34

36

Flu

xo

de

Calo

r (m

W)

Temperatura (C)

b) Aquecimento ateacute 165 C

a) Aquecimento ateacute 137 C

Figura 214 ndash Curvas de DSC para a pza cristalizada em acetona β = 10ordmCmin a) aquecimento de 25ordmC ateacute 137ordmC m =

147 mg b) aquecimento de 25ordmC ateacute165ordmC m = 152 mg

Foram obtidas para a amostra de pirazinamida gerada por cristalizaccedilatildeo em acetonitrilo amostra 6 na Tabela

21 as curvas de DSC apresentadas na Figura 215 registadas em diferentes condiccedilotildees experimentais aquecimen-

to ateacute agrave fusatildeo no caso da curva a e num ciclo de aquecimentos arrefecimentos no caso das curvas b Os arrefe-

cimentos foram realizados a 10ordmCmin natildeo se registando qualquer transiccedilatildeo de fase nesses varrimentos

Figura 215 ndash Curvas de DSC para a pza cristalizada em acetonitrilo (polimorfos α e δ) a m = 161 mg aquecimento de

25ordmC ateacute 197ordmC b1 m = 181 mg aquecimento de 25ordmC ateacute 135ordmC b2 aquecimento de 25ordmC ateacute 165ordmC apoacutes

arrefecimento de b1 ateacute 25ordmC b3 aquecimento de 25ordmC ateacute 197ordmC apoacutes arrefecimento de b2 ateacute 25ordmC β =

10ordmCmin

Temperatura (ordmC)

Flu

xo d

e C

alo

r (m

W)

34

Na Figura 215 observam-se duas transiccedilotildees endoteacutermicas antes do pico de fusatildeo Estas transformaccedilotildees de fase

foram estudadas por espectroscopia de IV

O espectro de IV da amostra de partida Figura 216 a) confirma que na cristalizaccedilatildeo em acetonitrilo foi gerada

uma mistura dos polimorfos α e δ (Figura 216 a)) Registou-se tambeacutem espectros de IV da amostra aquecida ateacute

135ordmC (como na curva de DSC b1 da Figura 215) Figura 216 b)) seguida de arrefecimento ateacute 25ordmC e da

amostra aquecida ateacute 165ordmC Figura 216 c)

Figura 216 ndash Espectro de Infravermelho de a) amostra de pirazinamida cristalizada em acetonitrilo b) amostra anterior

apoacutes aquecimento ateacute 135ordmC c) amostra apoacutes aquecimento ateacute 165ordmC A) espectros dos polimorfos α e

δ puros B) espectro do polimorfo γ puro

Satildeo evidentes a partir da Figura 216 as transiccedilotildees do polimorfo δ para o polimorfo α que posteriormente se

transforma no polimorfo γ A identidade das fases soacutelidas foi ainda confirmada por difracccedilatildeo de raios-X reali-

zadas em amostras preparadas de forma similar

Apesar de natildeo poder ser obtida a forma polimoacuterfica β pura os dados de DSC e termomicroscopia realizados na

amostra 5 (β + γ) mostram uma transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido endoteacutermica aos 95ordmC β = 10ordmCmin (Figura 217)

originando o polimorfo γ como depois foi confirmado por espectroscopia de IV e pela temperatura de fusatildeo

caracteriacutestica

Numero de onda cm-1

Absorv

ancia

u

a

a)

b)

c)

A

B

35

Figura 217 ndash a) Curvas de aquecimento da pza cristalizada de dioxano polimorfos β e γ m = 166 mg β = 10ordmCmin b)

Imagens de termomicroscopia registadas antes e depois da transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido

Estabilidade relativa dos polimorfos de pirazinamida

Todas as transiccedilotildees de fase verificadas no estudo da pirazinamida satildeo endoteacutermicas e na ausecircncia de mudanccedilas

conformacionais significativas da moleacutecula de pza nos diferentes polimorfos este comportamento aponta para

uma relaccedilatildeo enantiotroacutepica entre as fases envolvidas [122641] De acordo com Burger e Ramberger esta regra

da entalpia da transiccedilatildeo faz previsotildees correctas em 99 dos casos [26] A partir do estudo do comportamento

teacutermico das formas α β δ e γ da pirazinamida pode-se prever o diagrama energia de Gibbs em funccedilatildeo da tem-

peratura que se apresenta na Figura 218

Figura 218 ndash Diagrama de energia temperatura das formas cristalinas (α β δ e γ) da pirazinamida G representa a ener-

gia de Gibbs T a temperatura de transiccedilatildeo

Temperatura (ordmC)

dQ

dt

(mW

)

a) b)

Antes da transiccedilatildeo Depois da Transiccedilatildeo

Temperatura

Energ

ia

36

De acordo com este diagrama o polimorfo δ eacute a forma soacutelida termodinamicamente estaacutevel agrave temperatura

ambiente e o polimorfo γ eacute a forma cristalina mais estaacutevel acima de ~ 145ordmC De realccedilar a elevada estabilidade

cineacutetica de todas as formas polimoacuterficas da pirazinamida

22 Estudo da Picolinamida

Na tabela satildeo apresentadas imagens registadas sob luz polarizada das formas soacutelidas obtidas por cristalizaccedilatildeo a

partir das soluccedilotildees e tambeacutem da amostra de partida

Tabela 26 ndash Picolinamida Imagens dos soacutelidos obtidos em diferentes condiccedilotildees experimentais (luz polarizada

ampliaccedilatildeo 200x)

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

1

-

Amostra comercial

4

Etanol

P1

2

Acetato de etilo

P1

5

Etanol

P2

3

Acetato de etilo

P2

Foram observadas formas cristalinas com diferentes morfologias Quer na utilizaccedilatildeo de acetato de etilo quer na

amostra comercial foram obtidos cristais com a forma de placas apesar de apresentarem tamanhos diferentes

Os cristais que precipitaram usando etanol como solvente apresentam a forma de aglomerados esfeacutericos

Devido a problemas teacutecnicos com o difractoacutemetro de raios-X de poacute do Departamento de Fiacutesica da Universida-

de de Coimbra natildeo foi possiacutevel caracterizar as amostras por este meacutetodo

221 ndash Estudo da Picolinamida comercial

Apenas a picolinamida comercial foi caracterizada num equipamento de difracccedilatildeo de raios-X de poacute sendo a

amostra sujeita a moagem antes do ensaio O difractograma obtido estaacute representado na Figura 219 juntamen-

te com o espectro simulado da forma cristalina de picolinamida que se encontra caracterizada estruturalmente

37

[24] O difractograma de poacute da picolinamida comercial tem picos caracteriacutesticos a 2θ = 1665 1737 2068

2516 2802 3500ordm

10 20 30 40

Inte

nsid

ade

2Theta

b) Simulado

a) Experimental

Figura 219 ndash Espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute da picolinamida comercial a) experimental b) simulado

Da comparaccedilatildeo entre os dois difractogramas natildeo eacute possiacutevel afirmar que nos dois casos as moleacuteculas tenham a

mesma orientaccedilatildeo cristalograacutefica Voltaremos a discutir estes resultados mais tarde

O comportamento teacutermico da amostra de picolinamida comercial foi investigado por calorimetria diferencial de

varrimento e por termomicroscopia com luz polarizada

Na Figura 220 eacute apresentada uma curva tiacutepica obtida no estudo da picolinamida comercial por calorimetria

diferencial de varrimento com uma velocidade de varrimento β = 10ordmCmin realizando um aquecimento de

25ordmC ateacute 115ordmC

20 40 60 80 100

20

40

Temperatura (C)

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Figura 220 ndash Curva de DSC para a PA comercial aquecimento de 25ordmC ateacute 115ordmC β = 10ordmCmin m = 138mg

A curva de DSC da PA comercial Figura 220 apresenta tipicamente trecircs sinais endoteacutermicos De um conjunto

de 3 amostras independentes obteve-se para o 1ordmpico os valores de Tonset = (802plusmn005) ordmC e ∆H =

38

(020plusmn001)kJmol para o 2ordmpico os valores de Tonset = (10175plusmn008) ordmC e ∆H = (022plusmn001) kJmol e para o

3ordmpico os valores de Tonset = (1067plusmn01) ordmC e ∆H = (187plusmn005) kJmol Tabela 27

Tabela 27 ndash Valores de temperatura e de entalpia das transiccedilotildees de fase registadas no aquecimento da pico-

linamida amostra comercial β = 10ordmCmin

1ordmPico 2ordmPico 3ordmPico

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) 1 802 020 1018 022 1066 187 2 802 019 1017 022 1068 187 3 802 020 1018 021 1067 188

Meacutedia e desvio padratildeo 802plusmn005 020plusmn001 10175plusmn008 022plusmn001 1067plusmn01 187plusmn005

Imagens de termomicroscopia obtidas num varrimento realizado em condiccedilotildees idecircnticas satildeo apresentadas na

Figura 221 e confirmam o primeiro processo endoteacutermico como uma transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido

25ordmC 86ordmC 96ordmC 98ordmC

108ordmC 115ordmC

Figura 221 ndash Transiccedilotildees de fase observadas para a PA comercial por termomicroscopia de luz polarizada no decurso do

aquecimento de 25ordmC a 115ordmC β = 10ordmCmin ampliaccedilatildeo 200x

Uma vez confirmada a existecircncia de transiccedilotildees soacutelido-soacutelido no aquecimento da amostra de picolinamida

comercial estudou-se este processo em mais pormenor Fizeram-se ciclos de aquecimento arrefecimento ateacute

95ordmC e ateacute 105ordmC (temperaturas a que se verifica o fim da transiccedilatildeo) que se encontram representadas nas Figu-

ras 222 e 223

39

20 30 40 50 60 70 80 90 100

19

20

21F

luxo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

Arrefecimento

1 Aquecimento

20 40 60 80 100 120

20

30

40

Temperatura (C)

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Figura 222 ndash Curvas de DSC para a PA comercial β = 10ordmCmin m = 147mg a) aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC segui-

do de arrefecimento ateacute 25ordmC b) 2ordm aquecimento de 25ordmC ateacute 115ordmC

20 30 40 50 60 70 80 90 100 110

19

20

21

22

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

Arrefecimento

1 Aquecimento

20 40 60 80 100 120

20

30

40

Temperatura (C)

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Figura 223 ndash Curvas de DSC para a PA comercial β = 10ordmCmin m = 143mg a) aquecimento de 25ordmC ateacute 105ordmC segui-

do de arrefecimento ateacute 25ordmC b) 2ordm aquecimento de 25ordmC ateacute 115ordmC

Como eacute visiacutevel na Figura 222 no processo de arrefecimento natildeo eacute registada qualquer transiccedilatildeo de fase o que se

confirma pela ausecircncia de endoteacutermica correspondente agrave transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido na curva b) Em contrapartida

no processo de arrefecimento ilustrado na Figura 223 regista-se um processo exoteacutermico de baixa energia e no

aquecimento subsequente apenas o principal pico de fusatildeo eacute observado

Antes de passar agrave avaliaccedilatildeo por espectroscopia de Infravermelho dos diferentes soacutelidos obtidos nestes ciclos de

aquecimento arrefecimento referiremos os resultados de estudos por DSC dos soacutelidos obtidos por arrefeci-

mento do fundido

Nas Figuras 224 e 225 ilustram-se alguns resultados de ciclos de aquecimento arrefecimento a partir do fun-

dido β = 10ordmCmin Como se vecirc na Figura 224 c) apoacutes a cristalizaccedilatildeo do fundido satildeo obtidos dois picos de

elevada entalpia com Tonset = 102ordmC e 106ordmC que indiciam fusatildeo de duas formas polimoacuterficas diferentes Com

base nestes resultados eacute razoaacutevel interpretar a transiccedilatildeo a 102ordmC como um processo de fusatildeo Neste sentido o

ciclo aquecimento arrefecimento ilustrado na Figura 223 a) terminaria com a fusatildeo de uma contribuiccedilatildeo resi-

a) b)

a) b)

40

dual de uma forma soacutelida que no arrefecimento cristaliza no polimorfo mais abundante obtendo-se em seguida

fusatildeo desta forma pura Figura 223 b) Pode concluir-se que da comparaccedilatildeo das Figuras 224 e 225 que o arre-

fecimento do fundido pode resultar em formaccedilatildeo de estruturas diferentes em ciclos diferentes

20 40 60 80 100 120

-20

-10

0

10

20

30

40

50

Flu

xo

de C

alo

r (m

W)

Temperatura (C)

c) 2 Aquecimento

b) Arrefecimento

a) 1 Aquecimento

Figura 224 ndash Curvas de DSC para a PA comercial β = 10ordmCmin m = 164mg aquecimento seguido de arrefecimento e

novo aquecimento

20 40 60 80 100 120

-50

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

50

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

e) 3 Aquecimento

d) 2 Arrefecimento

c) 2 Aquecimento

b) 1 Arrefecimento

a) 1 Aquecimento

Figura 225 ndash Curvas de DSC para a PA comercial m = 147mg 1ordmaquecimento β = 10ordmCmin 1ordmarrefecimento β =

1ordmCmin 2ordmaquecimento β = 10ordmCmin 2ordmarrefecimento β = 10ordmCmin 3ordmaquecimento β =

10ordmCmin

Foram registados os espectros de FTIRATR da amostra obtida em ciclos de aquecimento arrefecimento

como referidos na Figura 222 a) e 223 a) Os espectros satildeo apresentados na Figura 226 onde estatildeo tambeacutem

identificadas as bandas principais

41

000

005

010

015

1612

316832751294

695

749

784

825

996

1043

10881155

1221

1246

1288

1386

1440

1468

15671586

1668

C 105

000

007

014

16143060

327434113450

1567

695

749

793

825

910

996

104310911164

1250

1288

1386

1443

1468

1586

Ab

so

rva

ncia

u

a

C 95

3300 3000 2700 1600 1400 1200 1000 800

000

008

016

3060

3451

15671601

1662

31663432

698

755

793

828907

996

10401094

1145

1285

1386

1440

15861659

3166

3273

Numero de onda cm-1

C 253415

Figura 226 ndash Espectro de IVATR da PA comercial a) composto de partida b) apoacutes aquecimento ateacute 95ordmC c) apoacutes

aquecimento ateacute 105ordmC

Eacute interessante verificar a semelhanccedila do perfil das bandas do espectro da picolinamida comercial Figura 226 a)

na regiatildeo de elongaccedilatildeo do NndashH com o dos espectros dos polimorfos α e δ da pirazinamida (Figuras 25 e 27)

Relembremos que nestas duas fases da pirazinamida haacute associaccedilatildeo molecular com a formaccedilatildeo de dois diacutemeros

centrossimeacutetricos que estatildeo tambeacutem presentes no cristal da picolinamida

Os espectros dos soacutelidos resultantes dos diferentes tratamentos teacutermicos diferem principalmente como espera-

do na regiatildeo de elongaccedilatildeo do NndashH e na amida I O espectro c) apresenta grande semelhanccedila com o obtido por

Fausto e Colaboradores [23 25] para um cristal obtido por annealing dum filme de vidro a T = 280 K e corres-

ponde a um polimorfo diferente do que estaacute presente na amostra de partida

O espectro apresentado na Figura 226 b) na interpretaccedilatildeo que temos vindo a fazer seria originado por uma

mistura de polimorfos Para a validaccedilatildeo desta interpretaccedilatildeo seraacute essencial proceder ao estudo por difracccedilatildeo de

raios-X de poacute das amostras preparadas de modo idecircntico

Numa nota final apresenta-se na Figura 227 A o espectro FTIRATR registado apoacutes moagem da amostra de

picolinamida comercial em almofariz no procedimento habitualmente usado na preparaccedilatildeo de pastilha para

infravermelho Como eacute evidente da comparaccedilatildeo com o espectro da amostra analisada sem preparaccedilatildeo Figura

227 B a moagem produz alteraccedilatildeo da forma polimoacuterfica Lembremos que na obtenccedilatildeo do espectro de difrac-

ccedilatildeo de raios-X de poacute apresentado na Figura 219 se procedeu agrave moagem do composto Seraacute portanto necessaacute-

rio realizar mais ensaios sobre a amostra comercial para confirmar as conclusotildees que a Figura 219 indica as

diferenccedilas observadas nos difractogramas poderatildeo resultar da moagem da amostra

a)

b)

c)

42

3600 3500 3400 3300 3200 3100 3000 2900 2800

000

005

010

015

Ab

so

rvacircn

cia

(u

a)

Numero de onda (cm-1)

B Amostra comercial

A Amostra comercial sujeita a moagem

1600 1400 1200 1000 800 600

000

005

010

015

020

025

030

Abso

rvacirc

ncia

(u a

)

Numero de onda (cm-1)

B Amostra comercial

A Amostra comercial sujeita a moagem

Figura 227 ndash Espectro de IVATR da picolinamida a) 3600 ndash 2800 cm-1 b) 1700 ndash 600 cm-1 A amostra comercial sujeita

a moagem B amostra comercial

222 ndash Estudo da Picolinamida cristalizada em acetato de etilo e em etanol

A investigaccedilatildeo do comportamento teacutermico das diferentes amostras obtidas por cristalizaccedilatildeo em soluccedilatildeo por

calorimetria diferencial de varrimento de 25ordmC ateacute agrave fusatildeo estaacute ilustrado nas Figuras 228 a 229 Para os soacutelidos

obtidos por cristalizaccedilatildeo em etanol e em acetato de etilo agrave temperatura ambiente eacute registado um pico de fusatildeo

largo com temperatura de onset entre 96 e 97ordmC e entalpia compreendida entre 15 e 18 kJmol Os ensaios

foram efectuados 3 semanas apoacutes a preparaccedilatildeo das amostras e natildeo eacute expectaacutevel que a largura do pico possa ser

devida agrave contaminaccedilatildeo com o solvente Em ensaios realizados dois meses mais tarde verificou-se que natildeo ocor-

reu alteraccedilatildeo na amostra cristalizada de etanol enquanto que evoluccedilatildeo niacutetida teve lugar na amostra cristalizada

de acetato de etilo agrave temperatura ambiente Figuras 230 e 231

Na amostra obtida por cristalizaccedilatildeo em acetato de etilo com evaporaccedilatildeo do solvente a 4ordmC para aleacutem deste

primeiro pico eacute tambeacutem observado um segundo pico com temperatura de onset Tonset ~ 105ordmC Estes resulta-

dos apontam para a existecircncia de polimorfos gerados concomitantemente por este meacutetodo de cristalizaccedilatildeo

estando previstas novas experiecircncias para verificar a reprodutibilidade dos resultados e caso esta se confirme a

investigaccedilatildeo do soacutelido obtido por difracccedilatildeo de raios-X de poacute e de monocristal

a) b)

43

20 40 60 80 100 120

20

25

30

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

b) PA em acetato de etilo (frio)

a) PA em acetato de etilo (T amb)

Figura 228 ndash Curvas de DSC para a PA cristalizada em acetato de etilo β = 10ordmCmin a) meacutetodo P1prime m = 147 mg b)

meacutetodo P2prime m = 148 mg

20 40 60 80 100 120

20

25

30

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

b) PA em etanol (frio)

a) PA em etanol (T amb)

Figura 229 ndash Curvas de DSC para a PA cristalizada em etanol β = 10ordmCmin a) meacutetodo P1prime m = 152 mg b) meacutetodo

P2prime m = 149 mg

44

20 40 60 80 100 120

20

30

40

50

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

b) Aquecimento em Maio

a) Aquecimento em Marccedilo

Figura 230 ndash Curvas de DSC para a PA cristalizada em acetato de etilo agrave temperatura ambiente β = 10ordmCmin a) aque-

cimento em Marccedilo m = 138 mg b) aquecimento em Maio m = 135 mg

20 40 60 80 100 120

20

22

24

26

28

Flu

xo

de

Calo

r (m

W)

Temperatura (C)

b) Aquecimento em Maio

a) Aquecimento em Marccedilo

Figura 231 ndash Curvas de DSC para a PA cristalizada em etanol agrave temperatura ambiente β = 10ordmCmin a) aquecimento em

Marccedilo m = 139 mg b) aquecimento em Maio m = 144 mg

23 Estudo do Ibuprofeno

Como referido na secccedilatildeo 143 estaacute descrito que a mesma forma polimoacuterfica do ibuprofeno eacute obtida por crista-

lizaccedilatildeo em vaacuterios solventes e seguindo vaacuterios meacutetodos experimentais Os cristais tecircm morfologias diferentes e

propriedades mecacircnicas diferentes [28303142]

45

Neste capiacutetulo apresentam-se os resultados preliminares dum estudo calorimeacutetrico das amostras soacutelidas do ibu-

profeno cristalizadas em diferentes solventes e tambeacutem de amostras comerciais de duas origens distintas reali-

zado com o objectivo de averiguar o seu comportamento teacutermico

As formas soacutelidas obtidas por cristalizaccedilatildeo a partir das soluccedilotildees do ibuprofeno estatildeo apresentadas na tabela

seguinte

Tabela 28 ndash Imagens de formas soacutelidas do Ibuprofeno obtidas em diferentes condiccedilotildees experimentais (luz pola-

rizada 200x)

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

1

-

Comercial Sigma

4

Acetona

P2

2

Acetona

P1

5

n-Hexano

P2

3

n-Hexano

P1

Efectuou-se um estudo por difracccedilatildeo de raios-X de poacute das amostras de Ibuprofeno da Sigma e da amostra cris-

talizada de n-Hexano agrave temperatura ambiente O difractograma obtido experimentalmente para a amostra da

Sigma e o simulado para a forma I estatildeo representados na Figura 232 O espectro obtido para a amostra crista-

lizada em n-hexano era indistinguiacutevel destes

0 10 20 30 40

Inte

nsid

ad

e

2Theta

b) IBP Sigma

a) IBP forma I

Figura 232 ndash Espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute do ibuprofeno a) forma I b) Sigma

46

Da comparaccedilatildeo entre os dois difractogramas eacute possiacutevel afirmar que em ambos os casos as moleacuteculas tecircm a

mesma orientaccedilatildeo cristalograacutefica

Iniciou-se o estudo das amostras de ibuprofeno comercial da Sigma e da USP por Calorimetria Diferencial de

Varrimento com uma velocidade de varrimento β = 10ordmCmin realizando um aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC

(Figuras 233 e 234)

20 30 40 50 60 70 80 90

20

25

30

35

40

Temperatura (C)

Flu

xo d

e C

alo

r (m

W)

Figura 233 ndash Curva de DSC para o IBP comercial Sigma aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC β = 10ordmCmin m = 125mg

20 30 40 50 60 70 80 90

20

22

24

26

28

Temperatura (C)

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Figura 234 ndash Curva de DSC para o IBP USP aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC β = 10ordmCmin m = 134mg

As curvas de DSC apresentam apenas um sinal endoteacutermico estando os paracircmetros caracteriacutesticos da curva de

fusatildeo apresentados na Tabela 29

47

Tabela 29 ndash Valores de temperatura e de entalpia da transiccedilatildeo de fase registada no

aquecimento do ibuprofeno amostra da Sigma e da USP β = 10ordmCmin

Sigma USP

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

1 747 251 752 257 2 753 253 752 256 3 751 260 752 256 4 751 246 752 257

Meacutedia e desvio padratildeo 751plusmn03 253plusmn05 752plusmn005 257plusmn005

Natildeo haacute diferenccedilas significativas entre os resultados obtidos para as duas amostras apesar do pico de fusatildeo da

amostra da USP ser mais estreito

O estudo das amostras ibuprofeno obtidas por cristalizaccedilatildeo de acetona (P1 e P2) foi realizado por calorimetria

diferencial de varrimento na mesma gama de temperatura com velocidades de varrimento diferentes (β =

10ordmCmin e β = 2ordmCmin Figura 235)

70 75 80

18

20

22

24

26

28

30

32

34

36

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

2 - Cristalizaccedilao a frio

1 - Cristalizaccedilao agrave T amb

70 75 80

18

20

22

24

26

28

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

4 - Cristalizaccedilao a frio

3 - Cristalizaccedilao agrave T amb

Figura 235 ndash Curva de DSC para o IBP cristalizado de acetona procedimentos P1rsquo e P2rsquo aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC

a) β = 10ordmCmin m = 134mg b) β = 2ordmCmin 3 m = 138mg 4 m = 135 mg

O pico de fusatildeo obtido a partir da amostra cristalizada agrave temperatura ambiente apresenta-se parcialmente divi-

dido Uma explicaccedilatildeo comum para este facto eacute a existecircncia de polimorfismo Os paracircmetros caracteriacutesticos

destas curvas estatildeo apresentados na Tabela 210

a) b)

3

4

48

Tabela 210 ndash Valores de temperatura e de entalpia da transiccedilatildeo de fase registada no aquecimento do ibuprofeno

cristalizado de acetona β = 10ordmCmin e β = 2ordmCmin

A partir dos resultados apresentados na Tabela 210 podemos concluir que os cristais obtidos por cristalizaccedilatildeo a

baixa temperatura fundem aproximadamente 1ordmC abaixo dos cristais obtidos por cristalizaccedilatildeo agrave temperatura

ambiente Verifica-se ainda que mesmo a velocidades de varrimento diferentes os cristais obtidos nas mesmas

condiccedilotildees apresentam temperatura de fusatildeo muito semelhante

Os termogramas obtidos no estudo do ibuprofeno cristalizado de n-hexano (P1 e P2) por calorimetria dife-

rencial de varrimento com velocidades de varrimento diferentes (β = 10ordmCmin e β = 2ordmCmin) estatildeo apre-

sentados na Figura 236 e na Tabela 211

70 75 80

12

14

16

18

20

22

24

26

28

30

32

34

36

38

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

2 - Cristalizaccedilao a frio

1 - Cristalizaccedilao agrave T amb

70 75 80

20

22

24

26

28

30

Flu

xo d

e C

alo

r (m

W)

Temperatura (C)

4 - Cristalizaccedilao a frio

3 - Cristalizaccedilao agrave T amb

Figura 236 ndash Curva de DSC para o IBP cristalizado de n-hexano procedimentos P1rsquo e P2rsquo aquecimento de 25ordmC ateacute

95ordmC a) β = 10ordmCmin 1 m = 143mg 2 m = 139 mg b) β = 2ordmCmin 3 m = 140mg 4 m = 137 mg

A partir dos resultados podemos concluir que os cristais obtidos agrave temperatura ambiente e os cristais obtidos

com a cristalizaccedilatildeo a frio natildeo apresentam grande diferenccedila a niacutevel de temperatura e entalpia de fusatildeo No entan-

to o sinal obtido a partir da amostra cristalizada agrave temperatura ambiente aquecida tanto a 10ordmCmin como a

2ordmCmin apresenta-se dividido apesar da divisatildeo ser mais notoacuteria a 2ordmCmin

Cristalizaccedilatildeo agrave T amb Cristalizaccedilatildeo a frio

β 10ordmCmin 2ordmCmin 10ordmCmin 2ordmCmin

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

1 747 215 751 203 733 223 737 232

2 739 233 731 201 733 219 738 228

3 752 228 731 219 744 223 739 229

4 749 237 745 237 738 223 739 231

5 752 249 746 243 742 218 740 230

6 749 235 760 241 743 224 736 229

Meacutedia e desvio padratildeo 748plusmn05 233plusmn11 744plusmn10 224plusmn17 739plusmn05 222plusmn03 738plusmn02 230plusmn02

a) b)

49

Tabela 211 ndash Valores de temperatura e de entalpia da transiccedilatildeo de fase registada no aquecimento do ibuprofeno

cristalizado de n-hexano β = 10ordmCmin e β = 2ordmCmin

A partir dos resultados obtidos por DSC verificou-se que tanto a amostra cristalizada de acetona como a amos-

tra cristalizada de n-hexano ambas agrave temperatura ambiente apresentavam um pico de fusatildeo composto o que

pode indicar a ocorrecircncia de transiccedilotildees soacutelido-soacutelido e aleacutem disso temperatura de fusatildeo que difere da das

amostras obtidas na Sigma e na USP Sendo assim fez-se um estudo mais pormenorizado das amostras cristali-

zadas de n-hexano por comparaccedilatildeo com as amostras de ibp da Sigma e da USP por espectroscopia de IV para

caracterizaccedilatildeo da forma inicial A Figura 237 mostra os espectros de espectroscopia de IV-ATR das amostras

3000 2800 2600 2400

000

005

010

015

020

2540

2540

2540

2542

2601

2601

2601

2601

2631

2631

2631

2631

2729

2728

2728

2728

2850

2850

2850

2850

2868

2868

2868

2868

2877

2875

2875

2876

2924

2922

2922

2924

2954

2954

2956

Ab

so

rvacirc

ncia

(u

a

)

Numero de Onda (cm-1)

IBP USP

IBP comercial

IBP n-Hexano (frio)

IBP n-Hexano (Tamb)

2954

1800 1600 1400 1200 1000 800

000

005

010

015

020

025

030

035

040

045

050668

690747

779

849

867936

948

9701007

1070

1092

1124

1184

1231

12681320

1379

1419

14621506

Ab

so

rvacircncia

(u

a

)

Numero de Onda (cm-1)

IBP USP

IBP comercial

IBP n-Hexano (frio)

IBP n-Hexano (Tamb)

1712

Figura 237 ndash Espectro de IV (25ordmC) ibp USP ibp Sigma e ibp cristalizado de n-hexano a) 3100 ndash 2400 cm-1 b) 1800 ndash

650 cm-1

Os espectros de infravermelho das amostras a 25ordmC apontam para que se trate da mesma forma polimoacuterfica

Espectros de difracccedilatildeo de raios-X de poacute da amostra da Sigma e da amostra obtida por cristalizaccedilatildeo em n-

hexano natildeo mostraram tambeacutem diferenccedilas

Assim sendo a partir destes resultados natildeo satildeo detectadas diferenccedilas significativas entre as amostras de partida

e entatildeo as diferenccedilas registadas no comportamento teacutermico natildeo apontam para polimorfismo mas para altera-

ccedilotildees na formaccedilatildeo dos cristais nomeadamente no crescimento e tamanho das partiacuteculas[43ndash45] Estudos adicio-

nais satildeo necessaacuterios para confirmar esta hipoacutetese

Cristalizaccedilatildeo agrave T amb Cristalizaccedilatildeo a frio

β 10ordmCmin 2ordmCmin 10ordmCmin 2ordmCmin

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

1 741 224 744 236 742 247 744 249

2 744 223 748 234 746 242 742 247 3 740 225 745 238 743 246 740 242

4 743 227 747 237 743 243 745 240 Meacutedia e desvio padratildeo 742plusmn02 225plusmn02 746plusmn02 236plusmn02 743plusmn01 244plusmn02 743plusmn02 245plusmn04

50

51

Capiacutetulo 3

52

53

3 Conclusotildees

Alguns pontos discutidos nesta dissertaccedilatildeo merecem ser referidos como observaccedilotildees conclusivas A Calorime-

tria Diferencial de Varrimento (DSC) eacute um valioso instrumento de investigaccedilatildeo para caracterizar formas poli-

moacuterficas Com esta teacutecnica recolhe-se uma grande riqueza de informaccedilatildeo em relaccedilatildeo agrave estabilidade da substacircn-

cia em estudo tipo de transformaccedilatildeo que ocorre a uma dada temperatura por aquecimento ou arrefecimento e

mecanismo que preside a cada uma das transformaccedilotildees observadas Mas por si soacute esta teacutecnica natildeo eacute suficiente

para identificar a existecircncia de diferentes polimorfos de um mesmo composto Daiacute haver a necessidade de efec-

tuar um estudo mais completo utilizando teacutecnicas como a termomicroscopia espectroscopia de absorccedilatildeo no

infravermelho e ainda difracccedilatildeo de raios X de poacute

Conseguiram obter-se amostras puras de trecircs formas polimoacuterficas da pirazinamida a forma alfa (PZA comercial

e cristalizada em aacutegua) a forma delta (PZA cristalizada de acetona) e a forma gama (PZA obtida por liofiliza-

ccedilatildeo) as quais foram caracterizadas por espectroscopia de infravermelho

O polimorfo alfa da pirazinamida (α-PZA) e a forma delta (δ-PZA) por aquecimento transformam-se no poli-

morfo gama (γ-PZA) A forma gama por sua vez por aquecimento natildeo sofre qualquer transformaccedilatildeo de fase

ateacute agrave fusatildeo Foi possiacutevel tambeacutem identificar a transiccedilatildeo δrarrα em amostra do polimorfo delta quando contami-

nado com a forma alfa

Podemos ainda concluir mediante os resultados obtidos e com os conhecimentos adquiridos que estamos

perante casos de enantiotropia sendo o polimorfo delta a forma termodinamicamente estaacutevel agrave temperatura

ambiente Todos os polimorfos de pirazinamida satildeo cineticamente estaacuteveis agrave temperatura ambiente

No que diz respeito agrave picolinamida eacute interessante verificar a semelhanccedila do perfil das bandas do espectro da

picolinamida comercial na regiatildeo de elongaccedilatildeo do NndashH com o dos espectros dos polimorfos α e δ da pirazi-

namida Relembremos que nestas duas fases da pirazinamida haacute associaccedilatildeo molecular com a formaccedilatildeo de dois

diacutemeros centrossimeacutetricos que estatildeo tambeacutem presentes no cristal da forma I da picolinamida Verificou-se

ainda que a amostra comercial de picolinamida quando sujeita a moagem sofre alteraccedilatildeo da forma polimoacuterfica

No estudo realizado por DSC foi possiacutevel identificar pelo menos duas formas polimoacuterficas

Em ciclos de aquecimento arrefecimento verifica-se que o arrefecimento do fundido pode resultar em forma-

ccedilatildeo de estruturas diferentes em ciclos diferentes

A cristalizaccedilatildeo em acetato de etilo a 4ordmC aponta para a existecircncia de polimorfos gerados concomitantemente

por este meacutetodo de cristalizaccedilatildeo Estatildeo previstas novas experiecircncias para verificar a reprodutibilidade dos resul-

tados e caso esta se confirme a investigaccedilatildeo dos soacutelidos obtidos por difracccedilatildeo de raios-X de poacute e de monocris-

tal Quanto ao estudo das amostras cristalizadas em etanol e acetato de etilo em ensaios realizados dois meses

apoacutes a preparaccedilatildeo das amostras verificou-se que natildeo ocorreu alteraccedilatildeo na amostra cristalizada de etanol

enquanto que evoluccedilatildeo niacutetida teve lugar na amostra cristalizada de acetato de etilo por evaporaccedilatildeo do solvente agrave

temperatura ambiente

No estudo das amostras do ibuprofeno a partir dos resultados obtidos por DSC verificou-se que tanto a amos-

tra cristalizada de acetona como a amostra cristalizada de n-hexano ambas agrave temperatura ambiente apresenta-

54

vam um pico de fusatildeo composto o que poderia indicar a presenccedila de uma mistura de polimorfos mas atraveacutes

de um estudo mais pormenorizado usando Espectroscopia de Infravermelho e Difracccedilatildeo de Raios-X de poacute

esta hipoacutetese natildeo eacute aparentemente suportada podendo a divisatildeo dos picos dever-se ao tamanho das partiacuteculas

formadas durante o crescimento dos cristais Esta hipoacutetese teraacute de ser confirmada em trabalho futuro Este eacute

um exemplo interessante da importacircncia da utilizaccedilatildeo combinada de diferentes meacutetodos de estudo na investiga-

ccedilatildeo de polimorfismo

55

Capiacutetulo 4

56

57

4 Experimental

41 Materiais e Meacutetodos

411 ndash Materiais

4111 - Preparaccedilatildeo das amostras

A pirazinamida utilizada neste trabalho foi fornecida pela Fluka com uma pureza superior a 99 As amostras

de partida de picolinamida e ibuprofeno foram adquiridas agrave Sigma com purezas de 98 e 99 respectivamen-

te tendo-se usado tambeacutem ibuprofeno padratildeo USP

Na geraccedilatildeo das formas polimoacuterficas da pirazinamida foram usados diferentes processos de cristalizaccedilatildeo No

procedimento cristalizaccedilatildeo a partir de soluccedilotildees P1 usaram-se ~ 005 mmol do composto de partida dissolvidas

em 6 mL de um dado solvente agrave temperatura ambiente as soluccedilotildees foram filtradas para uma caixa de Petri e o

solvente evaporado agrave temperatura ambiente (~ 20ordmC) Foram usados como solventes aacutegua acetona dioxano

acetonitrilo e os soacutelidos obtidos foram analizados apoacutes um periacuteodo de duas semanas O segundo procedimento

ensaiado P2 consistiu num processo de liofilizaccedilatildeo efectuado num equipamento Labconco 5 soluccedilatildeo aquosa

preacute-congelada a -80ordmC ciclo de liofilizaccedilatildeo -30ordmC durante 2h -10ordmC durante 4h 0ordmC durante 6h 5ordmC durante

6h 10ordmC durante 48h e depois mantida agrave temperatura ambiente

No caso da picolinamida foi avaliada a formaccedilatildeo de formas soacutelidas usando o procedimento P1 descrito para a

pirazinamida (P1) empregando como solventes acetato de etilo e etanol tendo-se tambeacutem estudado cristaliza-

dos a partir do fundido (P2)

Na geraccedilatildeo das formas polimoacuterficas do ibuprofeno foram igualmente usados diferentes processos de cristaliza-

ccedilatildeo usando diferentes condiccedilotildees O procedimento 1 (P1) foi realizado da mesma forma da usada em P1 da

pirazinamida No procedimento 2 (P2) as soluccedilotildees foram preparadas da mesma forma que em P1 e apoacutes a

filtraccedilatildeo foram colocadas num frigoriacutefico a 4ordmC e o solvente evaporou a esta temperatura

Foram utilizados solventes de qualidade analiacutetica

412 ndash Meacutetodos

4121 ndash Calorimetria Diferencial de Varrimento (DSC)

A teacutecnica de Calorimetria Diferencial de Varrimento (DSC) ocupa um lugar de relevo de entre os meacutetodos de

investigaccedilatildeo da estrutura dos soacutelidos Trata-se de um meacutetodo largamente vulgarizado para o qual se dispotildee de

58

equipamento que apresenta na actualidade muitas potencialidades e que permite a obtenccedilatildeo de propriedades

termodinacircmicas com elevado grau de precisatildeo

A Calorimetria Diferencial de Varrimento eacute uma teacutecnica de anaacutelise teacutermica que regista a diferenccedila de fluxo teacuter-

mico entre a amostra e a referecircncia em funccedilatildeo do tempo ou da temperatura no decorrer de um programa de

temperatura preacute-seleccionado Eacute um meacutetodo de variaccedilatildeo entaacutelpica no qual a diferenccedila no fornecimento de

energia caloriacutefica entre uma substacircncia e um material de referecircncia eacute medida em funccedilatildeo da temperatura

enquanto a substacircncia em estudo e a referecircncia satildeo submetidas a um mesmo programa de aquecimento rigoro-

samente controlado

Estas medidas fornecem dados qualitativos e quantitativos em processos endoteacutermicos (absorccedilatildeo de energia

caloriacutefica) e exoteacutermicos (libertaccedilatildeo de energia caloriacutefica) permitindo obter informaccedilotildees referentes a alteraccedilotildees

de propriedades fiacutesicas eou quiacutemicas com por exemplo temperaturas caracteriacutesticas (temperatura de fusatildeo

cristalizaccedilatildeo transiccedilatildeo viacutetrea) grau de cristalinidade de um poliacutemero diagramas de fase entalpias de transiccedilatildeo

de fase e de reacccedilatildeo estabilidade teacutermica e oxidativa grau de pureza e cineacutetica de reacccedilotildees Por este motivo a

DSC eacute amplamente aplicada na caracterizaccedilatildeo de materiais orgacircnicos e inorgacircnicos cristalinos e amorfos assim

como nas induacutestrias farmacecircutica e cosmeacutetica alimentar etc

Como limitaccedilotildees desta teacutecnica refira-se a dificuldade de interpretaccedilatildeo (acontece algum processo mas qual)

requerendo normalmente outros meacutetodos complementares para a interpretaccedilatildeo dos resultados Para aleacutem dis-

so necessita de calibraccedilatildeo em toda a gama de temperatura

De acordo com os princiacutepios operacionais os caloriacutemetros diferenciais de varrimento podem ser divididos em

dois tipos de potecircncia compensada e de fluxo de energia caloriacutefica Neste trabalho utilizou-se o DSC do pri-

meiro tipo

Nos caloriacutemetros diferenciais de varrimento de potecircncia compensada (Figura 41) as ceacutelulas ou plataformas

onde se colocam a amostra e a referecircncia encontram-se equipadas individualmente com um sensor de resistecircn-

cia de platina que mede a temperatura de cada uma e uma resistecircncia de aquecimento

Figura 41 ndash Caloriacutemetro diferencial de varrimento de potecircncia compensada

Quando eacute detectada uma diferenccedila de temperatura entre a amostra e a referecircncia devido a uma alteraccedilatildeo da

amostra eacute alterada a energia teacutermica ( tH partpart ) fornecida agrave amostra de modo a manter um diferencial de tem-

peraturas nulo entre ambas (Tamostra = Treferecircncia) Uma vez que essa quantidade de energia eacute exactamente equiva-

1 ndash Resistecircncia de aquecimento 2 ndash Termoacutemetro

59

lente agrave quantidade de energia absorvida ou libertada na transformaccedilatildeo ocorrida na amostra o seu registo forne-

ce uma medida calorimeacutetrica directa da energia associada agrave transformaccedilatildeo

Como todos os instrumentos de medida os aparelhos de DSC apresentam um certo tempo de resposta devido

a alguma resistecircncia teacutermica o que se traduz pelo aparecimento de desvios da linha de base Para aumentar o

rigor das determinaccedilotildees o sinal calorimeacutetrico (SC) determinado pelo aparelho a aacuterea do pico eacute calibrado

determinando-se uma constante de calibraccedilatildeo K tal que realQ

SCK = sendo Qreal a energia caloriacutefica realmente

dissipado na ceacutelula A constante K eacute assim funccedilatildeo da temperatura da atmosfera em torno das ceacutelulas e de

quaisquer resistecircncias que conduzam a perdas de energia caloriacutefica As temperaturas de fusatildeo de padrotildees como

o iacutendio estanho chumbo por exemplo podem ser utilizadas para calibrar a temperatura indicada pelo equipa-

mento enquanto que a entalpia de fusatildeo destas substacircncias pode ser utilizada na calibraccedilatildeo do sinal calorimeacutetri-

co

Podem realizar-se ciclos de aquecimento arrefecimento percorridos entre a temperatura do azoto liacutequido e

700ordmC que eacute o limite superior de utilizaccedilatildeo da instrumentaccedilatildeo deste tipo recolhendo uma grande riqueza de

informaccedilatildeo relativamente agrave estabilidade da substacircncia em estudo tipo de transformaccedilatildeo que ocorre a uma dada

temperatura por aquecimento ou arrefecimento mecanismo que preside a cada uma das transformaccedilotildees obser-

vadas etc

Aproveitando as potencialidades do equipamento fazendo variar a velocidade de varrimento eacute ainda possiacutevel

estudar aspectos importantes relacionados com o mecanismo das transformaccedilotildees estruturais e pocircr em evidecircn-

cia a sobreposiccedilatildeo de sinais

Estes equipamentos aleacutem de possibilitarem medidas de baixos valores de variaccedilatildeo de entalpia possibilitam

ainda a utilizaccedilatildeo de pequenas quantidades de amostra (geralmente entre 1 e 20mg)

Procedimento experimental e equipamento utilizado

Os estudos de DSC foram realizados num caloriacutemetro Perkin-Elmer Pyris 1 equipado com sistema de refrige-

raccedilatildeo Intracooler com liacutequido de refrigeraccedilatildeo etilenoglicolaacutegua (11 vv) a ndash10ordmC usando azoto como gaacutes de

purga 20mLmin

As amostras foram preparadas em caacutepsulas em alumiacutenio de 10microl e 30microl Como ceacutelula de referecircncia usou-se uma

caacutepsula vazia idecircntica agrave usada para as amostras

A calibraccedilatildeo do aparelho foi feita de forma usual agrave velocidade de 10ordmCmin utilizada na grande maioria das

amostras A calibraccedilatildeo da temperatura [4647] foi realizada com padrotildees de elevada qualidade como o bifenilo

(CRM LGC 2610 Tfus = 6893plusmn003 ordmC) aacutecido benzoacuteico (CRM LGC 2606 Tfus = 12235 plusmn 002 ordmC) iacutendio

(Perkin-Elmer x = 9999 Tfus = 15660 ordmC) e cafeiacutena (substacircncia de calibraccedilatildeo Mettler Toledo ME 18 872

Tfus = 2356 plusmn 02 ordmC) A calibraccedilatildeo da entalpia foi realizada com iacutendio (∆fusH = 3286 plusmn 13 Jmol)

As amostras foram estudadas em ciclos de aquecimento arrefecimento a vaacuterias velocidade de varrimento

como seraacute referido posteriormente na apresentaccedilatildeo dos resultados e a calibraccedilatildeo confirmada a cada caso

60

4122 ndash Termomicroscopia

A termomicroscopia consiste na observaccedilatildeo microscoacutepica das amostras submetidas a aquecimento ou arrefeci-

mento usando luz polarizada As transformaccedilotildees que podem ocorrer na amostra em estudo podem ser obser-

vadas directamente na ocular do microscoacutepio ou registadas por meio de uma cacircmara fotograacutefica em viacutedeo com

a vantagem de serem gravadas e poderem ser estudadas em pormenor posteriormente Esta teacutecnica permite a

observaccedilatildeo dos efeitos dependentes da temperatura como por exemplo a fusatildeo dos cristais detecccedilatildeo de formas

cristalinas (polimorfismo)[48ndash49]

Com base no comportamento oacuteptico eacute costume dividir as substacircncias em dois grandes grupos Num o iacutendice

de refracccedilatildeo eacute independente da direcccedilatildeo de propagaccedilatildeo da radiaccedilatildeo apresenta um valor uacutenico para uma dada

substacircncia Estas substacircncias satildeo designadas opticamente por isotroacutepicas A este grupo pertencem os soacutelidos

amorfos e os soacutelidos cristalinos com arranjo reticular cuacutebico O outro grupo eacute caracterizado por apresentar um

iacutendice de refracccedilatildeo dependente da direcccedilatildeo de propagaccedilatildeo da luz As substacircncias que a ele pertencem satildeo

designadas opticamente por anisotroacutepicas Deste grupo fazem parte todos os soacutelidos cristalinos com excepccedilatildeo

daqueles que tecircm arranjo reticular cuacutebico

Na Figura 42 representa-se o dispositivo utilizado na observaccedilatildeo de uma amostra com luz polarizada

Figura 42 ndash Esquema de um sistema para observaccedilatildeo de uma amostra com luz polarizada

Um meio isotroacutepico natildeo altera a cor da radiaccedilatildeo que nela incide Contudo produz um decreacutescimo de intensida-

de da radiaccedilatildeo que torna visiacuteveis contornos na amostra e portanto permite acompanhar variaccedilotildees de forma e

volume que nela ocorram As amostras anisotroacutepicas apresentam cor diferente da luz incidente

Procedimento experimental e equipamento utilizado

O equipamento usado esquematicamente representado na Figura 43 eacute constituiacutedo por uma placa de aqueci-

mento DSC 600 da Linkam systems por um bloco central constituiacutedo por uma unidade CI94 cuja funccedilatildeo eacute

controlar a temperatura nas etapas de aquecimento arrefecimento uma unidade LNP942 que controla a

refrigeraccedilatildeo uma unidade VTO232 e um computador Intel (R) Pentium (R) 4 que controla todo o sistema A

ceacutelula eacute aquecida com um microforno cuja temperatura eacute controlada por sensores de Pt100 Para a observaccedilatildeo

Polarizador Amostra Analisador Detector

61

oacuteptica foi utilizado um microscoacutepio Leica DMRB uma cacircmara de viacutedeo Sony CCD-IRISRGB modelo DXC-

151 AP um monitor Sony HR Triniton modelo PVM-2053MD e um gravador de viacutedeo Sony SV0-1500P VHS

VCR Na anaacutelise de imagem usou-se o software da Linkam systems com RTVMS (Real Time Viacutedeo Measurement

System)

As amostras foram preparadas por dispersatildeo de uma pequena quantidade do material a estudar na ceacutelula da

amostra sendo esta coberta com uma tampa A dispersatildeo do material na ceacutelula permite estudar o comporta-

mento de partiacuteculas isoladas o que poderaacute ser uacutetil no caso da amostra ter comportamento heterogeacuteneo As

imagens foram obtidas por utilizaccedilatildeo combinada de luz polarizada e de compensadores de onda o que confere

agrave imagem de fundo uma cor uacutenica e natildeo negra Usou-se uma ampliaccedilatildeo de 200X

As amostras foram estudadas aquecendo a amostra entre os 25ordmC e a fusatildeo tendo sido usada uma velocidade

de 10ordmCmin

Figura 43 ndash Representaccedilatildeo esquemaacutetica do equipamento usado em termomicroscopia A ndash Placa de aquecimento B ndash

Microscoacutepio C ndash Cacircmara de viacutedeo D ndash Computador E ndash Interface graacutefica F ndash Sistema de controle da refri-

geraccedilatildeo G ndash Interface de computador H ndash Viacutedeo gravador I ndash Monitor J ndash Depoacutesito de azoto liacutequido

4123 ndash Conjugaccedilatildeo dos meacutetodos de Termomicroscopia e DSC

Os resultados obtidos a partir de medidas de DSC satildeo normalmente reprodutiacuteveis e quantitativos mas natildeo

podem estar sempre prontamente correlacionadas com a respectiva transformaccedilatildeo de fase ou reacccedilatildeo quiacutemica

que ocorre na substacircncia Tecircm sido feitas tentativas para melhorar alguns meacutetodos termoanaliacuteticos atraveacutes de

uma correlaccedilatildeo entre os seus resultados e as mudanccedilas fiacutesicas ou quiacutemicas da substacircncia em questatildeo As combi-

naccedilotildees destes dois meacutetodos tecircm demonstrado grande sucesso Os efeitos que natildeo mostram nenhuma mudanccedila

de entalpia significativa com DSC podem muitas vezes ser detectadas com microscopia Por outro lado as

investigaccedilotildees termomicroscoacutepicas requerem muitas vezes estimativas dos calores de transformaccedilatildeo fusatildeo e

cristalizaccedilatildeo[50ndash51]

62

4124 ndash Espectroscopia de Absorccedilatildeo no Infravermelho

A Espectroscopia de Absorccedilatildeo no IV estaacute associada ao uso de radiaccedilatildeo electromagneacutetica nesta regiatildeo do espec-

tro para estudar a composiccedilatildeo e a estrutura da mateacuteria

A energia associada agrave absorccedilatildeo na gama do infravermelho eacute capaz de promover transiccedilotildees vibracionais-

rotacionais vibracionais ou rotacionais Considerando que a faixa mais usual de utilizaccedilatildeo corresponde agrave regiatildeo

do infravermelho meacutedio (4000 a 400 cm-1) o estudo das transiccedilotildees vibracionais eacute o mais importante Para que

uma moleacutecula seja capaz de absorver no infravermelho eacute necessaacuterio que ela apresente variaccedilotildees de momento

dipolar associada ao modo vibracional considerado[3652ndash54]

Assim quando um material for avaliado utilizando radiaccedilatildeo infravermelha seraacute obtido um espectro que rela-

ciona absorvacircncia versus comprimento de onda (normalmente eacute utilizado o nuacutemero de onda que eacute o inverso do

comprimento de onda) que indica a ocorrecircncia ou natildeo de absorccedilatildeo pelo material de energia associada agravequele

comprimento de onda Como os grupos funcionais absorvem em diferentes comprimentos de onda eacute possiacutevel

identificar os grupos quiacutemicos presentes na amostra

O polimorfismo em cristais de compostos orgacircnicos eacute causado por diferentes arranjos estruturais da mesma

moleacutecula Se as interacccedilotildees moleculares no cristal satildeo bastantes fortes decorrentes de um fenoacutemeno como as

ligaccedilotildees de hidrogeacutenio as diferenccedilas nas formas polimoacuterficas podem ser evidenciadas com teacutecnicas como a

Espectroscopia de Absorccedilatildeo no Infravermelho IV

Reflectacircncia Total Atenuada (ATR)

Em 1961 Fahrenfort descreveu uma nova teacutecnica para obtenccedilatildeo de espectros de infravermelho para compostos

orgacircnicos a Reflectacircncia Total Atenuada (ATR ndash Attenuated Total Reflectance)

O modo de ATR eacute uma teacutecnica natildeo destrutiva que permite a obtenccedilatildeo de espectros de amostras soacutelidas ou

liacutequidas tais como soacutelidos pouco soluacuteveis poacutes pastas entre outras Eacute tambeacutem adequado para caracterizaccedilatildeo de

materiais que sejam demasiado finos ou que absorvam demasiado intensamente quando analisados por espec-

troscopia de transmitacircncia Na espectroscopia de infravermelhos por ATR a superfiacutecie da amostra eacute colocada

em contacto com a superfiacutecie de um cristal apropriado muitas vezes feito de Germeacutenio (Ge) ou de Seleneto de

Zinco (ZnSe) A radiaccedilatildeo infravermelha proveniente da fonte passa atraveacutes do cristal Quando o acircngulo de

incidecircncia na interface amostra cristal excede o acircngulo criacutetico a reflexatildeo total interna da radiaccedilatildeo ocorre e uma

onda evanescente eacute estabelecida na interface A radiaccedilatildeo eacute reflectida atraveacutes do cristal penetrando na amostra a

cada reflexatildeo ao longo da superfiacutecie do cristal (como esquematizado na figura seguinte Figura 44)

63

Figura 44 ndash Sistema ATR de muacuteltipla reflexatildeo

O feixe de radiaccedilatildeo perde energia no comprimento de onda em que o material da amostra absorve Apoacutes este

processo a radiaccedilatildeo atenuada resultante eacute direccionada do cristal para o percurso normal do feixe no espectro-

fotoacutemetro sendo medida pelo detector originando o espectro da amostra A profundidade da penetraccedilatildeo da

radiaccedilatildeo na amostra e o nuacutemero total de reflexotildees ao longo do cristal podem ser controlados pela variaccedilatildeo do

acircngulo de incidecircncia assim como pela selecccedilatildeo do tipo de cristal

Num espectrofotoacutemetro ATR tem de existir um contacto muito proacuteximo entre a amostra e a superfiacutecie do cris-

tal uma vez que o efeito ATR tem lugar nesta Daiacute que se utilize por vezes uma prensa de modo a garantir um

perfeito contacto entre a superfiacutecie da amostra e o cristal como no caso dos soacutelidos particulados

Nesta teacutecnica pouca ou nenhuma preparaccedilatildeo da amostra eacute requerida o que constitui uma grande vantagem nos

estudos de polimorfismo podendo ser usada na anaacutelise de uma grande variedade de soacutelidos e liacutequidos consoan-

te o tipo de cristal

Eacute importante realccedilar que apesar dos benefiacutecios esta teacutecnica possui algumas limitaccedilotildees que incluem a sensibili-

dade inferior em comparaccedilatildeo agrave proporcionada pelos meacutetodos convencionais

Procedimento experimental e equipamento utilizado

Os estudos de espectroscopia de absorccedilatildeo no infravermelho foram realizados num espectroacutemetro FTIR Ther-

moNicolet IR300 resoluccedilatildeo de 1cm-1 com a teacutecnica da pastilha de KBr e num PerkinElmer Spectrum 400 FT-

IRATR resoluccedilatildeo de 1cm-1

As amostras foram preparadas misturando-se uma certa quantidade de amostra com brometo de potaacutessio (cer-

ca de 07 mg de amostra e 100 mg de KBr)

4125 ndash Difracccedilatildeo de Raios X

Dentre as vaacuterias teacutecnicas de caracterizaccedilatildeo de materiais a teacutecnica de difracccedilatildeo de raios X eacute a mais indicada na

determinaccedilatildeo das fases cristalinas presentes nesses materiais Isto eacute possiacutevel porque nos cristais os aacutetomos se

64

ordenam em planos cristalinos separados entre si por distacircncias da mesma ordem de grandeza dos comprimen-

tos de onda dos raios X

Ao incidir um feixe de raios X num cristal o mesmo interage com os aacutetomos presentes originando o fenoacutemeno

de difracccedilatildeo A difracccedilatildeo de raios X ocorre segundo a Lei de Bragg (Equaccedilatildeo 1) a qual estabelece a relaccedilatildeo

entre o acircngulo de difracccedilatildeo e a distacircncia entre os planos que a originaram (caracteriacutesticos para cada fase cristali-

na)[55]

Figura 45 ndash Difracccedilatildeo de raios X e a Lei de Bragg[56]

A principal aplicaccedilatildeo da difracccedilatildeo de raios X refere-se agrave identificaccedilatildeo de compostos cristalinos sejam eles orgacirc-

nicos ou inorgacircnicos

Os planos de difracccedilatildeo e as suas respectivas distacircncias interplanares bem como as densidades de aacutetomos (elec-

trotildees) ao longo de cada plano cristalino satildeo caracteriacutesticas especiacuteficas e uacutenicas de cada substacircncia cristalina da

mesma forma que o padratildeo difractomeacutetrico por ela gerado Dentre as vantagens da teacutecnica de difracccedilatildeo de raios

X para a caracterizaccedilatildeo de fases destacam-se a simplicidade e rapidez do meacutetodo a confiabilidade dos resulta-

dos obtidos (pois o perfil de difracccedilatildeo obtido eacute caracteriacutestico para cada fase cristalina) a possibilidade de anaacutelise

de materiais compostos por uma mistura de fases e uma anaacutelise quantitativa destas fases[55]

Os ensaios de difracccedilatildeo de raios X de poacute foram realizados no Centro de Estudos de Materiais no Departamen-

to de Fiacutesica da Universidade de Coimbra

Procedimento experimental e equipamento utilizado

Foi preenchido um capilar de vidro com o poacute obtido pela moagem dos soacutelidos As amostras foram colocadas

num difractoacutemetro de poacute ENRAF-NONIUS (equipado com um detector CPS120 por INEL) e os dados foram

recolhidos durante 5h usando a geometria Debye-Scherrer Foi usada radiaccedilatildeo Cu Kα1 (λ = 1540598Aring) Como

calibrante externo foi usado o AlK(SO4)212H2O

Lei de Bragg nλ = 2d sen θ (Equaccedilatildeo 1) n nuacutemero inteiro (ordem de difracccedilatildeo) λ comprimento de onda dos raios X incidentes d distacircncia interplanar θ acircngulo de difracccedilatildeo

65

Bibliografia

[1] ndash Vencato I Estruturas Cristalinas por Difracccedilatildeo de Raios-X Caderno Brasileiro de Ensino de Fiacutesica Volume 5

(1988)

[2] ndash Atkins P Paula J Atkins Fiacutesico-Quiacutemica LTC Volume 1 7ordfEdiccedilatildeo (2003-2004)

[3] ndash Drago R Physical Methods For Chemists 2ordf Ed Saunders amp H B J College Publishers 17 (1992) 702

[4] ndash Giron D Thermochimica Acta 248 (1995) 1

[5] ndash Nangia A Accounts of Chemical Research 41 5 (2008) 595

[6] ndash Froehlich PE Gasparotto FS Journal of Basic and Applied Pharm Sciences 26 3 (2005) 205

[7] ndash Llinagraves A Goodman J Drug Discovery Today 13 516 (2008) 198

[8] ndash Costa L Universidade Federal do Rio Grande do Sul ldquoAvaliaccedilatildeo do Polimorfismo de Faacutermacos utiliza-

dos para a produccedilatildeo de medicamentos geneacutericos no Brasilrdquo (2005)

[9] ndash Lachman L Liebeman HA et all Teoria e Praacutetica na Induacutestria Farmacecircutica 1 (2005) 505

[10] ndash Bernstein J Crystal Polymorphism Engineering of Crystalline Materials Properties Springer Netherlands (2008) 87

[11] ndash Rodriacuteguez-Spong B Price C et all D Advanced Drug Delivery 56 (2004) 241

[12] ndash Buerger A Ramberger R Mikrochimica Acta 2 (1979) 259

[13] ndash Erdemir D Lee A et all Accounts of Chemical Research 42 (2009) 621

[14] ndash Manrich S Zanotto E et all Poliacutemeros Ciecircncia e Tecnologia ldquoAplicabilidade da Teoria Claacutessica da Nuclea-

ccedilatildeo Modificada (CD-CNT) agrave Cristalizaccedilatildeo de Poliacutemerosrdquo

[15] ndash Aaltonen J Allesoslash M et all European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics 71 (2009) 23

[16] ndash Chis V Picircrnau A et all Chemical Physics 316 (2005) 153

[17] ndash wwwffuppttoxicologiamonografiasano0304TuberculosedocPIRAZINAMIDAhtml

[18] ndash Becker C Dressman JB et all Journal of Pharmaceutical Sciences 97 9 (2008) 3709

[19] ndash Takaki Y Sasada Y Watanabeacute T Acta Crystallographica 13 (1960) 693

[20] ndash Ro G Sorum H Acta Crystallographica B28 (1972) 991

[21] ndash Ro G Sorum H Acta Crystallographica B28 (1972) 1677

[22] ndash Nakata K Takaki Y Memoirs of Osaka Kyoiku University Ser III Natural science and applied science 36 (1987)

93

[23] ndash Borba A Albrecht M et all Physical Chemistry Chemical Physics 10 (2008) 7010

[24] ndash Takano T Sasada Y et all Acta Crystallographica 21 (1966) 514

[25] ndash Borba A Zavaglia A et all Journal of Physical Chemistry A 112 (2008) 45

[26] ndash Marques L Departamento e Centro de Quiacutemica da Universidade de Eacutevora ldquoO Ibuprofeno Um faacutermaco com

sucessordquo

[27] ndash Perlovich G Kurkov S et all Journal of Pharmaceutical Sciences 93 (2004) 654

[28] ndash Rasenack N Muumlller B International Journal of Pharmaceutics 245 (2002) 9

[29] ndash Carvalho P Cass Q et all Brazilian Journal of Chemical Engineering 23 (2006) 291

[30] ndash Khan G Jiabi Z Drug Development and Industrial Pharmacy 24(5) (1998) 463

[31] ndash Rasenack N Muumlller W Development and Industrial Pharmacy 28 (2002) 1077

66

[32] ndash Dudognon E Danegravede F et all Pharmaceutical Research 25 (2008) 2853

[33] ndash wwwscribdcomdoc4003825Fisica-Difraccao-de-Raio-X (28082010)

[34] ndash Delgado M Marquez F et all Spectroscopy Lett 21 (1998) 841

[35] ndash Lautie A Froment F et all Spectroscopy Lett 9 (1976) 289

[36] ndash Chis V Pirnau A et all Chemical Physics 316 (2005) 153

[37] ndash Kalkar K Bhosekar M et all Spectrochimica Acta Part A 45 (1989) 635

[38] ndash Favila A Gallo M Mitnik D Journal of Molecular Modeling 13 (2007) 505

[39] ndash Gunasekaran S Sailatha E et all Indian Journal of Pure and Applied Physics 47 (2009) 259

[40] ndash Akyuz S Journal of Molecular Structure 651 (2003) 541

[41] ndash Jurneacuteen P Werngren J et all Antimicrobial Agents and Chemotheraphy 52 5 (2008) 1852

[42] ndash Garekani H Sadeghi F et all Drug Development and Industrial Pharmacy 27(8) (2001) 803

[43] ndash Kawakami K Miyoshi K et all Journal of Pharmaceuticals Sciences 95 (2006) 1354

[44] ndash Lee T Chang G Crystal Growth and Design 9 (2009) 3551

[45] ndash Xue Y Zhao Q et all Journal of Colloid and Interface Science 243 (2001) 388

[46] ndash Sabbah R An W et all Thermochimica Acta 331 (1999) 93

[47] ndash Gatta G Richardson J et all Pure and Applied Chemistry 78 (2006) 1455

[48] ndash Seefeldt K Miller J et all Journal of Pharmaceutical Sciences 96 5 (2007) 1147

[49] ndash Charsley E Stewart C et all Journal of Thermal Analysis and Calorimetry 72 (2003) 1087

[50] ndash Celis K Driessche I et all Measurement Science Review 1 1 (2001) 181

[51] ndash Wiedemann H Bayer G Journal of Thermal Analysis 30 (1985) 1273

[52] ndash wwwgooglept

[53] ndash Brittain H Journal of Pharmaceutical Sciences 86 4 (1997) 405

[54] ndash Norris T Aldridge P Sekulic S Analyst 122 (1997) 549

[55] ndash Albers A Melchiades F et all Ceracircmica 48 305 (2002) 34

[56] ndash Kahn H PMI-2201 Difracccedilatildeo de Raios X 1

[57] ndash Tuberculosis 88 2 (2008) 141

[58] ndash Akyuz S Journal of Molecular Structure 651-653 (2003) 541

[59] ndash Brittain H (ed) Physical Characterization of Pharmaceutical Solids (1995)

[60] ndash Šestaacutek J Comprehensive Analytical Chemistry XII XI (1984)

[61] ndash Casimiro MH Leal JP et all Anaacutelise Calorimeacutetrica aplicada a Poliacutemeros Bioloacutegicos 29

[62] ndash Yu-Chu M Li Thermochimica Acta 476 (2008) 1

[63] ndash Morbidoni H Quiacutemica Viva 3 (2004)

[64] ndash Yoshida S Pharmaceutical Society of Japan 11 5 (1963) 628

[65] ndash Sreevatsan S Pan X et all Antimicrobial Agents and Chemotheraphy 41 3 (1997) 636

[66] ndash Wesotowski M Konarski T Journal of Thermal Analysis 45 (1995) 1199

[67] ndash Vippagunta S Brittain H Grant D Advanced Drug Delivery 48 (2001) 3

[68] ndash Nunes S Euseacutebio M et all International Journal of Pharmaceutics 285 (2004) 13

[69] ndash Akalin E Akyuz S Vibrational Spectroscopy 42 (2006) 333

[70] ndash Szablowicz M Karpiński A et all Transition Metal Chemistry 31 (2006) 1075

67

[71] ndash Castro R Maria T et all Crystal Growth amp Design 10 (2010) 274

[72] ndash Correcirca R Lima D et all Laboratoacuterio de Cristalografia Instituto de Fiacutesica de Satildeo CarlosUSP

[73] - Buerger A Ramberger R Mikrochimica Acta 2 (1979) 273

[74] ndash Wirth D Stephenson G Organic Process Research amp Development 1 (1997) 55

[75] ndash Wang Y Li Y et all Spectrochimica Acta Part A 56 (2000) 2637

[76] ndash Byrn S Pfeiffer R et all Pharmaceutical Research 12 (1995) 945

[77] ndash Khankari R Grant D Thermochimica Acta 248 (1995) 61

[78] ndash Gavezzotti A Fillippini G Journal of the American Chemical Society 117 (1995) 12299

[79] ndash Hancock B Zografi G Journal of Pharmaceuticals Sciences 86 (1997) 1

[80] ndash Yu L Advanced Drug Delivery Reviews 48 (2001) 27

[81] ndash Kitamura M Journal of Crystal Growth 237-239 (2002) 2205

[82] ndash Snider D Addicks W et all Advanced Drug Delivery Reviews 56 (2004) 391

[83] ndash Allesoslash M Berg F et all Journal of Pharmaceuticals Sciences 97 (2008) 2145

[84] ndash Lerdkanchanaporn S Dollimore D Journal of Thermal Analysis 49 (1997) 879

[85] ndash Beach J Park M et all Pharmaceutical Development and Technology 10 (2005) 413

[86] ndash Passerini N Albertini B et all European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics 15 (2002) 71

68

69

Apecircndice

70

71

Algoriacutetmo de decisatildeo Q6A

(1)

Pesquisa de polimor-fos com o novo

faacutermaco

Apresenta diferentes polimorfos

NAtildeO Nenhuma acccedilatildeo a ser

tomada

SIM

Caracterizar as formas por - Difracccedilatildeo de raios-X de poacute - DSC Anaacutelise Teacutermica - Microscopia - Espectroscopia

IR PARA 2

72

(2)

Os polimorfos apre-sentam diferentes

propriedades

NAtildeO

SIM

Afecta a seguranccedila e a eficaacutecia do faacutermaco

Nenhum teste ou criteacuterio de aceitaccedilatildeo para o faacutermaco

NAtildeO

SIM

Estabelecer um criteacuterio de aceitaccedilatildeo para os polimorfos do faacutermaco IR PARA 3

73

(3)

Observa-se em (1) que primeiramente se estabelecem as caracteriacutesticas das possiacuteveis formas cristalinas do faacuter-

maco e as suas propriedades fiacutesico-quiacutemicas conforme o caso bem como a sua forma de detecccedilatildeo pelas meto-

dologias indicadas

Posteriormente a acccedilatildeo (2) visa estabelecer o impacto destas formas polimoacuterficas na seguranccedila e eficaacutecia do

faacutermaco auxiliando na determinaccedilatildeo de criteacuterios de aceitaccedilatildeo do faacutermaco e na avaliaccedilatildeo do risco sanitaacuterio que

representa tal fenoacutemeno num caso especiacutefico Havendo este risco o ICH estabeleceu em (3) vias de monitori-

zaccedilatildeo das alteraccedilotildees

O faacutermaco encontra-se dentro dos criteacuterios de

aceitaccedilatildeo dos ensaios de qualidade com modifica-

ccedilatildeo na proporccedilatildeo dos polimorfos

SIM Nenhum teste ou criteacuterio de aceitaccedilatildeo

para o faacutermaco

NAtildeO

Monitorar o polimorfismo durante a estabilidade do faacutermaco

A modificaccedilatildeo pode afectar a seguranccedila ou a

eficaacutecia

NAtildeO Natildeo haacute necessidade de estabelecer criteacuterios de aceitaccedilatildeo para polimorfis-

mo do faacutermaco

SIM

Estabelecer criteacuterios de aceitaccedilatildeo consis-tente com a seguranccedila eou eficaacutecia

17

142 ndash Picolinamida

A picolinamida (2-piridina carboxamida) Figura 19 foi estudada neste trabalho devido agraves suas semelhanccedilas

estruturais com a pirazinamida

Figura 19 ndash Estrutura da Picolinamida

A picolinamida soacutelido agrave temperatura ambiente muito soluacutevel em soluccedilatildeo aquosa aciacutedica apresenta actividade

bioloacutegica importante como inibidor da acccedilatildeo da poli(ADP-ribose) sintetase[23]

De acordo com a anaacutelise cristalograacutefica por difracccedilatildeo de raios-X foram identificadas duas modificaccedilotildees cristali-

nas da picolinamida ambas pertencentes ao grupo espacial monocliacutenico P21a com quatro moleacuteculas na ceacutelula

unitaacuteria[24] Numa modificaccedilatildeo (fase α a = 1642 b = 711 c = 519 Aring β = 1002ordm) duas moleacuteculas de PA

estatildeo ligadas por um par de ligaccedilotildees de hidrogeacutenio NHO para formar um diacutemero centrossimeacutetrico como

ocorre tambeacutem nos polimorfos α β e δ da pirazinamida (Figura 110) Os diacutemeros estatildeo ligados entre si por um

segundo conjunto de ligaccedilotildees de hidrogeacutenio NHO tal como no polimorfo β da pirazinamida[24] Nesta

modificaccedilatildeo o anel natildeo contribui para a ligaccedilatildeo de hidrogeacutenio e as cadeias moleculares adjacentes satildeo mantidas

juntas por forccedilas de van der Waals A segunda modificaccedilatildeo cristalina da PA para a qual apenas se conhecem os

paracircmetros da ceacutelula (fase β a = 2004 b = 1132 c = 536 Aring β = 986ordm) exibe estrutura dimeacuterica similar agrave da

primeira e segundo Takino e colaboradores teraacute uma associaccedilatildeo molecular semelhante agrave α-pirazinamida ou seja

neste caso a ligaccedilatildeo lateral dos diacutemeros envolve a participaccedilatildeo de um aacutetomo do anel de piridina como aceitador

de ligaccedilotildees de hidrogeacutenio [25]

Figura 110 ndash Arranjos moleculares da PA no polimorfo α a) formaccedilatildeo do diacutemero centrossimeacutetrico b) formaccedilatildeo de

cadeias ou bandas c) estrutura do polimorfo α da picolinamida As linhas a tracejado indicam as ligaccedilotildees de

hidrogeacutenio [24]

a) b) c)

18

143 ndash Ibuprofeno

O Ibuprofeno (IBP) (Figura 111) eacute um faacutermaco do grupo dos anti-inflamatoacuterios natildeo esteroacuteides (do subgrupo

quiacutemico dos derivados do aacutecido propanoacuteico) faacutermacos esses que tecircm em comum a capacidade de combater a

inflamaccedilatildeo a dor e a febre Tal como os outros anti-inflamatoacuterios natildeo esteroacuteides actua inibindo a produccedilatildeo de

prostagladinas substacircncias quiacutemicas produzidas pelo corpo que causam inflamaccedilatildeo e contribuem para a per-

cepccedilatildeo de dor pelo ceacuterebro Este faacutermaco reduz tambeacutem a febre ao bloquear a siacutentese de prostaglandinas no

hipotaacutelamo responsaacutevel pela regulaccedilatildeo da temperatura do corpo Tem ainda propriedades anticoagulantes

Juntamente com o aacutecido acetilsaliciacutelico (princiacutepio activo da Aspirina e de outros medicamentos) e o paracetamol

(princiacutepio activo do Ben-U-Ron e de outros medicamentos) o ibuprofeno faz parte da lista de faacutermacos essen-

ciais da Organizaccedilatildeo Mundial de Sauacutede [26]

Figura 111 ndash Estrutura do Ibuprofeno

A moleacutecula de IBP possui um carbono quiral e satildeo comercializadas quer a mistura raceacutemica de S(+) ndash IBP e

R(ndash) ndash IBP quer o enantioacutemero puro O enantioacutemero com interesse terapecircutico eacute o S(+) ndash IBP mas nas espe-

cialidades farmacecircuticas eacute incorporado o R(ndash) ndash IBP formando uma mistura raceacutemica [27ndash29]

A utilizaccedilatildeo de diversas teacutecnicas para a cristalizaccedilatildeo agrave temperatura ambiente em diferentes solventes cristaliza-

ccedilatildeo por mudanccedila de temperatura e cristalizaccedilatildeo por evaporaccedilatildeo do solvente conduziram agrave obtenccedilatildeo de cristais

de IBP raceacutemico com haacutebitos cristalinos diferentes [30 31] Por exemplo quando foi utilizada a teacutecnica de cris-

talizaccedilatildeo por arrefecimento foram observados cristais com forma de placas achatadas usando aacutelcoois como

solvente Os cristais obtidos a partir de acetona eacuteter etiacutelico e n-hexano tinham a forma de agulhas A cristaliza-

ccedilatildeo por mudanccedila de temperatura usando o diclorometano como solvente formou cristais de morfologia cuacutebi-

ca A partir destes resultados concluiu-se que podiam ser obtidas diferentes morfologias dos cristais (haacutebito

tamanho superfiacutecie) do IBP raceacutemico dependendo da preparaccedilatildeo e dos solventes usados [32] Estes cristais

tinham tambeacutem propriedades fiacutesicas diferentes Mas estas diferentes formas satildeo estruturalmente isomoacuterficas e

natildeo haacute um polimorfismo cristalino verdadeiro

A forma cristalograacutefica obtida nestes solventes forma I possui grupo espacial monocliacutenico P21c [32] Duas

moleacuteculas de ibuprofeno formam um diacutemero ciacuteclico atraveacutes das ligaccedilotildees de hidrogeacutenio dos grupos carboxiacutelicos

O diacutemero RS (plusmn) ndash IBP eacute formado por ligaccedilotildees de hidrogeacutenio atraveacutes de um centro de inversatildeo com uma

moleacutecula na configuraccedilatildeo R e outra na configuraccedilatildeo S (Figura 112)

Adicionalmente agrave bem conhecida fase cristalina I que funde a aproximadamente 75ordmC foi recentemente encon-

trada outra fase cristalina (II) que funde a uma temperatura mais baixa (17ordmC) e eacute menos estaacutevel [30] A compa-

19

raccedilatildeo das entalpias de fusatildeo das duas formas e a ausecircncia de transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido conduz agrave forte suspeita que

estas duas variedades polimoacuterficas formam um sistema monotroacutepico a fase I eacute a forma estaacutevel e a fase II eacute a

metaestaacutevel [32]

Figura 112 ndash Estrutura do polimorfo I da moleacutecula de ibuprofeno[33]

20

21

Capiacutetulo 2

22

23

2 Resultados e Discussatildeo

21 Estudo da Pirazinamida

211 ndash Avaliaccedilatildeo Preliminar

Na tabela 21 satildeo apresentadas imagens registadas sob luz polarizada dos soacutelidos obtidos por cristalizaccedilatildeo a

partir das soluccedilotildees por liofilizaccedilatildeo e tambeacutem da amostra de partida

Tabela 21 ndash Pirazinamida Imagens dos soacutelidos obtidos em diferentes condiccedilotildees experimentais (luz polarizada

ampliaccedilatildeo 200x)

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

1

-

Amostra comercial

4

Acetona

P1

2

-

P2

5

Dioxano

P1

3

Aacutegua

P1

6

Acetonitrilo

P1

Como pode concluir-se das imagens apresentadas na tabela os soacutelidos obtidos apresentam morfologias diferen-

tes Nas amostras obtidas em aacutegua e acetona na amostra comercial e na obtida por liofilizaccedilatildeo os cristais tecircm a

forma de agulhas apesar de apresentarem tamanhos diferentes muito mais finos no caso do liofilizado Os

cristais que precipitaram usando dioxano e acetonitrilo como solvente apresentam-se sob a forma de placas

A caracterizaccedilatildeo dos soacutelidos 1 a 5 foi efectuada por difracccedilatildeo de raios-X de poacute Os difractogramas obtidos

experimentalmente estatildeo representados nas Figuras 21 a 24 conjuntamente com os espectros simulados que

mais se lhe aproximam

24

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Inte

nsid

ade

2Theta

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Inte

nsid

ade

2Theta

Figura 21 ndash Espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute a) pirazinamida comercial b) simulado para a forma α

O difractograma de poacute da forma α da pirazinamida tem picos caracteriacutesticos a 2θ = 78 137 153 177 243

264 274 276 278ordm A semelhanccedila dos perfis dos difractogramas da pirazinamida comercial com o desta for-

ma natildeo deixa duacutevidas de que a amostra de partida eacute o polimorfo α

Para a pirazinamida cristalizada em aacutegua (conforme descrito na secccedilatildeo 4111) fez-se um estudo semelhante

natildeo foram encontradas mudanccedilas significativas na estrutura do soacutelido relativamente agrave amostra comercial pois

apesar de ter sido cristalizada a partir de aacutegua o difractograma possui picos com localizaccedilatildeo e intensidade relati-

va idecircnticas agraves presentes no polimorfo alfa da pirazinamida tendo assim sido o soacutelido identificado com a forma

α

Do mesmo modo a coincidecircncia do espectro obtido para a amostra obtida por liofilizaccedilatildeo e do simulado para a

forma γ permitiu concluir que por liofilizaccedilatildeo se obteve o polimorfo γ Figura 22 com picos caracteriacutesticos a 2θ

= 129 173 184 239 254 259 272 274 297 303 336 393ordm

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Inte

nsid

ad

e

2Theta

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Inte

nsid

ad

e

2Theta

Figura 22 ndash Espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute a) amostra de pirazinamida obtida por liofilizaccedilatildeo b) simulado para o

polimorfo γ

A cristalizaccedilatildeo de acetona origina a forma δ da pirazinamida (Figura 23) com picos caracteriacutesticos a 2θ = 91

164 173 182 200 235 277ordm

a) b)

a) b)

25

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Inte

nsid

ad

e

2Theta

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Inte

nsid

ad

e

2Theta

Figura 23 ndash Espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute a) pirazinamida cristalizada em acetona b) simulado para a forma δ

Em dioxano foi obtida uma mistura das formas β ( 2θ = 126 168 169 253 255 267 272ordm) e γ como se

conclui da Figura 24

0 5 10 15 20 25 30 35 40

2Theta

Inte

nsid

ad

e

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Inte

nsid

ad

e

2Theta

γγγγ

ββββ

Figura 24 ndash Espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute a) amostra cristalizada em dioxano b) espectro simulado das formas

β e γ

A amostra cristalizada em acetonitrilo natildeo foi avaliada por este meacutetodo de estudo e seraacute discutida mais agrave frente

Dispomos de amostras puras dos polimorfos α δ e γ da pirazinamida sendo portanto possiacutevel fazer a sua

caracterizaccedilatildeo por espectroscopia de infravermelho e investigar a relaccedilatildeo de estabilidade entre as fases

212 ndash Caracterizaccedilatildeo por Espectroscopia de Infravermelho

A anaacutelise por espectrofotometria de infravermelho pode ser de grande utilidade na caracterizaccedilatildeo de estruturas

polimoacuterficas quanto agrave sua estrutura quiacutemica fornecendo indicaccedilatildeo de ocorrecircncia de modificaccedilotildees apoacutes o pro-

a) b)

a) b)

26

cesso de cristalizaccedilatildeo Para poder ser utilizada com esta finalidade eacute necessaacuterio produzir amostras puras de cada

um dos polimorfos e caracterizaacute-los previamente

Nos estudos publicados sobre infravermelho da pirazinamida no estado soacutelido foi utilizada a forma α [3435] e

em muitos trabalhos natildeo eacute identificado o polimorfo utilizado [36ndash40] Neste trabalho estamos em condiccedilotildees de

fazer a caracterizaccedilatildeo espectroscoacutepica das formas α γ e δ da pirazinamida

Neste composto satildeo de particular relevacircncia os modos vibracionais envolvendo os grupos NndashH e C=O (grupos

envolvidos na formaccedilatildeo de ligaccedilotildees de hidrogeacutenio) que seratildeo alvo de anaacutelise mais detalhada

Os espectros de infravermelho registados para os polimorfos α δ e γ da pirazinamida satildeo apresentados nas

Figuras 25 a 27 Estes espectros foram obtidos em pastilha de KBr Espectros obtidos no modo de reflectacircncia

total atenuada provaram que a preparaccedilatildeo da pastilha natildeo tem efeito nas formas polimoacuterficas

3600 3500 3400 3300 3200 3100 3000 2900 2800

Absorvancia au

Numero de onda cm-1

3412

3289

3161

2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400

Absorvancia au

439

551

669

786

874

1022

1165

1389

1510

1598

Numero de onda cm-1

1707

1620

Figura 25 ndash Espectro de IV da pza comercial polimorfo α a) 3650 ndash 2800 cm-1 b) 2000 ndash 400 cm-1

Satildeo registadas diferenccedilas notoacuterias nos espectros dos trecircs polimorfos Iremos referir as mais significativas

O espectro de absorccedilatildeo na regiatildeo do infravermelho da pirazinamida comercial (Figura 25 polimorfo α) apre-

senta bandas intensas em 3412 3289 e 3161 cm-1 atribuiacutedas agrave elongaccedilatildeo do NndashH e em 1707 cm-1 atribuiacuteda ao

grupo amida (elongaccedilatildeo C=O e deformaccedilatildeo angular NH2 amida I)) No caso do polimorfo γ Figura 26 a

elongaccedilatildeo do NndashH daacute origem a bandas em 3433 3308 3252 e 3166 e a vibraccedilatildeo Amida I daacute lugar a bandas em

1707 e 1686 cm-1

a) b)

27

3600 3500 3400 3300 3200 3100 3000 2900 2800

00

05

10

15

Numero de onda cm-1

Absorvancia au 3433

3308

3252

3166

2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400

00

05

10

15

1585

434549

653779

876

1027

1053

1168

1373

1524

1603

Numero de onda cm-1

Absorvancia au 1707

1686

Figura 26 ndash Espectro de IV da pza liofilizada polimorfo γ a) 3650 ndash 2800 cm-1 b) 2000 ndash 400 cm-1

O espectro de IV do polimorfo δ Figura 27 apresenta na regiatildeo de elongaccedilatildeo do NndashH um perfil proacuteximo do

do polimorfo α mas os maacuteximos de absorvacircncia situam-se a 3426 3287 e 3168 cm-1 Recordar que na estrutura

cristalina de ambos os polimorfos estatildeo presentes diacutemeros centrossimeacutetricos os quais natildeo existem no polimorfo

γ A vibraccedilatildeo Amida I tem o maacuteximo de absorvacircncia no valor de energia mais baixo dos trecircs polimorfos 1674

cm-1

3600 3500 3400 3300 3200 3100 3000 2900 2800

02

04

06

08

10

12

14

16

18

20

Absorvancia au

Numero de onda cm-1

3426

3287

3168

2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400

02

04

06

08

10

12

14

16

18

20

439561657

873

1027

1063

1089

1176

1385

1436

1524

1591

Absorvancia au

Numero de onda cm-1

1674

Figura 27 ndash Espectro de IV da pza cristalizada de acetona a 25ordmC polimorfo δ a) 3650 ndash 2800 cm-1 b) 2000 ndash 400 cm-1

213 ndash Investigaccedilatildeo de relaccedilotildees de estabilidade dos polimorfos da Pirazinamida

Iniciou-se a investigaccedilatildeo com o estudo de pza comercial polimorfo α por calorimetria diferencial de varrimen-

to com velocidade de varrimento β = 10ordmCmin efectuando aquecimento entre 25ordmC e 197ordmC

A Figura 28 mostra um termograma tiacutepico obtido nestas condiccedilotildees para a pza comercial

a) b)

a) b)

28

60 80 100 120 140 160 180 200

20

30

40

50

60

70

Flu

xo

de

Ca

lor

(mw

)

Temperatura (C)

Figura 28 ndash Curva de DSC do polimorfo α da pirazinamida aquecimento de 75ordmC ateacute 197ordmC β = 10ordmCmin

m = 122mg

A curva de de DSC do polimorfo α apresenta dois sinais endoteacutermicos De um conjunto de 6 amostras inde-

pendentes obteve-se para o 1ordmpico os valores de Tonset = (1462 plusmn 03) ordmC e ∆H = (14 plusmn 03) kJmol e para o

2ordmpico Tonset = (1881 plusmn 05) ordmC e ∆H = (281 plusmn 02) kJmol A Tabela 22 sumaria os resultados obtidos

Tabela 22 ndash Valores de temperatura e de entalpia das transiccedilotildees observadas no aquecimento da

pirazinamida polimorfo α β = 10ordmCmin

1ordmPico 2ordmPico

Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) 1 1462 15 1883 280 2 1464 17 1886 284 3 1459 12 1878 281 4 1466 09 1873 280 5 1458 16 1881 283 6 1463 12 1883 279

Meacutedia e desvio padratildeo 1462plusmn03 14plusmn03 1881plusmn05 281plusmn02

A partir do conhecimento termodinacircmico que se tem e dos valores de entalpia calculados podemos prever que

o 1ordmpico da curva de DSC da Figura 28 corresponde a uma transiccedilatildeo de fase soacutelido-soacutelido do composto e o 2ordm

pico corresponde agrave sua fusatildeo uma vez que o valor de entalpia deste uacuteltimo eacute muito superior quando compara-

do com o primeiro Um processo de aquecimento de 25ordmC ateacute 197ordmC efectuado por termomicroscopia permitiu

registar as imagens apresentadas na Figura 29

29

34ordmC 97ordmC 135ordmC 153ordmC

155ordmC 158ordmC 172ordmC 177ordmC

184ordmC 187ordmC 189ordmC 192ordmC

Figura 29 ndash Transiccedilotildees de fase observadas para a pza comercial por termomicroscopia de luz polarizada no decurso do

aquecimento de 25ordmC a 197ordmC β = 10ordmCmin ampliaccedilatildeo 200x

Estas imagens confirmam a identificaccedilatildeo das transiccedilotildees discutidas acima

Seguidamente fez-se um estudo mais pormenorizado destes resultados realizando dois aquecimentos um pri-

meiro ateacute ao fim da transiccedilatildeo de fase (de 25ordmC ateacute 160ordmC) seguido de arrefecimento ateacute 25ordmC e depois de aque-

cimento ateacute agrave fusatildeo (de 25ordmC ateacute 197ordmC) Os resultados obtidos estatildeo exemplificados na Figura 210 Nos pro-

cessos de arrefecimento natildeo foi registado qualquer pico (arrefecimento conduzido a 20ordmCmin 10ordmCmin

5ordmCmin e 2ordmCmin)

20000 40000 60000 80000 100000 120000 140000 160000 180000 200000

200000

300000

400000

500000

600000

2

Flu

xo d

e C

alo

r (m

W)

Temperatura (C)

1

Figura 210 ndash Curva de DSC da pza comercial com β = 10ordmCmin e m = 115mg a) 1ordm aquecimento de 25ordmC a 160ordmC

b) 2ordm aquecimento de 25ordmC a 197ordmC apoacutes arrefecimento do soacutelido 2 ateacute agrave temperatura ambiente

a)

b)

20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

Temperatura (ordmC)

20

30

40

50

60

30

Os resultados de quatro experiecircncias levadas a cabo nestas condiccedilotildees estatildeo indicados na Tabela 23

Tabela 23 ndash Valores de temperatura e de entalpia de transiccedilatildeo obtidos por aquecimento da

pirazinamida polimorfo α nas condiccedilotildees indicadas na Figura 210 β = 10ordmCmin

Curva a) Curva b)

Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) 1 1464 14 1885 281 2 1462 12 1879 284 3 1462 16 1882 277 4 1465 14 1884 282

Meacutedia e desvio padratildeo 1463plusmn02 14plusmn02 1883plusmn02 281plusmn03

Com estes resultados podemos confirmar a existecircncia de uma transiccedilatildeo de fase por volta dos 146ordmC (no 1ordm

aquecimento) Tonset = (1463 plusmn 02)ordmC ∆H = (14 plusmn 02) kJmol n = 4 e apenas a ocorrecircncia de fusatildeo por

volta dos 188ordmC no 2ordm aquecimento Tonset = (1883 plusmn 02)ordmC ∆H = (281 plusmn 03) kJmol Pode concluir-se que a

forma inicial da pza comercial se transforma noutra e que eacute esta segunda que sofre fusatildeo

O espectro de infravermelho da amostra obtida apoacutes a transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido Figura 211 aponta para a trans-

formaccedilatildeo do polimorfo α no polimorfo γ

3600 3450 3300 3150 3000

-01

00

01

02

03

04

05

06

07

08

09

10

3285

3414

Absorvancia au

Numero de onda cm-1

a)

b)

3430

33073244

3164

3085

2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400

-01

00

01

02

03

04

05

06

07

08

09

10

4371523

1601

617

1157

1512

1578

1610

546

651775

877

1025

10541169

1374

1582

Absorvancia au

Numero de onda cm-1

a)

b)

1706

1687

Figura 211 ndash Espectro de IV da pza comercial a) composto de partida b) apoacutes transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido i) 3650 ndash 2800 cm-

1 ii) 2000 ndash 400 cm-1

Com a teacutecnica de difracccedilatildeo de raios X aplicada a uma amostra de pza comercial aquecida ateacute 160ordmC confirmou-

se que a forma cristalina final (apoacutes transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido) eacute a forma gama (γ-pirazinamida)

Uma amostra obtida por aquecimento do polimorfo α ateacute 160ordmC foi deixada agrave temperatura ambiente e foi

novamente analisada 3 meses depois efectuando um aquecimento ateacute 197ordmC verificando-se que mesmo apoacutes

este tempo natildeo sofreu alteraccedilatildeo o termograma obtido eacute similar ao apresentado na Figura 210 b)

Para o polimorfo obtido por liofilizaccedilatildeo polimorfo γ o estudo calorimeacutetrico por DSC conduziu a curvas

exemplificadas na Figura 212 o que era o esperado atendendo aos resultados jaacute referidos

i) ii)

31

20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

20

40

60

80

Temperatura (C)

Flu

xo

de

ca

lor

(mW

)

Figura 212 ndash Curva de DSC do polimorfo γ da pirazinamida aquecimento de 25ordmC ateacute 197ordmC β = 10ordmCmin

m = 303mg

Na curva de DSC do polimorfo γ (Figura 212) observa-se apenas um sinal endoteacutermico correspondente agrave

fusatildeo da amostra De um conjunto de 3 amostras independentes obteve-se para o processo de fusatildeo os valores

de Tonset = (1882 plusmn 01)ordmC e ∆H = (280 plusmn 02)kJmol Tabela 24

Tabela 24 ndash Valores de temperatura e de entalpia de transiccedilatildeo de fase registada no aque-

cimento da pirazinamida polimorfo γ β = 10ordmCmin

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

1 1881 280 2 1881 278 3 1883 282

Meacutedia e desvio padratildeo 1882plusmn01 280plusmn02

Com estes resultados podemos concluir que esta forma polimoacuterfica da pirazinamida natildeo experimenta qualquer

transformaccedilatildeo soacutelido-soacutelido antes da fusatildeo

A amostra de pza cristalizada de acetona (polimorfo δ) foi tambeacutem caracterizada por calorimetria diferencial de

varrimento realizando ensaios de aquecimento ateacute 197ordmC com velocidade de 10ordmCmin (Figura 213)

32

20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

20

40

60

Temperatura (C)

Flu

xo

de

ca

lor

(mW

)

Figura 213 ndash Curva de DSC do polimorfo δ da pirazinamida (aquecimento de 25ordmC ateacute 197ordmC β = 10ordmCmin

m = 147mg)

Podemos verificar novamente a ocorrecircncia de duas transformaccedilotildees endoteacutermicas sendo que a primeira corres-

ponde a transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido Tonset = (1305 plusmn 03) ordmC ∆H = (17 plusmn 02) kJmol n = 5 e a segunda agrave fusatildeo

Tonset = (1883 plusmn 01) ordmC ∆H = (276 plusmn 06) kJmol n = 5 A Tabela 25 resume os resultados obtidos

O polimorfo δ foi entatildeo aquecido ateacute 165ordmC (apoacutes a transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido) natildeo se tendo observado qualquer

transiccedilatildeo de fase no arrefecimento subsequente ateacute agrave temperatura ambiente O espectro de difracccedilatildeo de raios-X

de poacute da amostra resultante deste ciclo de aquecimento arrefecimento permitiu concluir que a forma delta se

transforma no polimorfo gama apoacutes aquecimento

Tabela 25 ndash Valores de temperatura e de entalpia das transiccedilotildees de fase registadas no aqueci-

mento da pirazinamida polimorfo δ β = 10ordmCmin

1ordmPico 2ordmPico

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) 1 1308 18 1884 279 2 1303 17 1881 268 3 1304 18 1884 275 4 1301 14 1883 279 5 1307 17 1882 278

Meacutedia e desvio padratildeo 1305plusmn03 17plusmn02 1883plusmn01 276plusmn06

Na Figura 214 a) podemos verificar a existecircncia de uma grande irregularidade no pico correspondente agrave transi-

ccedilatildeo soacutelido-soacutelido o que poderaacute indicar a co-existecircncia de vaacuterias transformaccedilotildees Sendo assim fez-se um novo

estudo efectuando um aquecimento ateacute 137ordmC que eacute a zona onde existem os vaacuterios picos (Figura 214 b)) O

espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute desta amostra confirmou tratar-se da forma γ da pirazinamida natildeo ocor-

33

rendo qualquer outra transiccedilatildeo de fase apesar da irregularidade apresentada nos picos que poderaacute resultar de

heterogeneidade das partiacuteculas soacutelidas

120 140

32

34

36

Flu

xo

de

Calo

r (m

W)

Temperatura (C)

b) Aquecimento ateacute 165 C

a) Aquecimento ateacute 137 C

Figura 214 ndash Curvas de DSC para a pza cristalizada em acetona β = 10ordmCmin a) aquecimento de 25ordmC ateacute 137ordmC m =

147 mg b) aquecimento de 25ordmC ateacute165ordmC m = 152 mg

Foram obtidas para a amostra de pirazinamida gerada por cristalizaccedilatildeo em acetonitrilo amostra 6 na Tabela

21 as curvas de DSC apresentadas na Figura 215 registadas em diferentes condiccedilotildees experimentais aquecimen-

to ateacute agrave fusatildeo no caso da curva a e num ciclo de aquecimentos arrefecimentos no caso das curvas b Os arrefe-

cimentos foram realizados a 10ordmCmin natildeo se registando qualquer transiccedilatildeo de fase nesses varrimentos

Figura 215 ndash Curvas de DSC para a pza cristalizada em acetonitrilo (polimorfos α e δ) a m = 161 mg aquecimento de

25ordmC ateacute 197ordmC b1 m = 181 mg aquecimento de 25ordmC ateacute 135ordmC b2 aquecimento de 25ordmC ateacute 165ordmC apoacutes

arrefecimento de b1 ateacute 25ordmC b3 aquecimento de 25ordmC ateacute 197ordmC apoacutes arrefecimento de b2 ateacute 25ordmC β =

10ordmCmin

Temperatura (ordmC)

Flu

xo d

e C

alo

r (m

W)

34

Na Figura 215 observam-se duas transiccedilotildees endoteacutermicas antes do pico de fusatildeo Estas transformaccedilotildees de fase

foram estudadas por espectroscopia de IV

O espectro de IV da amostra de partida Figura 216 a) confirma que na cristalizaccedilatildeo em acetonitrilo foi gerada

uma mistura dos polimorfos α e δ (Figura 216 a)) Registou-se tambeacutem espectros de IV da amostra aquecida ateacute

135ordmC (como na curva de DSC b1 da Figura 215) Figura 216 b)) seguida de arrefecimento ateacute 25ordmC e da

amostra aquecida ateacute 165ordmC Figura 216 c)

Figura 216 ndash Espectro de Infravermelho de a) amostra de pirazinamida cristalizada em acetonitrilo b) amostra anterior

apoacutes aquecimento ateacute 135ordmC c) amostra apoacutes aquecimento ateacute 165ordmC A) espectros dos polimorfos α e

δ puros B) espectro do polimorfo γ puro

Satildeo evidentes a partir da Figura 216 as transiccedilotildees do polimorfo δ para o polimorfo α que posteriormente se

transforma no polimorfo γ A identidade das fases soacutelidas foi ainda confirmada por difracccedilatildeo de raios-X reali-

zadas em amostras preparadas de forma similar

Apesar de natildeo poder ser obtida a forma polimoacuterfica β pura os dados de DSC e termomicroscopia realizados na

amostra 5 (β + γ) mostram uma transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido endoteacutermica aos 95ordmC β = 10ordmCmin (Figura 217)

originando o polimorfo γ como depois foi confirmado por espectroscopia de IV e pela temperatura de fusatildeo

caracteriacutestica

Numero de onda cm-1

Absorv

ancia

u

a

a)

b)

c)

A

B

35

Figura 217 ndash a) Curvas de aquecimento da pza cristalizada de dioxano polimorfos β e γ m = 166 mg β = 10ordmCmin b)

Imagens de termomicroscopia registadas antes e depois da transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido

Estabilidade relativa dos polimorfos de pirazinamida

Todas as transiccedilotildees de fase verificadas no estudo da pirazinamida satildeo endoteacutermicas e na ausecircncia de mudanccedilas

conformacionais significativas da moleacutecula de pza nos diferentes polimorfos este comportamento aponta para

uma relaccedilatildeo enantiotroacutepica entre as fases envolvidas [122641] De acordo com Burger e Ramberger esta regra

da entalpia da transiccedilatildeo faz previsotildees correctas em 99 dos casos [26] A partir do estudo do comportamento

teacutermico das formas α β δ e γ da pirazinamida pode-se prever o diagrama energia de Gibbs em funccedilatildeo da tem-

peratura que se apresenta na Figura 218

Figura 218 ndash Diagrama de energia temperatura das formas cristalinas (α β δ e γ) da pirazinamida G representa a ener-

gia de Gibbs T a temperatura de transiccedilatildeo

Temperatura (ordmC)

dQ

dt

(mW

)

a) b)

Antes da transiccedilatildeo Depois da Transiccedilatildeo

Temperatura

Energ

ia

36

De acordo com este diagrama o polimorfo δ eacute a forma soacutelida termodinamicamente estaacutevel agrave temperatura

ambiente e o polimorfo γ eacute a forma cristalina mais estaacutevel acima de ~ 145ordmC De realccedilar a elevada estabilidade

cineacutetica de todas as formas polimoacuterficas da pirazinamida

22 Estudo da Picolinamida

Na tabela satildeo apresentadas imagens registadas sob luz polarizada das formas soacutelidas obtidas por cristalizaccedilatildeo a

partir das soluccedilotildees e tambeacutem da amostra de partida

Tabela 26 ndash Picolinamida Imagens dos soacutelidos obtidos em diferentes condiccedilotildees experimentais (luz polarizada

ampliaccedilatildeo 200x)

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

1

-

Amostra comercial

4

Etanol

P1

2

Acetato de etilo

P1

5

Etanol

P2

3

Acetato de etilo

P2

Foram observadas formas cristalinas com diferentes morfologias Quer na utilizaccedilatildeo de acetato de etilo quer na

amostra comercial foram obtidos cristais com a forma de placas apesar de apresentarem tamanhos diferentes

Os cristais que precipitaram usando etanol como solvente apresentam a forma de aglomerados esfeacutericos

Devido a problemas teacutecnicos com o difractoacutemetro de raios-X de poacute do Departamento de Fiacutesica da Universida-

de de Coimbra natildeo foi possiacutevel caracterizar as amostras por este meacutetodo

221 ndash Estudo da Picolinamida comercial

Apenas a picolinamida comercial foi caracterizada num equipamento de difracccedilatildeo de raios-X de poacute sendo a

amostra sujeita a moagem antes do ensaio O difractograma obtido estaacute representado na Figura 219 juntamen-

te com o espectro simulado da forma cristalina de picolinamida que se encontra caracterizada estruturalmente

37

[24] O difractograma de poacute da picolinamida comercial tem picos caracteriacutesticos a 2θ = 1665 1737 2068

2516 2802 3500ordm

10 20 30 40

Inte

nsid

ade

2Theta

b) Simulado

a) Experimental

Figura 219 ndash Espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute da picolinamida comercial a) experimental b) simulado

Da comparaccedilatildeo entre os dois difractogramas natildeo eacute possiacutevel afirmar que nos dois casos as moleacuteculas tenham a

mesma orientaccedilatildeo cristalograacutefica Voltaremos a discutir estes resultados mais tarde

O comportamento teacutermico da amostra de picolinamida comercial foi investigado por calorimetria diferencial de

varrimento e por termomicroscopia com luz polarizada

Na Figura 220 eacute apresentada uma curva tiacutepica obtida no estudo da picolinamida comercial por calorimetria

diferencial de varrimento com uma velocidade de varrimento β = 10ordmCmin realizando um aquecimento de

25ordmC ateacute 115ordmC

20 40 60 80 100

20

40

Temperatura (C)

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Figura 220 ndash Curva de DSC para a PA comercial aquecimento de 25ordmC ateacute 115ordmC β = 10ordmCmin m = 138mg

A curva de DSC da PA comercial Figura 220 apresenta tipicamente trecircs sinais endoteacutermicos De um conjunto

de 3 amostras independentes obteve-se para o 1ordmpico os valores de Tonset = (802plusmn005) ordmC e ∆H =

38

(020plusmn001)kJmol para o 2ordmpico os valores de Tonset = (10175plusmn008) ordmC e ∆H = (022plusmn001) kJmol e para o

3ordmpico os valores de Tonset = (1067plusmn01) ordmC e ∆H = (187plusmn005) kJmol Tabela 27

Tabela 27 ndash Valores de temperatura e de entalpia das transiccedilotildees de fase registadas no aquecimento da pico-

linamida amostra comercial β = 10ordmCmin

1ordmPico 2ordmPico 3ordmPico

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) 1 802 020 1018 022 1066 187 2 802 019 1017 022 1068 187 3 802 020 1018 021 1067 188

Meacutedia e desvio padratildeo 802plusmn005 020plusmn001 10175plusmn008 022plusmn001 1067plusmn01 187plusmn005

Imagens de termomicroscopia obtidas num varrimento realizado em condiccedilotildees idecircnticas satildeo apresentadas na

Figura 221 e confirmam o primeiro processo endoteacutermico como uma transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido

25ordmC 86ordmC 96ordmC 98ordmC

108ordmC 115ordmC

Figura 221 ndash Transiccedilotildees de fase observadas para a PA comercial por termomicroscopia de luz polarizada no decurso do

aquecimento de 25ordmC a 115ordmC β = 10ordmCmin ampliaccedilatildeo 200x

Uma vez confirmada a existecircncia de transiccedilotildees soacutelido-soacutelido no aquecimento da amostra de picolinamida

comercial estudou-se este processo em mais pormenor Fizeram-se ciclos de aquecimento arrefecimento ateacute

95ordmC e ateacute 105ordmC (temperaturas a que se verifica o fim da transiccedilatildeo) que se encontram representadas nas Figu-

ras 222 e 223

39

20 30 40 50 60 70 80 90 100

19

20

21F

luxo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

Arrefecimento

1 Aquecimento

20 40 60 80 100 120

20

30

40

Temperatura (C)

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Figura 222 ndash Curvas de DSC para a PA comercial β = 10ordmCmin m = 147mg a) aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC segui-

do de arrefecimento ateacute 25ordmC b) 2ordm aquecimento de 25ordmC ateacute 115ordmC

20 30 40 50 60 70 80 90 100 110

19

20

21

22

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

Arrefecimento

1 Aquecimento

20 40 60 80 100 120

20

30

40

Temperatura (C)

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Figura 223 ndash Curvas de DSC para a PA comercial β = 10ordmCmin m = 143mg a) aquecimento de 25ordmC ateacute 105ordmC segui-

do de arrefecimento ateacute 25ordmC b) 2ordm aquecimento de 25ordmC ateacute 115ordmC

Como eacute visiacutevel na Figura 222 no processo de arrefecimento natildeo eacute registada qualquer transiccedilatildeo de fase o que se

confirma pela ausecircncia de endoteacutermica correspondente agrave transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido na curva b) Em contrapartida

no processo de arrefecimento ilustrado na Figura 223 regista-se um processo exoteacutermico de baixa energia e no

aquecimento subsequente apenas o principal pico de fusatildeo eacute observado

Antes de passar agrave avaliaccedilatildeo por espectroscopia de Infravermelho dos diferentes soacutelidos obtidos nestes ciclos de

aquecimento arrefecimento referiremos os resultados de estudos por DSC dos soacutelidos obtidos por arrefeci-

mento do fundido

Nas Figuras 224 e 225 ilustram-se alguns resultados de ciclos de aquecimento arrefecimento a partir do fun-

dido β = 10ordmCmin Como se vecirc na Figura 224 c) apoacutes a cristalizaccedilatildeo do fundido satildeo obtidos dois picos de

elevada entalpia com Tonset = 102ordmC e 106ordmC que indiciam fusatildeo de duas formas polimoacuterficas diferentes Com

base nestes resultados eacute razoaacutevel interpretar a transiccedilatildeo a 102ordmC como um processo de fusatildeo Neste sentido o

ciclo aquecimento arrefecimento ilustrado na Figura 223 a) terminaria com a fusatildeo de uma contribuiccedilatildeo resi-

a) b)

a) b)

40

dual de uma forma soacutelida que no arrefecimento cristaliza no polimorfo mais abundante obtendo-se em seguida

fusatildeo desta forma pura Figura 223 b) Pode concluir-se que da comparaccedilatildeo das Figuras 224 e 225 que o arre-

fecimento do fundido pode resultar em formaccedilatildeo de estruturas diferentes em ciclos diferentes

20 40 60 80 100 120

-20

-10

0

10

20

30

40

50

Flu

xo

de C

alo

r (m

W)

Temperatura (C)

c) 2 Aquecimento

b) Arrefecimento

a) 1 Aquecimento

Figura 224 ndash Curvas de DSC para a PA comercial β = 10ordmCmin m = 164mg aquecimento seguido de arrefecimento e

novo aquecimento

20 40 60 80 100 120

-50

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

50

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

e) 3 Aquecimento

d) 2 Arrefecimento

c) 2 Aquecimento

b) 1 Arrefecimento

a) 1 Aquecimento

Figura 225 ndash Curvas de DSC para a PA comercial m = 147mg 1ordmaquecimento β = 10ordmCmin 1ordmarrefecimento β =

1ordmCmin 2ordmaquecimento β = 10ordmCmin 2ordmarrefecimento β = 10ordmCmin 3ordmaquecimento β =

10ordmCmin

Foram registados os espectros de FTIRATR da amostra obtida em ciclos de aquecimento arrefecimento

como referidos na Figura 222 a) e 223 a) Os espectros satildeo apresentados na Figura 226 onde estatildeo tambeacutem

identificadas as bandas principais

41

000

005

010

015

1612

316832751294

695

749

784

825

996

1043

10881155

1221

1246

1288

1386

1440

1468

15671586

1668

C 105

000

007

014

16143060

327434113450

1567

695

749

793

825

910

996

104310911164

1250

1288

1386

1443

1468

1586

Ab

so

rva

ncia

u

a

C 95

3300 3000 2700 1600 1400 1200 1000 800

000

008

016

3060

3451

15671601

1662

31663432

698

755

793

828907

996

10401094

1145

1285

1386

1440

15861659

3166

3273

Numero de onda cm-1

C 253415

Figura 226 ndash Espectro de IVATR da PA comercial a) composto de partida b) apoacutes aquecimento ateacute 95ordmC c) apoacutes

aquecimento ateacute 105ordmC

Eacute interessante verificar a semelhanccedila do perfil das bandas do espectro da picolinamida comercial Figura 226 a)

na regiatildeo de elongaccedilatildeo do NndashH com o dos espectros dos polimorfos α e δ da pirazinamida (Figuras 25 e 27)

Relembremos que nestas duas fases da pirazinamida haacute associaccedilatildeo molecular com a formaccedilatildeo de dois diacutemeros

centrossimeacutetricos que estatildeo tambeacutem presentes no cristal da picolinamida

Os espectros dos soacutelidos resultantes dos diferentes tratamentos teacutermicos diferem principalmente como espera-

do na regiatildeo de elongaccedilatildeo do NndashH e na amida I O espectro c) apresenta grande semelhanccedila com o obtido por

Fausto e Colaboradores [23 25] para um cristal obtido por annealing dum filme de vidro a T = 280 K e corres-

ponde a um polimorfo diferente do que estaacute presente na amostra de partida

O espectro apresentado na Figura 226 b) na interpretaccedilatildeo que temos vindo a fazer seria originado por uma

mistura de polimorfos Para a validaccedilatildeo desta interpretaccedilatildeo seraacute essencial proceder ao estudo por difracccedilatildeo de

raios-X de poacute das amostras preparadas de modo idecircntico

Numa nota final apresenta-se na Figura 227 A o espectro FTIRATR registado apoacutes moagem da amostra de

picolinamida comercial em almofariz no procedimento habitualmente usado na preparaccedilatildeo de pastilha para

infravermelho Como eacute evidente da comparaccedilatildeo com o espectro da amostra analisada sem preparaccedilatildeo Figura

227 B a moagem produz alteraccedilatildeo da forma polimoacuterfica Lembremos que na obtenccedilatildeo do espectro de difrac-

ccedilatildeo de raios-X de poacute apresentado na Figura 219 se procedeu agrave moagem do composto Seraacute portanto necessaacute-

rio realizar mais ensaios sobre a amostra comercial para confirmar as conclusotildees que a Figura 219 indica as

diferenccedilas observadas nos difractogramas poderatildeo resultar da moagem da amostra

a)

b)

c)

42

3600 3500 3400 3300 3200 3100 3000 2900 2800

000

005

010

015

Ab

so

rvacircn

cia

(u

a)

Numero de onda (cm-1)

B Amostra comercial

A Amostra comercial sujeita a moagem

1600 1400 1200 1000 800 600

000

005

010

015

020

025

030

Abso

rvacirc

ncia

(u a

)

Numero de onda (cm-1)

B Amostra comercial

A Amostra comercial sujeita a moagem

Figura 227 ndash Espectro de IVATR da picolinamida a) 3600 ndash 2800 cm-1 b) 1700 ndash 600 cm-1 A amostra comercial sujeita

a moagem B amostra comercial

222 ndash Estudo da Picolinamida cristalizada em acetato de etilo e em etanol

A investigaccedilatildeo do comportamento teacutermico das diferentes amostras obtidas por cristalizaccedilatildeo em soluccedilatildeo por

calorimetria diferencial de varrimento de 25ordmC ateacute agrave fusatildeo estaacute ilustrado nas Figuras 228 a 229 Para os soacutelidos

obtidos por cristalizaccedilatildeo em etanol e em acetato de etilo agrave temperatura ambiente eacute registado um pico de fusatildeo

largo com temperatura de onset entre 96 e 97ordmC e entalpia compreendida entre 15 e 18 kJmol Os ensaios

foram efectuados 3 semanas apoacutes a preparaccedilatildeo das amostras e natildeo eacute expectaacutevel que a largura do pico possa ser

devida agrave contaminaccedilatildeo com o solvente Em ensaios realizados dois meses mais tarde verificou-se que natildeo ocor-

reu alteraccedilatildeo na amostra cristalizada de etanol enquanto que evoluccedilatildeo niacutetida teve lugar na amostra cristalizada

de acetato de etilo agrave temperatura ambiente Figuras 230 e 231

Na amostra obtida por cristalizaccedilatildeo em acetato de etilo com evaporaccedilatildeo do solvente a 4ordmC para aleacutem deste

primeiro pico eacute tambeacutem observado um segundo pico com temperatura de onset Tonset ~ 105ordmC Estes resulta-

dos apontam para a existecircncia de polimorfos gerados concomitantemente por este meacutetodo de cristalizaccedilatildeo

estando previstas novas experiecircncias para verificar a reprodutibilidade dos resultados e caso esta se confirme a

investigaccedilatildeo do soacutelido obtido por difracccedilatildeo de raios-X de poacute e de monocristal

a) b)

43

20 40 60 80 100 120

20

25

30

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

b) PA em acetato de etilo (frio)

a) PA em acetato de etilo (T amb)

Figura 228 ndash Curvas de DSC para a PA cristalizada em acetato de etilo β = 10ordmCmin a) meacutetodo P1prime m = 147 mg b)

meacutetodo P2prime m = 148 mg

20 40 60 80 100 120

20

25

30

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

b) PA em etanol (frio)

a) PA em etanol (T amb)

Figura 229 ndash Curvas de DSC para a PA cristalizada em etanol β = 10ordmCmin a) meacutetodo P1prime m = 152 mg b) meacutetodo

P2prime m = 149 mg

44

20 40 60 80 100 120

20

30

40

50

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

b) Aquecimento em Maio

a) Aquecimento em Marccedilo

Figura 230 ndash Curvas de DSC para a PA cristalizada em acetato de etilo agrave temperatura ambiente β = 10ordmCmin a) aque-

cimento em Marccedilo m = 138 mg b) aquecimento em Maio m = 135 mg

20 40 60 80 100 120

20

22

24

26

28

Flu

xo

de

Calo

r (m

W)

Temperatura (C)

b) Aquecimento em Maio

a) Aquecimento em Marccedilo

Figura 231 ndash Curvas de DSC para a PA cristalizada em etanol agrave temperatura ambiente β = 10ordmCmin a) aquecimento em

Marccedilo m = 139 mg b) aquecimento em Maio m = 144 mg

23 Estudo do Ibuprofeno

Como referido na secccedilatildeo 143 estaacute descrito que a mesma forma polimoacuterfica do ibuprofeno eacute obtida por crista-

lizaccedilatildeo em vaacuterios solventes e seguindo vaacuterios meacutetodos experimentais Os cristais tecircm morfologias diferentes e

propriedades mecacircnicas diferentes [28303142]

45

Neste capiacutetulo apresentam-se os resultados preliminares dum estudo calorimeacutetrico das amostras soacutelidas do ibu-

profeno cristalizadas em diferentes solventes e tambeacutem de amostras comerciais de duas origens distintas reali-

zado com o objectivo de averiguar o seu comportamento teacutermico

As formas soacutelidas obtidas por cristalizaccedilatildeo a partir das soluccedilotildees do ibuprofeno estatildeo apresentadas na tabela

seguinte

Tabela 28 ndash Imagens de formas soacutelidas do Ibuprofeno obtidas em diferentes condiccedilotildees experimentais (luz pola-

rizada 200x)

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

1

-

Comercial Sigma

4

Acetona

P2

2

Acetona

P1

5

n-Hexano

P2

3

n-Hexano

P1

Efectuou-se um estudo por difracccedilatildeo de raios-X de poacute das amostras de Ibuprofeno da Sigma e da amostra cris-

talizada de n-Hexano agrave temperatura ambiente O difractograma obtido experimentalmente para a amostra da

Sigma e o simulado para a forma I estatildeo representados na Figura 232 O espectro obtido para a amostra crista-

lizada em n-hexano era indistinguiacutevel destes

0 10 20 30 40

Inte

nsid

ad

e

2Theta

b) IBP Sigma

a) IBP forma I

Figura 232 ndash Espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute do ibuprofeno a) forma I b) Sigma

46

Da comparaccedilatildeo entre os dois difractogramas eacute possiacutevel afirmar que em ambos os casos as moleacuteculas tecircm a

mesma orientaccedilatildeo cristalograacutefica

Iniciou-se o estudo das amostras de ibuprofeno comercial da Sigma e da USP por Calorimetria Diferencial de

Varrimento com uma velocidade de varrimento β = 10ordmCmin realizando um aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC

(Figuras 233 e 234)

20 30 40 50 60 70 80 90

20

25

30

35

40

Temperatura (C)

Flu

xo d

e C

alo

r (m

W)

Figura 233 ndash Curva de DSC para o IBP comercial Sigma aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC β = 10ordmCmin m = 125mg

20 30 40 50 60 70 80 90

20

22

24

26

28

Temperatura (C)

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Figura 234 ndash Curva de DSC para o IBP USP aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC β = 10ordmCmin m = 134mg

As curvas de DSC apresentam apenas um sinal endoteacutermico estando os paracircmetros caracteriacutesticos da curva de

fusatildeo apresentados na Tabela 29

47

Tabela 29 ndash Valores de temperatura e de entalpia da transiccedilatildeo de fase registada no

aquecimento do ibuprofeno amostra da Sigma e da USP β = 10ordmCmin

Sigma USP

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

1 747 251 752 257 2 753 253 752 256 3 751 260 752 256 4 751 246 752 257

Meacutedia e desvio padratildeo 751plusmn03 253plusmn05 752plusmn005 257plusmn005

Natildeo haacute diferenccedilas significativas entre os resultados obtidos para as duas amostras apesar do pico de fusatildeo da

amostra da USP ser mais estreito

O estudo das amostras ibuprofeno obtidas por cristalizaccedilatildeo de acetona (P1 e P2) foi realizado por calorimetria

diferencial de varrimento na mesma gama de temperatura com velocidades de varrimento diferentes (β =

10ordmCmin e β = 2ordmCmin Figura 235)

70 75 80

18

20

22

24

26

28

30

32

34

36

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

2 - Cristalizaccedilao a frio

1 - Cristalizaccedilao agrave T amb

70 75 80

18

20

22

24

26

28

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

4 - Cristalizaccedilao a frio

3 - Cristalizaccedilao agrave T amb

Figura 235 ndash Curva de DSC para o IBP cristalizado de acetona procedimentos P1rsquo e P2rsquo aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC

a) β = 10ordmCmin m = 134mg b) β = 2ordmCmin 3 m = 138mg 4 m = 135 mg

O pico de fusatildeo obtido a partir da amostra cristalizada agrave temperatura ambiente apresenta-se parcialmente divi-

dido Uma explicaccedilatildeo comum para este facto eacute a existecircncia de polimorfismo Os paracircmetros caracteriacutesticos

destas curvas estatildeo apresentados na Tabela 210

a) b)

3

4

48

Tabela 210 ndash Valores de temperatura e de entalpia da transiccedilatildeo de fase registada no aquecimento do ibuprofeno

cristalizado de acetona β = 10ordmCmin e β = 2ordmCmin

A partir dos resultados apresentados na Tabela 210 podemos concluir que os cristais obtidos por cristalizaccedilatildeo a

baixa temperatura fundem aproximadamente 1ordmC abaixo dos cristais obtidos por cristalizaccedilatildeo agrave temperatura

ambiente Verifica-se ainda que mesmo a velocidades de varrimento diferentes os cristais obtidos nas mesmas

condiccedilotildees apresentam temperatura de fusatildeo muito semelhante

Os termogramas obtidos no estudo do ibuprofeno cristalizado de n-hexano (P1 e P2) por calorimetria dife-

rencial de varrimento com velocidades de varrimento diferentes (β = 10ordmCmin e β = 2ordmCmin) estatildeo apre-

sentados na Figura 236 e na Tabela 211

70 75 80

12

14

16

18

20

22

24

26

28

30

32

34

36

38

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

2 - Cristalizaccedilao a frio

1 - Cristalizaccedilao agrave T amb

70 75 80

20

22

24

26

28

30

Flu

xo d

e C

alo

r (m

W)

Temperatura (C)

4 - Cristalizaccedilao a frio

3 - Cristalizaccedilao agrave T amb

Figura 236 ndash Curva de DSC para o IBP cristalizado de n-hexano procedimentos P1rsquo e P2rsquo aquecimento de 25ordmC ateacute

95ordmC a) β = 10ordmCmin 1 m = 143mg 2 m = 139 mg b) β = 2ordmCmin 3 m = 140mg 4 m = 137 mg

A partir dos resultados podemos concluir que os cristais obtidos agrave temperatura ambiente e os cristais obtidos

com a cristalizaccedilatildeo a frio natildeo apresentam grande diferenccedila a niacutevel de temperatura e entalpia de fusatildeo No entan-

to o sinal obtido a partir da amostra cristalizada agrave temperatura ambiente aquecida tanto a 10ordmCmin como a

2ordmCmin apresenta-se dividido apesar da divisatildeo ser mais notoacuteria a 2ordmCmin

Cristalizaccedilatildeo agrave T amb Cristalizaccedilatildeo a frio

β 10ordmCmin 2ordmCmin 10ordmCmin 2ordmCmin

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

1 747 215 751 203 733 223 737 232

2 739 233 731 201 733 219 738 228

3 752 228 731 219 744 223 739 229

4 749 237 745 237 738 223 739 231

5 752 249 746 243 742 218 740 230

6 749 235 760 241 743 224 736 229

Meacutedia e desvio padratildeo 748plusmn05 233plusmn11 744plusmn10 224plusmn17 739plusmn05 222plusmn03 738plusmn02 230plusmn02

a) b)

49

Tabela 211 ndash Valores de temperatura e de entalpia da transiccedilatildeo de fase registada no aquecimento do ibuprofeno

cristalizado de n-hexano β = 10ordmCmin e β = 2ordmCmin

A partir dos resultados obtidos por DSC verificou-se que tanto a amostra cristalizada de acetona como a amos-

tra cristalizada de n-hexano ambas agrave temperatura ambiente apresentavam um pico de fusatildeo composto o que

pode indicar a ocorrecircncia de transiccedilotildees soacutelido-soacutelido e aleacutem disso temperatura de fusatildeo que difere da das

amostras obtidas na Sigma e na USP Sendo assim fez-se um estudo mais pormenorizado das amostras cristali-

zadas de n-hexano por comparaccedilatildeo com as amostras de ibp da Sigma e da USP por espectroscopia de IV para

caracterizaccedilatildeo da forma inicial A Figura 237 mostra os espectros de espectroscopia de IV-ATR das amostras

3000 2800 2600 2400

000

005

010

015

020

2540

2540

2540

2542

2601

2601

2601

2601

2631

2631

2631

2631

2729

2728

2728

2728

2850

2850

2850

2850

2868

2868

2868

2868

2877

2875

2875

2876

2924

2922

2922

2924

2954

2954

2956

Ab

so

rvacirc

ncia

(u

a

)

Numero de Onda (cm-1)

IBP USP

IBP comercial

IBP n-Hexano (frio)

IBP n-Hexano (Tamb)

2954

1800 1600 1400 1200 1000 800

000

005

010

015

020

025

030

035

040

045

050668

690747

779

849

867936

948

9701007

1070

1092

1124

1184

1231

12681320

1379

1419

14621506

Ab

so

rvacircncia

(u

a

)

Numero de Onda (cm-1)

IBP USP

IBP comercial

IBP n-Hexano (frio)

IBP n-Hexano (Tamb)

1712

Figura 237 ndash Espectro de IV (25ordmC) ibp USP ibp Sigma e ibp cristalizado de n-hexano a) 3100 ndash 2400 cm-1 b) 1800 ndash

650 cm-1

Os espectros de infravermelho das amostras a 25ordmC apontam para que se trate da mesma forma polimoacuterfica

Espectros de difracccedilatildeo de raios-X de poacute da amostra da Sigma e da amostra obtida por cristalizaccedilatildeo em n-

hexano natildeo mostraram tambeacutem diferenccedilas

Assim sendo a partir destes resultados natildeo satildeo detectadas diferenccedilas significativas entre as amostras de partida

e entatildeo as diferenccedilas registadas no comportamento teacutermico natildeo apontam para polimorfismo mas para altera-

ccedilotildees na formaccedilatildeo dos cristais nomeadamente no crescimento e tamanho das partiacuteculas[43ndash45] Estudos adicio-

nais satildeo necessaacuterios para confirmar esta hipoacutetese

Cristalizaccedilatildeo agrave T amb Cristalizaccedilatildeo a frio

β 10ordmCmin 2ordmCmin 10ordmCmin 2ordmCmin

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

1 741 224 744 236 742 247 744 249

2 744 223 748 234 746 242 742 247 3 740 225 745 238 743 246 740 242

4 743 227 747 237 743 243 745 240 Meacutedia e desvio padratildeo 742plusmn02 225plusmn02 746plusmn02 236plusmn02 743plusmn01 244plusmn02 743plusmn02 245plusmn04

50

51

Capiacutetulo 3

52

53

3 Conclusotildees

Alguns pontos discutidos nesta dissertaccedilatildeo merecem ser referidos como observaccedilotildees conclusivas A Calorime-

tria Diferencial de Varrimento (DSC) eacute um valioso instrumento de investigaccedilatildeo para caracterizar formas poli-

moacuterficas Com esta teacutecnica recolhe-se uma grande riqueza de informaccedilatildeo em relaccedilatildeo agrave estabilidade da substacircn-

cia em estudo tipo de transformaccedilatildeo que ocorre a uma dada temperatura por aquecimento ou arrefecimento e

mecanismo que preside a cada uma das transformaccedilotildees observadas Mas por si soacute esta teacutecnica natildeo eacute suficiente

para identificar a existecircncia de diferentes polimorfos de um mesmo composto Daiacute haver a necessidade de efec-

tuar um estudo mais completo utilizando teacutecnicas como a termomicroscopia espectroscopia de absorccedilatildeo no

infravermelho e ainda difracccedilatildeo de raios X de poacute

Conseguiram obter-se amostras puras de trecircs formas polimoacuterficas da pirazinamida a forma alfa (PZA comercial

e cristalizada em aacutegua) a forma delta (PZA cristalizada de acetona) e a forma gama (PZA obtida por liofiliza-

ccedilatildeo) as quais foram caracterizadas por espectroscopia de infravermelho

O polimorfo alfa da pirazinamida (α-PZA) e a forma delta (δ-PZA) por aquecimento transformam-se no poli-

morfo gama (γ-PZA) A forma gama por sua vez por aquecimento natildeo sofre qualquer transformaccedilatildeo de fase

ateacute agrave fusatildeo Foi possiacutevel tambeacutem identificar a transiccedilatildeo δrarrα em amostra do polimorfo delta quando contami-

nado com a forma alfa

Podemos ainda concluir mediante os resultados obtidos e com os conhecimentos adquiridos que estamos

perante casos de enantiotropia sendo o polimorfo delta a forma termodinamicamente estaacutevel agrave temperatura

ambiente Todos os polimorfos de pirazinamida satildeo cineticamente estaacuteveis agrave temperatura ambiente

No que diz respeito agrave picolinamida eacute interessante verificar a semelhanccedila do perfil das bandas do espectro da

picolinamida comercial na regiatildeo de elongaccedilatildeo do NndashH com o dos espectros dos polimorfos α e δ da pirazi-

namida Relembremos que nestas duas fases da pirazinamida haacute associaccedilatildeo molecular com a formaccedilatildeo de dois

diacutemeros centrossimeacutetricos que estatildeo tambeacutem presentes no cristal da forma I da picolinamida Verificou-se

ainda que a amostra comercial de picolinamida quando sujeita a moagem sofre alteraccedilatildeo da forma polimoacuterfica

No estudo realizado por DSC foi possiacutevel identificar pelo menos duas formas polimoacuterficas

Em ciclos de aquecimento arrefecimento verifica-se que o arrefecimento do fundido pode resultar em forma-

ccedilatildeo de estruturas diferentes em ciclos diferentes

A cristalizaccedilatildeo em acetato de etilo a 4ordmC aponta para a existecircncia de polimorfos gerados concomitantemente

por este meacutetodo de cristalizaccedilatildeo Estatildeo previstas novas experiecircncias para verificar a reprodutibilidade dos resul-

tados e caso esta se confirme a investigaccedilatildeo dos soacutelidos obtidos por difracccedilatildeo de raios-X de poacute e de monocris-

tal Quanto ao estudo das amostras cristalizadas em etanol e acetato de etilo em ensaios realizados dois meses

apoacutes a preparaccedilatildeo das amostras verificou-se que natildeo ocorreu alteraccedilatildeo na amostra cristalizada de etanol

enquanto que evoluccedilatildeo niacutetida teve lugar na amostra cristalizada de acetato de etilo por evaporaccedilatildeo do solvente agrave

temperatura ambiente

No estudo das amostras do ibuprofeno a partir dos resultados obtidos por DSC verificou-se que tanto a amos-

tra cristalizada de acetona como a amostra cristalizada de n-hexano ambas agrave temperatura ambiente apresenta-

54

vam um pico de fusatildeo composto o que poderia indicar a presenccedila de uma mistura de polimorfos mas atraveacutes

de um estudo mais pormenorizado usando Espectroscopia de Infravermelho e Difracccedilatildeo de Raios-X de poacute

esta hipoacutetese natildeo eacute aparentemente suportada podendo a divisatildeo dos picos dever-se ao tamanho das partiacuteculas

formadas durante o crescimento dos cristais Esta hipoacutetese teraacute de ser confirmada em trabalho futuro Este eacute

um exemplo interessante da importacircncia da utilizaccedilatildeo combinada de diferentes meacutetodos de estudo na investiga-

ccedilatildeo de polimorfismo

55

Capiacutetulo 4

56

57

4 Experimental

41 Materiais e Meacutetodos

411 ndash Materiais

4111 - Preparaccedilatildeo das amostras

A pirazinamida utilizada neste trabalho foi fornecida pela Fluka com uma pureza superior a 99 As amostras

de partida de picolinamida e ibuprofeno foram adquiridas agrave Sigma com purezas de 98 e 99 respectivamen-

te tendo-se usado tambeacutem ibuprofeno padratildeo USP

Na geraccedilatildeo das formas polimoacuterficas da pirazinamida foram usados diferentes processos de cristalizaccedilatildeo No

procedimento cristalizaccedilatildeo a partir de soluccedilotildees P1 usaram-se ~ 005 mmol do composto de partida dissolvidas

em 6 mL de um dado solvente agrave temperatura ambiente as soluccedilotildees foram filtradas para uma caixa de Petri e o

solvente evaporado agrave temperatura ambiente (~ 20ordmC) Foram usados como solventes aacutegua acetona dioxano

acetonitrilo e os soacutelidos obtidos foram analizados apoacutes um periacuteodo de duas semanas O segundo procedimento

ensaiado P2 consistiu num processo de liofilizaccedilatildeo efectuado num equipamento Labconco 5 soluccedilatildeo aquosa

preacute-congelada a -80ordmC ciclo de liofilizaccedilatildeo -30ordmC durante 2h -10ordmC durante 4h 0ordmC durante 6h 5ordmC durante

6h 10ordmC durante 48h e depois mantida agrave temperatura ambiente

No caso da picolinamida foi avaliada a formaccedilatildeo de formas soacutelidas usando o procedimento P1 descrito para a

pirazinamida (P1) empregando como solventes acetato de etilo e etanol tendo-se tambeacutem estudado cristaliza-

dos a partir do fundido (P2)

Na geraccedilatildeo das formas polimoacuterficas do ibuprofeno foram igualmente usados diferentes processos de cristaliza-

ccedilatildeo usando diferentes condiccedilotildees O procedimento 1 (P1) foi realizado da mesma forma da usada em P1 da

pirazinamida No procedimento 2 (P2) as soluccedilotildees foram preparadas da mesma forma que em P1 e apoacutes a

filtraccedilatildeo foram colocadas num frigoriacutefico a 4ordmC e o solvente evaporou a esta temperatura

Foram utilizados solventes de qualidade analiacutetica

412 ndash Meacutetodos

4121 ndash Calorimetria Diferencial de Varrimento (DSC)

A teacutecnica de Calorimetria Diferencial de Varrimento (DSC) ocupa um lugar de relevo de entre os meacutetodos de

investigaccedilatildeo da estrutura dos soacutelidos Trata-se de um meacutetodo largamente vulgarizado para o qual se dispotildee de

58

equipamento que apresenta na actualidade muitas potencialidades e que permite a obtenccedilatildeo de propriedades

termodinacircmicas com elevado grau de precisatildeo

A Calorimetria Diferencial de Varrimento eacute uma teacutecnica de anaacutelise teacutermica que regista a diferenccedila de fluxo teacuter-

mico entre a amostra e a referecircncia em funccedilatildeo do tempo ou da temperatura no decorrer de um programa de

temperatura preacute-seleccionado Eacute um meacutetodo de variaccedilatildeo entaacutelpica no qual a diferenccedila no fornecimento de

energia caloriacutefica entre uma substacircncia e um material de referecircncia eacute medida em funccedilatildeo da temperatura

enquanto a substacircncia em estudo e a referecircncia satildeo submetidas a um mesmo programa de aquecimento rigoro-

samente controlado

Estas medidas fornecem dados qualitativos e quantitativos em processos endoteacutermicos (absorccedilatildeo de energia

caloriacutefica) e exoteacutermicos (libertaccedilatildeo de energia caloriacutefica) permitindo obter informaccedilotildees referentes a alteraccedilotildees

de propriedades fiacutesicas eou quiacutemicas com por exemplo temperaturas caracteriacutesticas (temperatura de fusatildeo

cristalizaccedilatildeo transiccedilatildeo viacutetrea) grau de cristalinidade de um poliacutemero diagramas de fase entalpias de transiccedilatildeo

de fase e de reacccedilatildeo estabilidade teacutermica e oxidativa grau de pureza e cineacutetica de reacccedilotildees Por este motivo a

DSC eacute amplamente aplicada na caracterizaccedilatildeo de materiais orgacircnicos e inorgacircnicos cristalinos e amorfos assim

como nas induacutestrias farmacecircutica e cosmeacutetica alimentar etc

Como limitaccedilotildees desta teacutecnica refira-se a dificuldade de interpretaccedilatildeo (acontece algum processo mas qual)

requerendo normalmente outros meacutetodos complementares para a interpretaccedilatildeo dos resultados Para aleacutem dis-

so necessita de calibraccedilatildeo em toda a gama de temperatura

De acordo com os princiacutepios operacionais os caloriacutemetros diferenciais de varrimento podem ser divididos em

dois tipos de potecircncia compensada e de fluxo de energia caloriacutefica Neste trabalho utilizou-se o DSC do pri-

meiro tipo

Nos caloriacutemetros diferenciais de varrimento de potecircncia compensada (Figura 41) as ceacutelulas ou plataformas

onde se colocam a amostra e a referecircncia encontram-se equipadas individualmente com um sensor de resistecircn-

cia de platina que mede a temperatura de cada uma e uma resistecircncia de aquecimento

Figura 41 ndash Caloriacutemetro diferencial de varrimento de potecircncia compensada

Quando eacute detectada uma diferenccedila de temperatura entre a amostra e a referecircncia devido a uma alteraccedilatildeo da

amostra eacute alterada a energia teacutermica ( tH partpart ) fornecida agrave amostra de modo a manter um diferencial de tem-

peraturas nulo entre ambas (Tamostra = Treferecircncia) Uma vez que essa quantidade de energia eacute exactamente equiva-

1 ndash Resistecircncia de aquecimento 2 ndash Termoacutemetro

59

lente agrave quantidade de energia absorvida ou libertada na transformaccedilatildeo ocorrida na amostra o seu registo forne-

ce uma medida calorimeacutetrica directa da energia associada agrave transformaccedilatildeo

Como todos os instrumentos de medida os aparelhos de DSC apresentam um certo tempo de resposta devido

a alguma resistecircncia teacutermica o que se traduz pelo aparecimento de desvios da linha de base Para aumentar o

rigor das determinaccedilotildees o sinal calorimeacutetrico (SC) determinado pelo aparelho a aacuterea do pico eacute calibrado

determinando-se uma constante de calibraccedilatildeo K tal que realQ

SCK = sendo Qreal a energia caloriacutefica realmente

dissipado na ceacutelula A constante K eacute assim funccedilatildeo da temperatura da atmosfera em torno das ceacutelulas e de

quaisquer resistecircncias que conduzam a perdas de energia caloriacutefica As temperaturas de fusatildeo de padrotildees como

o iacutendio estanho chumbo por exemplo podem ser utilizadas para calibrar a temperatura indicada pelo equipa-

mento enquanto que a entalpia de fusatildeo destas substacircncias pode ser utilizada na calibraccedilatildeo do sinal calorimeacutetri-

co

Podem realizar-se ciclos de aquecimento arrefecimento percorridos entre a temperatura do azoto liacutequido e

700ordmC que eacute o limite superior de utilizaccedilatildeo da instrumentaccedilatildeo deste tipo recolhendo uma grande riqueza de

informaccedilatildeo relativamente agrave estabilidade da substacircncia em estudo tipo de transformaccedilatildeo que ocorre a uma dada

temperatura por aquecimento ou arrefecimento mecanismo que preside a cada uma das transformaccedilotildees obser-

vadas etc

Aproveitando as potencialidades do equipamento fazendo variar a velocidade de varrimento eacute ainda possiacutevel

estudar aspectos importantes relacionados com o mecanismo das transformaccedilotildees estruturais e pocircr em evidecircn-

cia a sobreposiccedilatildeo de sinais

Estes equipamentos aleacutem de possibilitarem medidas de baixos valores de variaccedilatildeo de entalpia possibilitam

ainda a utilizaccedilatildeo de pequenas quantidades de amostra (geralmente entre 1 e 20mg)

Procedimento experimental e equipamento utilizado

Os estudos de DSC foram realizados num caloriacutemetro Perkin-Elmer Pyris 1 equipado com sistema de refrige-

raccedilatildeo Intracooler com liacutequido de refrigeraccedilatildeo etilenoglicolaacutegua (11 vv) a ndash10ordmC usando azoto como gaacutes de

purga 20mLmin

As amostras foram preparadas em caacutepsulas em alumiacutenio de 10microl e 30microl Como ceacutelula de referecircncia usou-se uma

caacutepsula vazia idecircntica agrave usada para as amostras

A calibraccedilatildeo do aparelho foi feita de forma usual agrave velocidade de 10ordmCmin utilizada na grande maioria das

amostras A calibraccedilatildeo da temperatura [4647] foi realizada com padrotildees de elevada qualidade como o bifenilo

(CRM LGC 2610 Tfus = 6893plusmn003 ordmC) aacutecido benzoacuteico (CRM LGC 2606 Tfus = 12235 plusmn 002 ordmC) iacutendio

(Perkin-Elmer x = 9999 Tfus = 15660 ordmC) e cafeiacutena (substacircncia de calibraccedilatildeo Mettler Toledo ME 18 872

Tfus = 2356 plusmn 02 ordmC) A calibraccedilatildeo da entalpia foi realizada com iacutendio (∆fusH = 3286 plusmn 13 Jmol)

As amostras foram estudadas em ciclos de aquecimento arrefecimento a vaacuterias velocidade de varrimento

como seraacute referido posteriormente na apresentaccedilatildeo dos resultados e a calibraccedilatildeo confirmada a cada caso

60

4122 ndash Termomicroscopia

A termomicroscopia consiste na observaccedilatildeo microscoacutepica das amostras submetidas a aquecimento ou arrefeci-

mento usando luz polarizada As transformaccedilotildees que podem ocorrer na amostra em estudo podem ser obser-

vadas directamente na ocular do microscoacutepio ou registadas por meio de uma cacircmara fotograacutefica em viacutedeo com

a vantagem de serem gravadas e poderem ser estudadas em pormenor posteriormente Esta teacutecnica permite a

observaccedilatildeo dos efeitos dependentes da temperatura como por exemplo a fusatildeo dos cristais detecccedilatildeo de formas

cristalinas (polimorfismo)[48ndash49]

Com base no comportamento oacuteptico eacute costume dividir as substacircncias em dois grandes grupos Num o iacutendice

de refracccedilatildeo eacute independente da direcccedilatildeo de propagaccedilatildeo da radiaccedilatildeo apresenta um valor uacutenico para uma dada

substacircncia Estas substacircncias satildeo designadas opticamente por isotroacutepicas A este grupo pertencem os soacutelidos

amorfos e os soacutelidos cristalinos com arranjo reticular cuacutebico O outro grupo eacute caracterizado por apresentar um

iacutendice de refracccedilatildeo dependente da direcccedilatildeo de propagaccedilatildeo da luz As substacircncias que a ele pertencem satildeo

designadas opticamente por anisotroacutepicas Deste grupo fazem parte todos os soacutelidos cristalinos com excepccedilatildeo

daqueles que tecircm arranjo reticular cuacutebico

Na Figura 42 representa-se o dispositivo utilizado na observaccedilatildeo de uma amostra com luz polarizada

Figura 42 ndash Esquema de um sistema para observaccedilatildeo de uma amostra com luz polarizada

Um meio isotroacutepico natildeo altera a cor da radiaccedilatildeo que nela incide Contudo produz um decreacutescimo de intensida-

de da radiaccedilatildeo que torna visiacuteveis contornos na amostra e portanto permite acompanhar variaccedilotildees de forma e

volume que nela ocorram As amostras anisotroacutepicas apresentam cor diferente da luz incidente

Procedimento experimental e equipamento utilizado

O equipamento usado esquematicamente representado na Figura 43 eacute constituiacutedo por uma placa de aqueci-

mento DSC 600 da Linkam systems por um bloco central constituiacutedo por uma unidade CI94 cuja funccedilatildeo eacute

controlar a temperatura nas etapas de aquecimento arrefecimento uma unidade LNP942 que controla a

refrigeraccedilatildeo uma unidade VTO232 e um computador Intel (R) Pentium (R) 4 que controla todo o sistema A

ceacutelula eacute aquecida com um microforno cuja temperatura eacute controlada por sensores de Pt100 Para a observaccedilatildeo

Polarizador Amostra Analisador Detector

61

oacuteptica foi utilizado um microscoacutepio Leica DMRB uma cacircmara de viacutedeo Sony CCD-IRISRGB modelo DXC-

151 AP um monitor Sony HR Triniton modelo PVM-2053MD e um gravador de viacutedeo Sony SV0-1500P VHS

VCR Na anaacutelise de imagem usou-se o software da Linkam systems com RTVMS (Real Time Viacutedeo Measurement

System)

As amostras foram preparadas por dispersatildeo de uma pequena quantidade do material a estudar na ceacutelula da

amostra sendo esta coberta com uma tampa A dispersatildeo do material na ceacutelula permite estudar o comporta-

mento de partiacuteculas isoladas o que poderaacute ser uacutetil no caso da amostra ter comportamento heterogeacuteneo As

imagens foram obtidas por utilizaccedilatildeo combinada de luz polarizada e de compensadores de onda o que confere

agrave imagem de fundo uma cor uacutenica e natildeo negra Usou-se uma ampliaccedilatildeo de 200X

As amostras foram estudadas aquecendo a amostra entre os 25ordmC e a fusatildeo tendo sido usada uma velocidade

de 10ordmCmin

Figura 43 ndash Representaccedilatildeo esquemaacutetica do equipamento usado em termomicroscopia A ndash Placa de aquecimento B ndash

Microscoacutepio C ndash Cacircmara de viacutedeo D ndash Computador E ndash Interface graacutefica F ndash Sistema de controle da refri-

geraccedilatildeo G ndash Interface de computador H ndash Viacutedeo gravador I ndash Monitor J ndash Depoacutesito de azoto liacutequido

4123 ndash Conjugaccedilatildeo dos meacutetodos de Termomicroscopia e DSC

Os resultados obtidos a partir de medidas de DSC satildeo normalmente reprodutiacuteveis e quantitativos mas natildeo

podem estar sempre prontamente correlacionadas com a respectiva transformaccedilatildeo de fase ou reacccedilatildeo quiacutemica

que ocorre na substacircncia Tecircm sido feitas tentativas para melhorar alguns meacutetodos termoanaliacuteticos atraveacutes de

uma correlaccedilatildeo entre os seus resultados e as mudanccedilas fiacutesicas ou quiacutemicas da substacircncia em questatildeo As combi-

naccedilotildees destes dois meacutetodos tecircm demonstrado grande sucesso Os efeitos que natildeo mostram nenhuma mudanccedila

de entalpia significativa com DSC podem muitas vezes ser detectadas com microscopia Por outro lado as

investigaccedilotildees termomicroscoacutepicas requerem muitas vezes estimativas dos calores de transformaccedilatildeo fusatildeo e

cristalizaccedilatildeo[50ndash51]

62

4124 ndash Espectroscopia de Absorccedilatildeo no Infravermelho

A Espectroscopia de Absorccedilatildeo no IV estaacute associada ao uso de radiaccedilatildeo electromagneacutetica nesta regiatildeo do espec-

tro para estudar a composiccedilatildeo e a estrutura da mateacuteria

A energia associada agrave absorccedilatildeo na gama do infravermelho eacute capaz de promover transiccedilotildees vibracionais-

rotacionais vibracionais ou rotacionais Considerando que a faixa mais usual de utilizaccedilatildeo corresponde agrave regiatildeo

do infravermelho meacutedio (4000 a 400 cm-1) o estudo das transiccedilotildees vibracionais eacute o mais importante Para que

uma moleacutecula seja capaz de absorver no infravermelho eacute necessaacuterio que ela apresente variaccedilotildees de momento

dipolar associada ao modo vibracional considerado[3652ndash54]

Assim quando um material for avaliado utilizando radiaccedilatildeo infravermelha seraacute obtido um espectro que rela-

ciona absorvacircncia versus comprimento de onda (normalmente eacute utilizado o nuacutemero de onda que eacute o inverso do

comprimento de onda) que indica a ocorrecircncia ou natildeo de absorccedilatildeo pelo material de energia associada agravequele

comprimento de onda Como os grupos funcionais absorvem em diferentes comprimentos de onda eacute possiacutevel

identificar os grupos quiacutemicos presentes na amostra

O polimorfismo em cristais de compostos orgacircnicos eacute causado por diferentes arranjos estruturais da mesma

moleacutecula Se as interacccedilotildees moleculares no cristal satildeo bastantes fortes decorrentes de um fenoacutemeno como as

ligaccedilotildees de hidrogeacutenio as diferenccedilas nas formas polimoacuterficas podem ser evidenciadas com teacutecnicas como a

Espectroscopia de Absorccedilatildeo no Infravermelho IV

Reflectacircncia Total Atenuada (ATR)

Em 1961 Fahrenfort descreveu uma nova teacutecnica para obtenccedilatildeo de espectros de infravermelho para compostos

orgacircnicos a Reflectacircncia Total Atenuada (ATR ndash Attenuated Total Reflectance)

O modo de ATR eacute uma teacutecnica natildeo destrutiva que permite a obtenccedilatildeo de espectros de amostras soacutelidas ou

liacutequidas tais como soacutelidos pouco soluacuteveis poacutes pastas entre outras Eacute tambeacutem adequado para caracterizaccedilatildeo de

materiais que sejam demasiado finos ou que absorvam demasiado intensamente quando analisados por espec-

troscopia de transmitacircncia Na espectroscopia de infravermelhos por ATR a superfiacutecie da amostra eacute colocada

em contacto com a superfiacutecie de um cristal apropriado muitas vezes feito de Germeacutenio (Ge) ou de Seleneto de

Zinco (ZnSe) A radiaccedilatildeo infravermelha proveniente da fonte passa atraveacutes do cristal Quando o acircngulo de

incidecircncia na interface amostra cristal excede o acircngulo criacutetico a reflexatildeo total interna da radiaccedilatildeo ocorre e uma

onda evanescente eacute estabelecida na interface A radiaccedilatildeo eacute reflectida atraveacutes do cristal penetrando na amostra a

cada reflexatildeo ao longo da superfiacutecie do cristal (como esquematizado na figura seguinte Figura 44)

63

Figura 44 ndash Sistema ATR de muacuteltipla reflexatildeo

O feixe de radiaccedilatildeo perde energia no comprimento de onda em que o material da amostra absorve Apoacutes este

processo a radiaccedilatildeo atenuada resultante eacute direccionada do cristal para o percurso normal do feixe no espectro-

fotoacutemetro sendo medida pelo detector originando o espectro da amostra A profundidade da penetraccedilatildeo da

radiaccedilatildeo na amostra e o nuacutemero total de reflexotildees ao longo do cristal podem ser controlados pela variaccedilatildeo do

acircngulo de incidecircncia assim como pela selecccedilatildeo do tipo de cristal

Num espectrofotoacutemetro ATR tem de existir um contacto muito proacuteximo entre a amostra e a superfiacutecie do cris-

tal uma vez que o efeito ATR tem lugar nesta Daiacute que se utilize por vezes uma prensa de modo a garantir um

perfeito contacto entre a superfiacutecie da amostra e o cristal como no caso dos soacutelidos particulados

Nesta teacutecnica pouca ou nenhuma preparaccedilatildeo da amostra eacute requerida o que constitui uma grande vantagem nos

estudos de polimorfismo podendo ser usada na anaacutelise de uma grande variedade de soacutelidos e liacutequidos consoan-

te o tipo de cristal

Eacute importante realccedilar que apesar dos benefiacutecios esta teacutecnica possui algumas limitaccedilotildees que incluem a sensibili-

dade inferior em comparaccedilatildeo agrave proporcionada pelos meacutetodos convencionais

Procedimento experimental e equipamento utilizado

Os estudos de espectroscopia de absorccedilatildeo no infravermelho foram realizados num espectroacutemetro FTIR Ther-

moNicolet IR300 resoluccedilatildeo de 1cm-1 com a teacutecnica da pastilha de KBr e num PerkinElmer Spectrum 400 FT-

IRATR resoluccedilatildeo de 1cm-1

As amostras foram preparadas misturando-se uma certa quantidade de amostra com brometo de potaacutessio (cer-

ca de 07 mg de amostra e 100 mg de KBr)

4125 ndash Difracccedilatildeo de Raios X

Dentre as vaacuterias teacutecnicas de caracterizaccedilatildeo de materiais a teacutecnica de difracccedilatildeo de raios X eacute a mais indicada na

determinaccedilatildeo das fases cristalinas presentes nesses materiais Isto eacute possiacutevel porque nos cristais os aacutetomos se

64

ordenam em planos cristalinos separados entre si por distacircncias da mesma ordem de grandeza dos comprimen-

tos de onda dos raios X

Ao incidir um feixe de raios X num cristal o mesmo interage com os aacutetomos presentes originando o fenoacutemeno

de difracccedilatildeo A difracccedilatildeo de raios X ocorre segundo a Lei de Bragg (Equaccedilatildeo 1) a qual estabelece a relaccedilatildeo

entre o acircngulo de difracccedilatildeo e a distacircncia entre os planos que a originaram (caracteriacutesticos para cada fase cristali-

na)[55]

Figura 45 ndash Difracccedilatildeo de raios X e a Lei de Bragg[56]

A principal aplicaccedilatildeo da difracccedilatildeo de raios X refere-se agrave identificaccedilatildeo de compostos cristalinos sejam eles orgacirc-

nicos ou inorgacircnicos

Os planos de difracccedilatildeo e as suas respectivas distacircncias interplanares bem como as densidades de aacutetomos (elec-

trotildees) ao longo de cada plano cristalino satildeo caracteriacutesticas especiacuteficas e uacutenicas de cada substacircncia cristalina da

mesma forma que o padratildeo difractomeacutetrico por ela gerado Dentre as vantagens da teacutecnica de difracccedilatildeo de raios

X para a caracterizaccedilatildeo de fases destacam-se a simplicidade e rapidez do meacutetodo a confiabilidade dos resulta-

dos obtidos (pois o perfil de difracccedilatildeo obtido eacute caracteriacutestico para cada fase cristalina) a possibilidade de anaacutelise

de materiais compostos por uma mistura de fases e uma anaacutelise quantitativa destas fases[55]

Os ensaios de difracccedilatildeo de raios X de poacute foram realizados no Centro de Estudos de Materiais no Departamen-

to de Fiacutesica da Universidade de Coimbra

Procedimento experimental e equipamento utilizado

Foi preenchido um capilar de vidro com o poacute obtido pela moagem dos soacutelidos As amostras foram colocadas

num difractoacutemetro de poacute ENRAF-NONIUS (equipado com um detector CPS120 por INEL) e os dados foram

recolhidos durante 5h usando a geometria Debye-Scherrer Foi usada radiaccedilatildeo Cu Kα1 (λ = 1540598Aring) Como

calibrante externo foi usado o AlK(SO4)212H2O

Lei de Bragg nλ = 2d sen θ (Equaccedilatildeo 1) n nuacutemero inteiro (ordem de difracccedilatildeo) λ comprimento de onda dos raios X incidentes d distacircncia interplanar θ acircngulo de difracccedilatildeo

65

Bibliografia

[1] ndash Vencato I Estruturas Cristalinas por Difracccedilatildeo de Raios-X Caderno Brasileiro de Ensino de Fiacutesica Volume 5

(1988)

[2] ndash Atkins P Paula J Atkins Fiacutesico-Quiacutemica LTC Volume 1 7ordfEdiccedilatildeo (2003-2004)

[3] ndash Drago R Physical Methods For Chemists 2ordf Ed Saunders amp H B J College Publishers 17 (1992) 702

[4] ndash Giron D Thermochimica Acta 248 (1995) 1

[5] ndash Nangia A Accounts of Chemical Research 41 5 (2008) 595

[6] ndash Froehlich PE Gasparotto FS Journal of Basic and Applied Pharm Sciences 26 3 (2005) 205

[7] ndash Llinagraves A Goodman J Drug Discovery Today 13 516 (2008) 198

[8] ndash Costa L Universidade Federal do Rio Grande do Sul ldquoAvaliaccedilatildeo do Polimorfismo de Faacutermacos utiliza-

dos para a produccedilatildeo de medicamentos geneacutericos no Brasilrdquo (2005)

[9] ndash Lachman L Liebeman HA et all Teoria e Praacutetica na Induacutestria Farmacecircutica 1 (2005) 505

[10] ndash Bernstein J Crystal Polymorphism Engineering of Crystalline Materials Properties Springer Netherlands (2008) 87

[11] ndash Rodriacuteguez-Spong B Price C et all D Advanced Drug Delivery 56 (2004) 241

[12] ndash Buerger A Ramberger R Mikrochimica Acta 2 (1979) 259

[13] ndash Erdemir D Lee A et all Accounts of Chemical Research 42 (2009) 621

[14] ndash Manrich S Zanotto E et all Poliacutemeros Ciecircncia e Tecnologia ldquoAplicabilidade da Teoria Claacutessica da Nuclea-

ccedilatildeo Modificada (CD-CNT) agrave Cristalizaccedilatildeo de Poliacutemerosrdquo

[15] ndash Aaltonen J Allesoslash M et all European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics 71 (2009) 23

[16] ndash Chis V Picircrnau A et all Chemical Physics 316 (2005) 153

[17] ndash wwwffuppttoxicologiamonografiasano0304TuberculosedocPIRAZINAMIDAhtml

[18] ndash Becker C Dressman JB et all Journal of Pharmaceutical Sciences 97 9 (2008) 3709

[19] ndash Takaki Y Sasada Y Watanabeacute T Acta Crystallographica 13 (1960) 693

[20] ndash Ro G Sorum H Acta Crystallographica B28 (1972) 991

[21] ndash Ro G Sorum H Acta Crystallographica B28 (1972) 1677

[22] ndash Nakata K Takaki Y Memoirs of Osaka Kyoiku University Ser III Natural science and applied science 36 (1987)

93

[23] ndash Borba A Albrecht M et all Physical Chemistry Chemical Physics 10 (2008) 7010

[24] ndash Takano T Sasada Y et all Acta Crystallographica 21 (1966) 514

[25] ndash Borba A Zavaglia A et all Journal of Physical Chemistry A 112 (2008) 45

[26] ndash Marques L Departamento e Centro de Quiacutemica da Universidade de Eacutevora ldquoO Ibuprofeno Um faacutermaco com

sucessordquo

[27] ndash Perlovich G Kurkov S et all Journal of Pharmaceutical Sciences 93 (2004) 654

[28] ndash Rasenack N Muumlller B International Journal of Pharmaceutics 245 (2002) 9

[29] ndash Carvalho P Cass Q et all Brazilian Journal of Chemical Engineering 23 (2006) 291

[30] ndash Khan G Jiabi Z Drug Development and Industrial Pharmacy 24(5) (1998) 463

[31] ndash Rasenack N Muumlller W Development and Industrial Pharmacy 28 (2002) 1077

66

[32] ndash Dudognon E Danegravede F et all Pharmaceutical Research 25 (2008) 2853

[33] ndash wwwscribdcomdoc4003825Fisica-Difraccao-de-Raio-X (28082010)

[34] ndash Delgado M Marquez F et all Spectroscopy Lett 21 (1998) 841

[35] ndash Lautie A Froment F et all Spectroscopy Lett 9 (1976) 289

[36] ndash Chis V Pirnau A et all Chemical Physics 316 (2005) 153

[37] ndash Kalkar K Bhosekar M et all Spectrochimica Acta Part A 45 (1989) 635

[38] ndash Favila A Gallo M Mitnik D Journal of Molecular Modeling 13 (2007) 505

[39] ndash Gunasekaran S Sailatha E et all Indian Journal of Pure and Applied Physics 47 (2009) 259

[40] ndash Akyuz S Journal of Molecular Structure 651 (2003) 541

[41] ndash Jurneacuteen P Werngren J et all Antimicrobial Agents and Chemotheraphy 52 5 (2008) 1852

[42] ndash Garekani H Sadeghi F et all Drug Development and Industrial Pharmacy 27(8) (2001) 803

[43] ndash Kawakami K Miyoshi K et all Journal of Pharmaceuticals Sciences 95 (2006) 1354

[44] ndash Lee T Chang G Crystal Growth and Design 9 (2009) 3551

[45] ndash Xue Y Zhao Q et all Journal of Colloid and Interface Science 243 (2001) 388

[46] ndash Sabbah R An W et all Thermochimica Acta 331 (1999) 93

[47] ndash Gatta G Richardson J et all Pure and Applied Chemistry 78 (2006) 1455

[48] ndash Seefeldt K Miller J et all Journal of Pharmaceutical Sciences 96 5 (2007) 1147

[49] ndash Charsley E Stewart C et all Journal of Thermal Analysis and Calorimetry 72 (2003) 1087

[50] ndash Celis K Driessche I et all Measurement Science Review 1 1 (2001) 181

[51] ndash Wiedemann H Bayer G Journal of Thermal Analysis 30 (1985) 1273

[52] ndash wwwgooglept

[53] ndash Brittain H Journal of Pharmaceutical Sciences 86 4 (1997) 405

[54] ndash Norris T Aldridge P Sekulic S Analyst 122 (1997) 549

[55] ndash Albers A Melchiades F et all Ceracircmica 48 305 (2002) 34

[56] ndash Kahn H PMI-2201 Difracccedilatildeo de Raios X 1

[57] ndash Tuberculosis 88 2 (2008) 141

[58] ndash Akyuz S Journal of Molecular Structure 651-653 (2003) 541

[59] ndash Brittain H (ed) Physical Characterization of Pharmaceutical Solids (1995)

[60] ndash Šestaacutek J Comprehensive Analytical Chemistry XII XI (1984)

[61] ndash Casimiro MH Leal JP et all Anaacutelise Calorimeacutetrica aplicada a Poliacutemeros Bioloacutegicos 29

[62] ndash Yu-Chu M Li Thermochimica Acta 476 (2008) 1

[63] ndash Morbidoni H Quiacutemica Viva 3 (2004)

[64] ndash Yoshida S Pharmaceutical Society of Japan 11 5 (1963) 628

[65] ndash Sreevatsan S Pan X et all Antimicrobial Agents and Chemotheraphy 41 3 (1997) 636

[66] ndash Wesotowski M Konarski T Journal of Thermal Analysis 45 (1995) 1199

[67] ndash Vippagunta S Brittain H Grant D Advanced Drug Delivery 48 (2001) 3

[68] ndash Nunes S Euseacutebio M et all International Journal of Pharmaceutics 285 (2004) 13

[69] ndash Akalin E Akyuz S Vibrational Spectroscopy 42 (2006) 333

[70] ndash Szablowicz M Karpiński A et all Transition Metal Chemistry 31 (2006) 1075

67

[71] ndash Castro R Maria T et all Crystal Growth amp Design 10 (2010) 274

[72] ndash Correcirca R Lima D et all Laboratoacuterio de Cristalografia Instituto de Fiacutesica de Satildeo CarlosUSP

[73] - Buerger A Ramberger R Mikrochimica Acta 2 (1979) 273

[74] ndash Wirth D Stephenson G Organic Process Research amp Development 1 (1997) 55

[75] ndash Wang Y Li Y et all Spectrochimica Acta Part A 56 (2000) 2637

[76] ndash Byrn S Pfeiffer R et all Pharmaceutical Research 12 (1995) 945

[77] ndash Khankari R Grant D Thermochimica Acta 248 (1995) 61

[78] ndash Gavezzotti A Fillippini G Journal of the American Chemical Society 117 (1995) 12299

[79] ndash Hancock B Zografi G Journal of Pharmaceuticals Sciences 86 (1997) 1

[80] ndash Yu L Advanced Drug Delivery Reviews 48 (2001) 27

[81] ndash Kitamura M Journal of Crystal Growth 237-239 (2002) 2205

[82] ndash Snider D Addicks W et all Advanced Drug Delivery Reviews 56 (2004) 391

[83] ndash Allesoslash M Berg F et all Journal of Pharmaceuticals Sciences 97 (2008) 2145

[84] ndash Lerdkanchanaporn S Dollimore D Journal of Thermal Analysis 49 (1997) 879

[85] ndash Beach J Park M et all Pharmaceutical Development and Technology 10 (2005) 413

[86] ndash Passerini N Albertini B et all European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics 15 (2002) 71

68

69

Apecircndice

70

71

Algoriacutetmo de decisatildeo Q6A

(1)

Pesquisa de polimor-fos com o novo

faacutermaco

Apresenta diferentes polimorfos

NAtildeO Nenhuma acccedilatildeo a ser

tomada

SIM

Caracterizar as formas por - Difracccedilatildeo de raios-X de poacute - DSC Anaacutelise Teacutermica - Microscopia - Espectroscopia

IR PARA 2

72

(2)

Os polimorfos apre-sentam diferentes

propriedades

NAtildeO

SIM

Afecta a seguranccedila e a eficaacutecia do faacutermaco

Nenhum teste ou criteacuterio de aceitaccedilatildeo para o faacutermaco

NAtildeO

SIM

Estabelecer um criteacuterio de aceitaccedilatildeo para os polimorfos do faacutermaco IR PARA 3

73

(3)

Observa-se em (1) que primeiramente se estabelecem as caracteriacutesticas das possiacuteveis formas cristalinas do faacuter-

maco e as suas propriedades fiacutesico-quiacutemicas conforme o caso bem como a sua forma de detecccedilatildeo pelas meto-

dologias indicadas

Posteriormente a acccedilatildeo (2) visa estabelecer o impacto destas formas polimoacuterficas na seguranccedila e eficaacutecia do

faacutermaco auxiliando na determinaccedilatildeo de criteacuterios de aceitaccedilatildeo do faacutermaco e na avaliaccedilatildeo do risco sanitaacuterio que

representa tal fenoacutemeno num caso especiacutefico Havendo este risco o ICH estabeleceu em (3) vias de monitori-

zaccedilatildeo das alteraccedilotildees

O faacutermaco encontra-se dentro dos criteacuterios de

aceitaccedilatildeo dos ensaios de qualidade com modifica-

ccedilatildeo na proporccedilatildeo dos polimorfos

SIM Nenhum teste ou criteacuterio de aceitaccedilatildeo

para o faacutermaco

NAtildeO

Monitorar o polimorfismo durante a estabilidade do faacutermaco

A modificaccedilatildeo pode afectar a seguranccedila ou a

eficaacutecia

NAtildeO Natildeo haacute necessidade de estabelecer criteacuterios de aceitaccedilatildeo para polimorfis-

mo do faacutermaco

SIM

Estabelecer criteacuterios de aceitaccedilatildeo consis-tente com a seguranccedila eou eficaacutecia

18

143 ndash Ibuprofeno

O Ibuprofeno (IBP) (Figura 111) eacute um faacutermaco do grupo dos anti-inflamatoacuterios natildeo esteroacuteides (do subgrupo

quiacutemico dos derivados do aacutecido propanoacuteico) faacutermacos esses que tecircm em comum a capacidade de combater a

inflamaccedilatildeo a dor e a febre Tal como os outros anti-inflamatoacuterios natildeo esteroacuteides actua inibindo a produccedilatildeo de

prostagladinas substacircncias quiacutemicas produzidas pelo corpo que causam inflamaccedilatildeo e contribuem para a per-

cepccedilatildeo de dor pelo ceacuterebro Este faacutermaco reduz tambeacutem a febre ao bloquear a siacutentese de prostaglandinas no

hipotaacutelamo responsaacutevel pela regulaccedilatildeo da temperatura do corpo Tem ainda propriedades anticoagulantes

Juntamente com o aacutecido acetilsaliciacutelico (princiacutepio activo da Aspirina e de outros medicamentos) e o paracetamol

(princiacutepio activo do Ben-U-Ron e de outros medicamentos) o ibuprofeno faz parte da lista de faacutermacos essen-

ciais da Organizaccedilatildeo Mundial de Sauacutede [26]

Figura 111 ndash Estrutura do Ibuprofeno

A moleacutecula de IBP possui um carbono quiral e satildeo comercializadas quer a mistura raceacutemica de S(+) ndash IBP e

R(ndash) ndash IBP quer o enantioacutemero puro O enantioacutemero com interesse terapecircutico eacute o S(+) ndash IBP mas nas espe-

cialidades farmacecircuticas eacute incorporado o R(ndash) ndash IBP formando uma mistura raceacutemica [27ndash29]

A utilizaccedilatildeo de diversas teacutecnicas para a cristalizaccedilatildeo agrave temperatura ambiente em diferentes solventes cristaliza-

ccedilatildeo por mudanccedila de temperatura e cristalizaccedilatildeo por evaporaccedilatildeo do solvente conduziram agrave obtenccedilatildeo de cristais

de IBP raceacutemico com haacutebitos cristalinos diferentes [30 31] Por exemplo quando foi utilizada a teacutecnica de cris-

talizaccedilatildeo por arrefecimento foram observados cristais com forma de placas achatadas usando aacutelcoois como

solvente Os cristais obtidos a partir de acetona eacuteter etiacutelico e n-hexano tinham a forma de agulhas A cristaliza-

ccedilatildeo por mudanccedila de temperatura usando o diclorometano como solvente formou cristais de morfologia cuacutebi-

ca A partir destes resultados concluiu-se que podiam ser obtidas diferentes morfologias dos cristais (haacutebito

tamanho superfiacutecie) do IBP raceacutemico dependendo da preparaccedilatildeo e dos solventes usados [32] Estes cristais

tinham tambeacutem propriedades fiacutesicas diferentes Mas estas diferentes formas satildeo estruturalmente isomoacuterficas e

natildeo haacute um polimorfismo cristalino verdadeiro

A forma cristalograacutefica obtida nestes solventes forma I possui grupo espacial monocliacutenico P21c [32] Duas

moleacuteculas de ibuprofeno formam um diacutemero ciacuteclico atraveacutes das ligaccedilotildees de hidrogeacutenio dos grupos carboxiacutelicos

O diacutemero RS (plusmn) ndash IBP eacute formado por ligaccedilotildees de hidrogeacutenio atraveacutes de um centro de inversatildeo com uma

moleacutecula na configuraccedilatildeo R e outra na configuraccedilatildeo S (Figura 112)

Adicionalmente agrave bem conhecida fase cristalina I que funde a aproximadamente 75ordmC foi recentemente encon-

trada outra fase cristalina (II) que funde a uma temperatura mais baixa (17ordmC) e eacute menos estaacutevel [30] A compa-

19

raccedilatildeo das entalpias de fusatildeo das duas formas e a ausecircncia de transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido conduz agrave forte suspeita que

estas duas variedades polimoacuterficas formam um sistema monotroacutepico a fase I eacute a forma estaacutevel e a fase II eacute a

metaestaacutevel [32]

Figura 112 ndash Estrutura do polimorfo I da moleacutecula de ibuprofeno[33]

20

21

Capiacutetulo 2

22

23

2 Resultados e Discussatildeo

21 Estudo da Pirazinamida

211 ndash Avaliaccedilatildeo Preliminar

Na tabela 21 satildeo apresentadas imagens registadas sob luz polarizada dos soacutelidos obtidos por cristalizaccedilatildeo a

partir das soluccedilotildees por liofilizaccedilatildeo e tambeacutem da amostra de partida

Tabela 21 ndash Pirazinamida Imagens dos soacutelidos obtidos em diferentes condiccedilotildees experimentais (luz polarizada

ampliaccedilatildeo 200x)

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

1

-

Amostra comercial

4

Acetona

P1

2

-

P2

5

Dioxano

P1

3

Aacutegua

P1

6

Acetonitrilo

P1

Como pode concluir-se das imagens apresentadas na tabela os soacutelidos obtidos apresentam morfologias diferen-

tes Nas amostras obtidas em aacutegua e acetona na amostra comercial e na obtida por liofilizaccedilatildeo os cristais tecircm a

forma de agulhas apesar de apresentarem tamanhos diferentes muito mais finos no caso do liofilizado Os

cristais que precipitaram usando dioxano e acetonitrilo como solvente apresentam-se sob a forma de placas

A caracterizaccedilatildeo dos soacutelidos 1 a 5 foi efectuada por difracccedilatildeo de raios-X de poacute Os difractogramas obtidos

experimentalmente estatildeo representados nas Figuras 21 a 24 conjuntamente com os espectros simulados que

mais se lhe aproximam

24

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Inte

nsid

ade

2Theta

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Inte

nsid

ade

2Theta

Figura 21 ndash Espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute a) pirazinamida comercial b) simulado para a forma α

O difractograma de poacute da forma α da pirazinamida tem picos caracteriacutesticos a 2θ = 78 137 153 177 243

264 274 276 278ordm A semelhanccedila dos perfis dos difractogramas da pirazinamida comercial com o desta for-

ma natildeo deixa duacutevidas de que a amostra de partida eacute o polimorfo α

Para a pirazinamida cristalizada em aacutegua (conforme descrito na secccedilatildeo 4111) fez-se um estudo semelhante

natildeo foram encontradas mudanccedilas significativas na estrutura do soacutelido relativamente agrave amostra comercial pois

apesar de ter sido cristalizada a partir de aacutegua o difractograma possui picos com localizaccedilatildeo e intensidade relati-

va idecircnticas agraves presentes no polimorfo alfa da pirazinamida tendo assim sido o soacutelido identificado com a forma

α

Do mesmo modo a coincidecircncia do espectro obtido para a amostra obtida por liofilizaccedilatildeo e do simulado para a

forma γ permitiu concluir que por liofilizaccedilatildeo se obteve o polimorfo γ Figura 22 com picos caracteriacutesticos a 2θ

= 129 173 184 239 254 259 272 274 297 303 336 393ordm

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Inte

nsid

ad

e

2Theta

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Inte

nsid

ad

e

2Theta

Figura 22 ndash Espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute a) amostra de pirazinamida obtida por liofilizaccedilatildeo b) simulado para o

polimorfo γ

A cristalizaccedilatildeo de acetona origina a forma δ da pirazinamida (Figura 23) com picos caracteriacutesticos a 2θ = 91

164 173 182 200 235 277ordm

a) b)

a) b)

25

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Inte

nsid

ad

e

2Theta

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Inte

nsid

ad

e

2Theta

Figura 23 ndash Espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute a) pirazinamida cristalizada em acetona b) simulado para a forma δ

Em dioxano foi obtida uma mistura das formas β ( 2θ = 126 168 169 253 255 267 272ordm) e γ como se

conclui da Figura 24

0 5 10 15 20 25 30 35 40

2Theta

Inte

nsid

ad

e

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Inte

nsid

ad

e

2Theta

γγγγ

ββββ

Figura 24 ndash Espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute a) amostra cristalizada em dioxano b) espectro simulado das formas

β e γ

A amostra cristalizada em acetonitrilo natildeo foi avaliada por este meacutetodo de estudo e seraacute discutida mais agrave frente

Dispomos de amostras puras dos polimorfos α δ e γ da pirazinamida sendo portanto possiacutevel fazer a sua

caracterizaccedilatildeo por espectroscopia de infravermelho e investigar a relaccedilatildeo de estabilidade entre as fases

212 ndash Caracterizaccedilatildeo por Espectroscopia de Infravermelho

A anaacutelise por espectrofotometria de infravermelho pode ser de grande utilidade na caracterizaccedilatildeo de estruturas

polimoacuterficas quanto agrave sua estrutura quiacutemica fornecendo indicaccedilatildeo de ocorrecircncia de modificaccedilotildees apoacutes o pro-

a) b)

a) b)

26

cesso de cristalizaccedilatildeo Para poder ser utilizada com esta finalidade eacute necessaacuterio produzir amostras puras de cada

um dos polimorfos e caracterizaacute-los previamente

Nos estudos publicados sobre infravermelho da pirazinamida no estado soacutelido foi utilizada a forma α [3435] e

em muitos trabalhos natildeo eacute identificado o polimorfo utilizado [36ndash40] Neste trabalho estamos em condiccedilotildees de

fazer a caracterizaccedilatildeo espectroscoacutepica das formas α γ e δ da pirazinamida

Neste composto satildeo de particular relevacircncia os modos vibracionais envolvendo os grupos NndashH e C=O (grupos

envolvidos na formaccedilatildeo de ligaccedilotildees de hidrogeacutenio) que seratildeo alvo de anaacutelise mais detalhada

Os espectros de infravermelho registados para os polimorfos α δ e γ da pirazinamida satildeo apresentados nas

Figuras 25 a 27 Estes espectros foram obtidos em pastilha de KBr Espectros obtidos no modo de reflectacircncia

total atenuada provaram que a preparaccedilatildeo da pastilha natildeo tem efeito nas formas polimoacuterficas

3600 3500 3400 3300 3200 3100 3000 2900 2800

Absorvancia au

Numero de onda cm-1

3412

3289

3161

2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400

Absorvancia au

439

551

669

786

874

1022

1165

1389

1510

1598

Numero de onda cm-1

1707

1620

Figura 25 ndash Espectro de IV da pza comercial polimorfo α a) 3650 ndash 2800 cm-1 b) 2000 ndash 400 cm-1

Satildeo registadas diferenccedilas notoacuterias nos espectros dos trecircs polimorfos Iremos referir as mais significativas

O espectro de absorccedilatildeo na regiatildeo do infravermelho da pirazinamida comercial (Figura 25 polimorfo α) apre-

senta bandas intensas em 3412 3289 e 3161 cm-1 atribuiacutedas agrave elongaccedilatildeo do NndashH e em 1707 cm-1 atribuiacuteda ao

grupo amida (elongaccedilatildeo C=O e deformaccedilatildeo angular NH2 amida I)) No caso do polimorfo γ Figura 26 a

elongaccedilatildeo do NndashH daacute origem a bandas em 3433 3308 3252 e 3166 e a vibraccedilatildeo Amida I daacute lugar a bandas em

1707 e 1686 cm-1

a) b)

27

3600 3500 3400 3300 3200 3100 3000 2900 2800

00

05

10

15

Numero de onda cm-1

Absorvancia au 3433

3308

3252

3166

2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400

00

05

10

15

1585

434549

653779

876

1027

1053

1168

1373

1524

1603

Numero de onda cm-1

Absorvancia au 1707

1686

Figura 26 ndash Espectro de IV da pza liofilizada polimorfo γ a) 3650 ndash 2800 cm-1 b) 2000 ndash 400 cm-1

O espectro de IV do polimorfo δ Figura 27 apresenta na regiatildeo de elongaccedilatildeo do NndashH um perfil proacuteximo do

do polimorfo α mas os maacuteximos de absorvacircncia situam-se a 3426 3287 e 3168 cm-1 Recordar que na estrutura

cristalina de ambos os polimorfos estatildeo presentes diacutemeros centrossimeacutetricos os quais natildeo existem no polimorfo

γ A vibraccedilatildeo Amida I tem o maacuteximo de absorvacircncia no valor de energia mais baixo dos trecircs polimorfos 1674

cm-1

3600 3500 3400 3300 3200 3100 3000 2900 2800

02

04

06

08

10

12

14

16

18

20

Absorvancia au

Numero de onda cm-1

3426

3287

3168

2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400

02

04

06

08

10

12

14

16

18

20

439561657

873

1027

1063

1089

1176

1385

1436

1524

1591

Absorvancia au

Numero de onda cm-1

1674

Figura 27 ndash Espectro de IV da pza cristalizada de acetona a 25ordmC polimorfo δ a) 3650 ndash 2800 cm-1 b) 2000 ndash 400 cm-1

213 ndash Investigaccedilatildeo de relaccedilotildees de estabilidade dos polimorfos da Pirazinamida

Iniciou-se a investigaccedilatildeo com o estudo de pza comercial polimorfo α por calorimetria diferencial de varrimen-

to com velocidade de varrimento β = 10ordmCmin efectuando aquecimento entre 25ordmC e 197ordmC

A Figura 28 mostra um termograma tiacutepico obtido nestas condiccedilotildees para a pza comercial

a) b)

a) b)

28

60 80 100 120 140 160 180 200

20

30

40

50

60

70

Flu

xo

de

Ca

lor

(mw

)

Temperatura (C)

Figura 28 ndash Curva de DSC do polimorfo α da pirazinamida aquecimento de 75ordmC ateacute 197ordmC β = 10ordmCmin

m = 122mg

A curva de de DSC do polimorfo α apresenta dois sinais endoteacutermicos De um conjunto de 6 amostras inde-

pendentes obteve-se para o 1ordmpico os valores de Tonset = (1462 plusmn 03) ordmC e ∆H = (14 plusmn 03) kJmol e para o

2ordmpico Tonset = (1881 plusmn 05) ordmC e ∆H = (281 plusmn 02) kJmol A Tabela 22 sumaria os resultados obtidos

Tabela 22 ndash Valores de temperatura e de entalpia das transiccedilotildees observadas no aquecimento da

pirazinamida polimorfo α β = 10ordmCmin

1ordmPico 2ordmPico

Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) 1 1462 15 1883 280 2 1464 17 1886 284 3 1459 12 1878 281 4 1466 09 1873 280 5 1458 16 1881 283 6 1463 12 1883 279

Meacutedia e desvio padratildeo 1462plusmn03 14plusmn03 1881plusmn05 281plusmn02

A partir do conhecimento termodinacircmico que se tem e dos valores de entalpia calculados podemos prever que

o 1ordmpico da curva de DSC da Figura 28 corresponde a uma transiccedilatildeo de fase soacutelido-soacutelido do composto e o 2ordm

pico corresponde agrave sua fusatildeo uma vez que o valor de entalpia deste uacuteltimo eacute muito superior quando compara-

do com o primeiro Um processo de aquecimento de 25ordmC ateacute 197ordmC efectuado por termomicroscopia permitiu

registar as imagens apresentadas na Figura 29

29

34ordmC 97ordmC 135ordmC 153ordmC

155ordmC 158ordmC 172ordmC 177ordmC

184ordmC 187ordmC 189ordmC 192ordmC

Figura 29 ndash Transiccedilotildees de fase observadas para a pza comercial por termomicroscopia de luz polarizada no decurso do

aquecimento de 25ordmC a 197ordmC β = 10ordmCmin ampliaccedilatildeo 200x

Estas imagens confirmam a identificaccedilatildeo das transiccedilotildees discutidas acima

Seguidamente fez-se um estudo mais pormenorizado destes resultados realizando dois aquecimentos um pri-

meiro ateacute ao fim da transiccedilatildeo de fase (de 25ordmC ateacute 160ordmC) seguido de arrefecimento ateacute 25ordmC e depois de aque-

cimento ateacute agrave fusatildeo (de 25ordmC ateacute 197ordmC) Os resultados obtidos estatildeo exemplificados na Figura 210 Nos pro-

cessos de arrefecimento natildeo foi registado qualquer pico (arrefecimento conduzido a 20ordmCmin 10ordmCmin

5ordmCmin e 2ordmCmin)

20000 40000 60000 80000 100000 120000 140000 160000 180000 200000

200000

300000

400000

500000

600000

2

Flu

xo d

e C

alo

r (m

W)

Temperatura (C)

1

Figura 210 ndash Curva de DSC da pza comercial com β = 10ordmCmin e m = 115mg a) 1ordm aquecimento de 25ordmC a 160ordmC

b) 2ordm aquecimento de 25ordmC a 197ordmC apoacutes arrefecimento do soacutelido 2 ateacute agrave temperatura ambiente

a)

b)

20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

Temperatura (ordmC)

20

30

40

50

60

30

Os resultados de quatro experiecircncias levadas a cabo nestas condiccedilotildees estatildeo indicados na Tabela 23

Tabela 23 ndash Valores de temperatura e de entalpia de transiccedilatildeo obtidos por aquecimento da

pirazinamida polimorfo α nas condiccedilotildees indicadas na Figura 210 β = 10ordmCmin

Curva a) Curva b)

Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) 1 1464 14 1885 281 2 1462 12 1879 284 3 1462 16 1882 277 4 1465 14 1884 282

Meacutedia e desvio padratildeo 1463plusmn02 14plusmn02 1883plusmn02 281plusmn03

Com estes resultados podemos confirmar a existecircncia de uma transiccedilatildeo de fase por volta dos 146ordmC (no 1ordm

aquecimento) Tonset = (1463 plusmn 02)ordmC ∆H = (14 plusmn 02) kJmol n = 4 e apenas a ocorrecircncia de fusatildeo por

volta dos 188ordmC no 2ordm aquecimento Tonset = (1883 plusmn 02)ordmC ∆H = (281 plusmn 03) kJmol Pode concluir-se que a

forma inicial da pza comercial se transforma noutra e que eacute esta segunda que sofre fusatildeo

O espectro de infravermelho da amostra obtida apoacutes a transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido Figura 211 aponta para a trans-

formaccedilatildeo do polimorfo α no polimorfo γ

3600 3450 3300 3150 3000

-01

00

01

02

03

04

05

06

07

08

09

10

3285

3414

Absorvancia au

Numero de onda cm-1

a)

b)

3430

33073244

3164

3085

2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400

-01

00

01

02

03

04

05

06

07

08

09

10

4371523

1601

617

1157

1512

1578

1610

546

651775

877

1025

10541169

1374

1582

Absorvancia au

Numero de onda cm-1

a)

b)

1706

1687

Figura 211 ndash Espectro de IV da pza comercial a) composto de partida b) apoacutes transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido i) 3650 ndash 2800 cm-

1 ii) 2000 ndash 400 cm-1

Com a teacutecnica de difracccedilatildeo de raios X aplicada a uma amostra de pza comercial aquecida ateacute 160ordmC confirmou-

se que a forma cristalina final (apoacutes transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido) eacute a forma gama (γ-pirazinamida)

Uma amostra obtida por aquecimento do polimorfo α ateacute 160ordmC foi deixada agrave temperatura ambiente e foi

novamente analisada 3 meses depois efectuando um aquecimento ateacute 197ordmC verificando-se que mesmo apoacutes

este tempo natildeo sofreu alteraccedilatildeo o termograma obtido eacute similar ao apresentado na Figura 210 b)

Para o polimorfo obtido por liofilizaccedilatildeo polimorfo γ o estudo calorimeacutetrico por DSC conduziu a curvas

exemplificadas na Figura 212 o que era o esperado atendendo aos resultados jaacute referidos

i) ii)

31

20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

20

40

60

80

Temperatura (C)

Flu

xo

de

ca

lor

(mW

)

Figura 212 ndash Curva de DSC do polimorfo γ da pirazinamida aquecimento de 25ordmC ateacute 197ordmC β = 10ordmCmin

m = 303mg

Na curva de DSC do polimorfo γ (Figura 212) observa-se apenas um sinal endoteacutermico correspondente agrave

fusatildeo da amostra De um conjunto de 3 amostras independentes obteve-se para o processo de fusatildeo os valores

de Tonset = (1882 plusmn 01)ordmC e ∆H = (280 plusmn 02)kJmol Tabela 24

Tabela 24 ndash Valores de temperatura e de entalpia de transiccedilatildeo de fase registada no aque-

cimento da pirazinamida polimorfo γ β = 10ordmCmin

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

1 1881 280 2 1881 278 3 1883 282

Meacutedia e desvio padratildeo 1882plusmn01 280plusmn02

Com estes resultados podemos concluir que esta forma polimoacuterfica da pirazinamida natildeo experimenta qualquer

transformaccedilatildeo soacutelido-soacutelido antes da fusatildeo

A amostra de pza cristalizada de acetona (polimorfo δ) foi tambeacutem caracterizada por calorimetria diferencial de

varrimento realizando ensaios de aquecimento ateacute 197ordmC com velocidade de 10ordmCmin (Figura 213)

32

20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

20

40

60

Temperatura (C)

Flu

xo

de

ca

lor

(mW

)

Figura 213 ndash Curva de DSC do polimorfo δ da pirazinamida (aquecimento de 25ordmC ateacute 197ordmC β = 10ordmCmin

m = 147mg)

Podemos verificar novamente a ocorrecircncia de duas transformaccedilotildees endoteacutermicas sendo que a primeira corres-

ponde a transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido Tonset = (1305 plusmn 03) ordmC ∆H = (17 plusmn 02) kJmol n = 5 e a segunda agrave fusatildeo

Tonset = (1883 plusmn 01) ordmC ∆H = (276 plusmn 06) kJmol n = 5 A Tabela 25 resume os resultados obtidos

O polimorfo δ foi entatildeo aquecido ateacute 165ordmC (apoacutes a transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido) natildeo se tendo observado qualquer

transiccedilatildeo de fase no arrefecimento subsequente ateacute agrave temperatura ambiente O espectro de difracccedilatildeo de raios-X

de poacute da amostra resultante deste ciclo de aquecimento arrefecimento permitiu concluir que a forma delta se

transforma no polimorfo gama apoacutes aquecimento

Tabela 25 ndash Valores de temperatura e de entalpia das transiccedilotildees de fase registadas no aqueci-

mento da pirazinamida polimorfo δ β = 10ordmCmin

1ordmPico 2ordmPico

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) 1 1308 18 1884 279 2 1303 17 1881 268 3 1304 18 1884 275 4 1301 14 1883 279 5 1307 17 1882 278

Meacutedia e desvio padratildeo 1305plusmn03 17plusmn02 1883plusmn01 276plusmn06

Na Figura 214 a) podemos verificar a existecircncia de uma grande irregularidade no pico correspondente agrave transi-

ccedilatildeo soacutelido-soacutelido o que poderaacute indicar a co-existecircncia de vaacuterias transformaccedilotildees Sendo assim fez-se um novo

estudo efectuando um aquecimento ateacute 137ordmC que eacute a zona onde existem os vaacuterios picos (Figura 214 b)) O

espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute desta amostra confirmou tratar-se da forma γ da pirazinamida natildeo ocor-

33

rendo qualquer outra transiccedilatildeo de fase apesar da irregularidade apresentada nos picos que poderaacute resultar de

heterogeneidade das partiacuteculas soacutelidas

120 140

32

34

36

Flu

xo

de

Calo

r (m

W)

Temperatura (C)

b) Aquecimento ateacute 165 C

a) Aquecimento ateacute 137 C

Figura 214 ndash Curvas de DSC para a pza cristalizada em acetona β = 10ordmCmin a) aquecimento de 25ordmC ateacute 137ordmC m =

147 mg b) aquecimento de 25ordmC ateacute165ordmC m = 152 mg

Foram obtidas para a amostra de pirazinamida gerada por cristalizaccedilatildeo em acetonitrilo amostra 6 na Tabela

21 as curvas de DSC apresentadas na Figura 215 registadas em diferentes condiccedilotildees experimentais aquecimen-

to ateacute agrave fusatildeo no caso da curva a e num ciclo de aquecimentos arrefecimentos no caso das curvas b Os arrefe-

cimentos foram realizados a 10ordmCmin natildeo se registando qualquer transiccedilatildeo de fase nesses varrimentos

Figura 215 ndash Curvas de DSC para a pza cristalizada em acetonitrilo (polimorfos α e δ) a m = 161 mg aquecimento de

25ordmC ateacute 197ordmC b1 m = 181 mg aquecimento de 25ordmC ateacute 135ordmC b2 aquecimento de 25ordmC ateacute 165ordmC apoacutes

arrefecimento de b1 ateacute 25ordmC b3 aquecimento de 25ordmC ateacute 197ordmC apoacutes arrefecimento de b2 ateacute 25ordmC β =

10ordmCmin

Temperatura (ordmC)

Flu

xo d

e C

alo

r (m

W)

34

Na Figura 215 observam-se duas transiccedilotildees endoteacutermicas antes do pico de fusatildeo Estas transformaccedilotildees de fase

foram estudadas por espectroscopia de IV

O espectro de IV da amostra de partida Figura 216 a) confirma que na cristalizaccedilatildeo em acetonitrilo foi gerada

uma mistura dos polimorfos α e δ (Figura 216 a)) Registou-se tambeacutem espectros de IV da amostra aquecida ateacute

135ordmC (como na curva de DSC b1 da Figura 215) Figura 216 b)) seguida de arrefecimento ateacute 25ordmC e da

amostra aquecida ateacute 165ordmC Figura 216 c)

Figura 216 ndash Espectro de Infravermelho de a) amostra de pirazinamida cristalizada em acetonitrilo b) amostra anterior

apoacutes aquecimento ateacute 135ordmC c) amostra apoacutes aquecimento ateacute 165ordmC A) espectros dos polimorfos α e

δ puros B) espectro do polimorfo γ puro

Satildeo evidentes a partir da Figura 216 as transiccedilotildees do polimorfo δ para o polimorfo α que posteriormente se

transforma no polimorfo γ A identidade das fases soacutelidas foi ainda confirmada por difracccedilatildeo de raios-X reali-

zadas em amostras preparadas de forma similar

Apesar de natildeo poder ser obtida a forma polimoacuterfica β pura os dados de DSC e termomicroscopia realizados na

amostra 5 (β + γ) mostram uma transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido endoteacutermica aos 95ordmC β = 10ordmCmin (Figura 217)

originando o polimorfo γ como depois foi confirmado por espectroscopia de IV e pela temperatura de fusatildeo

caracteriacutestica

Numero de onda cm-1

Absorv

ancia

u

a

a)

b)

c)

A

B

35

Figura 217 ndash a) Curvas de aquecimento da pza cristalizada de dioxano polimorfos β e γ m = 166 mg β = 10ordmCmin b)

Imagens de termomicroscopia registadas antes e depois da transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido

Estabilidade relativa dos polimorfos de pirazinamida

Todas as transiccedilotildees de fase verificadas no estudo da pirazinamida satildeo endoteacutermicas e na ausecircncia de mudanccedilas

conformacionais significativas da moleacutecula de pza nos diferentes polimorfos este comportamento aponta para

uma relaccedilatildeo enantiotroacutepica entre as fases envolvidas [122641] De acordo com Burger e Ramberger esta regra

da entalpia da transiccedilatildeo faz previsotildees correctas em 99 dos casos [26] A partir do estudo do comportamento

teacutermico das formas α β δ e γ da pirazinamida pode-se prever o diagrama energia de Gibbs em funccedilatildeo da tem-

peratura que se apresenta na Figura 218

Figura 218 ndash Diagrama de energia temperatura das formas cristalinas (α β δ e γ) da pirazinamida G representa a ener-

gia de Gibbs T a temperatura de transiccedilatildeo

Temperatura (ordmC)

dQ

dt

(mW

)

a) b)

Antes da transiccedilatildeo Depois da Transiccedilatildeo

Temperatura

Energ

ia

36

De acordo com este diagrama o polimorfo δ eacute a forma soacutelida termodinamicamente estaacutevel agrave temperatura

ambiente e o polimorfo γ eacute a forma cristalina mais estaacutevel acima de ~ 145ordmC De realccedilar a elevada estabilidade

cineacutetica de todas as formas polimoacuterficas da pirazinamida

22 Estudo da Picolinamida

Na tabela satildeo apresentadas imagens registadas sob luz polarizada das formas soacutelidas obtidas por cristalizaccedilatildeo a

partir das soluccedilotildees e tambeacutem da amostra de partida

Tabela 26 ndash Picolinamida Imagens dos soacutelidos obtidos em diferentes condiccedilotildees experimentais (luz polarizada

ampliaccedilatildeo 200x)

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

1

-

Amostra comercial

4

Etanol

P1

2

Acetato de etilo

P1

5

Etanol

P2

3

Acetato de etilo

P2

Foram observadas formas cristalinas com diferentes morfologias Quer na utilizaccedilatildeo de acetato de etilo quer na

amostra comercial foram obtidos cristais com a forma de placas apesar de apresentarem tamanhos diferentes

Os cristais que precipitaram usando etanol como solvente apresentam a forma de aglomerados esfeacutericos

Devido a problemas teacutecnicos com o difractoacutemetro de raios-X de poacute do Departamento de Fiacutesica da Universida-

de de Coimbra natildeo foi possiacutevel caracterizar as amostras por este meacutetodo

221 ndash Estudo da Picolinamida comercial

Apenas a picolinamida comercial foi caracterizada num equipamento de difracccedilatildeo de raios-X de poacute sendo a

amostra sujeita a moagem antes do ensaio O difractograma obtido estaacute representado na Figura 219 juntamen-

te com o espectro simulado da forma cristalina de picolinamida que se encontra caracterizada estruturalmente

37

[24] O difractograma de poacute da picolinamida comercial tem picos caracteriacutesticos a 2θ = 1665 1737 2068

2516 2802 3500ordm

10 20 30 40

Inte

nsid

ade

2Theta

b) Simulado

a) Experimental

Figura 219 ndash Espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute da picolinamida comercial a) experimental b) simulado

Da comparaccedilatildeo entre os dois difractogramas natildeo eacute possiacutevel afirmar que nos dois casos as moleacuteculas tenham a

mesma orientaccedilatildeo cristalograacutefica Voltaremos a discutir estes resultados mais tarde

O comportamento teacutermico da amostra de picolinamida comercial foi investigado por calorimetria diferencial de

varrimento e por termomicroscopia com luz polarizada

Na Figura 220 eacute apresentada uma curva tiacutepica obtida no estudo da picolinamida comercial por calorimetria

diferencial de varrimento com uma velocidade de varrimento β = 10ordmCmin realizando um aquecimento de

25ordmC ateacute 115ordmC

20 40 60 80 100

20

40

Temperatura (C)

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Figura 220 ndash Curva de DSC para a PA comercial aquecimento de 25ordmC ateacute 115ordmC β = 10ordmCmin m = 138mg

A curva de DSC da PA comercial Figura 220 apresenta tipicamente trecircs sinais endoteacutermicos De um conjunto

de 3 amostras independentes obteve-se para o 1ordmpico os valores de Tonset = (802plusmn005) ordmC e ∆H =

38

(020plusmn001)kJmol para o 2ordmpico os valores de Tonset = (10175plusmn008) ordmC e ∆H = (022plusmn001) kJmol e para o

3ordmpico os valores de Tonset = (1067plusmn01) ordmC e ∆H = (187plusmn005) kJmol Tabela 27

Tabela 27 ndash Valores de temperatura e de entalpia das transiccedilotildees de fase registadas no aquecimento da pico-

linamida amostra comercial β = 10ordmCmin

1ordmPico 2ordmPico 3ordmPico

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) 1 802 020 1018 022 1066 187 2 802 019 1017 022 1068 187 3 802 020 1018 021 1067 188

Meacutedia e desvio padratildeo 802plusmn005 020plusmn001 10175plusmn008 022plusmn001 1067plusmn01 187plusmn005

Imagens de termomicroscopia obtidas num varrimento realizado em condiccedilotildees idecircnticas satildeo apresentadas na

Figura 221 e confirmam o primeiro processo endoteacutermico como uma transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido

25ordmC 86ordmC 96ordmC 98ordmC

108ordmC 115ordmC

Figura 221 ndash Transiccedilotildees de fase observadas para a PA comercial por termomicroscopia de luz polarizada no decurso do

aquecimento de 25ordmC a 115ordmC β = 10ordmCmin ampliaccedilatildeo 200x

Uma vez confirmada a existecircncia de transiccedilotildees soacutelido-soacutelido no aquecimento da amostra de picolinamida

comercial estudou-se este processo em mais pormenor Fizeram-se ciclos de aquecimento arrefecimento ateacute

95ordmC e ateacute 105ordmC (temperaturas a que se verifica o fim da transiccedilatildeo) que se encontram representadas nas Figu-

ras 222 e 223

39

20 30 40 50 60 70 80 90 100

19

20

21F

luxo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

Arrefecimento

1 Aquecimento

20 40 60 80 100 120

20

30

40

Temperatura (C)

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Figura 222 ndash Curvas de DSC para a PA comercial β = 10ordmCmin m = 147mg a) aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC segui-

do de arrefecimento ateacute 25ordmC b) 2ordm aquecimento de 25ordmC ateacute 115ordmC

20 30 40 50 60 70 80 90 100 110

19

20

21

22

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

Arrefecimento

1 Aquecimento

20 40 60 80 100 120

20

30

40

Temperatura (C)

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Figura 223 ndash Curvas de DSC para a PA comercial β = 10ordmCmin m = 143mg a) aquecimento de 25ordmC ateacute 105ordmC segui-

do de arrefecimento ateacute 25ordmC b) 2ordm aquecimento de 25ordmC ateacute 115ordmC

Como eacute visiacutevel na Figura 222 no processo de arrefecimento natildeo eacute registada qualquer transiccedilatildeo de fase o que se

confirma pela ausecircncia de endoteacutermica correspondente agrave transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido na curva b) Em contrapartida

no processo de arrefecimento ilustrado na Figura 223 regista-se um processo exoteacutermico de baixa energia e no

aquecimento subsequente apenas o principal pico de fusatildeo eacute observado

Antes de passar agrave avaliaccedilatildeo por espectroscopia de Infravermelho dos diferentes soacutelidos obtidos nestes ciclos de

aquecimento arrefecimento referiremos os resultados de estudos por DSC dos soacutelidos obtidos por arrefeci-

mento do fundido

Nas Figuras 224 e 225 ilustram-se alguns resultados de ciclos de aquecimento arrefecimento a partir do fun-

dido β = 10ordmCmin Como se vecirc na Figura 224 c) apoacutes a cristalizaccedilatildeo do fundido satildeo obtidos dois picos de

elevada entalpia com Tonset = 102ordmC e 106ordmC que indiciam fusatildeo de duas formas polimoacuterficas diferentes Com

base nestes resultados eacute razoaacutevel interpretar a transiccedilatildeo a 102ordmC como um processo de fusatildeo Neste sentido o

ciclo aquecimento arrefecimento ilustrado na Figura 223 a) terminaria com a fusatildeo de uma contribuiccedilatildeo resi-

a) b)

a) b)

40

dual de uma forma soacutelida que no arrefecimento cristaliza no polimorfo mais abundante obtendo-se em seguida

fusatildeo desta forma pura Figura 223 b) Pode concluir-se que da comparaccedilatildeo das Figuras 224 e 225 que o arre-

fecimento do fundido pode resultar em formaccedilatildeo de estruturas diferentes em ciclos diferentes

20 40 60 80 100 120

-20

-10

0

10

20

30

40

50

Flu

xo

de C

alo

r (m

W)

Temperatura (C)

c) 2 Aquecimento

b) Arrefecimento

a) 1 Aquecimento

Figura 224 ndash Curvas de DSC para a PA comercial β = 10ordmCmin m = 164mg aquecimento seguido de arrefecimento e

novo aquecimento

20 40 60 80 100 120

-50

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

50

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

e) 3 Aquecimento

d) 2 Arrefecimento

c) 2 Aquecimento

b) 1 Arrefecimento

a) 1 Aquecimento

Figura 225 ndash Curvas de DSC para a PA comercial m = 147mg 1ordmaquecimento β = 10ordmCmin 1ordmarrefecimento β =

1ordmCmin 2ordmaquecimento β = 10ordmCmin 2ordmarrefecimento β = 10ordmCmin 3ordmaquecimento β =

10ordmCmin

Foram registados os espectros de FTIRATR da amostra obtida em ciclos de aquecimento arrefecimento

como referidos na Figura 222 a) e 223 a) Os espectros satildeo apresentados na Figura 226 onde estatildeo tambeacutem

identificadas as bandas principais

41

000

005

010

015

1612

316832751294

695

749

784

825

996

1043

10881155

1221

1246

1288

1386

1440

1468

15671586

1668

C 105

000

007

014

16143060

327434113450

1567

695

749

793

825

910

996

104310911164

1250

1288

1386

1443

1468

1586

Ab

so

rva

ncia

u

a

C 95

3300 3000 2700 1600 1400 1200 1000 800

000

008

016

3060

3451

15671601

1662

31663432

698

755

793

828907

996

10401094

1145

1285

1386

1440

15861659

3166

3273

Numero de onda cm-1

C 253415

Figura 226 ndash Espectro de IVATR da PA comercial a) composto de partida b) apoacutes aquecimento ateacute 95ordmC c) apoacutes

aquecimento ateacute 105ordmC

Eacute interessante verificar a semelhanccedila do perfil das bandas do espectro da picolinamida comercial Figura 226 a)

na regiatildeo de elongaccedilatildeo do NndashH com o dos espectros dos polimorfos α e δ da pirazinamida (Figuras 25 e 27)

Relembremos que nestas duas fases da pirazinamida haacute associaccedilatildeo molecular com a formaccedilatildeo de dois diacutemeros

centrossimeacutetricos que estatildeo tambeacutem presentes no cristal da picolinamida

Os espectros dos soacutelidos resultantes dos diferentes tratamentos teacutermicos diferem principalmente como espera-

do na regiatildeo de elongaccedilatildeo do NndashH e na amida I O espectro c) apresenta grande semelhanccedila com o obtido por

Fausto e Colaboradores [23 25] para um cristal obtido por annealing dum filme de vidro a T = 280 K e corres-

ponde a um polimorfo diferente do que estaacute presente na amostra de partida

O espectro apresentado na Figura 226 b) na interpretaccedilatildeo que temos vindo a fazer seria originado por uma

mistura de polimorfos Para a validaccedilatildeo desta interpretaccedilatildeo seraacute essencial proceder ao estudo por difracccedilatildeo de

raios-X de poacute das amostras preparadas de modo idecircntico

Numa nota final apresenta-se na Figura 227 A o espectro FTIRATR registado apoacutes moagem da amostra de

picolinamida comercial em almofariz no procedimento habitualmente usado na preparaccedilatildeo de pastilha para

infravermelho Como eacute evidente da comparaccedilatildeo com o espectro da amostra analisada sem preparaccedilatildeo Figura

227 B a moagem produz alteraccedilatildeo da forma polimoacuterfica Lembremos que na obtenccedilatildeo do espectro de difrac-

ccedilatildeo de raios-X de poacute apresentado na Figura 219 se procedeu agrave moagem do composto Seraacute portanto necessaacute-

rio realizar mais ensaios sobre a amostra comercial para confirmar as conclusotildees que a Figura 219 indica as

diferenccedilas observadas nos difractogramas poderatildeo resultar da moagem da amostra

a)

b)

c)

42

3600 3500 3400 3300 3200 3100 3000 2900 2800

000

005

010

015

Ab

so

rvacircn

cia

(u

a)

Numero de onda (cm-1)

B Amostra comercial

A Amostra comercial sujeita a moagem

1600 1400 1200 1000 800 600

000

005

010

015

020

025

030

Abso

rvacirc

ncia

(u a

)

Numero de onda (cm-1)

B Amostra comercial

A Amostra comercial sujeita a moagem

Figura 227 ndash Espectro de IVATR da picolinamida a) 3600 ndash 2800 cm-1 b) 1700 ndash 600 cm-1 A amostra comercial sujeita

a moagem B amostra comercial

222 ndash Estudo da Picolinamida cristalizada em acetato de etilo e em etanol

A investigaccedilatildeo do comportamento teacutermico das diferentes amostras obtidas por cristalizaccedilatildeo em soluccedilatildeo por

calorimetria diferencial de varrimento de 25ordmC ateacute agrave fusatildeo estaacute ilustrado nas Figuras 228 a 229 Para os soacutelidos

obtidos por cristalizaccedilatildeo em etanol e em acetato de etilo agrave temperatura ambiente eacute registado um pico de fusatildeo

largo com temperatura de onset entre 96 e 97ordmC e entalpia compreendida entre 15 e 18 kJmol Os ensaios

foram efectuados 3 semanas apoacutes a preparaccedilatildeo das amostras e natildeo eacute expectaacutevel que a largura do pico possa ser

devida agrave contaminaccedilatildeo com o solvente Em ensaios realizados dois meses mais tarde verificou-se que natildeo ocor-

reu alteraccedilatildeo na amostra cristalizada de etanol enquanto que evoluccedilatildeo niacutetida teve lugar na amostra cristalizada

de acetato de etilo agrave temperatura ambiente Figuras 230 e 231

Na amostra obtida por cristalizaccedilatildeo em acetato de etilo com evaporaccedilatildeo do solvente a 4ordmC para aleacutem deste

primeiro pico eacute tambeacutem observado um segundo pico com temperatura de onset Tonset ~ 105ordmC Estes resulta-

dos apontam para a existecircncia de polimorfos gerados concomitantemente por este meacutetodo de cristalizaccedilatildeo

estando previstas novas experiecircncias para verificar a reprodutibilidade dos resultados e caso esta se confirme a

investigaccedilatildeo do soacutelido obtido por difracccedilatildeo de raios-X de poacute e de monocristal

a) b)

43

20 40 60 80 100 120

20

25

30

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

b) PA em acetato de etilo (frio)

a) PA em acetato de etilo (T amb)

Figura 228 ndash Curvas de DSC para a PA cristalizada em acetato de etilo β = 10ordmCmin a) meacutetodo P1prime m = 147 mg b)

meacutetodo P2prime m = 148 mg

20 40 60 80 100 120

20

25

30

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

b) PA em etanol (frio)

a) PA em etanol (T amb)

Figura 229 ndash Curvas de DSC para a PA cristalizada em etanol β = 10ordmCmin a) meacutetodo P1prime m = 152 mg b) meacutetodo

P2prime m = 149 mg

44

20 40 60 80 100 120

20

30

40

50

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

b) Aquecimento em Maio

a) Aquecimento em Marccedilo

Figura 230 ndash Curvas de DSC para a PA cristalizada em acetato de etilo agrave temperatura ambiente β = 10ordmCmin a) aque-

cimento em Marccedilo m = 138 mg b) aquecimento em Maio m = 135 mg

20 40 60 80 100 120

20

22

24

26

28

Flu

xo

de

Calo

r (m

W)

Temperatura (C)

b) Aquecimento em Maio

a) Aquecimento em Marccedilo

Figura 231 ndash Curvas de DSC para a PA cristalizada em etanol agrave temperatura ambiente β = 10ordmCmin a) aquecimento em

Marccedilo m = 139 mg b) aquecimento em Maio m = 144 mg

23 Estudo do Ibuprofeno

Como referido na secccedilatildeo 143 estaacute descrito que a mesma forma polimoacuterfica do ibuprofeno eacute obtida por crista-

lizaccedilatildeo em vaacuterios solventes e seguindo vaacuterios meacutetodos experimentais Os cristais tecircm morfologias diferentes e

propriedades mecacircnicas diferentes [28303142]

45

Neste capiacutetulo apresentam-se os resultados preliminares dum estudo calorimeacutetrico das amostras soacutelidas do ibu-

profeno cristalizadas em diferentes solventes e tambeacutem de amostras comerciais de duas origens distintas reali-

zado com o objectivo de averiguar o seu comportamento teacutermico

As formas soacutelidas obtidas por cristalizaccedilatildeo a partir das soluccedilotildees do ibuprofeno estatildeo apresentadas na tabela

seguinte

Tabela 28 ndash Imagens de formas soacutelidas do Ibuprofeno obtidas em diferentes condiccedilotildees experimentais (luz pola-

rizada 200x)

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

1

-

Comercial Sigma

4

Acetona

P2

2

Acetona

P1

5

n-Hexano

P2

3

n-Hexano

P1

Efectuou-se um estudo por difracccedilatildeo de raios-X de poacute das amostras de Ibuprofeno da Sigma e da amostra cris-

talizada de n-Hexano agrave temperatura ambiente O difractograma obtido experimentalmente para a amostra da

Sigma e o simulado para a forma I estatildeo representados na Figura 232 O espectro obtido para a amostra crista-

lizada em n-hexano era indistinguiacutevel destes

0 10 20 30 40

Inte

nsid

ad

e

2Theta

b) IBP Sigma

a) IBP forma I

Figura 232 ndash Espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute do ibuprofeno a) forma I b) Sigma

46

Da comparaccedilatildeo entre os dois difractogramas eacute possiacutevel afirmar que em ambos os casos as moleacuteculas tecircm a

mesma orientaccedilatildeo cristalograacutefica

Iniciou-se o estudo das amostras de ibuprofeno comercial da Sigma e da USP por Calorimetria Diferencial de

Varrimento com uma velocidade de varrimento β = 10ordmCmin realizando um aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC

(Figuras 233 e 234)

20 30 40 50 60 70 80 90

20

25

30

35

40

Temperatura (C)

Flu

xo d

e C

alo

r (m

W)

Figura 233 ndash Curva de DSC para o IBP comercial Sigma aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC β = 10ordmCmin m = 125mg

20 30 40 50 60 70 80 90

20

22

24

26

28

Temperatura (C)

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Figura 234 ndash Curva de DSC para o IBP USP aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC β = 10ordmCmin m = 134mg

As curvas de DSC apresentam apenas um sinal endoteacutermico estando os paracircmetros caracteriacutesticos da curva de

fusatildeo apresentados na Tabela 29

47

Tabela 29 ndash Valores de temperatura e de entalpia da transiccedilatildeo de fase registada no

aquecimento do ibuprofeno amostra da Sigma e da USP β = 10ordmCmin

Sigma USP

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

1 747 251 752 257 2 753 253 752 256 3 751 260 752 256 4 751 246 752 257

Meacutedia e desvio padratildeo 751plusmn03 253plusmn05 752plusmn005 257plusmn005

Natildeo haacute diferenccedilas significativas entre os resultados obtidos para as duas amostras apesar do pico de fusatildeo da

amostra da USP ser mais estreito

O estudo das amostras ibuprofeno obtidas por cristalizaccedilatildeo de acetona (P1 e P2) foi realizado por calorimetria

diferencial de varrimento na mesma gama de temperatura com velocidades de varrimento diferentes (β =

10ordmCmin e β = 2ordmCmin Figura 235)

70 75 80

18

20

22

24

26

28

30

32

34

36

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

2 - Cristalizaccedilao a frio

1 - Cristalizaccedilao agrave T amb

70 75 80

18

20

22

24

26

28

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

4 - Cristalizaccedilao a frio

3 - Cristalizaccedilao agrave T amb

Figura 235 ndash Curva de DSC para o IBP cristalizado de acetona procedimentos P1rsquo e P2rsquo aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC

a) β = 10ordmCmin m = 134mg b) β = 2ordmCmin 3 m = 138mg 4 m = 135 mg

O pico de fusatildeo obtido a partir da amostra cristalizada agrave temperatura ambiente apresenta-se parcialmente divi-

dido Uma explicaccedilatildeo comum para este facto eacute a existecircncia de polimorfismo Os paracircmetros caracteriacutesticos

destas curvas estatildeo apresentados na Tabela 210

a) b)

3

4

48

Tabela 210 ndash Valores de temperatura e de entalpia da transiccedilatildeo de fase registada no aquecimento do ibuprofeno

cristalizado de acetona β = 10ordmCmin e β = 2ordmCmin

A partir dos resultados apresentados na Tabela 210 podemos concluir que os cristais obtidos por cristalizaccedilatildeo a

baixa temperatura fundem aproximadamente 1ordmC abaixo dos cristais obtidos por cristalizaccedilatildeo agrave temperatura

ambiente Verifica-se ainda que mesmo a velocidades de varrimento diferentes os cristais obtidos nas mesmas

condiccedilotildees apresentam temperatura de fusatildeo muito semelhante

Os termogramas obtidos no estudo do ibuprofeno cristalizado de n-hexano (P1 e P2) por calorimetria dife-

rencial de varrimento com velocidades de varrimento diferentes (β = 10ordmCmin e β = 2ordmCmin) estatildeo apre-

sentados na Figura 236 e na Tabela 211

70 75 80

12

14

16

18

20

22

24

26

28

30

32

34

36

38

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

2 - Cristalizaccedilao a frio

1 - Cristalizaccedilao agrave T amb

70 75 80

20

22

24

26

28

30

Flu

xo d

e C

alo

r (m

W)

Temperatura (C)

4 - Cristalizaccedilao a frio

3 - Cristalizaccedilao agrave T amb

Figura 236 ndash Curva de DSC para o IBP cristalizado de n-hexano procedimentos P1rsquo e P2rsquo aquecimento de 25ordmC ateacute

95ordmC a) β = 10ordmCmin 1 m = 143mg 2 m = 139 mg b) β = 2ordmCmin 3 m = 140mg 4 m = 137 mg

A partir dos resultados podemos concluir que os cristais obtidos agrave temperatura ambiente e os cristais obtidos

com a cristalizaccedilatildeo a frio natildeo apresentam grande diferenccedila a niacutevel de temperatura e entalpia de fusatildeo No entan-

to o sinal obtido a partir da amostra cristalizada agrave temperatura ambiente aquecida tanto a 10ordmCmin como a

2ordmCmin apresenta-se dividido apesar da divisatildeo ser mais notoacuteria a 2ordmCmin

Cristalizaccedilatildeo agrave T amb Cristalizaccedilatildeo a frio

β 10ordmCmin 2ordmCmin 10ordmCmin 2ordmCmin

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

1 747 215 751 203 733 223 737 232

2 739 233 731 201 733 219 738 228

3 752 228 731 219 744 223 739 229

4 749 237 745 237 738 223 739 231

5 752 249 746 243 742 218 740 230

6 749 235 760 241 743 224 736 229

Meacutedia e desvio padratildeo 748plusmn05 233plusmn11 744plusmn10 224plusmn17 739plusmn05 222plusmn03 738plusmn02 230plusmn02

a) b)

49

Tabela 211 ndash Valores de temperatura e de entalpia da transiccedilatildeo de fase registada no aquecimento do ibuprofeno

cristalizado de n-hexano β = 10ordmCmin e β = 2ordmCmin

A partir dos resultados obtidos por DSC verificou-se que tanto a amostra cristalizada de acetona como a amos-

tra cristalizada de n-hexano ambas agrave temperatura ambiente apresentavam um pico de fusatildeo composto o que

pode indicar a ocorrecircncia de transiccedilotildees soacutelido-soacutelido e aleacutem disso temperatura de fusatildeo que difere da das

amostras obtidas na Sigma e na USP Sendo assim fez-se um estudo mais pormenorizado das amostras cristali-

zadas de n-hexano por comparaccedilatildeo com as amostras de ibp da Sigma e da USP por espectroscopia de IV para

caracterizaccedilatildeo da forma inicial A Figura 237 mostra os espectros de espectroscopia de IV-ATR das amostras

3000 2800 2600 2400

000

005

010

015

020

2540

2540

2540

2542

2601

2601

2601

2601

2631

2631

2631

2631

2729

2728

2728

2728

2850

2850

2850

2850

2868

2868

2868

2868

2877

2875

2875

2876

2924

2922

2922

2924

2954

2954

2956

Ab

so

rvacirc

ncia

(u

a

)

Numero de Onda (cm-1)

IBP USP

IBP comercial

IBP n-Hexano (frio)

IBP n-Hexano (Tamb)

2954

1800 1600 1400 1200 1000 800

000

005

010

015

020

025

030

035

040

045

050668

690747

779

849

867936

948

9701007

1070

1092

1124

1184

1231

12681320

1379

1419

14621506

Ab

so

rvacircncia

(u

a

)

Numero de Onda (cm-1)

IBP USP

IBP comercial

IBP n-Hexano (frio)

IBP n-Hexano (Tamb)

1712

Figura 237 ndash Espectro de IV (25ordmC) ibp USP ibp Sigma e ibp cristalizado de n-hexano a) 3100 ndash 2400 cm-1 b) 1800 ndash

650 cm-1

Os espectros de infravermelho das amostras a 25ordmC apontam para que se trate da mesma forma polimoacuterfica

Espectros de difracccedilatildeo de raios-X de poacute da amostra da Sigma e da amostra obtida por cristalizaccedilatildeo em n-

hexano natildeo mostraram tambeacutem diferenccedilas

Assim sendo a partir destes resultados natildeo satildeo detectadas diferenccedilas significativas entre as amostras de partida

e entatildeo as diferenccedilas registadas no comportamento teacutermico natildeo apontam para polimorfismo mas para altera-

ccedilotildees na formaccedilatildeo dos cristais nomeadamente no crescimento e tamanho das partiacuteculas[43ndash45] Estudos adicio-

nais satildeo necessaacuterios para confirmar esta hipoacutetese

Cristalizaccedilatildeo agrave T amb Cristalizaccedilatildeo a frio

β 10ordmCmin 2ordmCmin 10ordmCmin 2ordmCmin

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

1 741 224 744 236 742 247 744 249

2 744 223 748 234 746 242 742 247 3 740 225 745 238 743 246 740 242

4 743 227 747 237 743 243 745 240 Meacutedia e desvio padratildeo 742plusmn02 225plusmn02 746plusmn02 236plusmn02 743plusmn01 244plusmn02 743plusmn02 245plusmn04

50

51

Capiacutetulo 3

52

53

3 Conclusotildees

Alguns pontos discutidos nesta dissertaccedilatildeo merecem ser referidos como observaccedilotildees conclusivas A Calorime-

tria Diferencial de Varrimento (DSC) eacute um valioso instrumento de investigaccedilatildeo para caracterizar formas poli-

moacuterficas Com esta teacutecnica recolhe-se uma grande riqueza de informaccedilatildeo em relaccedilatildeo agrave estabilidade da substacircn-

cia em estudo tipo de transformaccedilatildeo que ocorre a uma dada temperatura por aquecimento ou arrefecimento e

mecanismo que preside a cada uma das transformaccedilotildees observadas Mas por si soacute esta teacutecnica natildeo eacute suficiente

para identificar a existecircncia de diferentes polimorfos de um mesmo composto Daiacute haver a necessidade de efec-

tuar um estudo mais completo utilizando teacutecnicas como a termomicroscopia espectroscopia de absorccedilatildeo no

infravermelho e ainda difracccedilatildeo de raios X de poacute

Conseguiram obter-se amostras puras de trecircs formas polimoacuterficas da pirazinamida a forma alfa (PZA comercial

e cristalizada em aacutegua) a forma delta (PZA cristalizada de acetona) e a forma gama (PZA obtida por liofiliza-

ccedilatildeo) as quais foram caracterizadas por espectroscopia de infravermelho

O polimorfo alfa da pirazinamida (α-PZA) e a forma delta (δ-PZA) por aquecimento transformam-se no poli-

morfo gama (γ-PZA) A forma gama por sua vez por aquecimento natildeo sofre qualquer transformaccedilatildeo de fase

ateacute agrave fusatildeo Foi possiacutevel tambeacutem identificar a transiccedilatildeo δrarrα em amostra do polimorfo delta quando contami-

nado com a forma alfa

Podemos ainda concluir mediante os resultados obtidos e com os conhecimentos adquiridos que estamos

perante casos de enantiotropia sendo o polimorfo delta a forma termodinamicamente estaacutevel agrave temperatura

ambiente Todos os polimorfos de pirazinamida satildeo cineticamente estaacuteveis agrave temperatura ambiente

No que diz respeito agrave picolinamida eacute interessante verificar a semelhanccedila do perfil das bandas do espectro da

picolinamida comercial na regiatildeo de elongaccedilatildeo do NndashH com o dos espectros dos polimorfos α e δ da pirazi-

namida Relembremos que nestas duas fases da pirazinamida haacute associaccedilatildeo molecular com a formaccedilatildeo de dois

diacutemeros centrossimeacutetricos que estatildeo tambeacutem presentes no cristal da forma I da picolinamida Verificou-se

ainda que a amostra comercial de picolinamida quando sujeita a moagem sofre alteraccedilatildeo da forma polimoacuterfica

No estudo realizado por DSC foi possiacutevel identificar pelo menos duas formas polimoacuterficas

Em ciclos de aquecimento arrefecimento verifica-se que o arrefecimento do fundido pode resultar em forma-

ccedilatildeo de estruturas diferentes em ciclos diferentes

A cristalizaccedilatildeo em acetato de etilo a 4ordmC aponta para a existecircncia de polimorfos gerados concomitantemente

por este meacutetodo de cristalizaccedilatildeo Estatildeo previstas novas experiecircncias para verificar a reprodutibilidade dos resul-

tados e caso esta se confirme a investigaccedilatildeo dos soacutelidos obtidos por difracccedilatildeo de raios-X de poacute e de monocris-

tal Quanto ao estudo das amostras cristalizadas em etanol e acetato de etilo em ensaios realizados dois meses

apoacutes a preparaccedilatildeo das amostras verificou-se que natildeo ocorreu alteraccedilatildeo na amostra cristalizada de etanol

enquanto que evoluccedilatildeo niacutetida teve lugar na amostra cristalizada de acetato de etilo por evaporaccedilatildeo do solvente agrave

temperatura ambiente

No estudo das amostras do ibuprofeno a partir dos resultados obtidos por DSC verificou-se que tanto a amos-

tra cristalizada de acetona como a amostra cristalizada de n-hexano ambas agrave temperatura ambiente apresenta-

54

vam um pico de fusatildeo composto o que poderia indicar a presenccedila de uma mistura de polimorfos mas atraveacutes

de um estudo mais pormenorizado usando Espectroscopia de Infravermelho e Difracccedilatildeo de Raios-X de poacute

esta hipoacutetese natildeo eacute aparentemente suportada podendo a divisatildeo dos picos dever-se ao tamanho das partiacuteculas

formadas durante o crescimento dos cristais Esta hipoacutetese teraacute de ser confirmada em trabalho futuro Este eacute

um exemplo interessante da importacircncia da utilizaccedilatildeo combinada de diferentes meacutetodos de estudo na investiga-

ccedilatildeo de polimorfismo

55

Capiacutetulo 4

56

57

4 Experimental

41 Materiais e Meacutetodos

411 ndash Materiais

4111 - Preparaccedilatildeo das amostras

A pirazinamida utilizada neste trabalho foi fornecida pela Fluka com uma pureza superior a 99 As amostras

de partida de picolinamida e ibuprofeno foram adquiridas agrave Sigma com purezas de 98 e 99 respectivamen-

te tendo-se usado tambeacutem ibuprofeno padratildeo USP

Na geraccedilatildeo das formas polimoacuterficas da pirazinamida foram usados diferentes processos de cristalizaccedilatildeo No

procedimento cristalizaccedilatildeo a partir de soluccedilotildees P1 usaram-se ~ 005 mmol do composto de partida dissolvidas

em 6 mL de um dado solvente agrave temperatura ambiente as soluccedilotildees foram filtradas para uma caixa de Petri e o

solvente evaporado agrave temperatura ambiente (~ 20ordmC) Foram usados como solventes aacutegua acetona dioxano

acetonitrilo e os soacutelidos obtidos foram analizados apoacutes um periacuteodo de duas semanas O segundo procedimento

ensaiado P2 consistiu num processo de liofilizaccedilatildeo efectuado num equipamento Labconco 5 soluccedilatildeo aquosa

preacute-congelada a -80ordmC ciclo de liofilizaccedilatildeo -30ordmC durante 2h -10ordmC durante 4h 0ordmC durante 6h 5ordmC durante

6h 10ordmC durante 48h e depois mantida agrave temperatura ambiente

No caso da picolinamida foi avaliada a formaccedilatildeo de formas soacutelidas usando o procedimento P1 descrito para a

pirazinamida (P1) empregando como solventes acetato de etilo e etanol tendo-se tambeacutem estudado cristaliza-

dos a partir do fundido (P2)

Na geraccedilatildeo das formas polimoacuterficas do ibuprofeno foram igualmente usados diferentes processos de cristaliza-

ccedilatildeo usando diferentes condiccedilotildees O procedimento 1 (P1) foi realizado da mesma forma da usada em P1 da

pirazinamida No procedimento 2 (P2) as soluccedilotildees foram preparadas da mesma forma que em P1 e apoacutes a

filtraccedilatildeo foram colocadas num frigoriacutefico a 4ordmC e o solvente evaporou a esta temperatura

Foram utilizados solventes de qualidade analiacutetica

412 ndash Meacutetodos

4121 ndash Calorimetria Diferencial de Varrimento (DSC)

A teacutecnica de Calorimetria Diferencial de Varrimento (DSC) ocupa um lugar de relevo de entre os meacutetodos de

investigaccedilatildeo da estrutura dos soacutelidos Trata-se de um meacutetodo largamente vulgarizado para o qual se dispotildee de

58

equipamento que apresenta na actualidade muitas potencialidades e que permite a obtenccedilatildeo de propriedades

termodinacircmicas com elevado grau de precisatildeo

A Calorimetria Diferencial de Varrimento eacute uma teacutecnica de anaacutelise teacutermica que regista a diferenccedila de fluxo teacuter-

mico entre a amostra e a referecircncia em funccedilatildeo do tempo ou da temperatura no decorrer de um programa de

temperatura preacute-seleccionado Eacute um meacutetodo de variaccedilatildeo entaacutelpica no qual a diferenccedila no fornecimento de

energia caloriacutefica entre uma substacircncia e um material de referecircncia eacute medida em funccedilatildeo da temperatura

enquanto a substacircncia em estudo e a referecircncia satildeo submetidas a um mesmo programa de aquecimento rigoro-

samente controlado

Estas medidas fornecem dados qualitativos e quantitativos em processos endoteacutermicos (absorccedilatildeo de energia

caloriacutefica) e exoteacutermicos (libertaccedilatildeo de energia caloriacutefica) permitindo obter informaccedilotildees referentes a alteraccedilotildees

de propriedades fiacutesicas eou quiacutemicas com por exemplo temperaturas caracteriacutesticas (temperatura de fusatildeo

cristalizaccedilatildeo transiccedilatildeo viacutetrea) grau de cristalinidade de um poliacutemero diagramas de fase entalpias de transiccedilatildeo

de fase e de reacccedilatildeo estabilidade teacutermica e oxidativa grau de pureza e cineacutetica de reacccedilotildees Por este motivo a

DSC eacute amplamente aplicada na caracterizaccedilatildeo de materiais orgacircnicos e inorgacircnicos cristalinos e amorfos assim

como nas induacutestrias farmacecircutica e cosmeacutetica alimentar etc

Como limitaccedilotildees desta teacutecnica refira-se a dificuldade de interpretaccedilatildeo (acontece algum processo mas qual)

requerendo normalmente outros meacutetodos complementares para a interpretaccedilatildeo dos resultados Para aleacutem dis-

so necessita de calibraccedilatildeo em toda a gama de temperatura

De acordo com os princiacutepios operacionais os caloriacutemetros diferenciais de varrimento podem ser divididos em

dois tipos de potecircncia compensada e de fluxo de energia caloriacutefica Neste trabalho utilizou-se o DSC do pri-

meiro tipo

Nos caloriacutemetros diferenciais de varrimento de potecircncia compensada (Figura 41) as ceacutelulas ou plataformas

onde se colocam a amostra e a referecircncia encontram-se equipadas individualmente com um sensor de resistecircn-

cia de platina que mede a temperatura de cada uma e uma resistecircncia de aquecimento

Figura 41 ndash Caloriacutemetro diferencial de varrimento de potecircncia compensada

Quando eacute detectada uma diferenccedila de temperatura entre a amostra e a referecircncia devido a uma alteraccedilatildeo da

amostra eacute alterada a energia teacutermica ( tH partpart ) fornecida agrave amostra de modo a manter um diferencial de tem-

peraturas nulo entre ambas (Tamostra = Treferecircncia) Uma vez que essa quantidade de energia eacute exactamente equiva-

1 ndash Resistecircncia de aquecimento 2 ndash Termoacutemetro

59

lente agrave quantidade de energia absorvida ou libertada na transformaccedilatildeo ocorrida na amostra o seu registo forne-

ce uma medida calorimeacutetrica directa da energia associada agrave transformaccedilatildeo

Como todos os instrumentos de medida os aparelhos de DSC apresentam um certo tempo de resposta devido

a alguma resistecircncia teacutermica o que se traduz pelo aparecimento de desvios da linha de base Para aumentar o

rigor das determinaccedilotildees o sinal calorimeacutetrico (SC) determinado pelo aparelho a aacuterea do pico eacute calibrado

determinando-se uma constante de calibraccedilatildeo K tal que realQ

SCK = sendo Qreal a energia caloriacutefica realmente

dissipado na ceacutelula A constante K eacute assim funccedilatildeo da temperatura da atmosfera em torno das ceacutelulas e de

quaisquer resistecircncias que conduzam a perdas de energia caloriacutefica As temperaturas de fusatildeo de padrotildees como

o iacutendio estanho chumbo por exemplo podem ser utilizadas para calibrar a temperatura indicada pelo equipa-

mento enquanto que a entalpia de fusatildeo destas substacircncias pode ser utilizada na calibraccedilatildeo do sinal calorimeacutetri-

co

Podem realizar-se ciclos de aquecimento arrefecimento percorridos entre a temperatura do azoto liacutequido e

700ordmC que eacute o limite superior de utilizaccedilatildeo da instrumentaccedilatildeo deste tipo recolhendo uma grande riqueza de

informaccedilatildeo relativamente agrave estabilidade da substacircncia em estudo tipo de transformaccedilatildeo que ocorre a uma dada

temperatura por aquecimento ou arrefecimento mecanismo que preside a cada uma das transformaccedilotildees obser-

vadas etc

Aproveitando as potencialidades do equipamento fazendo variar a velocidade de varrimento eacute ainda possiacutevel

estudar aspectos importantes relacionados com o mecanismo das transformaccedilotildees estruturais e pocircr em evidecircn-

cia a sobreposiccedilatildeo de sinais

Estes equipamentos aleacutem de possibilitarem medidas de baixos valores de variaccedilatildeo de entalpia possibilitam

ainda a utilizaccedilatildeo de pequenas quantidades de amostra (geralmente entre 1 e 20mg)

Procedimento experimental e equipamento utilizado

Os estudos de DSC foram realizados num caloriacutemetro Perkin-Elmer Pyris 1 equipado com sistema de refrige-

raccedilatildeo Intracooler com liacutequido de refrigeraccedilatildeo etilenoglicolaacutegua (11 vv) a ndash10ordmC usando azoto como gaacutes de

purga 20mLmin

As amostras foram preparadas em caacutepsulas em alumiacutenio de 10microl e 30microl Como ceacutelula de referecircncia usou-se uma

caacutepsula vazia idecircntica agrave usada para as amostras

A calibraccedilatildeo do aparelho foi feita de forma usual agrave velocidade de 10ordmCmin utilizada na grande maioria das

amostras A calibraccedilatildeo da temperatura [4647] foi realizada com padrotildees de elevada qualidade como o bifenilo

(CRM LGC 2610 Tfus = 6893plusmn003 ordmC) aacutecido benzoacuteico (CRM LGC 2606 Tfus = 12235 plusmn 002 ordmC) iacutendio

(Perkin-Elmer x = 9999 Tfus = 15660 ordmC) e cafeiacutena (substacircncia de calibraccedilatildeo Mettler Toledo ME 18 872

Tfus = 2356 plusmn 02 ordmC) A calibraccedilatildeo da entalpia foi realizada com iacutendio (∆fusH = 3286 plusmn 13 Jmol)

As amostras foram estudadas em ciclos de aquecimento arrefecimento a vaacuterias velocidade de varrimento

como seraacute referido posteriormente na apresentaccedilatildeo dos resultados e a calibraccedilatildeo confirmada a cada caso

60

4122 ndash Termomicroscopia

A termomicroscopia consiste na observaccedilatildeo microscoacutepica das amostras submetidas a aquecimento ou arrefeci-

mento usando luz polarizada As transformaccedilotildees que podem ocorrer na amostra em estudo podem ser obser-

vadas directamente na ocular do microscoacutepio ou registadas por meio de uma cacircmara fotograacutefica em viacutedeo com

a vantagem de serem gravadas e poderem ser estudadas em pormenor posteriormente Esta teacutecnica permite a

observaccedilatildeo dos efeitos dependentes da temperatura como por exemplo a fusatildeo dos cristais detecccedilatildeo de formas

cristalinas (polimorfismo)[48ndash49]

Com base no comportamento oacuteptico eacute costume dividir as substacircncias em dois grandes grupos Num o iacutendice

de refracccedilatildeo eacute independente da direcccedilatildeo de propagaccedilatildeo da radiaccedilatildeo apresenta um valor uacutenico para uma dada

substacircncia Estas substacircncias satildeo designadas opticamente por isotroacutepicas A este grupo pertencem os soacutelidos

amorfos e os soacutelidos cristalinos com arranjo reticular cuacutebico O outro grupo eacute caracterizado por apresentar um

iacutendice de refracccedilatildeo dependente da direcccedilatildeo de propagaccedilatildeo da luz As substacircncias que a ele pertencem satildeo

designadas opticamente por anisotroacutepicas Deste grupo fazem parte todos os soacutelidos cristalinos com excepccedilatildeo

daqueles que tecircm arranjo reticular cuacutebico

Na Figura 42 representa-se o dispositivo utilizado na observaccedilatildeo de uma amostra com luz polarizada

Figura 42 ndash Esquema de um sistema para observaccedilatildeo de uma amostra com luz polarizada

Um meio isotroacutepico natildeo altera a cor da radiaccedilatildeo que nela incide Contudo produz um decreacutescimo de intensida-

de da radiaccedilatildeo que torna visiacuteveis contornos na amostra e portanto permite acompanhar variaccedilotildees de forma e

volume que nela ocorram As amostras anisotroacutepicas apresentam cor diferente da luz incidente

Procedimento experimental e equipamento utilizado

O equipamento usado esquematicamente representado na Figura 43 eacute constituiacutedo por uma placa de aqueci-

mento DSC 600 da Linkam systems por um bloco central constituiacutedo por uma unidade CI94 cuja funccedilatildeo eacute

controlar a temperatura nas etapas de aquecimento arrefecimento uma unidade LNP942 que controla a

refrigeraccedilatildeo uma unidade VTO232 e um computador Intel (R) Pentium (R) 4 que controla todo o sistema A

ceacutelula eacute aquecida com um microforno cuja temperatura eacute controlada por sensores de Pt100 Para a observaccedilatildeo

Polarizador Amostra Analisador Detector

61

oacuteptica foi utilizado um microscoacutepio Leica DMRB uma cacircmara de viacutedeo Sony CCD-IRISRGB modelo DXC-

151 AP um monitor Sony HR Triniton modelo PVM-2053MD e um gravador de viacutedeo Sony SV0-1500P VHS

VCR Na anaacutelise de imagem usou-se o software da Linkam systems com RTVMS (Real Time Viacutedeo Measurement

System)

As amostras foram preparadas por dispersatildeo de uma pequena quantidade do material a estudar na ceacutelula da

amostra sendo esta coberta com uma tampa A dispersatildeo do material na ceacutelula permite estudar o comporta-

mento de partiacuteculas isoladas o que poderaacute ser uacutetil no caso da amostra ter comportamento heterogeacuteneo As

imagens foram obtidas por utilizaccedilatildeo combinada de luz polarizada e de compensadores de onda o que confere

agrave imagem de fundo uma cor uacutenica e natildeo negra Usou-se uma ampliaccedilatildeo de 200X

As amostras foram estudadas aquecendo a amostra entre os 25ordmC e a fusatildeo tendo sido usada uma velocidade

de 10ordmCmin

Figura 43 ndash Representaccedilatildeo esquemaacutetica do equipamento usado em termomicroscopia A ndash Placa de aquecimento B ndash

Microscoacutepio C ndash Cacircmara de viacutedeo D ndash Computador E ndash Interface graacutefica F ndash Sistema de controle da refri-

geraccedilatildeo G ndash Interface de computador H ndash Viacutedeo gravador I ndash Monitor J ndash Depoacutesito de azoto liacutequido

4123 ndash Conjugaccedilatildeo dos meacutetodos de Termomicroscopia e DSC

Os resultados obtidos a partir de medidas de DSC satildeo normalmente reprodutiacuteveis e quantitativos mas natildeo

podem estar sempre prontamente correlacionadas com a respectiva transformaccedilatildeo de fase ou reacccedilatildeo quiacutemica

que ocorre na substacircncia Tecircm sido feitas tentativas para melhorar alguns meacutetodos termoanaliacuteticos atraveacutes de

uma correlaccedilatildeo entre os seus resultados e as mudanccedilas fiacutesicas ou quiacutemicas da substacircncia em questatildeo As combi-

naccedilotildees destes dois meacutetodos tecircm demonstrado grande sucesso Os efeitos que natildeo mostram nenhuma mudanccedila

de entalpia significativa com DSC podem muitas vezes ser detectadas com microscopia Por outro lado as

investigaccedilotildees termomicroscoacutepicas requerem muitas vezes estimativas dos calores de transformaccedilatildeo fusatildeo e

cristalizaccedilatildeo[50ndash51]

62

4124 ndash Espectroscopia de Absorccedilatildeo no Infravermelho

A Espectroscopia de Absorccedilatildeo no IV estaacute associada ao uso de radiaccedilatildeo electromagneacutetica nesta regiatildeo do espec-

tro para estudar a composiccedilatildeo e a estrutura da mateacuteria

A energia associada agrave absorccedilatildeo na gama do infravermelho eacute capaz de promover transiccedilotildees vibracionais-

rotacionais vibracionais ou rotacionais Considerando que a faixa mais usual de utilizaccedilatildeo corresponde agrave regiatildeo

do infravermelho meacutedio (4000 a 400 cm-1) o estudo das transiccedilotildees vibracionais eacute o mais importante Para que

uma moleacutecula seja capaz de absorver no infravermelho eacute necessaacuterio que ela apresente variaccedilotildees de momento

dipolar associada ao modo vibracional considerado[3652ndash54]

Assim quando um material for avaliado utilizando radiaccedilatildeo infravermelha seraacute obtido um espectro que rela-

ciona absorvacircncia versus comprimento de onda (normalmente eacute utilizado o nuacutemero de onda que eacute o inverso do

comprimento de onda) que indica a ocorrecircncia ou natildeo de absorccedilatildeo pelo material de energia associada agravequele

comprimento de onda Como os grupos funcionais absorvem em diferentes comprimentos de onda eacute possiacutevel

identificar os grupos quiacutemicos presentes na amostra

O polimorfismo em cristais de compostos orgacircnicos eacute causado por diferentes arranjos estruturais da mesma

moleacutecula Se as interacccedilotildees moleculares no cristal satildeo bastantes fortes decorrentes de um fenoacutemeno como as

ligaccedilotildees de hidrogeacutenio as diferenccedilas nas formas polimoacuterficas podem ser evidenciadas com teacutecnicas como a

Espectroscopia de Absorccedilatildeo no Infravermelho IV

Reflectacircncia Total Atenuada (ATR)

Em 1961 Fahrenfort descreveu uma nova teacutecnica para obtenccedilatildeo de espectros de infravermelho para compostos

orgacircnicos a Reflectacircncia Total Atenuada (ATR ndash Attenuated Total Reflectance)

O modo de ATR eacute uma teacutecnica natildeo destrutiva que permite a obtenccedilatildeo de espectros de amostras soacutelidas ou

liacutequidas tais como soacutelidos pouco soluacuteveis poacutes pastas entre outras Eacute tambeacutem adequado para caracterizaccedilatildeo de

materiais que sejam demasiado finos ou que absorvam demasiado intensamente quando analisados por espec-

troscopia de transmitacircncia Na espectroscopia de infravermelhos por ATR a superfiacutecie da amostra eacute colocada

em contacto com a superfiacutecie de um cristal apropriado muitas vezes feito de Germeacutenio (Ge) ou de Seleneto de

Zinco (ZnSe) A radiaccedilatildeo infravermelha proveniente da fonte passa atraveacutes do cristal Quando o acircngulo de

incidecircncia na interface amostra cristal excede o acircngulo criacutetico a reflexatildeo total interna da radiaccedilatildeo ocorre e uma

onda evanescente eacute estabelecida na interface A radiaccedilatildeo eacute reflectida atraveacutes do cristal penetrando na amostra a

cada reflexatildeo ao longo da superfiacutecie do cristal (como esquematizado na figura seguinte Figura 44)

63

Figura 44 ndash Sistema ATR de muacuteltipla reflexatildeo

O feixe de radiaccedilatildeo perde energia no comprimento de onda em que o material da amostra absorve Apoacutes este

processo a radiaccedilatildeo atenuada resultante eacute direccionada do cristal para o percurso normal do feixe no espectro-

fotoacutemetro sendo medida pelo detector originando o espectro da amostra A profundidade da penetraccedilatildeo da

radiaccedilatildeo na amostra e o nuacutemero total de reflexotildees ao longo do cristal podem ser controlados pela variaccedilatildeo do

acircngulo de incidecircncia assim como pela selecccedilatildeo do tipo de cristal

Num espectrofotoacutemetro ATR tem de existir um contacto muito proacuteximo entre a amostra e a superfiacutecie do cris-

tal uma vez que o efeito ATR tem lugar nesta Daiacute que se utilize por vezes uma prensa de modo a garantir um

perfeito contacto entre a superfiacutecie da amostra e o cristal como no caso dos soacutelidos particulados

Nesta teacutecnica pouca ou nenhuma preparaccedilatildeo da amostra eacute requerida o que constitui uma grande vantagem nos

estudos de polimorfismo podendo ser usada na anaacutelise de uma grande variedade de soacutelidos e liacutequidos consoan-

te o tipo de cristal

Eacute importante realccedilar que apesar dos benefiacutecios esta teacutecnica possui algumas limitaccedilotildees que incluem a sensibili-

dade inferior em comparaccedilatildeo agrave proporcionada pelos meacutetodos convencionais

Procedimento experimental e equipamento utilizado

Os estudos de espectroscopia de absorccedilatildeo no infravermelho foram realizados num espectroacutemetro FTIR Ther-

moNicolet IR300 resoluccedilatildeo de 1cm-1 com a teacutecnica da pastilha de KBr e num PerkinElmer Spectrum 400 FT-

IRATR resoluccedilatildeo de 1cm-1

As amostras foram preparadas misturando-se uma certa quantidade de amostra com brometo de potaacutessio (cer-

ca de 07 mg de amostra e 100 mg de KBr)

4125 ndash Difracccedilatildeo de Raios X

Dentre as vaacuterias teacutecnicas de caracterizaccedilatildeo de materiais a teacutecnica de difracccedilatildeo de raios X eacute a mais indicada na

determinaccedilatildeo das fases cristalinas presentes nesses materiais Isto eacute possiacutevel porque nos cristais os aacutetomos se

64

ordenam em planos cristalinos separados entre si por distacircncias da mesma ordem de grandeza dos comprimen-

tos de onda dos raios X

Ao incidir um feixe de raios X num cristal o mesmo interage com os aacutetomos presentes originando o fenoacutemeno

de difracccedilatildeo A difracccedilatildeo de raios X ocorre segundo a Lei de Bragg (Equaccedilatildeo 1) a qual estabelece a relaccedilatildeo

entre o acircngulo de difracccedilatildeo e a distacircncia entre os planos que a originaram (caracteriacutesticos para cada fase cristali-

na)[55]

Figura 45 ndash Difracccedilatildeo de raios X e a Lei de Bragg[56]

A principal aplicaccedilatildeo da difracccedilatildeo de raios X refere-se agrave identificaccedilatildeo de compostos cristalinos sejam eles orgacirc-

nicos ou inorgacircnicos

Os planos de difracccedilatildeo e as suas respectivas distacircncias interplanares bem como as densidades de aacutetomos (elec-

trotildees) ao longo de cada plano cristalino satildeo caracteriacutesticas especiacuteficas e uacutenicas de cada substacircncia cristalina da

mesma forma que o padratildeo difractomeacutetrico por ela gerado Dentre as vantagens da teacutecnica de difracccedilatildeo de raios

X para a caracterizaccedilatildeo de fases destacam-se a simplicidade e rapidez do meacutetodo a confiabilidade dos resulta-

dos obtidos (pois o perfil de difracccedilatildeo obtido eacute caracteriacutestico para cada fase cristalina) a possibilidade de anaacutelise

de materiais compostos por uma mistura de fases e uma anaacutelise quantitativa destas fases[55]

Os ensaios de difracccedilatildeo de raios X de poacute foram realizados no Centro de Estudos de Materiais no Departamen-

to de Fiacutesica da Universidade de Coimbra

Procedimento experimental e equipamento utilizado

Foi preenchido um capilar de vidro com o poacute obtido pela moagem dos soacutelidos As amostras foram colocadas

num difractoacutemetro de poacute ENRAF-NONIUS (equipado com um detector CPS120 por INEL) e os dados foram

recolhidos durante 5h usando a geometria Debye-Scherrer Foi usada radiaccedilatildeo Cu Kα1 (λ = 1540598Aring) Como

calibrante externo foi usado o AlK(SO4)212H2O

Lei de Bragg nλ = 2d sen θ (Equaccedilatildeo 1) n nuacutemero inteiro (ordem de difracccedilatildeo) λ comprimento de onda dos raios X incidentes d distacircncia interplanar θ acircngulo de difracccedilatildeo

65

Bibliografia

[1] ndash Vencato I Estruturas Cristalinas por Difracccedilatildeo de Raios-X Caderno Brasileiro de Ensino de Fiacutesica Volume 5

(1988)

[2] ndash Atkins P Paula J Atkins Fiacutesico-Quiacutemica LTC Volume 1 7ordfEdiccedilatildeo (2003-2004)

[3] ndash Drago R Physical Methods For Chemists 2ordf Ed Saunders amp H B J College Publishers 17 (1992) 702

[4] ndash Giron D Thermochimica Acta 248 (1995) 1

[5] ndash Nangia A Accounts of Chemical Research 41 5 (2008) 595

[6] ndash Froehlich PE Gasparotto FS Journal of Basic and Applied Pharm Sciences 26 3 (2005) 205

[7] ndash Llinagraves A Goodman J Drug Discovery Today 13 516 (2008) 198

[8] ndash Costa L Universidade Federal do Rio Grande do Sul ldquoAvaliaccedilatildeo do Polimorfismo de Faacutermacos utiliza-

dos para a produccedilatildeo de medicamentos geneacutericos no Brasilrdquo (2005)

[9] ndash Lachman L Liebeman HA et all Teoria e Praacutetica na Induacutestria Farmacecircutica 1 (2005) 505

[10] ndash Bernstein J Crystal Polymorphism Engineering of Crystalline Materials Properties Springer Netherlands (2008) 87

[11] ndash Rodriacuteguez-Spong B Price C et all D Advanced Drug Delivery 56 (2004) 241

[12] ndash Buerger A Ramberger R Mikrochimica Acta 2 (1979) 259

[13] ndash Erdemir D Lee A et all Accounts of Chemical Research 42 (2009) 621

[14] ndash Manrich S Zanotto E et all Poliacutemeros Ciecircncia e Tecnologia ldquoAplicabilidade da Teoria Claacutessica da Nuclea-

ccedilatildeo Modificada (CD-CNT) agrave Cristalizaccedilatildeo de Poliacutemerosrdquo

[15] ndash Aaltonen J Allesoslash M et all European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics 71 (2009) 23

[16] ndash Chis V Picircrnau A et all Chemical Physics 316 (2005) 153

[17] ndash wwwffuppttoxicologiamonografiasano0304TuberculosedocPIRAZINAMIDAhtml

[18] ndash Becker C Dressman JB et all Journal of Pharmaceutical Sciences 97 9 (2008) 3709

[19] ndash Takaki Y Sasada Y Watanabeacute T Acta Crystallographica 13 (1960) 693

[20] ndash Ro G Sorum H Acta Crystallographica B28 (1972) 991

[21] ndash Ro G Sorum H Acta Crystallographica B28 (1972) 1677

[22] ndash Nakata K Takaki Y Memoirs of Osaka Kyoiku University Ser III Natural science and applied science 36 (1987)

93

[23] ndash Borba A Albrecht M et all Physical Chemistry Chemical Physics 10 (2008) 7010

[24] ndash Takano T Sasada Y et all Acta Crystallographica 21 (1966) 514

[25] ndash Borba A Zavaglia A et all Journal of Physical Chemistry A 112 (2008) 45

[26] ndash Marques L Departamento e Centro de Quiacutemica da Universidade de Eacutevora ldquoO Ibuprofeno Um faacutermaco com

sucessordquo

[27] ndash Perlovich G Kurkov S et all Journal of Pharmaceutical Sciences 93 (2004) 654

[28] ndash Rasenack N Muumlller B International Journal of Pharmaceutics 245 (2002) 9

[29] ndash Carvalho P Cass Q et all Brazilian Journal of Chemical Engineering 23 (2006) 291

[30] ndash Khan G Jiabi Z Drug Development and Industrial Pharmacy 24(5) (1998) 463

[31] ndash Rasenack N Muumlller W Development and Industrial Pharmacy 28 (2002) 1077

66

[32] ndash Dudognon E Danegravede F et all Pharmaceutical Research 25 (2008) 2853

[33] ndash wwwscribdcomdoc4003825Fisica-Difraccao-de-Raio-X (28082010)

[34] ndash Delgado M Marquez F et all Spectroscopy Lett 21 (1998) 841

[35] ndash Lautie A Froment F et all Spectroscopy Lett 9 (1976) 289

[36] ndash Chis V Pirnau A et all Chemical Physics 316 (2005) 153

[37] ndash Kalkar K Bhosekar M et all Spectrochimica Acta Part A 45 (1989) 635

[38] ndash Favila A Gallo M Mitnik D Journal of Molecular Modeling 13 (2007) 505

[39] ndash Gunasekaran S Sailatha E et all Indian Journal of Pure and Applied Physics 47 (2009) 259

[40] ndash Akyuz S Journal of Molecular Structure 651 (2003) 541

[41] ndash Jurneacuteen P Werngren J et all Antimicrobial Agents and Chemotheraphy 52 5 (2008) 1852

[42] ndash Garekani H Sadeghi F et all Drug Development and Industrial Pharmacy 27(8) (2001) 803

[43] ndash Kawakami K Miyoshi K et all Journal of Pharmaceuticals Sciences 95 (2006) 1354

[44] ndash Lee T Chang G Crystal Growth and Design 9 (2009) 3551

[45] ndash Xue Y Zhao Q et all Journal of Colloid and Interface Science 243 (2001) 388

[46] ndash Sabbah R An W et all Thermochimica Acta 331 (1999) 93

[47] ndash Gatta G Richardson J et all Pure and Applied Chemistry 78 (2006) 1455

[48] ndash Seefeldt K Miller J et all Journal of Pharmaceutical Sciences 96 5 (2007) 1147

[49] ndash Charsley E Stewart C et all Journal of Thermal Analysis and Calorimetry 72 (2003) 1087

[50] ndash Celis K Driessche I et all Measurement Science Review 1 1 (2001) 181

[51] ndash Wiedemann H Bayer G Journal of Thermal Analysis 30 (1985) 1273

[52] ndash wwwgooglept

[53] ndash Brittain H Journal of Pharmaceutical Sciences 86 4 (1997) 405

[54] ndash Norris T Aldridge P Sekulic S Analyst 122 (1997) 549

[55] ndash Albers A Melchiades F et all Ceracircmica 48 305 (2002) 34

[56] ndash Kahn H PMI-2201 Difracccedilatildeo de Raios X 1

[57] ndash Tuberculosis 88 2 (2008) 141

[58] ndash Akyuz S Journal of Molecular Structure 651-653 (2003) 541

[59] ndash Brittain H (ed) Physical Characterization of Pharmaceutical Solids (1995)

[60] ndash Šestaacutek J Comprehensive Analytical Chemistry XII XI (1984)

[61] ndash Casimiro MH Leal JP et all Anaacutelise Calorimeacutetrica aplicada a Poliacutemeros Bioloacutegicos 29

[62] ndash Yu-Chu M Li Thermochimica Acta 476 (2008) 1

[63] ndash Morbidoni H Quiacutemica Viva 3 (2004)

[64] ndash Yoshida S Pharmaceutical Society of Japan 11 5 (1963) 628

[65] ndash Sreevatsan S Pan X et all Antimicrobial Agents and Chemotheraphy 41 3 (1997) 636

[66] ndash Wesotowski M Konarski T Journal of Thermal Analysis 45 (1995) 1199

[67] ndash Vippagunta S Brittain H Grant D Advanced Drug Delivery 48 (2001) 3

[68] ndash Nunes S Euseacutebio M et all International Journal of Pharmaceutics 285 (2004) 13

[69] ndash Akalin E Akyuz S Vibrational Spectroscopy 42 (2006) 333

[70] ndash Szablowicz M Karpiński A et all Transition Metal Chemistry 31 (2006) 1075

67

[71] ndash Castro R Maria T et all Crystal Growth amp Design 10 (2010) 274

[72] ndash Correcirca R Lima D et all Laboratoacuterio de Cristalografia Instituto de Fiacutesica de Satildeo CarlosUSP

[73] - Buerger A Ramberger R Mikrochimica Acta 2 (1979) 273

[74] ndash Wirth D Stephenson G Organic Process Research amp Development 1 (1997) 55

[75] ndash Wang Y Li Y et all Spectrochimica Acta Part A 56 (2000) 2637

[76] ndash Byrn S Pfeiffer R et all Pharmaceutical Research 12 (1995) 945

[77] ndash Khankari R Grant D Thermochimica Acta 248 (1995) 61

[78] ndash Gavezzotti A Fillippini G Journal of the American Chemical Society 117 (1995) 12299

[79] ndash Hancock B Zografi G Journal of Pharmaceuticals Sciences 86 (1997) 1

[80] ndash Yu L Advanced Drug Delivery Reviews 48 (2001) 27

[81] ndash Kitamura M Journal of Crystal Growth 237-239 (2002) 2205

[82] ndash Snider D Addicks W et all Advanced Drug Delivery Reviews 56 (2004) 391

[83] ndash Allesoslash M Berg F et all Journal of Pharmaceuticals Sciences 97 (2008) 2145

[84] ndash Lerdkanchanaporn S Dollimore D Journal of Thermal Analysis 49 (1997) 879

[85] ndash Beach J Park M et all Pharmaceutical Development and Technology 10 (2005) 413

[86] ndash Passerini N Albertini B et all European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics 15 (2002) 71

68

69

Apecircndice

70

71

Algoriacutetmo de decisatildeo Q6A

(1)

Pesquisa de polimor-fos com o novo

faacutermaco

Apresenta diferentes polimorfos

NAtildeO Nenhuma acccedilatildeo a ser

tomada

SIM

Caracterizar as formas por - Difracccedilatildeo de raios-X de poacute - DSC Anaacutelise Teacutermica - Microscopia - Espectroscopia

IR PARA 2

72

(2)

Os polimorfos apre-sentam diferentes

propriedades

NAtildeO

SIM

Afecta a seguranccedila e a eficaacutecia do faacutermaco

Nenhum teste ou criteacuterio de aceitaccedilatildeo para o faacutermaco

NAtildeO

SIM

Estabelecer um criteacuterio de aceitaccedilatildeo para os polimorfos do faacutermaco IR PARA 3

73

(3)

Observa-se em (1) que primeiramente se estabelecem as caracteriacutesticas das possiacuteveis formas cristalinas do faacuter-

maco e as suas propriedades fiacutesico-quiacutemicas conforme o caso bem como a sua forma de detecccedilatildeo pelas meto-

dologias indicadas

Posteriormente a acccedilatildeo (2) visa estabelecer o impacto destas formas polimoacuterficas na seguranccedila e eficaacutecia do

faacutermaco auxiliando na determinaccedilatildeo de criteacuterios de aceitaccedilatildeo do faacutermaco e na avaliaccedilatildeo do risco sanitaacuterio que

representa tal fenoacutemeno num caso especiacutefico Havendo este risco o ICH estabeleceu em (3) vias de monitori-

zaccedilatildeo das alteraccedilotildees

O faacutermaco encontra-se dentro dos criteacuterios de

aceitaccedilatildeo dos ensaios de qualidade com modifica-

ccedilatildeo na proporccedilatildeo dos polimorfos

SIM Nenhum teste ou criteacuterio de aceitaccedilatildeo

para o faacutermaco

NAtildeO

Monitorar o polimorfismo durante a estabilidade do faacutermaco

A modificaccedilatildeo pode afectar a seguranccedila ou a

eficaacutecia

NAtildeO Natildeo haacute necessidade de estabelecer criteacuterios de aceitaccedilatildeo para polimorfis-

mo do faacutermaco

SIM

Estabelecer criteacuterios de aceitaccedilatildeo consis-tente com a seguranccedila eou eficaacutecia

19

raccedilatildeo das entalpias de fusatildeo das duas formas e a ausecircncia de transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido conduz agrave forte suspeita que

estas duas variedades polimoacuterficas formam um sistema monotroacutepico a fase I eacute a forma estaacutevel e a fase II eacute a

metaestaacutevel [32]

Figura 112 ndash Estrutura do polimorfo I da moleacutecula de ibuprofeno[33]

20

21

Capiacutetulo 2

22

23

2 Resultados e Discussatildeo

21 Estudo da Pirazinamida

211 ndash Avaliaccedilatildeo Preliminar

Na tabela 21 satildeo apresentadas imagens registadas sob luz polarizada dos soacutelidos obtidos por cristalizaccedilatildeo a

partir das soluccedilotildees por liofilizaccedilatildeo e tambeacutem da amostra de partida

Tabela 21 ndash Pirazinamida Imagens dos soacutelidos obtidos em diferentes condiccedilotildees experimentais (luz polarizada

ampliaccedilatildeo 200x)

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

1

-

Amostra comercial

4

Acetona

P1

2

-

P2

5

Dioxano

P1

3

Aacutegua

P1

6

Acetonitrilo

P1

Como pode concluir-se das imagens apresentadas na tabela os soacutelidos obtidos apresentam morfologias diferen-

tes Nas amostras obtidas em aacutegua e acetona na amostra comercial e na obtida por liofilizaccedilatildeo os cristais tecircm a

forma de agulhas apesar de apresentarem tamanhos diferentes muito mais finos no caso do liofilizado Os

cristais que precipitaram usando dioxano e acetonitrilo como solvente apresentam-se sob a forma de placas

A caracterizaccedilatildeo dos soacutelidos 1 a 5 foi efectuada por difracccedilatildeo de raios-X de poacute Os difractogramas obtidos

experimentalmente estatildeo representados nas Figuras 21 a 24 conjuntamente com os espectros simulados que

mais se lhe aproximam

24

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Inte

nsid

ade

2Theta

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Inte

nsid

ade

2Theta

Figura 21 ndash Espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute a) pirazinamida comercial b) simulado para a forma α

O difractograma de poacute da forma α da pirazinamida tem picos caracteriacutesticos a 2θ = 78 137 153 177 243

264 274 276 278ordm A semelhanccedila dos perfis dos difractogramas da pirazinamida comercial com o desta for-

ma natildeo deixa duacutevidas de que a amostra de partida eacute o polimorfo α

Para a pirazinamida cristalizada em aacutegua (conforme descrito na secccedilatildeo 4111) fez-se um estudo semelhante

natildeo foram encontradas mudanccedilas significativas na estrutura do soacutelido relativamente agrave amostra comercial pois

apesar de ter sido cristalizada a partir de aacutegua o difractograma possui picos com localizaccedilatildeo e intensidade relati-

va idecircnticas agraves presentes no polimorfo alfa da pirazinamida tendo assim sido o soacutelido identificado com a forma

α

Do mesmo modo a coincidecircncia do espectro obtido para a amostra obtida por liofilizaccedilatildeo e do simulado para a

forma γ permitiu concluir que por liofilizaccedilatildeo se obteve o polimorfo γ Figura 22 com picos caracteriacutesticos a 2θ

= 129 173 184 239 254 259 272 274 297 303 336 393ordm

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Inte

nsid

ad

e

2Theta

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Inte

nsid

ad

e

2Theta

Figura 22 ndash Espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute a) amostra de pirazinamida obtida por liofilizaccedilatildeo b) simulado para o

polimorfo γ

A cristalizaccedilatildeo de acetona origina a forma δ da pirazinamida (Figura 23) com picos caracteriacutesticos a 2θ = 91

164 173 182 200 235 277ordm

a) b)

a) b)

25

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Inte

nsid

ad

e

2Theta

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Inte

nsid

ad

e

2Theta

Figura 23 ndash Espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute a) pirazinamida cristalizada em acetona b) simulado para a forma δ

Em dioxano foi obtida uma mistura das formas β ( 2θ = 126 168 169 253 255 267 272ordm) e γ como se

conclui da Figura 24

0 5 10 15 20 25 30 35 40

2Theta

Inte

nsid

ad

e

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Inte

nsid

ad

e

2Theta

γγγγ

ββββ

Figura 24 ndash Espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute a) amostra cristalizada em dioxano b) espectro simulado das formas

β e γ

A amostra cristalizada em acetonitrilo natildeo foi avaliada por este meacutetodo de estudo e seraacute discutida mais agrave frente

Dispomos de amostras puras dos polimorfos α δ e γ da pirazinamida sendo portanto possiacutevel fazer a sua

caracterizaccedilatildeo por espectroscopia de infravermelho e investigar a relaccedilatildeo de estabilidade entre as fases

212 ndash Caracterizaccedilatildeo por Espectroscopia de Infravermelho

A anaacutelise por espectrofotometria de infravermelho pode ser de grande utilidade na caracterizaccedilatildeo de estruturas

polimoacuterficas quanto agrave sua estrutura quiacutemica fornecendo indicaccedilatildeo de ocorrecircncia de modificaccedilotildees apoacutes o pro-

a) b)

a) b)

26

cesso de cristalizaccedilatildeo Para poder ser utilizada com esta finalidade eacute necessaacuterio produzir amostras puras de cada

um dos polimorfos e caracterizaacute-los previamente

Nos estudos publicados sobre infravermelho da pirazinamida no estado soacutelido foi utilizada a forma α [3435] e

em muitos trabalhos natildeo eacute identificado o polimorfo utilizado [36ndash40] Neste trabalho estamos em condiccedilotildees de

fazer a caracterizaccedilatildeo espectroscoacutepica das formas α γ e δ da pirazinamida

Neste composto satildeo de particular relevacircncia os modos vibracionais envolvendo os grupos NndashH e C=O (grupos

envolvidos na formaccedilatildeo de ligaccedilotildees de hidrogeacutenio) que seratildeo alvo de anaacutelise mais detalhada

Os espectros de infravermelho registados para os polimorfos α δ e γ da pirazinamida satildeo apresentados nas

Figuras 25 a 27 Estes espectros foram obtidos em pastilha de KBr Espectros obtidos no modo de reflectacircncia

total atenuada provaram que a preparaccedilatildeo da pastilha natildeo tem efeito nas formas polimoacuterficas

3600 3500 3400 3300 3200 3100 3000 2900 2800

Absorvancia au

Numero de onda cm-1

3412

3289

3161

2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400

Absorvancia au

439

551

669

786

874

1022

1165

1389

1510

1598

Numero de onda cm-1

1707

1620

Figura 25 ndash Espectro de IV da pza comercial polimorfo α a) 3650 ndash 2800 cm-1 b) 2000 ndash 400 cm-1

Satildeo registadas diferenccedilas notoacuterias nos espectros dos trecircs polimorfos Iremos referir as mais significativas

O espectro de absorccedilatildeo na regiatildeo do infravermelho da pirazinamida comercial (Figura 25 polimorfo α) apre-

senta bandas intensas em 3412 3289 e 3161 cm-1 atribuiacutedas agrave elongaccedilatildeo do NndashH e em 1707 cm-1 atribuiacuteda ao

grupo amida (elongaccedilatildeo C=O e deformaccedilatildeo angular NH2 amida I)) No caso do polimorfo γ Figura 26 a

elongaccedilatildeo do NndashH daacute origem a bandas em 3433 3308 3252 e 3166 e a vibraccedilatildeo Amida I daacute lugar a bandas em

1707 e 1686 cm-1

a) b)

27

3600 3500 3400 3300 3200 3100 3000 2900 2800

00

05

10

15

Numero de onda cm-1

Absorvancia au 3433

3308

3252

3166

2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400

00

05

10

15

1585

434549

653779

876

1027

1053

1168

1373

1524

1603

Numero de onda cm-1

Absorvancia au 1707

1686

Figura 26 ndash Espectro de IV da pza liofilizada polimorfo γ a) 3650 ndash 2800 cm-1 b) 2000 ndash 400 cm-1

O espectro de IV do polimorfo δ Figura 27 apresenta na regiatildeo de elongaccedilatildeo do NndashH um perfil proacuteximo do

do polimorfo α mas os maacuteximos de absorvacircncia situam-se a 3426 3287 e 3168 cm-1 Recordar que na estrutura

cristalina de ambos os polimorfos estatildeo presentes diacutemeros centrossimeacutetricos os quais natildeo existem no polimorfo

γ A vibraccedilatildeo Amida I tem o maacuteximo de absorvacircncia no valor de energia mais baixo dos trecircs polimorfos 1674

cm-1

3600 3500 3400 3300 3200 3100 3000 2900 2800

02

04

06

08

10

12

14

16

18

20

Absorvancia au

Numero de onda cm-1

3426

3287

3168

2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400

02

04

06

08

10

12

14

16

18

20

439561657

873

1027

1063

1089

1176

1385

1436

1524

1591

Absorvancia au

Numero de onda cm-1

1674

Figura 27 ndash Espectro de IV da pza cristalizada de acetona a 25ordmC polimorfo δ a) 3650 ndash 2800 cm-1 b) 2000 ndash 400 cm-1

213 ndash Investigaccedilatildeo de relaccedilotildees de estabilidade dos polimorfos da Pirazinamida

Iniciou-se a investigaccedilatildeo com o estudo de pza comercial polimorfo α por calorimetria diferencial de varrimen-

to com velocidade de varrimento β = 10ordmCmin efectuando aquecimento entre 25ordmC e 197ordmC

A Figura 28 mostra um termograma tiacutepico obtido nestas condiccedilotildees para a pza comercial

a) b)

a) b)

28

60 80 100 120 140 160 180 200

20

30

40

50

60

70

Flu

xo

de

Ca

lor

(mw

)

Temperatura (C)

Figura 28 ndash Curva de DSC do polimorfo α da pirazinamida aquecimento de 75ordmC ateacute 197ordmC β = 10ordmCmin

m = 122mg

A curva de de DSC do polimorfo α apresenta dois sinais endoteacutermicos De um conjunto de 6 amostras inde-

pendentes obteve-se para o 1ordmpico os valores de Tonset = (1462 plusmn 03) ordmC e ∆H = (14 plusmn 03) kJmol e para o

2ordmpico Tonset = (1881 plusmn 05) ordmC e ∆H = (281 plusmn 02) kJmol A Tabela 22 sumaria os resultados obtidos

Tabela 22 ndash Valores de temperatura e de entalpia das transiccedilotildees observadas no aquecimento da

pirazinamida polimorfo α β = 10ordmCmin

1ordmPico 2ordmPico

Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) 1 1462 15 1883 280 2 1464 17 1886 284 3 1459 12 1878 281 4 1466 09 1873 280 5 1458 16 1881 283 6 1463 12 1883 279

Meacutedia e desvio padratildeo 1462plusmn03 14plusmn03 1881plusmn05 281plusmn02

A partir do conhecimento termodinacircmico que se tem e dos valores de entalpia calculados podemos prever que

o 1ordmpico da curva de DSC da Figura 28 corresponde a uma transiccedilatildeo de fase soacutelido-soacutelido do composto e o 2ordm

pico corresponde agrave sua fusatildeo uma vez que o valor de entalpia deste uacuteltimo eacute muito superior quando compara-

do com o primeiro Um processo de aquecimento de 25ordmC ateacute 197ordmC efectuado por termomicroscopia permitiu

registar as imagens apresentadas na Figura 29

29

34ordmC 97ordmC 135ordmC 153ordmC

155ordmC 158ordmC 172ordmC 177ordmC

184ordmC 187ordmC 189ordmC 192ordmC

Figura 29 ndash Transiccedilotildees de fase observadas para a pza comercial por termomicroscopia de luz polarizada no decurso do

aquecimento de 25ordmC a 197ordmC β = 10ordmCmin ampliaccedilatildeo 200x

Estas imagens confirmam a identificaccedilatildeo das transiccedilotildees discutidas acima

Seguidamente fez-se um estudo mais pormenorizado destes resultados realizando dois aquecimentos um pri-

meiro ateacute ao fim da transiccedilatildeo de fase (de 25ordmC ateacute 160ordmC) seguido de arrefecimento ateacute 25ordmC e depois de aque-

cimento ateacute agrave fusatildeo (de 25ordmC ateacute 197ordmC) Os resultados obtidos estatildeo exemplificados na Figura 210 Nos pro-

cessos de arrefecimento natildeo foi registado qualquer pico (arrefecimento conduzido a 20ordmCmin 10ordmCmin

5ordmCmin e 2ordmCmin)

20000 40000 60000 80000 100000 120000 140000 160000 180000 200000

200000

300000

400000

500000

600000

2

Flu

xo d

e C

alo

r (m

W)

Temperatura (C)

1

Figura 210 ndash Curva de DSC da pza comercial com β = 10ordmCmin e m = 115mg a) 1ordm aquecimento de 25ordmC a 160ordmC

b) 2ordm aquecimento de 25ordmC a 197ordmC apoacutes arrefecimento do soacutelido 2 ateacute agrave temperatura ambiente

a)

b)

20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

Temperatura (ordmC)

20

30

40

50

60

30

Os resultados de quatro experiecircncias levadas a cabo nestas condiccedilotildees estatildeo indicados na Tabela 23

Tabela 23 ndash Valores de temperatura e de entalpia de transiccedilatildeo obtidos por aquecimento da

pirazinamida polimorfo α nas condiccedilotildees indicadas na Figura 210 β = 10ordmCmin

Curva a) Curva b)

Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) 1 1464 14 1885 281 2 1462 12 1879 284 3 1462 16 1882 277 4 1465 14 1884 282

Meacutedia e desvio padratildeo 1463plusmn02 14plusmn02 1883plusmn02 281plusmn03

Com estes resultados podemos confirmar a existecircncia de uma transiccedilatildeo de fase por volta dos 146ordmC (no 1ordm

aquecimento) Tonset = (1463 plusmn 02)ordmC ∆H = (14 plusmn 02) kJmol n = 4 e apenas a ocorrecircncia de fusatildeo por

volta dos 188ordmC no 2ordm aquecimento Tonset = (1883 plusmn 02)ordmC ∆H = (281 plusmn 03) kJmol Pode concluir-se que a

forma inicial da pza comercial se transforma noutra e que eacute esta segunda que sofre fusatildeo

O espectro de infravermelho da amostra obtida apoacutes a transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido Figura 211 aponta para a trans-

formaccedilatildeo do polimorfo α no polimorfo γ

3600 3450 3300 3150 3000

-01

00

01

02

03

04

05

06

07

08

09

10

3285

3414

Absorvancia au

Numero de onda cm-1

a)

b)

3430

33073244

3164

3085

2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400

-01

00

01

02

03

04

05

06

07

08

09

10

4371523

1601

617

1157

1512

1578

1610

546

651775

877

1025

10541169

1374

1582

Absorvancia au

Numero de onda cm-1

a)

b)

1706

1687

Figura 211 ndash Espectro de IV da pza comercial a) composto de partida b) apoacutes transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido i) 3650 ndash 2800 cm-

1 ii) 2000 ndash 400 cm-1

Com a teacutecnica de difracccedilatildeo de raios X aplicada a uma amostra de pza comercial aquecida ateacute 160ordmC confirmou-

se que a forma cristalina final (apoacutes transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido) eacute a forma gama (γ-pirazinamida)

Uma amostra obtida por aquecimento do polimorfo α ateacute 160ordmC foi deixada agrave temperatura ambiente e foi

novamente analisada 3 meses depois efectuando um aquecimento ateacute 197ordmC verificando-se que mesmo apoacutes

este tempo natildeo sofreu alteraccedilatildeo o termograma obtido eacute similar ao apresentado na Figura 210 b)

Para o polimorfo obtido por liofilizaccedilatildeo polimorfo γ o estudo calorimeacutetrico por DSC conduziu a curvas

exemplificadas na Figura 212 o que era o esperado atendendo aos resultados jaacute referidos

i) ii)

31

20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

20

40

60

80

Temperatura (C)

Flu

xo

de

ca

lor

(mW

)

Figura 212 ndash Curva de DSC do polimorfo γ da pirazinamida aquecimento de 25ordmC ateacute 197ordmC β = 10ordmCmin

m = 303mg

Na curva de DSC do polimorfo γ (Figura 212) observa-se apenas um sinal endoteacutermico correspondente agrave

fusatildeo da amostra De um conjunto de 3 amostras independentes obteve-se para o processo de fusatildeo os valores

de Tonset = (1882 plusmn 01)ordmC e ∆H = (280 plusmn 02)kJmol Tabela 24

Tabela 24 ndash Valores de temperatura e de entalpia de transiccedilatildeo de fase registada no aque-

cimento da pirazinamida polimorfo γ β = 10ordmCmin

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

1 1881 280 2 1881 278 3 1883 282

Meacutedia e desvio padratildeo 1882plusmn01 280plusmn02

Com estes resultados podemos concluir que esta forma polimoacuterfica da pirazinamida natildeo experimenta qualquer

transformaccedilatildeo soacutelido-soacutelido antes da fusatildeo

A amostra de pza cristalizada de acetona (polimorfo δ) foi tambeacutem caracterizada por calorimetria diferencial de

varrimento realizando ensaios de aquecimento ateacute 197ordmC com velocidade de 10ordmCmin (Figura 213)

32

20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

20

40

60

Temperatura (C)

Flu

xo

de

ca

lor

(mW

)

Figura 213 ndash Curva de DSC do polimorfo δ da pirazinamida (aquecimento de 25ordmC ateacute 197ordmC β = 10ordmCmin

m = 147mg)

Podemos verificar novamente a ocorrecircncia de duas transformaccedilotildees endoteacutermicas sendo que a primeira corres-

ponde a transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido Tonset = (1305 plusmn 03) ordmC ∆H = (17 plusmn 02) kJmol n = 5 e a segunda agrave fusatildeo

Tonset = (1883 plusmn 01) ordmC ∆H = (276 plusmn 06) kJmol n = 5 A Tabela 25 resume os resultados obtidos

O polimorfo δ foi entatildeo aquecido ateacute 165ordmC (apoacutes a transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido) natildeo se tendo observado qualquer

transiccedilatildeo de fase no arrefecimento subsequente ateacute agrave temperatura ambiente O espectro de difracccedilatildeo de raios-X

de poacute da amostra resultante deste ciclo de aquecimento arrefecimento permitiu concluir que a forma delta se

transforma no polimorfo gama apoacutes aquecimento

Tabela 25 ndash Valores de temperatura e de entalpia das transiccedilotildees de fase registadas no aqueci-

mento da pirazinamida polimorfo δ β = 10ordmCmin

1ordmPico 2ordmPico

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) 1 1308 18 1884 279 2 1303 17 1881 268 3 1304 18 1884 275 4 1301 14 1883 279 5 1307 17 1882 278

Meacutedia e desvio padratildeo 1305plusmn03 17plusmn02 1883plusmn01 276plusmn06

Na Figura 214 a) podemos verificar a existecircncia de uma grande irregularidade no pico correspondente agrave transi-

ccedilatildeo soacutelido-soacutelido o que poderaacute indicar a co-existecircncia de vaacuterias transformaccedilotildees Sendo assim fez-se um novo

estudo efectuando um aquecimento ateacute 137ordmC que eacute a zona onde existem os vaacuterios picos (Figura 214 b)) O

espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute desta amostra confirmou tratar-se da forma γ da pirazinamida natildeo ocor-

33

rendo qualquer outra transiccedilatildeo de fase apesar da irregularidade apresentada nos picos que poderaacute resultar de

heterogeneidade das partiacuteculas soacutelidas

120 140

32

34

36

Flu

xo

de

Calo

r (m

W)

Temperatura (C)

b) Aquecimento ateacute 165 C

a) Aquecimento ateacute 137 C

Figura 214 ndash Curvas de DSC para a pza cristalizada em acetona β = 10ordmCmin a) aquecimento de 25ordmC ateacute 137ordmC m =

147 mg b) aquecimento de 25ordmC ateacute165ordmC m = 152 mg

Foram obtidas para a amostra de pirazinamida gerada por cristalizaccedilatildeo em acetonitrilo amostra 6 na Tabela

21 as curvas de DSC apresentadas na Figura 215 registadas em diferentes condiccedilotildees experimentais aquecimen-

to ateacute agrave fusatildeo no caso da curva a e num ciclo de aquecimentos arrefecimentos no caso das curvas b Os arrefe-

cimentos foram realizados a 10ordmCmin natildeo se registando qualquer transiccedilatildeo de fase nesses varrimentos

Figura 215 ndash Curvas de DSC para a pza cristalizada em acetonitrilo (polimorfos α e δ) a m = 161 mg aquecimento de

25ordmC ateacute 197ordmC b1 m = 181 mg aquecimento de 25ordmC ateacute 135ordmC b2 aquecimento de 25ordmC ateacute 165ordmC apoacutes

arrefecimento de b1 ateacute 25ordmC b3 aquecimento de 25ordmC ateacute 197ordmC apoacutes arrefecimento de b2 ateacute 25ordmC β =

10ordmCmin

Temperatura (ordmC)

Flu

xo d

e C

alo

r (m

W)

34

Na Figura 215 observam-se duas transiccedilotildees endoteacutermicas antes do pico de fusatildeo Estas transformaccedilotildees de fase

foram estudadas por espectroscopia de IV

O espectro de IV da amostra de partida Figura 216 a) confirma que na cristalizaccedilatildeo em acetonitrilo foi gerada

uma mistura dos polimorfos α e δ (Figura 216 a)) Registou-se tambeacutem espectros de IV da amostra aquecida ateacute

135ordmC (como na curva de DSC b1 da Figura 215) Figura 216 b)) seguida de arrefecimento ateacute 25ordmC e da

amostra aquecida ateacute 165ordmC Figura 216 c)

Figura 216 ndash Espectro de Infravermelho de a) amostra de pirazinamida cristalizada em acetonitrilo b) amostra anterior

apoacutes aquecimento ateacute 135ordmC c) amostra apoacutes aquecimento ateacute 165ordmC A) espectros dos polimorfos α e

δ puros B) espectro do polimorfo γ puro

Satildeo evidentes a partir da Figura 216 as transiccedilotildees do polimorfo δ para o polimorfo α que posteriormente se

transforma no polimorfo γ A identidade das fases soacutelidas foi ainda confirmada por difracccedilatildeo de raios-X reali-

zadas em amostras preparadas de forma similar

Apesar de natildeo poder ser obtida a forma polimoacuterfica β pura os dados de DSC e termomicroscopia realizados na

amostra 5 (β + γ) mostram uma transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido endoteacutermica aos 95ordmC β = 10ordmCmin (Figura 217)

originando o polimorfo γ como depois foi confirmado por espectroscopia de IV e pela temperatura de fusatildeo

caracteriacutestica

Numero de onda cm-1

Absorv

ancia

u

a

a)

b)

c)

A

B

35

Figura 217 ndash a) Curvas de aquecimento da pza cristalizada de dioxano polimorfos β e γ m = 166 mg β = 10ordmCmin b)

Imagens de termomicroscopia registadas antes e depois da transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido

Estabilidade relativa dos polimorfos de pirazinamida

Todas as transiccedilotildees de fase verificadas no estudo da pirazinamida satildeo endoteacutermicas e na ausecircncia de mudanccedilas

conformacionais significativas da moleacutecula de pza nos diferentes polimorfos este comportamento aponta para

uma relaccedilatildeo enantiotroacutepica entre as fases envolvidas [122641] De acordo com Burger e Ramberger esta regra

da entalpia da transiccedilatildeo faz previsotildees correctas em 99 dos casos [26] A partir do estudo do comportamento

teacutermico das formas α β δ e γ da pirazinamida pode-se prever o diagrama energia de Gibbs em funccedilatildeo da tem-

peratura que se apresenta na Figura 218

Figura 218 ndash Diagrama de energia temperatura das formas cristalinas (α β δ e γ) da pirazinamida G representa a ener-

gia de Gibbs T a temperatura de transiccedilatildeo

Temperatura (ordmC)

dQ

dt

(mW

)

a) b)

Antes da transiccedilatildeo Depois da Transiccedilatildeo

Temperatura

Energ

ia

36

De acordo com este diagrama o polimorfo δ eacute a forma soacutelida termodinamicamente estaacutevel agrave temperatura

ambiente e o polimorfo γ eacute a forma cristalina mais estaacutevel acima de ~ 145ordmC De realccedilar a elevada estabilidade

cineacutetica de todas as formas polimoacuterficas da pirazinamida

22 Estudo da Picolinamida

Na tabela satildeo apresentadas imagens registadas sob luz polarizada das formas soacutelidas obtidas por cristalizaccedilatildeo a

partir das soluccedilotildees e tambeacutem da amostra de partida

Tabela 26 ndash Picolinamida Imagens dos soacutelidos obtidos em diferentes condiccedilotildees experimentais (luz polarizada

ampliaccedilatildeo 200x)

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

1

-

Amostra comercial

4

Etanol

P1

2

Acetato de etilo

P1

5

Etanol

P2

3

Acetato de etilo

P2

Foram observadas formas cristalinas com diferentes morfologias Quer na utilizaccedilatildeo de acetato de etilo quer na

amostra comercial foram obtidos cristais com a forma de placas apesar de apresentarem tamanhos diferentes

Os cristais que precipitaram usando etanol como solvente apresentam a forma de aglomerados esfeacutericos

Devido a problemas teacutecnicos com o difractoacutemetro de raios-X de poacute do Departamento de Fiacutesica da Universida-

de de Coimbra natildeo foi possiacutevel caracterizar as amostras por este meacutetodo

221 ndash Estudo da Picolinamida comercial

Apenas a picolinamida comercial foi caracterizada num equipamento de difracccedilatildeo de raios-X de poacute sendo a

amostra sujeita a moagem antes do ensaio O difractograma obtido estaacute representado na Figura 219 juntamen-

te com o espectro simulado da forma cristalina de picolinamida que se encontra caracterizada estruturalmente

37

[24] O difractograma de poacute da picolinamida comercial tem picos caracteriacutesticos a 2θ = 1665 1737 2068

2516 2802 3500ordm

10 20 30 40

Inte

nsid

ade

2Theta

b) Simulado

a) Experimental

Figura 219 ndash Espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute da picolinamida comercial a) experimental b) simulado

Da comparaccedilatildeo entre os dois difractogramas natildeo eacute possiacutevel afirmar que nos dois casos as moleacuteculas tenham a

mesma orientaccedilatildeo cristalograacutefica Voltaremos a discutir estes resultados mais tarde

O comportamento teacutermico da amostra de picolinamida comercial foi investigado por calorimetria diferencial de

varrimento e por termomicroscopia com luz polarizada

Na Figura 220 eacute apresentada uma curva tiacutepica obtida no estudo da picolinamida comercial por calorimetria

diferencial de varrimento com uma velocidade de varrimento β = 10ordmCmin realizando um aquecimento de

25ordmC ateacute 115ordmC

20 40 60 80 100

20

40

Temperatura (C)

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Figura 220 ndash Curva de DSC para a PA comercial aquecimento de 25ordmC ateacute 115ordmC β = 10ordmCmin m = 138mg

A curva de DSC da PA comercial Figura 220 apresenta tipicamente trecircs sinais endoteacutermicos De um conjunto

de 3 amostras independentes obteve-se para o 1ordmpico os valores de Tonset = (802plusmn005) ordmC e ∆H =

38

(020plusmn001)kJmol para o 2ordmpico os valores de Tonset = (10175plusmn008) ordmC e ∆H = (022plusmn001) kJmol e para o

3ordmpico os valores de Tonset = (1067plusmn01) ordmC e ∆H = (187plusmn005) kJmol Tabela 27

Tabela 27 ndash Valores de temperatura e de entalpia das transiccedilotildees de fase registadas no aquecimento da pico-

linamida amostra comercial β = 10ordmCmin

1ordmPico 2ordmPico 3ordmPico

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) 1 802 020 1018 022 1066 187 2 802 019 1017 022 1068 187 3 802 020 1018 021 1067 188

Meacutedia e desvio padratildeo 802plusmn005 020plusmn001 10175plusmn008 022plusmn001 1067plusmn01 187plusmn005

Imagens de termomicroscopia obtidas num varrimento realizado em condiccedilotildees idecircnticas satildeo apresentadas na

Figura 221 e confirmam o primeiro processo endoteacutermico como uma transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido

25ordmC 86ordmC 96ordmC 98ordmC

108ordmC 115ordmC

Figura 221 ndash Transiccedilotildees de fase observadas para a PA comercial por termomicroscopia de luz polarizada no decurso do

aquecimento de 25ordmC a 115ordmC β = 10ordmCmin ampliaccedilatildeo 200x

Uma vez confirmada a existecircncia de transiccedilotildees soacutelido-soacutelido no aquecimento da amostra de picolinamida

comercial estudou-se este processo em mais pormenor Fizeram-se ciclos de aquecimento arrefecimento ateacute

95ordmC e ateacute 105ordmC (temperaturas a que se verifica o fim da transiccedilatildeo) que se encontram representadas nas Figu-

ras 222 e 223

39

20 30 40 50 60 70 80 90 100

19

20

21F

luxo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

Arrefecimento

1 Aquecimento

20 40 60 80 100 120

20

30

40

Temperatura (C)

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Figura 222 ndash Curvas de DSC para a PA comercial β = 10ordmCmin m = 147mg a) aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC segui-

do de arrefecimento ateacute 25ordmC b) 2ordm aquecimento de 25ordmC ateacute 115ordmC

20 30 40 50 60 70 80 90 100 110

19

20

21

22

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

Arrefecimento

1 Aquecimento

20 40 60 80 100 120

20

30

40

Temperatura (C)

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Figura 223 ndash Curvas de DSC para a PA comercial β = 10ordmCmin m = 143mg a) aquecimento de 25ordmC ateacute 105ordmC segui-

do de arrefecimento ateacute 25ordmC b) 2ordm aquecimento de 25ordmC ateacute 115ordmC

Como eacute visiacutevel na Figura 222 no processo de arrefecimento natildeo eacute registada qualquer transiccedilatildeo de fase o que se

confirma pela ausecircncia de endoteacutermica correspondente agrave transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido na curva b) Em contrapartida

no processo de arrefecimento ilustrado na Figura 223 regista-se um processo exoteacutermico de baixa energia e no

aquecimento subsequente apenas o principal pico de fusatildeo eacute observado

Antes de passar agrave avaliaccedilatildeo por espectroscopia de Infravermelho dos diferentes soacutelidos obtidos nestes ciclos de

aquecimento arrefecimento referiremos os resultados de estudos por DSC dos soacutelidos obtidos por arrefeci-

mento do fundido

Nas Figuras 224 e 225 ilustram-se alguns resultados de ciclos de aquecimento arrefecimento a partir do fun-

dido β = 10ordmCmin Como se vecirc na Figura 224 c) apoacutes a cristalizaccedilatildeo do fundido satildeo obtidos dois picos de

elevada entalpia com Tonset = 102ordmC e 106ordmC que indiciam fusatildeo de duas formas polimoacuterficas diferentes Com

base nestes resultados eacute razoaacutevel interpretar a transiccedilatildeo a 102ordmC como um processo de fusatildeo Neste sentido o

ciclo aquecimento arrefecimento ilustrado na Figura 223 a) terminaria com a fusatildeo de uma contribuiccedilatildeo resi-

a) b)

a) b)

40

dual de uma forma soacutelida que no arrefecimento cristaliza no polimorfo mais abundante obtendo-se em seguida

fusatildeo desta forma pura Figura 223 b) Pode concluir-se que da comparaccedilatildeo das Figuras 224 e 225 que o arre-

fecimento do fundido pode resultar em formaccedilatildeo de estruturas diferentes em ciclos diferentes

20 40 60 80 100 120

-20

-10

0

10

20

30

40

50

Flu

xo

de C

alo

r (m

W)

Temperatura (C)

c) 2 Aquecimento

b) Arrefecimento

a) 1 Aquecimento

Figura 224 ndash Curvas de DSC para a PA comercial β = 10ordmCmin m = 164mg aquecimento seguido de arrefecimento e

novo aquecimento

20 40 60 80 100 120

-50

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

50

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

e) 3 Aquecimento

d) 2 Arrefecimento

c) 2 Aquecimento

b) 1 Arrefecimento

a) 1 Aquecimento

Figura 225 ndash Curvas de DSC para a PA comercial m = 147mg 1ordmaquecimento β = 10ordmCmin 1ordmarrefecimento β =

1ordmCmin 2ordmaquecimento β = 10ordmCmin 2ordmarrefecimento β = 10ordmCmin 3ordmaquecimento β =

10ordmCmin

Foram registados os espectros de FTIRATR da amostra obtida em ciclos de aquecimento arrefecimento

como referidos na Figura 222 a) e 223 a) Os espectros satildeo apresentados na Figura 226 onde estatildeo tambeacutem

identificadas as bandas principais

41

000

005

010

015

1612

316832751294

695

749

784

825

996

1043

10881155

1221

1246

1288

1386

1440

1468

15671586

1668

C 105

000

007

014

16143060

327434113450

1567

695

749

793

825

910

996

104310911164

1250

1288

1386

1443

1468

1586

Ab

so

rva

ncia

u

a

C 95

3300 3000 2700 1600 1400 1200 1000 800

000

008

016

3060

3451

15671601

1662

31663432

698

755

793

828907

996

10401094

1145

1285

1386

1440

15861659

3166

3273

Numero de onda cm-1

C 253415

Figura 226 ndash Espectro de IVATR da PA comercial a) composto de partida b) apoacutes aquecimento ateacute 95ordmC c) apoacutes

aquecimento ateacute 105ordmC

Eacute interessante verificar a semelhanccedila do perfil das bandas do espectro da picolinamida comercial Figura 226 a)

na regiatildeo de elongaccedilatildeo do NndashH com o dos espectros dos polimorfos α e δ da pirazinamida (Figuras 25 e 27)

Relembremos que nestas duas fases da pirazinamida haacute associaccedilatildeo molecular com a formaccedilatildeo de dois diacutemeros

centrossimeacutetricos que estatildeo tambeacutem presentes no cristal da picolinamida

Os espectros dos soacutelidos resultantes dos diferentes tratamentos teacutermicos diferem principalmente como espera-

do na regiatildeo de elongaccedilatildeo do NndashH e na amida I O espectro c) apresenta grande semelhanccedila com o obtido por

Fausto e Colaboradores [23 25] para um cristal obtido por annealing dum filme de vidro a T = 280 K e corres-

ponde a um polimorfo diferente do que estaacute presente na amostra de partida

O espectro apresentado na Figura 226 b) na interpretaccedilatildeo que temos vindo a fazer seria originado por uma

mistura de polimorfos Para a validaccedilatildeo desta interpretaccedilatildeo seraacute essencial proceder ao estudo por difracccedilatildeo de

raios-X de poacute das amostras preparadas de modo idecircntico

Numa nota final apresenta-se na Figura 227 A o espectro FTIRATR registado apoacutes moagem da amostra de

picolinamida comercial em almofariz no procedimento habitualmente usado na preparaccedilatildeo de pastilha para

infravermelho Como eacute evidente da comparaccedilatildeo com o espectro da amostra analisada sem preparaccedilatildeo Figura

227 B a moagem produz alteraccedilatildeo da forma polimoacuterfica Lembremos que na obtenccedilatildeo do espectro de difrac-

ccedilatildeo de raios-X de poacute apresentado na Figura 219 se procedeu agrave moagem do composto Seraacute portanto necessaacute-

rio realizar mais ensaios sobre a amostra comercial para confirmar as conclusotildees que a Figura 219 indica as

diferenccedilas observadas nos difractogramas poderatildeo resultar da moagem da amostra

a)

b)

c)

42

3600 3500 3400 3300 3200 3100 3000 2900 2800

000

005

010

015

Ab

so

rvacircn

cia

(u

a)

Numero de onda (cm-1)

B Amostra comercial

A Amostra comercial sujeita a moagem

1600 1400 1200 1000 800 600

000

005

010

015

020

025

030

Abso

rvacirc

ncia

(u a

)

Numero de onda (cm-1)

B Amostra comercial

A Amostra comercial sujeita a moagem

Figura 227 ndash Espectro de IVATR da picolinamida a) 3600 ndash 2800 cm-1 b) 1700 ndash 600 cm-1 A amostra comercial sujeita

a moagem B amostra comercial

222 ndash Estudo da Picolinamida cristalizada em acetato de etilo e em etanol

A investigaccedilatildeo do comportamento teacutermico das diferentes amostras obtidas por cristalizaccedilatildeo em soluccedilatildeo por

calorimetria diferencial de varrimento de 25ordmC ateacute agrave fusatildeo estaacute ilustrado nas Figuras 228 a 229 Para os soacutelidos

obtidos por cristalizaccedilatildeo em etanol e em acetato de etilo agrave temperatura ambiente eacute registado um pico de fusatildeo

largo com temperatura de onset entre 96 e 97ordmC e entalpia compreendida entre 15 e 18 kJmol Os ensaios

foram efectuados 3 semanas apoacutes a preparaccedilatildeo das amostras e natildeo eacute expectaacutevel que a largura do pico possa ser

devida agrave contaminaccedilatildeo com o solvente Em ensaios realizados dois meses mais tarde verificou-se que natildeo ocor-

reu alteraccedilatildeo na amostra cristalizada de etanol enquanto que evoluccedilatildeo niacutetida teve lugar na amostra cristalizada

de acetato de etilo agrave temperatura ambiente Figuras 230 e 231

Na amostra obtida por cristalizaccedilatildeo em acetato de etilo com evaporaccedilatildeo do solvente a 4ordmC para aleacutem deste

primeiro pico eacute tambeacutem observado um segundo pico com temperatura de onset Tonset ~ 105ordmC Estes resulta-

dos apontam para a existecircncia de polimorfos gerados concomitantemente por este meacutetodo de cristalizaccedilatildeo

estando previstas novas experiecircncias para verificar a reprodutibilidade dos resultados e caso esta se confirme a

investigaccedilatildeo do soacutelido obtido por difracccedilatildeo de raios-X de poacute e de monocristal

a) b)

43

20 40 60 80 100 120

20

25

30

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

b) PA em acetato de etilo (frio)

a) PA em acetato de etilo (T amb)

Figura 228 ndash Curvas de DSC para a PA cristalizada em acetato de etilo β = 10ordmCmin a) meacutetodo P1prime m = 147 mg b)

meacutetodo P2prime m = 148 mg

20 40 60 80 100 120

20

25

30

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

b) PA em etanol (frio)

a) PA em etanol (T amb)

Figura 229 ndash Curvas de DSC para a PA cristalizada em etanol β = 10ordmCmin a) meacutetodo P1prime m = 152 mg b) meacutetodo

P2prime m = 149 mg

44

20 40 60 80 100 120

20

30

40

50

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

b) Aquecimento em Maio

a) Aquecimento em Marccedilo

Figura 230 ndash Curvas de DSC para a PA cristalizada em acetato de etilo agrave temperatura ambiente β = 10ordmCmin a) aque-

cimento em Marccedilo m = 138 mg b) aquecimento em Maio m = 135 mg

20 40 60 80 100 120

20

22

24

26

28

Flu

xo

de

Calo

r (m

W)

Temperatura (C)

b) Aquecimento em Maio

a) Aquecimento em Marccedilo

Figura 231 ndash Curvas de DSC para a PA cristalizada em etanol agrave temperatura ambiente β = 10ordmCmin a) aquecimento em

Marccedilo m = 139 mg b) aquecimento em Maio m = 144 mg

23 Estudo do Ibuprofeno

Como referido na secccedilatildeo 143 estaacute descrito que a mesma forma polimoacuterfica do ibuprofeno eacute obtida por crista-

lizaccedilatildeo em vaacuterios solventes e seguindo vaacuterios meacutetodos experimentais Os cristais tecircm morfologias diferentes e

propriedades mecacircnicas diferentes [28303142]

45

Neste capiacutetulo apresentam-se os resultados preliminares dum estudo calorimeacutetrico das amostras soacutelidas do ibu-

profeno cristalizadas em diferentes solventes e tambeacutem de amostras comerciais de duas origens distintas reali-

zado com o objectivo de averiguar o seu comportamento teacutermico

As formas soacutelidas obtidas por cristalizaccedilatildeo a partir das soluccedilotildees do ibuprofeno estatildeo apresentadas na tabela

seguinte

Tabela 28 ndash Imagens de formas soacutelidas do Ibuprofeno obtidas em diferentes condiccedilotildees experimentais (luz pola-

rizada 200x)

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

1

-

Comercial Sigma

4

Acetona

P2

2

Acetona

P1

5

n-Hexano

P2

3

n-Hexano

P1

Efectuou-se um estudo por difracccedilatildeo de raios-X de poacute das amostras de Ibuprofeno da Sigma e da amostra cris-

talizada de n-Hexano agrave temperatura ambiente O difractograma obtido experimentalmente para a amostra da

Sigma e o simulado para a forma I estatildeo representados na Figura 232 O espectro obtido para a amostra crista-

lizada em n-hexano era indistinguiacutevel destes

0 10 20 30 40

Inte

nsid

ad

e

2Theta

b) IBP Sigma

a) IBP forma I

Figura 232 ndash Espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute do ibuprofeno a) forma I b) Sigma

46

Da comparaccedilatildeo entre os dois difractogramas eacute possiacutevel afirmar que em ambos os casos as moleacuteculas tecircm a

mesma orientaccedilatildeo cristalograacutefica

Iniciou-se o estudo das amostras de ibuprofeno comercial da Sigma e da USP por Calorimetria Diferencial de

Varrimento com uma velocidade de varrimento β = 10ordmCmin realizando um aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC

(Figuras 233 e 234)

20 30 40 50 60 70 80 90

20

25

30

35

40

Temperatura (C)

Flu

xo d

e C

alo

r (m

W)

Figura 233 ndash Curva de DSC para o IBP comercial Sigma aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC β = 10ordmCmin m = 125mg

20 30 40 50 60 70 80 90

20

22

24

26

28

Temperatura (C)

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Figura 234 ndash Curva de DSC para o IBP USP aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC β = 10ordmCmin m = 134mg

As curvas de DSC apresentam apenas um sinal endoteacutermico estando os paracircmetros caracteriacutesticos da curva de

fusatildeo apresentados na Tabela 29

47

Tabela 29 ndash Valores de temperatura e de entalpia da transiccedilatildeo de fase registada no

aquecimento do ibuprofeno amostra da Sigma e da USP β = 10ordmCmin

Sigma USP

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

1 747 251 752 257 2 753 253 752 256 3 751 260 752 256 4 751 246 752 257

Meacutedia e desvio padratildeo 751plusmn03 253plusmn05 752plusmn005 257plusmn005

Natildeo haacute diferenccedilas significativas entre os resultados obtidos para as duas amostras apesar do pico de fusatildeo da

amostra da USP ser mais estreito

O estudo das amostras ibuprofeno obtidas por cristalizaccedilatildeo de acetona (P1 e P2) foi realizado por calorimetria

diferencial de varrimento na mesma gama de temperatura com velocidades de varrimento diferentes (β =

10ordmCmin e β = 2ordmCmin Figura 235)

70 75 80

18

20

22

24

26

28

30

32

34

36

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

2 - Cristalizaccedilao a frio

1 - Cristalizaccedilao agrave T amb

70 75 80

18

20

22

24

26

28

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

4 - Cristalizaccedilao a frio

3 - Cristalizaccedilao agrave T amb

Figura 235 ndash Curva de DSC para o IBP cristalizado de acetona procedimentos P1rsquo e P2rsquo aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC

a) β = 10ordmCmin m = 134mg b) β = 2ordmCmin 3 m = 138mg 4 m = 135 mg

O pico de fusatildeo obtido a partir da amostra cristalizada agrave temperatura ambiente apresenta-se parcialmente divi-

dido Uma explicaccedilatildeo comum para este facto eacute a existecircncia de polimorfismo Os paracircmetros caracteriacutesticos

destas curvas estatildeo apresentados na Tabela 210

a) b)

3

4

48

Tabela 210 ndash Valores de temperatura e de entalpia da transiccedilatildeo de fase registada no aquecimento do ibuprofeno

cristalizado de acetona β = 10ordmCmin e β = 2ordmCmin

A partir dos resultados apresentados na Tabela 210 podemos concluir que os cristais obtidos por cristalizaccedilatildeo a

baixa temperatura fundem aproximadamente 1ordmC abaixo dos cristais obtidos por cristalizaccedilatildeo agrave temperatura

ambiente Verifica-se ainda que mesmo a velocidades de varrimento diferentes os cristais obtidos nas mesmas

condiccedilotildees apresentam temperatura de fusatildeo muito semelhante

Os termogramas obtidos no estudo do ibuprofeno cristalizado de n-hexano (P1 e P2) por calorimetria dife-

rencial de varrimento com velocidades de varrimento diferentes (β = 10ordmCmin e β = 2ordmCmin) estatildeo apre-

sentados na Figura 236 e na Tabela 211

70 75 80

12

14

16

18

20

22

24

26

28

30

32

34

36

38

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

2 - Cristalizaccedilao a frio

1 - Cristalizaccedilao agrave T amb

70 75 80

20

22

24

26

28

30

Flu

xo d

e C

alo

r (m

W)

Temperatura (C)

4 - Cristalizaccedilao a frio

3 - Cristalizaccedilao agrave T amb

Figura 236 ndash Curva de DSC para o IBP cristalizado de n-hexano procedimentos P1rsquo e P2rsquo aquecimento de 25ordmC ateacute

95ordmC a) β = 10ordmCmin 1 m = 143mg 2 m = 139 mg b) β = 2ordmCmin 3 m = 140mg 4 m = 137 mg

A partir dos resultados podemos concluir que os cristais obtidos agrave temperatura ambiente e os cristais obtidos

com a cristalizaccedilatildeo a frio natildeo apresentam grande diferenccedila a niacutevel de temperatura e entalpia de fusatildeo No entan-

to o sinal obtido a partir da amostra cristalizada agrave temperatura ambiente aquecida tanto a 10ordmCmin como a

2ordmCmin apresenta-se dividido apesar da divisatildeo ser mais notoacuteria a 2ordmCmin

Cristalizaccedilatildeo agrave T amb Cristalizaccedilatildeo a frio

β 10ordmCmin 2ordmCmin 10ordmCmin 2ordmCmin

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

1 747 215 751 203 733 223 737 232

2 739 233 731 201 733 219 738 228

3 752 228 731 219 744 223 739 229

4 749 237 745 237 738 223 739 231

5 752 249 746 243 742 218 740 230

6 749 235 760 241 743 224 736 229

Meacutedia e desvio padratildeo 748plusmn05 233plusmn11 744plusmn10 224plusmn17 739plusmn05 222plusmn03 738plusmn02 230plusmn02

a) b)

49

Tabela 211 ndash Valores de temperatura e de entalpia da transiccedilatildeo de fase registada no aquecimento do ibuprofeno

cristalizado de n-hexano β = 10ordmCmin e β = 2ordmCmin

A partir dos resultados obtidos por DSC verificou-se que tanto a amostra cristalizada de acetona como a amos-

tra cristalizada de n-hexano ambas agrave temperatura ambiente apresentavam um pico de fusatildeo composto o que

pode indicar a ocorrecircncia de transiccedilotildees soacutelido-soacutelido e aleacutem disso temperatura de fusatildeo que difere da das

amostras obtidas na Sigma e na USP Sendo assim fez-se um estudo mais pormenorizado das amostras cristali-

zadas de n-hexano por comparaccedilatildeo com as amostras de ibp da Sigma e da USP por espectroscopia de IV para

caracterizaccedilatildeo da forma inicial A Figura 237 mostra os espectros de espectroscopia de IV-ATR das amostras

3000 2800 2600 2400

000

005

010

015

020

2540

2540

2540

2542

2601

2601

2601

2601

2631

2631

2631

2631

2729

2728

2728

2728

2850

2850

2850

2850

2868

2868

2868

2868

2877

2875

2875

2876

2924

2922

2922

2924

2954

2954

2956

Ab

so

rvacirc

ncia

(u

a

)

Numero de Onda (cm-1)

IBP USP

IBP comercial

IBP n-Hexano (frio)

IBP n-Hexano (Tamb)

2954

1800 1600 1400 1200 1000 800

000

005

010

015

020

025

030

035

040

045

050668

690747

779

849

867936

948

9701007

1070

1092

1124

1184

1231

12681320

1379

1419

14621506

Ab

so

rvacircncia

(u

a

)

Numero de Onda (cm-1)

IBP USP

IBP comercial

IBP n-Hexano (frio)

IBP n-Hexano (Tamb)

1712

Figura 237 ndash Espectro de IV (25ordmC) ibp USP ibp Sigma e ibp cristalizado de n-hexano a) 3100 ndash 2400 cm-1 b) 1800 ndash

650 cm-1

Os espectros de infravermelho das amostras a 25ordmC apontam para que se trate da mesma forma polimoacuterfica

Espectros de difracccedilatildeo de raios-X de poacute da amostra da Sigma e da amostra obtida por cristalizaccedilatildeo em n-

hexano natildeo mostraram tambeacutem diferenccedilas

Assim sendo a partir destes resultados natildeo satildeo detectadas diferenccedilas significativas entre as amostras de partida

e entatildeo as diferenccedilas registadas no comportamento teacutermico natildeo apontam para polimorfismo mas para altera-

ccedilotildees na formaccedilatildeo dos cristais nomeadamente no crescimento e tamanho das partiacuteculas[43ndash45] Estudos adicio-

nais satildeo necessaacuterios para confirmar esta hipoacutetese

Cristalizaccedilatildeo agrave T amb Cristalizaccedilatildeo a frio

β 10ordmCmin 2ordmCmin 10ordmCmin 2ordmCmin

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

1 741 224 744 236 742 247 744 249

2 744 223 748 234 746 242 742 247 3 740 225 745 238 743 246 740 242

4 743 227 747 237 743 243 745 240 Meacutedia e desvio padratildeo 742plusmn02 225plusmn02 746plusmn02 236plusmn02 743plusmn01 244plusmn02 743plusmn02 245plusmn04

50

51

Capiacutetulo 3

52

53

3 Conclusotildees

Alguns pontos discutidos nesta dissertaccedilatildeo merecem ser referidos como observaccedilotildees conclusivas A Calorime-

tria Diferencial de Varrimento (DSC) eacute um valioso instrumento de investigaccedilatildeo para caracterizar formas poli-

moacuterficas Com esta teacutecnica recolhe-se uma grande riqueza de informaccedilatildeo em relaccedilatildeo agrave estabilidade da substacircn-

cia em estudo tipo de transformaccedilatildeo que ocorre a uma dada temperatura por aquecimento ou arrefecimento e

mecanismo que preside a cada uma das transformaccedilotildees observadas Mas por si soacute esta teacutecnica natildeo eacute suficiente

para identificar a existecircncia de diferentes polimorfos de um mesmo composto Daiacute haver a necessidade de efec-

tuar um estudo mais completo utilizando teacutecnicas como a termomicroscopia espectroscopia de absorccedilatildeo no

infravermelho e ainda difracccedilatildeo de raios X de poacute

Conseguiram obter-se amostras puras de trecircs formas polimoacuterficas da pirazinamida a forma alfa (PZA comercial

e cristalizada em aacutegua) a forma delta (PZA cristalizada de acetona) e a forma gama (PZA obtida por liofiliza-

ccedilatildeo) as quais foram caracterizadas por espectroscopia de infravermelho

O polimorfo alfa da pirazinamida (α-PZA) e a forma delta (δ-PZA) por aquecimento transformam-se no poli-

morfo gama (γ-PZA) A forma gama por sua vez por aquecimento natildeo sofre qualquer transformaccedilatildeo de fase

ateacute agrave fusatildeo Foi possiacutevel tambeacutem identificar a transiccedilatildeo δrarrα em amostra do polimorfo delta quando contami-

nado com a forma alfa

Podemos ainda concluir mediante os resultados obtidos e com os conhecimentos adquiridos que estamos

perante casos de enantiotropia sendo o polimorfo delta a forma termodinamicamente estaacutevel agrave temperatura

ambiente Todos os polimorfos de pirazinamida satildeo cineticamente estaacuteveis agrave temperatura ambiente

No que diz respeito agrave picolinamida eacute interessante verificar a semelhanccedila do perfil das bandas do espectro da

picolinamida comercial na regiatildeo de elongaccedilatildeo do NndashH com o dos espectros dos polimorfos α e δ da pirazi-

namida Relembremos que nestas duas fases da pirazinamida haacute associaccedilatildeo molecular com a formaccedilatildeo de dois

diacutemeros centrossimeacutetricos que estatildeo tambeacutem presentes no cristal da forma I da picolinamida Verificou-se

ainda que a amostra comercial de picolinamida quando sujeita a moagem sofre alteraccedilatildeo da forma polimoacuterfica

No estudo realizado por DSC foi possiacutevel identificar pelo menos duas formas polimoacuterficas

Em ciclos de aquecimento arrefecimento verifica-se que o arrefecimento do fundido pode resultar em forma-

ccedilatildeo de estruturas diferentes em ciclos diferentes

A cristalizaccedilatildeo em acetato de etilo a 4ordmC aponta para a existecircncia de polimorfos gerados concomitantemente

por este meacutetodo de cristalizaccedilatildeo Estatildeo previstas novas experiecircncias para verificar a reprodutibilidade dos resul-

tados e caso esta se confirme a investigaccedilatildeo dos soacutelidos obtidos por difracccedilatildeo de raios-X de poacute e de monocris-

tal Quanto ao estudo das amostras cristalizadas em etanol e acetato de etilo em ensaios realizados dois meses

apoacutes a preparaccedilatildeo das amostras verificou-se que natildeo ocorreu alteraccedilatildeo na amostra cristalizada de etanol

enquanto que evoluccedilatildeo niacutetida teve lugar na amostra cristalizada de acetato de etilo por evaporaccedilatildeo do solvente agrave

temperatura ambiente

No estudo das amostras do ibuprofeno a partir dos resultados obtidos por DSC verificou-se que tanto a amos-

tra cristalizada de acetona como a amostra cristalizada de n-hexano ambas agrave temperatura ambiente apresenta-

54

vam um pico de fusatildeo composto o que poderia indicar a presenccedila de uma mistura de polimorfos mas atraveacutes

de um estudo mais pormenorizado usando Espectroscopia de Infravermelho e Difracccedilatildeo de Raios-X de poacute

esta hipoacutetese natildeo eacute aparentemente suportada podendo a divisatildeo dos picos dever-se ao tamanho das partiacuteculas

formadas durante o crescimento dos cristais Esta hipoacutetese teraacute de ser confirmada em trabalho futuro Este eacute

um exemplo interessante da importacircncia da utilizaccedilatildeo combinada de diferentes meacutetodos de estudo na investiga-

ccedilatildeo de polimorfismo

55

Capiacutetulo 4

56

57

4 Experimental

41 Materiais e Meacutetodos

411 ndash Materiais

4111 - Preparaccedilatildeo das amostras

A pirazinamida utilizada neste trabalho foi fornecida pela Fluka com uma pureza superior a 99 As amostras

de partida de picolinamida e ibuprofeno foram adquiridas agrave Sigma com purezas de 98 e 99 respectivamen-

te tendo-se usado tambeacutem ibuprofeno padratildeo USP

Na geraccedilatildeo das formas polimoacuterficas da pirazinamida foram usados diferentes processos de cristalizaccedilatildeo No

procedimento cristalizaccedilatildeo a partir de soluccedilotildees P1 usaram-se ~ 005 mmol do composto de partida dissolvidas

em 6 mL de um dado solvente agrave temperatura ambiente as soluccedilotildees foram filtradas para uma caixa de Petri e o

solvente evaporado agrave temperatura ambiente (~ 20ordmC) Foram usados como solventes aacutegua acetona dioxano

acetonitrilo e os soacutelidos obtidos foram analizados apoacutes um periacuteodo de duas semanas O segundo procedimento

ensaiado P2 consistiu num processo de liofilizaccedilatildeo efectuado num equipamento Labconco 5 soluccedilatildeo aquosa

preacute-congelada a -80ordmC ciclo de liofilizaccedilatildeo -30ordmC durante 2h -10ordmC durante 4h 0ordmC durante 6h 5ordmC durante

6h 10ordmC durante 48h e depois mantida agrave temperatura ambiente

No caso da picolinamida foi avaliada a formaccedilatildeo de formas soacutelidas usando o procedimento P1 descrito para a

pirazinamida (P1) empregando como solventes acetato de etilo e etanol tendo-se tambeacutem estudado cristaliza-

dos a partir do fundido (P2)

Na geraccedilatildeo das formas polimoacuterficas do ibuprofeno foram igualmente usados diferentes processos de cristaliza-

ccedilatildeo usando diferentes condiccedilotildees O procedimento 1 (P1) foi realizado da mesma forma da usada em P1 da

pirazinamida No procedimento 2 (P2) as soluccedilotildees foram preparadas da mesma forma que em P1 e apoacutes a

filtraccedilatildeo foram colocadas num frigoriacutefico a 4ordmC e o solvente evaporou a esta temperatura

Foram utilizados solventes de qualidade analiacutetica

412 ndash Meacutetodos

4121 ndash Calorimetria Diferencial de Varrimento (DSC)

A teacutecnica de Calorimetria Diferencial de Varrimento (DSC) ocupa um lugar de relevo de entre os meacutetodos de

investigaccedilatildeo da estrutura dos soacutelidos Trata-se de um meacutetodo largamente vulgarizado para o qual se dispotildee de

58

equipamento que apresenta na actualidade muitas potencialidades e que permite a obtenccedilatildeo de propriedades

termodinacircmicas com elevado grau de precisatildeo

A Calorimetria Diferencial de Varrimento eacute uma teacutecnica de anaacutelise teacutermica que regista a diferenccedila de fluxo teacuter-

mico entre a amostra e a referecircncia em funccedilatildeo do tempo ou da temperatura no decorrer de um programa de

temperatura preacute-seleccionado Eacute um meacutetodo de variaccedilatildeo entaacutelpica no qual a diferenccedila no fornecimento de

energia caloriacutefica entre uma substacircncia e um material de referecircncia eacute medida em funccedilatildeo da temperatura

enquanto a substacircncia em estudo e a referecircncia satildeo submetidas a um mesmo programa de aquecimento rigoro-

samente controlado

Estas medidas fornecem dados qualitativos e quantitativos em processos endoteacutermicos (absorccedilatildeo de energia

caloriacutefica) e exoteacutermicos (libertaccedilatildeo de energia caloriacutefica) permitindo obter informaccedilotildees referentes a alteraccedilotildees

de propriedades fiacutesicas eou quiacutemicas com por exemplo temperaturas caracteriacutesticas (temperatura de fusatildeo

cristalizaccedilatildeo transiccedilatildeo viacutetrea) grau de cristalinidade de um poliacutemero diagramas de fase entalpias de transiccedilatildeo

de fase e de reacccedilatildeo estabilidade teacutermica e oxidativa grau de pureza e cineacutetica de reacccedilotildees Por este motivo a

DSC eacute amplamente aplicada na caracterizaccedilatildeo de materiais orgacircnicos e inorgacircnicos cristalinos e amorfos assim

como nas induacutestrias farmacecircutica e cosmeacutetica alimentar etc

Como limitaccedilotildees desta teacutecnica refira-se a dificuldade de interpretaccedilatildeo (acontece algum processo mas qual)

requerendo normalmente outros meacutetodos complementares para a interpretaccedilatildeo dos resultados Para aleacutem dis-

so necessita de calibraccedilatildeo em toda a gama de temperatura

De acordo com os princiacutepios operacionais os caloriacutemetros diferenciais de varrimento podem ser divididos em

dois tipos de potecircncia compensada e de fluxo de energia caloriacutefica Neste trabalho utilizou-se o DSC do pri-

meiro tipo

Nos caloriacutemetros diferenciais de varrimento de potecircncia compensada (Figura 41) as ceacutelulas ou plataformas

onde se colocam a amostra e a referecircncia encontram-se equipadas individualmente com um sensor de resistecircn-

cia de platina que mede a temperatura de cada uma e uma resistecircncia de aquecimento

Figura 41 ndash Caloriacutemetro diferencial de varrimento de potecircncia compensada

Quando eacute detectada uma diferenccedila de temperatura entre a amostra e a referecircncia devido a uma alteraccedilatildeo da

amostra eacute alterada a energia teacutermica ( tH partpart ) fornecida agrave amostra de modo a manter um diferencial de tem-

peraturas nulo entre ambas (Tamostra = Treferecircncia) Uma vez que essa quantidade de energia eacute exactamente equiva-

1 ndash Resistecircncia de aquecimento 2 ndash Termoacutemetro

59

lente agrave quantidade de energia absorvida ou libertada na transformaccedilatildeo ocorrida na amostra o seu registo forne-

ce uma medida calorimeacutetrica directa da energia associada agrave transformaccedilatildeo

Como todos os instrumentos de medida os aparelhos de DSC apresentam um certo tempo de resposta devido

a alguma resistecircncia teacutermica o que se traduz pelo aparecimento de desvios da linha de base Para aumentar o

rigor das determinaccedilotildees o sinal calorimeacutetrico (SC) determinado pelo aparelho a aacuterea do pico eacute calibrado

determinando-se uma constante de calibraccedilatildeo K tal que realQ

SCK = sendo Qreal a energia caloriacutefica realmente

dissipado na ceacutelula A constante K eacute assim funccedilatildeo da temperatura da atmosfera em torno das ceacutelulas e de

quaisquer resistecircncias que conduzam a perdas de energia caloriacutefica As temperaturas de fusatildeo de padrotildees como

o iacutendio estanho chumbo por exemplo podem ser utilizadas para calibrar a temperatura indicada pelo equipa-

mento enquanto que a entalpia de fusatildeo destas substacircncias pode ser utilizada na calibraccedilatildeo do sinal calorimeacutetri-

co

Podem realizar-se ciclos de aquecimento arrefecimento percorridos entre a temperatura do azoto liacutequido e

700ordmC que eacute o limite superior de utilizaccedilatildeo da instrumentaccedilatildeo deste tipo recolhendo uma grande riqueza de

informaccedilatildeo relativamente agrave estabilidade da substacircncia em estudo tipo de transformaccedilatildeo que ocorre a uma dada

temperatura por aquecimento ou arrefecimento mecanismo que preside a cada uma das transformaccedilotildees obser-

vadas etc

Aproveitando as potencialidades do equipamento fazendo variar a velocidade de varrimento eacute ainda possiacutevel

estudar aspectos importantes relacionados com o mecanismo das transformaccedilotildees estruturais e pocircr em evidecircn-

cia a sobreposiccedilatildeo de sinais

Estes equipamentos aleacutem de possibilitarem medidas de baixos valores de variaccedilatildeo de entalpia possibilitam

ainda a utilizaccedilatildeo de pequenas quantidades de amostra (geralmente entre 1 e 20mg)

Procedimento experimental e equipamento utilizado

Os estudos de DSC foram realizados num caloriacutemetro Perkin-Elmer Pyris 1 equipado com sistema de refrige-

raccedilatildeo Intracooler com liacutequido de refrigeraccedilatildeo etilenoglicolaacutegua (11 vv) a ndash10ordmC usando azoto como gaacutes de

purga 20mLmin

As amostras foram preparadas em caacutepsulas em alumiacutenio de 10microl e 30microl Como ceacutelula de referecircncia usou-se uma

caacutepsula vazia idecircntica agrave usada para as amostras

A calibraccedilatildeo do aparelho foi feita de forma usual agrave velocidade de 10ordmCmin utilizada na grande maioria das

amostras A calibraccedilatildeo da temperatura [4647] foi realizada com padrotildees de elevada qualidade como o bifenilo

(CRM LGC 2610 Tfus = 6893plusmn003 ordmC) aacutecido benzoacuteico (CRM LGC 2606 Tfus = 12235 plusmn 002 ordmC) iacutendio

(Perkin-Elmer x = 9999 Tfus = 15660 ordmC) e cafeiacutena (substacircncia de calibraccedilatildeo Mettler Toledo ME 18 872

Tfus = 2356 plusmn 02 ordmC) A calibraccedilatildeo da entalpia foi realizada com iacutendio (∆fusH = 3286 plusmn 13 Jmol)

As amostras foram estudadas em ciclos de aquecimento arrefecimento a vaacuterias velocidade de varrimento

como seraacute referido posteriormente na apresentaccedilatildeo dos resultados e a calibraccedilatildeo confirmada a cada caso

60

4122 ndash Termomicroscopia

A termomicroscopia consiste na observaccedilatildeo microscoacutepica das amostras submetidas a aquecimento ou arrefeci-

mento usando luz polarizada As transformaccedilotildees que podem ocorrer na amostra em estudo podem ser obser-

vadas directamente na ocular do microscoacutepio ou registadas por meio de uma cacircmara fotograacutefica em viacutedeo com

a vantagem de serem gravadas e poderem ser estudadas em pormenor posteriormente Esta teacutecnica permite a

observaccedilatildeo dos efeitos dependentes da temperatura como por exemplo a fusatildeo dos cristais detecccedilatildeo de formas

cristalinas (polimorfismo)[48ndash49]

Com base no comportamento oacuteptico eacute costume dividir as substacircncias em dois grandes grupos Num o iacutendice

de refracccedilatildeo eacute independente da direcccedilatildeo de propagaccedilatildeo da radiaccedilatildeo apresenta um valor uacutenico para uma dada

substacircncia Estas substacircncias satildeo designadas opticamente por isotroacutepicas A este grupo pertencem os soacutelidos

amorfos e os soacutelidos cristalinos com arranjo reticular cuacutebico O outro grupo eacute caracterizado por apresentar um

iacutendice de refracccedilatildeo dependente da direcccedilatildeo de propagaccedilatildeo da luz As substacircncias que a ele pertencem satildeo

designadas opticamente por anisotroacutepicas Deste grupo fazem parte todos os soacutelidos cristalinos com excepccedilatildeo

daqueles que tecircm arranjo reticular cuacutebico

Na Figura 42 representa-se o dispositivo utilizado na observaccedilatildeo de uma amostra com luz polarizada

Figura 42 ndash Esquema de um sistema para observaccedilatildeo de uma amostra com luz polarizada

Um meio isotroacutepico natildeo altera a cor da radiaccedilatildeo que nela incide Contudo produz um decreacutescimo de intensida-

de da radiaccedilatildeo que torna visiacuteveis contornos na amostra e portanto permite acompanhar variaccedilotildees de forma e

volume que nela ocorram As amostras anisotroacutepicas apresentam cor diferente da luz incidente

Procedimento experimental e equipamento utilizado

O equipamento usado esquematicamente representado na Figura 43 eacute constituiacutedo por uma placa de aqueci-

mento DSC 600 da Linkam systems por um bloco central constituiacutedo por uma unidade CI94 cuja funccedilatildeo eacute

controlar a temperatura nas etapas de aquecimento arrefecimento uma unidade LNP942 que controla a

refrigeraccedilatildeo uma unidade VTO232 e um computador Intel (R) Pentium (R) 4 que controla todo o sistema A

ceacutelula eacute aquecida com um microforno cuja temperatura eacute controlada por sensores de Pt100 Para a observaccedilatildeo

Polarizador Amostra Analisador Detector

61

oacuteptica foi utilizado um microscoacutepio Leica DMRB uma cacircmara de viacutedeo Sony CCD-IRISRGB modelo DXC-

151 AP um monitor Sony HR Triniton modelo PVM-2053MD e um gravador de viacutedeo Sony SV0-1500P VHS

VCR Na anaacutelise de imagem usou-se o software da Linkam systems com RTVMS (Real Time Viacutedeo Measurement

System)

As amostras foram preparadas por dispersatildeo de uma pequena quantidade do material a estudar na ceacutelula da

amostra sendo esta coberta com uma tampa A dispersatildeo do material na ceacutelula permite estudar o comporta-

mento de partiacuteculas isoladas o que poderaacute ser uacutetil no caso da amostra ter comportamento heterogeacuteneo As

imagens foram obtidas por utilizaccedilatildeo combinada de luz polarizada e de compensadores de onda o que confere

agrave imagem de fundo uma cor uacutenica e natildeo negra Usou-se uma ampliaccedilatildeo de 200X

As amostras foram estudadas aquecendo a amostra entre os 25ordmC e a fusatildeo tendo sido usada uma velocidade

de 10ordmCmin

Figura 43 ndash Representaccedilatildeo esquemaacutetica do equipamento usado em termomicroscopia A ndash Placa de aquecimento B ndash

Microscoacutepio C ndash Cacircmara de viacutedeo D ndash Computador E ndash Interface graacutefica F ndash Sistema de controle da refri-

geraccedilatildeo G ndash Interface de computador H ndash Viacutedeo gravador I ndash Monitor J ndash Depoacutesito de azoto liacutequido

4123 ndash Conjugaccedilatildeo dos meacutetodos de Termomicroscopia e DSC

Os resultados obtidos a partir de medidas de DSC satildeo normalmente reprodutiacuteveis e quantitativos mas natildeo

podem estar sempre prontamente correlacionadas com a respectiva transformaccedilatildeo de fase ou reacccedilatildeo quiacutemica

que ocorre na substacircncia Tecircm sido feitas tentativas para melhorar alguns meacutetodos termoanaliacuteticos atraveacutes de

uma correlaccedilatildeo entre os seus resultados e as mudanccedilas fiacutesicas ou quiacutemicas da substacircncia em questatildeo As combi-

naccedilotildees destes dois meacutetodos tecircm demonstrado grande sucesso Os efeitos que natildeo mostram nenhuma mudanccedila

de entalpia significativa com DSC podem muitas vezes ser detectadas com microscopia Por outro lado as

investigaccedilotildees termomicroscoacutepicas requerem muitas vezes estimativas dos calores de transformaccedilatildeo fusatildeo e

cristalizaccedilatildeo[50ndash51]

62

4124 ndash Espectroscopia de Absorccedilatildeo no Infravermelho

A Espectroscopia de Absorccedilatildeo no IV estaacute associada ao uso de radiaccedilatildeo electromagneacutetica nesta regiatildeo do espec-

tro para estudar a composiccedilatildeo e a estrutura da mateacuteria

A energia associada agrave absorccedilatildeo na gama do infravermelho eacute capaz de promover transiccedilotildees vibracionais-

rotacionais vibracionais ou rotacionais Considerando que a faixa mais usual de utilizaccedilatildeo corresponde agrave regiatildeo

do infravermelho meacutedio (4000 a 400 cm-1) o estudo das transiccedilotildees vibracionais eacute o mais importante Para que

uma moleacutecula seja capaz de absorver no infravermelho eacute necessaacuterio que ela apresente variaccedilotildees de momento

dipolar associada ao modo vibracional considerado[3652ndash54]

Assim quando um material for avaliado utilizando radiaccedilatildeo infravermelha seraacute obtido um espectro que rela-

ciona absorvacircncia versus comprimento de onda (normalmente eacute utilizado o nuacutemero de onda que eacute o inverso do

comprimento de onda) que indica a ocorrecircncia ou natildeo de absorccedilatildeo pelo material de energia associada agravequele

comprimento de onda Como os grupos funcionais absorvem em diferentes comprimentos de onda eacute possiacutevel

identificar os grupos quiacutemicos presentes na amostra

O polimorfismo em cristais de compostos orgacircnicos eacute causado por diferentes arranjos estruturais da mesma

moleacutecula Se as interacccedilotildees moleculares no cristal satildeo bastantes fortes decorrentes de um fenoacutemeno como as

ligaccedilotildees de hidrogeacutenio as diferenccedilas nas formas polimoacuterficas podem ser evidenciadas com teacutecnicas como a

Espectroscopia de Absorccedilatildeo no Infravermelho IV

Reflectacircncia Total Atenuada (ATR)

Em 1961 Fahrenfort descreveu uma nova teacutecnica para obtenccedilatildeo de espectros de infravermelho para compostos

orgacircnicos a Reflectacircncia Total Atenuada (ATR ndash Attenuated Total Reflectance)

O modo de ATR eacute uma teacutecnica natildeo destrutiva que permite a obtenccedilatildeo de espectros de amostras soacutelidas ou

liacutequidas tais como soacutelidos pouco soluacuteveis poacutes pastas entre outras Eacute tambeacutem adequado para caracterizaccedilatildeo de

materiais que sejam demasiado finos ou que absorvam demasiado intensamente quando analisados por espec-

troscopia de transmitacircncia Na espectroscopia de infravermelhos por ATR a superfiacutecie da amostra eacute colocada

em contacto com a superfiacutecie de um cristal apropriado muitas vezes feito de Germeacutenio (Ge) ou de Seleneto de

Zinco (ZnSe) A radiaccedilatildeo infravermelha proveniente da fonte passa atraveacutes do cristal Quando o acircngulo de

incidecircncia na interface amostra cristal excede o acircngulo criacutetico a reflexatildeo total interna da radiaccedilatildeo ocorre e uma

onda evanescente eacute estabelecida na interface A radiaccedilatildeo eacute reflectida atraveacutes do cristal penetrando na amostra a

cada reflexatildeo ao longo da superfiacutecie do cristal (como esquematizado na figura seguinte Figura 44)

63

Figura 44 ndash Sistema ATR de muacuteltipla reflexatildeo

O feixe de radiaccedilatildeo perde energia no comprimento de onda em que o material da amostra absorve Apoacutes este

processo a radiaccedilatildeo atenuada resultante eacute direccionada do cristal para o percurso normal do feixe no espectro-

fotoacutemetro sendo medida pelo detector originando o espectro da amostra A profundidade da penetraccedilatildeo da

radiaccedilatildeo na amostra e o nuacutemero total de reflexotildees ao longo do cristal podem ser controlados pela variaccedilatildeo do

acircngulo de incidecircncia assim como pela selecccedilatildeo do tipo de cristal

Num espectrofotoacutemetro ATR tem de existir um contacto muito proacuteximo entre a amostra e a superfiacutecie do cris-

tal uma vez que o efeito ATR tem lugar nesta Daiacute que se utilize por vezes uma prensa de modo a garantir um

perfeito contacto entre a superfiacutecie da amostra e o cristal como no caso dos soacutelidos particulados

Nesta teacutecnica pouca ou nenhuma preparaccedilatildeo da amostra eacute requerida o que constitui uma grande vantagem nos

estudos de polimorfismo podendo ser usada na anaacutelise de uma grande variedade de soacutelidos e liacutequidos consoan-

te o tipo de cristal

Eacute importante realccedilar que apesar dos benefiacutecios esta teacutecnica possui algumas limitaccedilotildees que incluem a sensibili-

dade inferior em comparaccedilatildeo agrave proporcionada pelos meacutetodos convencionais

Procedimento experimental e equipamento utilizado

Os estudos de espectroscopia de absorccedilatildeo no infravermelho foram realizados num espectroacutemetro FTIR Ther-

moNicolet IR300 resoluccedilatildeo de 1cm-1 com a teacutecnica da pastilha de KBr e num PerkinElmer Spectrum 400 FT-

IRATR resoluccedilatildeo de 1cm-1

As amostras foram preparadas misturando-se uma certa quantidade de amostra com brometo de potaacutessio (cer-

ca de 07 mg de amostra e 100 mg de KBr)

4125 ndash Difracccedilatildeo de Raios X

Dentre as vaacuterias teacutecnicas de caracterizaccedilatildeo de materiais a teacutecnica de difracccedilatildeo de raios X eacute a mais indicada na

determinaccedilatildeo das fases cristalinas presentes nesses materiais Isto eacute possiacutevel porque nos cristais os aacutetomos se

64

ordenam em planos cristalinos separados entre si por distacircncias da mesma ordem de grandeza dos comprimen-

tos de onda dos raios X

Ao incidir um feixe de raios X num cristal o mesmo interage com os aacutetomos presentes originando o fenoacutemeno

de difracccedilatildeo A difracccedilatildeo de raios X ocorre segundo a Lei de Bragg (Equaccedilatildeo 1) a qual estabelece a relaccedilatildeo

entre o acircngulo de difracccedilatildeo e a distacircncia entre os planos que a originaram (caracteriacutesticos para cada fase cristali-

na)[55]

Figura 45 ndash Difracccedilatildeo de raios X e a Lei de Bragg[56]

A principal aplicaccedilatildeo da difracccedilatildeo de raios X refere-se agrave identificaccedilatildeo de compostos cristalinos sejam eles orgacirc-

nicos ou inorgacircnicos

Os planos de difracccedilatildeo e as suas respectivas distacircncias interplanares bem como as densidades de aacutetomos (elec-

trotildees) ao longo de cada plano cristalino satildeo caracteriacutesticas especiacuteficas e uacutenicas de cada substacircncia cristalina da

mesma forma que o padratildeo difractomeacutetrico por ela gerado Dentre as vantagens da teacutecnica de difracccedilatildeo de raios

X para a caracterizaccedilatildeo de fases destacam-se a simplicidade e rapidez do meacutetodo a confiabilidade dos resulta-

dos obtidos (pois o perfil de difracccedilatildeo obtido eacute caracteriacutestico para cada fase cristalina) a possibilidade de anaacutelise

de materiais compostos por uma mistura de fases e uma anaacutelise quantitativa destas fases[55]

Os ensaios de difracccedilatildeo de raios X de poacute foram realizados no Centro de Estudos de Materiais no Departamen-

to de Fiacutesica da Universidade de Coimbra

Procedimento experimental e equipamento utilizado

Foi preenchido um capilar de vidro com o poacute obtido pela moagem dos soacutelidos As amostras foram colocadas

num difractoacutemetro de poacute ENRAF-NONIUS (equipado com um detector CPS120 por INEL) e os dados foram

recolhidos durante 5h usando a geometria Debye-Scherrer Foi usada radiaccedilatildeo Cu Kα1 (λ = 1540598Aring) Como

calibrante externo foi usado o AlK(SO4)212H2O

Lei de Bragg nλ = 2d sen θ (Equaccedilatildeo 1) n nuacutemero inteiro (ordem de difracccedilatildeo) λ comprimento de onda dos raios X incidentes d distacircncia interplanar θ acircngulo de difracccedilatildeo

65

Bibliografia

[1] ndash Vencato I Estruturas Cristalinas por Difracccedilatildeo de Raios-X Caderno Brasileiro de Ensino de Fiacutesica Volume 5

(1988)

[2] ndash Atkins P Paula J Atkins Fiacutesico-Quiacutemica LTC Volume 1 7ordfEdiccedilatildeo (2003-2004)

[3] ndash Drago R Physical Methods For Chemists 2ordf Ed Saunders amp H B J College Publishers 17 (1992) 702

[4] ndash Giron D Thermochimica Acta 248 (1995) 1

[5] ndash Nangia A Accounts of Chemical Research 41 5 (2008) 595

[6] ndash Froehlich PE Gasparotto FS Journal of Basic and Applied Pharm Sciences 26 3 (2005) 205

[7] ndash Llinagraves A Goodman J Drug Discovery Today 13 516 (2008) 198

[8] ndash Costa L Universidade Federal do Rio Grande do Sul ldquoAvaliaccedilatildeo do Polimorfismo de Faacutermacos utiliza-

dos para a produccedilatildeo de medicamentos geneacutericos no Brasilrdquo (2005)

[9] ndash Lachman L Liebeman HA et all Teoria e Praacutetica na Induacutestria Farmacecircutica 1 (2005) 505

[10] ndash Bernstein J Crystal Polymorphism Engineering of Crystalline Materials Properties Springer Netherlands (2008) 87

[11] ndash Rodriacuteguez-Spong B Price C et all D Advanced Drug Delivery 56 (2004) 241

[12] ndash Buerger A Ramberger R Mikrochimica Acta 2 (1979) 259

[13] ndash Erdemir D Lee A et all Accounts of Chemical Research 42 (2009) 621

[14] ndash Manrich S Zanotto E et all Poliacutemeros Ciecircncia e Tecnologia ldquoAplicabilidade da Teoria Claacutessica da Nuclea-

ccedilatildeo Modificada (CD-CNT) agrave Cristalizaccedilatildeo de Poliacutemerosrdquo

[15] ndash Aaltonen J Allesoslash M et all European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics 71 (2009) 23

[16] ndash Chis V Picircrnau A et all Chemical Physics 316 (2005) 153

[17] ndash wwwffuppttoxicologiamonografiasano0304TuberculosedocPIRAZINAMIDAhtml

[18] ndash Becker C Dressman JB et all Journal of Pharmaceutical Sciences 97 9 (2008) 3709

[19] ndash Takaki Y Sasada Y Watanabeacute T Acta Crystallographica 13 (1960) 693

[20] ndash Ro G Sorum H Acta Crystallographica B28 (1972) 991

[21] ndash Ro G Sorum H Acta Crystallographica B28 (1972) 1677

[22] ndash Nakata K Takaki Y Memoirs of Osaka Kyoiku University Ser III Natural science and applied science 36 (1987)

93

[23] ndash Borba A Albrecht M et all Physical Chemistry Chemical Physics 10 (2008) 7010

[24] ndash Takano T Sasada Y et all Acta Crystallographica 21 (1966) 514

[25] ndash Borba A Zavaglia A et all Journal of Physical Chemistry A 112 (2008) 45

[26] ndash Marques L Departamento e Centro de Quiacutemica da Universidade de Eacutevora ldquoO Ibuprofeno Um faacutermaco com

sucessordquo

[27] ndash Perlovich G Kurkov S et all Journal of Pharmaceutical Sciences 93 (2004) 654

[28] ndash Rasenack N Muumlller B International Journal of Pharmaceutics 245 (2002) 9

[29] ndash Carvalho P Cass Q et all Brazilian Journal of Chemical Engineering 23 (2006) 291

[30] ndash Khan G Jiabi Z Drug Development and Industrial Pharmacy 24(5) (1998) 463

[31] ndash Rasenack N Muumlller W Development and Industrial Pharmacy 28 (2002) 1077

66

[32] ndash Dudognon E Danegravede F et all Pharmaceutical Research 25 (2008) 2853

[33] ndash wwwscribdcomdoc4003825Fisica-Difraccao-de-Raio-X (28082010)

[34] ndash Delgado M Marquez F et all Spectroscopy Lett 21 (1998) 841

[35] ndash Lautie A Froment F et all Spectroscopy Lett 9 (1976) 289

[36] ndash Chis V Pirnau A et all Chemical Physics 316 (2005) 153

[37] ndash Kalkar K Bhosekar M et all Spectrochimica Acta Part A 45 (1989) 635

[38] ndash Favila A Gallo M Mitnik D Journal of Molecular Modeling 13 (2007) 505

[39] ndash Gunasekaran S Sailatha E et all Indian Journal of Pure and Applied Physics 47 (2009) 259

[40] ndash Akyuz S Journal of Molecular Structure 651 (2003) 541

[41] ndash Jurneacuteen P Werngren J et all Antimicrobial Agents and Chemotheraphy 52 5 (2008) 1852

[42] ndash Garekani H Sadeghi F et all Drug Development and Industrial Pharmacy 27(8) (2001) 803

[43] ndash Kawakami K Miyoshi K et all Journal of Pharmaceuticals Sciences 95 (2006) 1354

[44] ndash Lee T Chang G Crystal Growth and Design 9 (2009) 3551

[45] ndash Xue Y Zhao Q et all Journal of Colloid and Interface Science 243 (2001) 388

[46] ndash Sabbah R An W et all Thermochimica Acta 331 (1999) 93

[47] ndash Gatta G Richardson J et all Pure and Applied Chemistry 78 (2006) 1455

[48] ndash Seefeldt K Miller J et all Journal of Pharmaceutical Sciences 96 5 (2007) 1147

[49] ndash Charsley E Stewart C et all Journal of Thermal Analysis and Calorimetry 72 (2003) 1087

[50] ndash Celis K Driessche I et all Measurement Science Review 1 1 (2001) 181

[51] ndash Wiedemann H Bayer G Journal of Thermal Analysis 30 (1985) 1273

[52] ndash wwwgooglept

[53] ndash Brittain H Journal of Pharmaceutical Sciences 86 4 (1997) 405

[54] ndash Norris T Aldridge P Sekulic S Analyst 122 (1997) 549

[55] ndash Albers A Melchiades F et all Ceracircmica 48 305 (2002) 34

[56] ndash Kahn H PMI-2201 Difracccedilatildeo de Raios X 1

[57] ndash Tuberculosis 88 2 (2008) 141

[58] ndash Akyuz S Journal of Molecular Structure 651-653 (2003) 541

[59] ndash Brittain H (ed) Physical Characterization of Pharmaceutical Solids (1995)

[60] ndash Šestaacutek J Comprehensive Analytical Chemistry XII XI (1984)

[61] ndash Casimiro MH Leal JP et all Anaacutelise Calorimeacutetrica aplicada a Poliacutemeros Bioloacutegicos 29

[62] ndash Yu-Chu M Li Thermochimica Acta 476 (2008) 1

[63] ndash Morbidoni H Quiacutemica Viva 3 (2004)

[64] ndash Yoshida S Pharmaceutical Society of Japan 11 5 (1963) 628

[65] ndash Sreevatsan S Pan X et all Antimicrobial Agents and Chemotheraphy 41 3 (1997) 636

[66] ndash Wesotowski M Konarski T Journal of Thermal Analysis 45 (1995) 1199

[67] ndash Vippagunta S Brittain H Grant D Advanced Drug Delivery 48 (2001) 3

[68] ndash Nunes S Euseacutebio M et all International Journal of Pharmaceutics 285 (2004) 13

[69] ndash Akalin E Akyuz S Vibrational Spectroscopy 42 (2006) 333

[70] ndash Szablowicz M Karpiński A et all Transition Metal Chemistry 31 (2006) 1075

67

[71] ndash Castro R Maria T et all Crystal Growth amp Design 10 (2010) 274

[72] ndash Correcirca R Lima D et all Laboratoacuterio de Cristalografia Instituto de Fiacutesica de Satildeo CarlosUSP

[73] - Buerger A Ramberger R Mikrochimica Acta 2 (1979) 273

[74] ndash Wirth D Stephenson G Organic Process Research amp Development 1 (1997) 55

[75] ndash Wang Y Li Y et all Spectrochimica Acta Part A 56 (2000) 2637

[76] ndash Byrn S Pfeiffer R et all Pharmaceutical Research 12 (1995) 945

[77] ndash Khankari R Grant D Thermochimica Acta 248 (1995) 61

[78] ndash Gavezzotti A Fillippini G Journal of the American Chemical Society 117 (1995) 12299

[79] ndash Hancock B Zografi G Journal of Pharmaceuticals Sciences 86 (1997) 1

[80] ndash Yu L Advanced Drug Delivery Reviews 48 (2001) 27

[81] ndash Kitamura M Journal of Crystal Growth 237-239 (2002) 2205

[82] ndash Snider D Addicks W et all Advanced Drug Delivery Reviews 56 (2004) 391

[83] ndash Allesoslash M Berg F et all Journal of Pharmaceuticals Sciences 97 (2008) 2145

[84] ndash Lerdkanchanaporn S Dollimore D Journal of Thermal Analysis 49 (1997) 879

[85] ndash Beach J Park M et all Pharmaceutical Development and Technology 10 (2005) 413

[86] ndash Passerini N Albertini B et all European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics 15 (2002) 71

68

69

Apecircndice

70

71

Algoriacutetmo de decisatildeo Q6A

(1)

Pesquisa de polimor-fos com o novo

faacutermaco

Apresenta diferentes polimorfos

NAtildeO Nenhuma acccedilatildeo a ser

tomada

SIM

Caracterizar as formas por - Difracccedilatildeo de raios-X de poacute - DSC Anaacutelise Teacutermica - Microscopia - Espectroscopia

IR PARA 2

72

(2)

Os polimorfos apre-sentam diferentes

propriedades

NAtildeO

SIM

Afecta a seguranccedila e a eficaacutecia do faacutermaco

Nenhum teste ou criteacuterio de aceitaccedilatildeo para o faacutermaco

NAtildeO

SIM

Estabelecer um criteacuterio de aceitaccedilatildeo para os polimorfos do faacutermaco IR PARA 3

73

(3)

Observa-se em (1) que primeiramente se estabelecem as caracteriacutesticas das possiacuteveis formas cristalinas do faacuter-

maco e as suas propriedades fiacutesico-quiacutemicas conforme o caso bem como a sua forma de detecccedilatildeo pelas meto-

dologias indicadas

Posteriormente a acccedilatildeo (2) visa estabelecer o impacto destas formas polimoacuterficas na seguranccedila e eficaacutecia do

faacutermaco auxiliando na determinaccedilatildeo de criteacuterios de aceitaccedilatildeo do faacutermaco e na avaliaccedilatildeo do risco sanitaacuterio que

representa tal fenoacutemeno num caso especiacutefico Havendo este risco o ICH estabeleceu em (3) vias de monitori-

zaccedilatildeo das alteraccedilotildees

O faacutermaco encontra-se dentro dos criteacuterios de

aceitaccedilatildeo dos ensaios de qualidade com modifica-

ccedilatildeo na proporccedilatildeo dos polimorfos

SIM Nenhum teste ou criteacuterio de aceitaccedilatildeo

para o faacutermaco

NAtildeO

Monitorar o polimorfismo durante a estabilidade do faacutermaco

A modificaccedilatildeo pode afectar a seguranccedila ou a

eficaacutecia

NAtildeO Natildeo haacute necessidade de estabelecer criteacuterios de aceitaccedilatildeo para polimorfis-

mo do faacutermaco

SIM

Estabelecer criteacuterios de aceitaccedilatildeo consis-tente com a seguranccedila eou eficaacutecia

20

21

Capiacutetulo 2

22

23

2 Resultados e Discussatildeo

21 Estudo da Pirazinamida

211 ndash Avaliaccedilatildeo Preliminar

Na tabela 21 satildeo apresentadas imagens registadas sob luz polarizada dos soacutelidos obtidos por cristalizaccedilatildeo a

partir das soluccedilotildees por liofilizaccedilatildeo e tambeacutem da amostra de partida

Tabela 21 ndash Pirazinamida Imagens dos soacutelidos obtidos em diferentes condiccedilotildees experimentais (luz polarizada

ampliaccedilatildeo 200x)

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

1

-

Amostra comercial

4

Acetona

P1

2

-

P2

5

Dioxano

P1

3

Aacutegua

P1

6

Acetonitrilo

P1

Como pode concluir-se das imagens apresentadas na tabela os soacutelidos obtidos apresentam morfologias diferen-

tes Nas amostras obtidas em aacutegua e acetona na amostra comercial e na obtida por liofilizaccedilatildeo os cristais tecircm a

forma de agulhas apesar de apresentarem tamanhos diferentes muito mais finos no caso do liofilizado Os

cristais que precipitaram usando dioxano e acetonitrilo como solvente apresentam-se sob a forma de placas

A caracterizaccedilatildeo dos soacutelidos 1 a 5 foi efectuada por difracccedilatildeo de raios-X de poacute Os difractogramas obtidos

experimentalmente estatildeo representados nas Figuras 21 a 24 conjuntamente com os espectros simulados que

mais se lhe aproximam

24

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Inte

nsid

ade

2Theta

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Inte

nsid

ade

2Theta

Figura 21 ndash Espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute a) pirazinamida comercial b) simulado para a forma α

O difractograma de poacute da forma α da pirazinamida tem picos caracteriacutesticos a 2θ = 78 137 153 177 243

264 274 276 278ordm A semelhanccedila dos perfis dos difractogramas da pirazinamida comercial com o desta for-

ma natildeo deixa duacutevidas de que a amostra de partida eacute o polimorfo α

Para a pirazinamida cristalizada em aacutegua (conforme descrito na secccedilatildeo 4111) fez-se um estudo semelhante

natildeo foram encontradas mudanccedilas significativas na estrutura do soacutelido relativamente agrave amostra comercial pois

apesar de ter sido cristalizada a partir de aacutegua o difractograma possui picos com localizaccedilatildeo e intensidade relati-

va idecircnticas agraves presentes no polimorfo alfa da pirazinamida tendo assim sido o soacutelido identificado com a forma

α

Do mesmo modo a coincidecircncia do espectro obtido para a amostra obtida por liofilizaccedilatildeo e do simulado para a

forma γ permitiu concluir que por liofilizaccedilatildeo se obteve o polimorfo γ Figura 22 com picos caracteriacutesticos a 2θ

= 129 173 184 239 254 259 272 274 297 303 336 393ordm

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Inte

nsid

ad

e

2Theta

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Inte

nsid

ad

e

2Theta

Figura 22 ndash Espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute a) amostra de pirazinamida obtida por liofilizaccedilatildeo b) simulado para o

polimorfo γ

A cristalizaccedilatildeo de acetona origina a forma δ da pirazinamida (Figura 23) com picos caracteriacutesticos a 2θ = 91

164 173 182 200 235 277ordm

a) b)

a) b)

25

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Inte

nsid

ad

e

2Theta

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Inte

nsid

ad

e

2Theta

Figura 23 ndash Espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute a) pirazinamida cristalizada em acetona b) simulado para a forma δ

Em dioxano foi obtida uma mistura das formas β ( 2θ = 126 168 169 253 255 267 272ordm) e γ como se

conclui da Figura 24

0 5 10 15 20 25 30 35 40

2Theta

Inte

nsid

ad

e

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Inte

nsid

ad

e

2Theta

γγγγ

ββββ

Figura 24 ndash Espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute a) amostra cristalizada em dioxano b) espectro simulado das formas

β e γ

A amostra cristalizada em acetonitrilo natildeo foi avaliada por este meacutetodo de estudo e seraacute discutida mais agrave frente

Dispomos de amostras puras dos polimorfos α δ e γ da pirazinamida sendo portanto possiacutevel fazer a sua

caracterizaccedilatildeo por espectroscopia de infravermelho e investigar a relaccedilatildeo de estabilidade entre as fases

212 ndash Caracterizaccedilatildeo por Espectroscopia de Infravermelho

A anaacutelise por espectrofotometria de infravermelho pode ser de grande utilidade na caracterizaccedilatildeo de estruturas

polimoacuterficas quanto agrave sua estrutura quiacutemica fornecendo indicaccedilatildeo de ocorrecircncia de modificaccedilotildees apoacutes o pro-

a) b)

a) b)

26

cesso de cristalizaccedilatildeo Para poder ser utilizada com esta finalidade eacute necessaacuterio produzir amostras puras de cada

um dos polimorfos e caracterizaacute-los previamente

Nos estudos publicados sobre infravermelho da pirazinamida no estado soacutelido foi utilizada a forma α [3435] e

em muitos trabalhos natildeo eacute identificado o polimorfo utilizado [36ndash40] Neste trabalho estamos em condiccedilotildees de

fazer a caracterizaccedilatildeo espectroscoacutepica das formas α γ e δ da pirazinamida

Neste composto satildeo de particular relevacircncia os modos vibracionais envolvendo os grupos NndashH e C=O (grupos

envolvidos na formaccedilatildeo de ligaccedilotildees de hidrogeacutenio) que seratildeo alvo de anaacutelise mais detalhada

Os espectros de infravermelho registados para os polimorfos α δ e γ da pirazinamida satildeo apresentados nas

Figuras 25 a 27 Estes espectros foram obtidos em pastilha de KBr Espectros obtidos no modo de reflectacircncia

total atenuada provaram que a preparaccedilatildeo da pastilha natildeo tem efeito nas formas polimoacuterficas

3600 3500 3400 3300 3200 3100 3000 2900 2800

Absorvancia au

Numero de onda cm-1

3412

3289

3161

2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400

Absorvancia au

439

551

669

786

874

1022

1165

1389

1510

1598

Numero de onda cm-1

1707

1620

Figura 25 ndash Espectro de IV da pza comercial polimorfo α a) 3650 ndash 2800 cm-1 b) 2000 ndash 400 cm-1

Satildeo registadas diferenccedilas notoacuterias nos espectros dos trecircs polimorfos Iremos referir as mais significativas

O espectro de absorccedilatildeo na regiatildeo do infravermelho da pirazinamida comercial (Figura 25 polimorfo α) apre-

senta bandas intensas em 3412 3289 e 3161 cm-1 atribuiacutedas agrave elongaccedilatildeo do NndashH e em 1707 cm-1 atribuiacuteda ao

grupo amida (elongaccedilatildeo C=O e deformaccedilatildeo angular NH2 amida I)) No caso do polimorfo γ Figura 26 a

elongaccedilatildeo do NndashH daacute origem a bandas em 3433 3308 3252 e 3166 e a vibraccedilatildeo Amida I daacute lugar a bandas em

1707 e 1686 cm-1

a) b)

27

3600 3500 3400 3300 3200 3100 3000 2900 2800

00

05

10

15

Numero de onda cm-1

Absorvancia au 3433

3308

3252

3166

2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400

00

05

10

15

1585

434549

653779

876

1027

1053

1168

1373

1524

1603

Numero de onda cm-1

Absorvancia au 1707

1686

Figura 26 ndash Espectro de IV da pza liofilizada polimorfo γ a) 3650 ndash 2800 cm-1 b) 2000 ndash 400 cm-1

O espectro de IV do polimorfo δ Figura 27 apresenta na regiatildeo de elongaccedilatildeo do NndashH um perfil proacuteximo do

do polimorfo α mas os maacuteximos de absorvacircncia situam-se a 3426 3287 e 3168 cm-1 Recordar que na estrutura

cristalina de ambos os polimorfos estatildeo presentes diacutemeros centrossimeacutetricos os quais natildeo existem no polimorfo

γ A vibraccedilatildeo Amida I tem o maacuteximo de absorvacircncia no valor de energia mais baixo dos trecircs polimorfos 1674

cm-1

3600 3500 3400 3300 3200 3100 3000 2900 2800

02

04

06

08

10

12

14

16

18

20

Absorvancia au

Numero de onda cm-1

3426

3287

3168

2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400

02

04

06

08

10

12

14

16

18

20

439561657

873

1027

1063

1089

1176

1385

1436

1524

1591

Absorvancia au

Numero de onda cm-1

1674

Figura 27 ndash Espectro de IV da pza cristalizada de acetona a 25ordmC polimorfo δ a) 3650 ndash 2800 cm-1 b) 2000 ndash 400 cm-1

213 ndash Investigaccedilatildeo de relaccedilotildees de estabilidade dos polimorfos da Pirazinamida

Iniciou-se a investigaccedilatildeo com o estudo de pza comercial polimorfo α por calorimetria diferencial de varrimen-

to com velocidade de varrimento β = 10ordmCmin efectuando aquecimento entre 25ordmC e 197ordmC

A Figura 28 mostra um termograma tiacutepico obtido nestas condiccedilotildees para a pza comercial

a) b)

a) b)

28

60 80 100 120 140 160 180 200

20

30

40

50

60

70

Flu

xo

de

Ca

lor

(mw

)

Temperatura (C)

Figura 28 ndash Curva de DSC do polimorfo α da pirazinamida aquecimento de 75ordmC ateacute 197ordmC β = 10ordmCmin

m = 122mg

A curva de de DSC do polimorfo α apresenta dois sinais endoteacutermicos De um conjunto de 6 amostras inde-

pendentes obteve-se para o 1ordmpico os valores de Tonset = (1462 plusmn 03) ordmC e ∆H = (14 plusmn 03) kJmol e para o

2ordmpico Tonset = (1881 plusmn 05) ordmC e ∆H = (281 plusmn 02) kJmol A Tabela 22 sumaria os resultados obtidos

Tabela 22 ndash Valores de temperatura e de entalpia das transiccedilotildees observadas no aquecimento da

pirazinamida polimorfo α β = 10ordmCmin

1ordmPico 2ordmPico

Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) 1 1462 15 1883 280 2 1464 17 1886 284 3 1459 12 1878 281 4 1466 09 1873 280 5 1458 16 1881 283 6 1463 12 1883 279

Meacutedia e desvio padratildeo 1462plusmn03 14plusmn03 1881plusmn05 281plusmn02

A partir do conhecimento termodinacircmico que se tem e dos valores de entalpia calculados podemos prever que

o 1ordmpico da curva de DSC da Figura 28 corresponde a uma transiccedilatildeo de fase soacutelido-soacutelido do composto e o 2ordm

pico corresponde agrave sua fusatildeo uma vez que o valor de entalpia deste uacuteltimo eacute muito superior quando compara-

do com o primeiro Um processo de aquecimento de 25ordmC ateacute 197ordmC efectuado por termomicroscopia permitiu

registar as imagens apresentadas na Figura 29

29

34ordmC 97ordmC 135ordmC 153ordmC

155ordmC 158ordmC 172ordmC 177ordmC

184ordmC 187ordmC 189ordmC 192ordmC

Figura 29 ndash Transiccedilotildees de fase observadas para a pza comercial por termomicroscopia de luz polarizada no decurso do

aquecimento de 25ordmC a 197ordmC β = 10ordmCmin ampliaccedilatildeo 200x

Estas imagens confirmam a identificaccedilatildeo das transiccedilotildees discutidas acima

Seguidamente fez-se um estudo mais pormenorizado destes resultados realizando dois aquecimentos um pri-

meiro ateacute ao fim da transiccedilatildeo de fase (de 25ordmC ateacute 160ordmC) seguido de arrefecimento ateacute 25ordmC e depois de aque-

cimento ateacute agrave fusatildeo (de 25ordmC ateacute 197ordmC) Os resultados obtidos estatildeo exemplificados na Figura 210 Nos pro-

cessos de arrefecimento natildeo foi registado qualquer pico (arrefecimento conduzido a 20ordmCmin 10ordmCmin

5ordmCmin e 2ordmCmin)

20000 40000 60000 80000 100000 120000 140000 160000 180000 200000

200000

300000

400000

500000

600000

2

Flu

xo d

e C

alo

r (m

W)

Temperatura (C)

1

Figura 210 ndash Curva de DSC da pza comercial com β = 10ordmCmin e m = 115mg a) 1ordm aquecimento de 25ordmC a 160ordmC

b) 2ordm aquecimento de 25ordmC a 197ordmC apoacutes arrefecimento do soacutelido 2 ateacute agrave temperatura ambiente

a)

b)

20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

Temperatura (ordmC)

20

30

40

50

60

30

Os resultados de quatro experiecircncias levadas a cabo nestas condiccedilotildees estatildeo indicados na Tabela 23

Tabela 23 ndash Valores de temperatura e de entalpia de transiccedilatildeo obtidos por aquecimento da

pirazinamida polimorfo α nas condiccedilotildees indicadas na Figura 210 β = 10ordmCmin

Curva a) Curva b)

Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) 1 1464 14 1885 281 2 1462 12 1879 284 3 1462 16 1882 277 4 1465 14 1884 282

Meacutedia e desvio padratildeo 1463plusmn02 14plusmn02 1883plusmn02 281plusmn03

Com estes resultados podemos confirmar a existecircncia de uma transiccedilatildeo de fase por volta dos 146ordmC (no 1ordm

aquecimento) Tonset = (1463 plusmn 02)ordmC ∆H = (14 plusmn 02) kJmol n = 4 e apenas a ocorrecircncia de fusatildeo por

volta dos 188ordmC no 2ordm aquecimento Tonset = (1883 plusmn 02)ordmC ∆H = (281 plusmn 03) kJmol Pode concluir-se que a

forma inicial da pza comercial se transforma noutra e que eacute esta segunda que sofre fusatildeo

O espectro de infravermelho da amostra obtida apoacutes a transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido Figura 211 aponta para a trans-

formaccedilatildeo do polimorfo α no polimorfo γ

3600 3450 3300 3150 3000

-01

00

01

02

03

04

05

06

07

08

09

10

3285

3414

Absorvancia au

Numero de onda cm-1

a)

b)

3430

33073244

3164

3085

2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400

-01

00

01

02

03

04

05

06

07

08

09

10

4371523

1601

617

1157

1512

1578

1610

546

651775

877

1025

10541169

1374

1582

Absorvancia au

Numero de onda cm-1

a)

b)

1706

1687

Figura 211 ndash Espectro de IV da pza comercial a) composto de partida b) apoacutes transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido i) 3650 ndash 2800 cm-

1 ii) 2000 ndash 400 cm-1

Com a teacutecnica de difracccedilatildeo de raios X aplicada a uma amostra de pza comercial aquecida ateacute 160ordmC confirmou-

se que a forma cristalina final (apoacutes transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido) eacute a forma gama (γ-pirazinamida)

Uma amostra obtida por aquecimento do polimorfo α ateacute 160ordmC foi deixada agrave temperatura ambiente e foi

novamente analisada 3 meses depois efectuando um aquecimento ateacute 197ordmC verificando-se que mesmo apoacutes

este tempo natildeo sofreu alteraccedilatildeo o termograma obtido eacute similar ao apresentado na Figura 210 b)

Para o polimorfo obtido por liofilizaccedilatildeo polimorfo γ o estudo calorimeacutetrico por DSC conduziu a curvas

exemplificadas na Figura 212 o que era o esperado atendendo aos resultados jaacute referidos

i) ii)

31

20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

20

40

60

80

Temperatura (C)

Flu

xo

de

ca

lor

(mW

)

Figura 212 ndash Curva de DSC do polimorfo γ da pirazinamida aquecimento de 25ordmC ateacute 197ordmC β = 10ordmCmin

m = 303mg

Na curva de DSC do polimorfo γ (Figura 212) observa-se apenas um sinal endoteacutermico correspondente agrave

fusatildeo da amostra De um conjunto de 3 amostras independentes obteve-se para o processo de fusatildeo os valores

de Tonset = (1882 plusmn 01)ordmC e ∆H = (280 plusmn 02)kJmol Tabela 24

Tabela 24 ndash Valores de temperatura e de entalpia de transiccedilatildeo de fase registada no aque-

cimento da pirazinamida polimorfo γ β = 10ordmCmin

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

1 1881 280 2 1881 278 3 1883 282

Meacutedia e desvio padratildeo 1882plusmn01 280plusmn02

Com estes resultados podemos concluir que esta forma polimoacuterfica da pirazinamida natildeo experimenta qualquer

transformaccedilatildeo soacutelido-soacutelido antes da fusatildeo

A amostra de pza cristalizada de acetona (polimorfo δ) foi tambeacutem caracterizada por calorimetria diferencial de

varrimento realizando ensaios de aquecimento ateacute 197ordmC com velocidade de 10ordmCmin (Figura 213)

32

20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

20

40

60

Temperatura (C)

Flu

xo

de

ca

lor

(mW

)

Figura 213 ndash Curva de DSC do polimorfo δ da pirazinamida (aquecimento de 25ordmC ateacute 197ordmC β = 10ordmCmin

m = 147mg)

Podemos verificar novamente a ocorrecircncia de duas transformaccedilotildees endoteacutermicas sendo que a primeira corres-

ponde a transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido Tonset = (1305 plusmn 03) ordmC ∆H = (17 plusmn 02) kJmol n = 5 e a segunda agrave fusatildeo

Tonset = (1883 plusmn 01) ordmC ∆H = (276 plusmn 06) kJmol n = 5 A Tabela 25 resume os resultados obtidos

O polimorfo δ foi entatildeo aquecido ateacute 165ordmC (apoacutes a transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido) natildeo se tendo observado qualquer

transiccedilatildeo de fase no arrefecimento subsequente ateacute agrave temperatura ambiente O espectro de difracccedilatildeo de raios-X

de poacute da amostra resultante deste ciclo de aquecimento arrefecimento permitiu concluir que a forma delta se

transforma no polimorfo gama apoacutes aquecimento

Tabela 25 ndash Valores de temperatura e de entalpia das transiccedilotildees de fase registadas no aqueci-

mento da pirazinamida polimorfo δ β = 10ordmCmin

1ordmPico 2ordmPico

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) 1 1308 18 1884 279 2 1303 17 1881 268 3 1304 18 1884 275 4 1301 14 1883 279 5 1307 17 1882 278

Meacutedia e desvio padratildeo 1305plusmn03 17plusmn02 1883plusmn01 276plusmn06

Na Figura 214 a) podemos verificar a existecircncia de uma grande irregularidade no pico correspondente agrave transi-

ccedilatildeo soacutelido-soacutelido o que poderaacute indicar a co-existecircncia de vaacuterias transformaccedilotildees Sendo assim fez-se um novo

estudo efectuando um aquecimento ateacute 137ordmC que eacute a zona onde existem os vaacuterios picos (Figura 214 b)) O

espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute desta amostra confirmou tratar-se da forma γ da pirazinamida natildeo ocor-

33

rendo qualquer outra transiccedilatildeo de fase apesar da irregularidade apresentada nos picos que poderaacute resultar de

heterogeneidade das partiacuteculas soacutelidas

120 140

32

34

36

Flu

xo

de

Calo

r (m

W)

Temperatura (C)

b) Aquecimento ateacute 165 C

a) Aquecimento ateacute 137 C

Figura 214 ndash Curvas de DSC para a pza cristalizada em acetona β = 10ordmCmin a) aquecimento de 25ordmC ateacute 137ordmC m =

147 mg b) aquecimento de 25ordmC ateacute165ordmC m = 152 mg

Foram obtidas para a amostra de pirazinamida gerada por cristalizaccedilatildeo em acetonitrilo amostra 6 na Tabela

21 as curvas de DSC apresentadas na Figura 215 registadas em diferentes condiccedilotildees experimentais aquecimen-

to ateacute agrave fusatildeo no caso da curva a e num ciclo de aquecimentos arrefecimentos no caso das curvas b Os arrefe-

cimentos foram realizados a 10ordmCmin natildeo se registando qualquer transiccedilatildeo de fase nesses varrimentos

Figura 215 ndash Curvas de DSC para a pza cristalizada em acetonitrilo (polimorfos α e δ) a m = 161 mg aquecimento de

25ordmC ateacute 197ordmC b1 m = 181 mg aquecimento de 25ordmC ateacute 135ordmC b2 aquecimento de 25ordmC ateacute 165ordmC apoacutes

arrefecimento de b1 ateacute 25ordmC b3 aquecimento de 25ordmC ateacute 197ordmC apoacutes arrefecimento de b2 ateacute 25ordmC β =

10ordmCmin

Temperatura (ordmC)

Flu

xo d

e C

alo

r (m

W)

34

Na Figura 215 observam-se duas transiccedilotildees endoteacutermicas antes do pico de fusatildeo Estas transformaccedilotildees de fase

foram estudadas por espectroscopia de IV

O espectro de IV da amostra de partida Figura 216 a) confirma que na cristalizaccedilatildeo em acetonitrilo foi gerada

uma mistura dos polimorfos α e δ (Figura 216 a)) Registou-se tambeacutem espectros de IV da amostra aquecida ateacute

135ordmC (como na curva de DSC b1 da Figura 215) Figura 216 b)) seguida de arrefecimento ateacute 25ordmC e da

amostra aquecida ateacute 165ordmC Figura 216 c)

Figura 216 ndash Espectro de Infravermelho de a) amostra de pirazinamida cristalizada em acetonitrilo b) amostra anterior

apoacutes aquecimento ateacute 135ordmC c) amostra apoacutes aquecimento ateacute 165ordmC A) espectros dos polimorfos α e

δ puros B) espectro do polimorfo γ puro

Satildeo evidentes a partir da Figura 216 as transiccedilotildees do polimorfo δ para o polimorfo α que posteriormente se

transforma no polimorfo γ A identidade das fases soacutelidas foi ainda confirmada por difracccedilatildeo de raios-X reali-

zadas em amostras preparadas de forma similar

Apesar de natildeo poder ser obtida a forma polimoacuterfica β pura os dados de DSC e termomicroscopia realizados na

amostra 5 (β + γ) mostram uma transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido endoteacutermica aos 95ordmC β = 10ordmCmin (Figura 217)

originando o polimorfo γ como depois foi confirmado por espectroscopia de IV e pela temperatura de fusatildeo

caracteriacutestica

Numero de onda cm-1

Absorv

ancia

u

a

a)

b)

c)

A

B

35

Figura 217 ndash a) Curvas de aquecimento da pza cristalizada de dioxano polimorfos β e γ m = 166 mg β = 10ordmCmin b)

Imagens de termomicroscopia registadas antes e depois da transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido

Estabilidade relativa dos polimorfos de pirazinamida

Todas as transiccedilotildees de fase verificadas no estudo da pirazinamida satildeo endoteacutermicas e na ausecircncia de mudanccedilas

conformacionais significativas da moleacutecula de pza nos diferentes polimorfos este comportamento aponta para

uma relaccedilatildeo enantiotroacutepica entre as fases envolvidas [122641] De acordo com Burger e Ramberger esta regra

da entalpia da transiccedilatildeo faz previsotildees correctas em 99 dos casos [26] A partir do estudo do comportamento

teacutermico das formas α β δ e γ da pirazinamida pode-se prever o diagrama energia de Gibbs em funccedilatildeo da tem-

peratura que se apresenta na Figura 218

Figura 218 ndash Diagrama de energia temperatura das formas cristalinas (α β δ e γ) da pirazinamida G representa a ener-

gia de Gibbs T a temperatura de transiccedilatildeo

Temperatura (ordmC)

dQ

dt

(mW

)

a) b)

Antes da transiccedilatildeo Depois da Transiccedilatildeo

Temperatura

Energ

ia

36

De acordo com este diagrama o polimorfo δ eacute a forma soacutelida termodinamicamente estaacutevel agrave temperatura

ambiente e o polimorfo γ eacute a forma cristalina mais estaacutevel acima de ~ 145ordmC De realccedilar a elevada estabilidade

cineacutetica de todas as formas polimoacuterficas da pirazinamida

22 Estudo da Picolinamida

Na tabela satildeo apresentadas imagens registadas sob luz polarizada das formas soacutelidas obtidas por cristalizaccedilatildeo a

partir das soluccedilotildees e tambeacutem da amostra de partida

Tabela 26 ndash Picolinamida Imagens dos soacutelidos obtidos em diferentes condiccedilotildees experimentais (luz polarizada

ampliaccedilatildeo 200x)

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

1

-

Amostra comercial

4

Etanol

P1

2

Acetato de etilo

P1

5

Etanol

P2

3

Acetato de etilo

P2

Foram observadas formas cristalinas com diferentes morfologias Quer na utilizaccedilatildeo de acetato de etilo quer na

amostra comercial foram obtidos cristais com a forma de placas apesar de apresentarem tamanhos diferentes

Os cristais que precipitaram usando etanol como solvente apresentam a forma de aglomerados esfeacutericos

Devido a problemas teacutecnicos com o difractoacutemetro de raios-X de poacute do Departamento de Fiacutesica da Universida-

de de Coimbra natildeo foi possiacutevel caracterizar as amostras por este meacutetodo

221 ndash Estudo da Picolinamida comercial

Apenas a picolinamida comercial foi caracterizada num equipamento de difracccedilatildeo de raios-X de poacute sendo a

amostra sujeita a moagem antes do ensaio O difractograma obtido estaacute representado na Figura 219 juntamen-

te com o espectro simulado da forma cristalina de picolinamida que se encontra caracterizada estruturalmente

37

[24] O difractograma de poacute da picolinamida comercial tem picos caracteriacutesticos a 2θ = 1665 1737 2068

2516 2802 3500ordm

10 20 30 40

Inte

nsid

ade

2Theta

b) Simulado

a) Experimental

Figura 219 ndash Espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute da picolinamida comercial a) experimental b) simulado

Da comparaccedilatildeo entre os dois difractogramas natildeo eacute possiacutevel afirmar que nos dois casos as moleacuteculas tenham a

mesma orientaccedilatildeo cristalograacutefica Voltaremos a discutir estes resultados mais tarde

O comportamento teacutermico da amostra de picolinamida comercial foi investigado por calorimetria diferencial de

varrimento e por termomicroscopia com luz polarizada

Na Figura 220 eacute apresentada uma curva tiacutepica obtida no estudo da picolinamida comercial por calorimetria

diferencial de varrimento com uma velocidade de varrimento β = 10ordmCmin realizando um aquecimento de

25ordmC ateacute 115ordmC

20 40 60 80 100

20

40

Temperatura (C)

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Figura 220 ndash Curva de DSC para a PA comercial aquecimento de 25ordmC ateacute 115ordmC β = 10ordmCmin m = 138mg

A curva de DSC da PA comercial Figura 220 apresenta tipicamente trecircs sinais endoteacutermicos De um conjunto

de 3 amostras independentes obteve-se para o 1ordmpico os valores de Tonset = (802plusmn005) ordmC e ∆H =

38

(020plusmn001)kJmol para o 2ordmpico os valores de Tonset = (10175plusmn008) ordmC e ∆H = (022plusmn001) kJmol e para o

3ordmpico os valores de Tonset = (1067plusmn01) ordmC e ∆H = (187plusmn005) kJmol Tabela 27

Tabela 27 ndash Valores de temperatura e de entalpia das transiccedilotildees de fase registadas no aquecimento da pico-

linamida amostra comercial β = 10ordmCmin

1ordmPico 2ordmPico 3ordmPico

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) 1 802 020 1018 022 1066 187 2 802 019 1017 022 1068 187 3 802 020 1018 021 1067 188

Meacutedia e desvio padratildeo 802plusmn005 020plusmn001 10175plusmn008 022plusmn001 1067plusmn01 187plusmn005

Imagens de termomicroscopia obtidas num varrimento realizado em condiccedilotildees idecircnticas satildeo apresentadas na

Figura 221 e confirmam o primeiro processo endoteacutermico como uma transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido

25ordmC 86ordmC 96ordmC 98ordmC

108ordmC 115ordmC

Figura 221 ndash Transiccedilotildees de fase observadas para a PA comercial por termomicroscopia de luz polarizada no decurso do

aquecimento de 25ordmC a 115ordmC β = 10ordmCmin ampliaccedilatildeo 200x

Uma vez confirmada a existecircncia de transiccedilotildees soacutelido-soacutelido no aquecimento da amostra de picolinamida

comercial estudou-se este processo em mais pormenor Fizeram-se ciclos de aquecimento arrefecimento ateacute

95ordmC e ateacute 105ordmC (temperaturas a que se verifica o fim da transiccedilatildeo) que se encontram representadas nas Figu-

ras 222 e 223

39

20 30 40 50 60 70 80 90 100

19

20

21F

luxo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

Arrefecimento

1 Aquecimento

20 40 60 80 100 120

20

30

40

Temperatura (C)

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Figura 222 ndash Curvas de DSC para a PA comercial β = 10ordmCmin m = 147mg a) aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC segui-

do de arrefecimento ateacute 25ordmC b) 2ordm aquecimento de 25ordmC ateacute 115ordmC

20 30 40 50 60 70 80 90 100 110

19

20

21

22

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

Arrefecimento

1 Aquecimento

20 40 60 80 100 120

20

30

40

Temperatura (C)

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Figura 223 ndash Curvas de DSC para a PA comercial β = 10ordmCmin m = 143mg a) aquecimento de 25ordmC ateacute 105ordmC segui-

do de arrefecimento ateacute 25ordmC b) 2ordm aquecimento de 25ordmC ateacute 115ordmC

Como eacute visiacutevel na Figura 222 no processo de arrefecimento natildeo eacute registada qualquer transiccedilatildeo de fase o que se

confirma pela ausecircncia de endoteacutermica correspondente agrave transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido na curva b) Em contrapartida

no processo de arrefecimento ilustrado na Figura 223 regista-se um processo exoteacutermico de baixa energia e no

aquecimento subsequente apenas o principal pico de fusatildeo eacute observado

Antes de passar agrave avaliaccedilatildeo por espectroscopia de Infravermelho dos diferentes soacutelidos obtidos nestes ciclos de

aquecimento arrefecimento referiremos os resultados de estudos por DSC dos soacutelidos obtidos por arrefeci-

mento do fundido

Nas Figuras 224 e 225 ilustram-se alguns resultados de ciclos de aquecimento arrefecimento a partir do fun-

dido β = 10ordmCmin Como se vecirc na Figura 224 c) apoacutes a cristalizaccedilatildeo do fundido satildeo obtidos dois picos de

elevada entalpia com Tonset = 102ordmC e 106ordmC que indiciam fusatildeo de duas formas polimoacuterficas diferentes Com

base nestes resultados eacute razoaacutevel interpretar a transiccedilatildeo a 102ordmC como um processo de fusatildeo Neste sentido o

ciclo aquecimento arrefecimento ilustrado na Figura 223 a) terminaria com a fusatildeo de uma contribuiccedilatildeo resi-

a) b)

a) b)

40

dual de uma forma soacutelida que no arrefecimento cristaliza no polimorfo mais abundante obtendo-se em seguida

fusatildeo desta forma pura Figura 223 b) Pode concluir-se que da comparaccedilatildeo das Figuras 224 e 225 que o arre-

fecimento do fundido pode resultar em formaccedilatildeo de estruturas diferentes em ciclos diferentes

20 40 60 80 100 120

-20

-10

0

10

20

30

40

50

Flu

xo

de C

alo

r (m

W)

Temperatura (C)

c) 2 Aquecimento

b) Arrefecimento

a) 1 Aquecimento

Figura 224 ndash Curvas de DSC para a PA comercial β = 10ordmCmin m = 164mg aquecimento seguido de arrefecimento e

novo aquecimento

20 40 60 80 100 120

-50

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

50

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

e) 3 Aquecimento

d) 2 Arrefecimento

c) 2 Aquecimento

b) 1 Arrefecimento

a) 1 Aquecimento

Figura 225 ndash Curvas de DSC para a PA comercial m = 147mg 1ordmaquecimento β = 10ordmCmin 1ordmarrefecimento β =

1ordmCmin 2ordmaquecimento β = 10ordmCmin 2ordmarrefecimento β = 10ordmCmin 3ordmaquecimento β =

10ordmCmin

Foram registados os espectros de FTIRATR da amostra obtida em ciclos de aquecimento arrefecimento

como referidos na Figura 222 a) e 223 a) Os espectros satildeo apresentados na Figura 226 onde estatildeo tambeacutem

identificadas as bandas principais

41

000

005

010

015

1612

316832751294

695

749

784

825

996

1043

10881155

1221

1246

1288

1386

1440

1468

15671586

1668

C 105

000

007

014

16143060

327434113450

1567

695

749

793

825

910

996

104310911164

1250

1288

1386

1443

1468

1586

Ab

so

rva

ncia

u

a

C 95

3300 3000 2700 1600 1400 1200 1000 800

000

008

016

3060

3451

15671601

1662

31663432

698

755

793

828907

996

10401094

1145

1285

1386

1440

15861659

3166

3273

Numero de onda cm-1

C 253415

Figura 226 ndash Espectro de IVATR da PA comercial a) composto de partida b) apoacutes aquecimento ateacute 95ordmC c) apoacutes

aquecimento ateacute 105ordmC

Eacute interessante verificar a semelhanccedila do perfil das bandas do espectro da picolinamida comercial Figura 226 a)

na regiatildeo de elongaccedilatildeo do NndashH com o dos espectros dos polimorfos α e δ da pirazinamida (Figuras 25 e 27)

Relembremos que nestas duas fases da pirazinamida haacute associaccedilatildeo molecular com a formaccedilatildeo de dois diacutemeros

centrossimeacutetricos que estatildeo tambeacutem presentes no cristal da picolinamida

Os espectros dos soacutelidos resultantes dos diferentes tratamentos teacutermicos diferem principalmente como espera-

do na regiatildeo de elongaccedilatildeo do NndashH e na amida I O espectro c) apresenta grande semelhanccedila com o obtido por

Fausto e Colaboradores [23 25] para um cristal obtido por annealing dum filme de vidro a T = 280 K e corres-

ponde a um polimorfo diferente do que estaacute presente na amostra de partida

O espectro apresentado na Figura 226 b) na interpretaccedilatildeo que temos vindo a fazer seria originado por uma

mistura de polimorfos Para a validaccedilatildeo desta interpretaccedilatildeo seraacute essencial proceder ao estudo por difracccedilatildeo de

raios-X de poacute das amostras preparadas de modo idecircntico

Numa nota final apresenta-se na Figura 227 A o espectro FTIRATR registado apoacutes moagem da amostra de

picolinamida comercial em almofariz no procedimento habitualmente usado na preparaccedilatildeo de pastilha para

infravermelho Como eacute evidente da comparaccedilatildeo com o espectro da amostra analisada sem preparaccedilatildeo Figura

227 B a moagem produz alteraccedilatildeo da forma polimoacuterfica Lembremos que na obtenccedilatildeo do espectro de difrac-

ccedilatildeo de raios-X de poacute apresentado na Figura 219 se procedeu agrave moagem do composto Seraacute portanto necessaacute-

rio realizar mais ensaios sobre a amostra comercial para confirmar as conclusotildees que a Figura 219 indica as

diferenccedilas observadas nos difractogramas poderatildeo resultar da moagem da amostra

a)

b)

c)

42

3600 3500 3400 3300 3200 3100 3000 2900 2800

000

005

010

015

Ab

so

rvacircn

cia

(u

a)

Numero de onda (cm-1)

B Amostra comercial

A Amostra comercial sujeita a moagem

1600 1400 1200 1000 800 600

000

005

010

015

020

025

030

Abso

rvacirc

ncia

(u a

)

Numero de onda (cm-1)

B Amostra comercial

A Amostra comercial sujeita a moagem

Figura 227 ndash Espectro de IVATR da picolinamida a) 3600 ndash 2800 cm-1 b) 1700 ndash 600 cm-1 A amostra comercial sujeita

a moagem B amostra comercial

222 ndash Estudo da Picolinamida cristalizada em acetato de etilo e em etanol

A investigaccedilatildeo do comportamento teacutermico das diferentes amostras obtidas por cristalizaccedilatildeo em soluccedilatildeo por

calorimetria diferencial de varrimento de 25ordmC ateacute agrave fusatildeo estaacute ilustrado nas Figuras 228 a 229 Para os soacutelidos

obtidos por cristalizaccedilatildeo em etanol e em acetato de etilo agrave temperatura ambiente eacute registado um pico de fusatildeo

largo com temperatura de onset entre 96 e 97ordmC e entalpia compreendida entre 15 e 18 kJmol Os ensaios

foram efectuados 3 semanas apoacutes a preparaccedilatildeo das amostras e natildeo eacute expectaacutevel que a largura do pico possa ser

devida agrave contaminaccedilatildeo com o solvente Em ensaios realizados dois meses mais tarde verificou-se que natildeo ocor-

reu alteraccedilatildeo na amostra cristalizada de etanol enquanto que evoluccedilatildeo niacutetida teve lugar na amostra cristalizada

de acetato de etilo agrave temperatura ambiente Figuras 230 e 231

Na amostra obtida por cristalizaccedilatildeo em acetato de etilo com evaporaccedilatildeo do solvente a 4ordmC para aleacutem deste

primeiro pico eacute tambeacutem observado um segundo pico com temperatura de onset Tonset ~ 105ordmC Estes resulta-

dos apontam para a existecircncia de polimorfos gerados concomitantemente por este meacutetodo de cristalizaccedilatildeo

estando previstas novas experiecircncias para verificar a reprodutibilidade dos resultados e caso esta se confirme a

investigaccedilatildeo do soacutelido obtido por difracccedilatildeo de raios-X de poacute e de monocristal

a) b)

43

20 40 60 80 100 120

20

25

30

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

b) PA em acetato de etilo (frio)

a) PA em acetato de etilo (T amb)

Figura 228 ndash Curvas de DSC para a PA cristalizada em acetato de etilo β = 10ordmCmin a) meacutetodo P1prime m = 147 mg b)

meacutetodo P2prime m = 148 mg

20 40 60 80 100 120

20

25

30

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

b) PA em etanol (frio)

a) PA em etanol (T amb)

Figura 229 ndash Curvas de DSC para a PA cristalizada em etanol β = 10ordmCmin a) meacutetodo P1prime m = 152 mg b) meacutetodo

P2prime m = 149 mg

44

20 40 60 80 100 120

20

30

40

50

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

b) Aquecimento em Maio

a) Aquecimento em Marccedilo

Figura 230 ndash Curvas de DSC para a PA cristalizada em acetato de etilo agrave temperatura ambiente β = 10ordmCmin a) aque-

cimento em Marccedilo m = 138 mg b) aquecimento em Maio m = 135 mg

20 40 60 80 100 120

20

22

24

26

28

Flu

xo

de

Calo

r (m

W)

Temperatura (C)

b) Aquecimento em Maio

a) Aquecimento em Marccedilo

Figura 231 ndash Curvas de DSC para a PA cristalizada em etanol agrave temperatura ambiente β = 10ordmCmin a) aquecimento em

Marccedilo m = 139 mg b) aquecimento em Maio m = 144 mg

23 Estudo do Ibuprofeno

Como referido na secccedilatildeo 143 estaacute descrito que a mesma forma polimoacuterfica do ibuprofeno eacute obtida por crista-

lizaccedilatildeo em vaacuterios solventes e seguindo vaacuterios meacutetodos experimentais Os cristais tecircm morfologias diferentes e

propriedades mecacircnicas diferentes [28303142]

45

Neste capiacutetulo apresentam-se os resultados preliminares dum estudo calorimeacutetrico das amostras soacutelidas do ibu-

profeno cristalizadas em diferentes solventes e tambeacutem de amostras comerciais de duas origens distintas reali-

zado com o objectivo de averiguar o seu comportamento teacutermico

As formas soacutelidas obtidas por cristalizaccedilatildeo a partir das soluccedilotildees do ibuprofeno estatildeo apresentadas na tabela

seguinte

Tabela 28 ndash Imagens de formas soacutelidas do Ibuprofeno obtidas em diferentes condiccedilotildees experimentais (luz pola-

rizada 200x)

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

1

-

Comercial Sigma

4

Acetona

P2

2

Acetona

P1

5

n-Hexano

P2

3

n-Hexano

P1

Efectuou-se um estudo por difracccedilatildeo de raios-X de poacute das amostras de Ibuprofeno da Sigma e da amostra cris-

talizada de n-Hexano agrave temperatura ambiente O difractograma obtido experimentalmente para a amostra da

Sigma e o simulado para a forma I estatildeo representados na Figura 232 O espectro obtido para a amostra crista-

lizada em n-hexano era indistinguiacutevel destes

0 10 20 30 40

Inte

nsid

ad

e

2Theta

b) IBP Sigma

a) IBP forma I

Figura 232 ndash Espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute do ibuprofeno a) forma I b) Sigma

46

Da comparaccedilatildeo entre os dois difractogramas eacute possiacutevel afirmar que em ambos os casos as moleacuteculas tecircm a

mesma orientaccedilatildeo cristalograacutefica

Iniciou-se o estudo das amostras de ibuprofeno comercial da Sigma e da USP por Calorimetria Diferencial de

Varrimento com uma velocidade de varrimento β = 10ordmCmin realizando um aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC

(Figuras 233 e 234)

20 30 40 50 60 70 80 90

20

25

30

35

40

Temperatura (C)

Flu

xo d

e C

alo

r (m

W)

Figura 233 ndash Curva de DSC para o IBP comercial Sigma aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC β = 10ordmCmin m = 125mg

20 30 40 50 60 70 80 90

20

22

24

26

28

Temperatura (C)

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Figura 234 ndash Curva de DSC para o IBP USP aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC β = 10ordmCmin m = 134mg

As curvas de DSC apresentam apenas um sinal endoteacutermico estando os paracircmetros caracteriacutesticos da curva de

fusatildeo apresentados na Tabela 29

47

Tabela 29 ndash Valores de temperatura e de entalpia da transiccedilatildeo de fase registada no

aquecimento do ibuprofeno amostra da Sigma e da USP β = 10ordmCmin

Sigma USP

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

1 747 251 752 257 2 753 253 752 256 3 751 260 752 256 4 751 246 752 257

Meacutedia e desvio padratildeo 751plusmn03 253plusmn05 752plusmn005 257plusmn005

Natildeo haacute diferenccedilas significativas entre os resultados obtidos para as duas amostras apesar do pico de fusatildeo da

amostra da USP ser mais estreito

O estudo das amostras ibuprofeno obtidas por cristalizaccedilatildeo de acetona (P1 e P2) foi realizado por calorimetria

diferencial de varrimento na mesma gama de temperatura com velocidades de varrimento diferentes (β =

10ordmCmin e β = 2ordmCmin Figura 235)

70 75 80

18

20

22

24

26

28

30

32

34

36

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

2 - Cristalizaccedilao a frio

1 - Cristalizaccedilao agrave T amb

70 75 80

18

20

22

24

26

28

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

4 - Cristalizaccedilao a frio

3 - Cristalizaccedilao agrave T amb

Figura 235 ndash Curva de DSC para o IBP cristalizado de acetona procedimentos P1rsquo e P2rsquo aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC

a) β = 10ordmCmin m = 134mg b) β = 2ordmCmin 3 m = 138mg 4 m = 135 mg

O pico de fusatildeo obtido a partir da amostra cristalizada agrave temperatura ambiente apresenta-se parcialmente divi-

dido Uma explicaccedilatildeo comum para este facto eacute a existecircncia de polimorfismo Os paracircmetros caracteriacutesticos

destas curvas estatildeo apresentados na Tabela 210

a) b)

3

4

48

Tabela 210 ndash Valores de temperatura e de entalpia da transiccedilatildeo de fase registada no aquecimento do ibuprofeno

cristalizado de acetona β = 10ordmCmin e β = 2ordmCmin

A partir dos resultados apresentados na Tabela 210 podemos concluir que os cristais obtidos por cristalizaccedilatildeo a

baixa temperatura fundem aproximadamente 1ordmC abaixo dos cristais obtidos por cristalizaccedilatildeo agrave temperatura

ambiente Verifica-se ainda que mesmo a velocidades de varrimento diferentes os cristais obtidos nas mesmas

condiccedilotildees apresentam temperatura de fusatildeo muito semelhante

Os termogramas obtidos no estudo do ibuprofeno cristalizado de n-hexano (P1 e P2) por calorimetria dife-

rencial de varrimento com velocidades de varrimento diferentes (β = 10ordmCmin e β = 2ordmCmin) estatildeo apre-

sentados na Figura 236 e na Tabela 211

70 75 80

12

14

16

18

20

22

24

26

28

30

32

34

36

38

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

2 - Cristalizaccedilao a frio

1 - Cristalizaccedilao agrave T amb

70 75 80

20

22

24

26

28

30

Flu

xo d

e C

alo

r (m

W)

Temperatura (C)

4 - Cristalizaccedilao a frio

3 - Cristalizaccedilao agrave T amb

Figura 236 ndash Curva de DSC para o IBP cristalizado de n-hexano procedimentos P1rsquo e P2rsquo aquecimento de 25ordmC ateacute

95ordmC a) β = 10ordmCmin 1 m = 143mg 2 m = 139 mg b) β = 2ordmCmin 3 m = 140mg 4 m = 137 mg

A partir dos resultados podemos concluir que os cristais obtidos agrave temperatura ambiente e os cristais obtidos

com a cristalizaccedilatildeo a frio natildeo apresentam grande diferenccedila a niacutevel de temperatura e entalpia de fusatildeo No entan-

to o sinal obtido a partir da amostra cristalizada agrave temperatura ambiente aquecida tanto a 10ordmCmin como a

2ordmCmin apresenta-se dividido apesar da divisatildeo ser mais notoacuteria a 2ordmCmin

Cristalizaccedilatildeo agrave T amb Cristalizaccedilatildeo a frio

β 10ordmCmin 2ordmCmin 10ordmCmin 2ordmCmin

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

1 747 215 751 203 733 223 737 232

2 739 233 731 201 733 219 738 228

3 752 228 731 219 744 223 739 229

4 749 237 745 237 738 223 739 231

5 752 249 746 243 742 218 740 230

6 749 235 760 241 743 224 736 229

Meacutedia e desvio padratildeo 748plusmn05 233plusmn11 744plusmn10 224plusmn17 739plusmn05 222plusmn03 738plusmn02 230plusmn02

a) b)

49

Tabela 211 ndash Valores de temperatura e de entalpia da transiccedilatildeo de fase registada no aquecimento do ibuprofeno

cristalizado de n-hexano β = 10ordmCmin e β = 2ordmCmin

A partir dos resultados obtidos por DSC verificou-se que tanto a amostra cristalizada de acetona como a amos-

tra cristalizada de n-hexano ambas agrave temperatura ambiente apresentavam um pico de fusatildeo composto o que

pode indicar a ocorrecircncia de transiccedilotildees soacutelido-soacutelido e aleacutem disso temperatura de fusatildeo que difere da das

amostras obtidas na Sigma e na USP Sendo assim fez-se um estudo mais pormenorizado das amostras cristali-

zadas de n-hexano por comparaccedilatildeo com as amostras de ibp da Sigma e da USP por espectroscopia de IV para

caracterizaccedilatildeo da forma inicial A Figura 237 mostra os espectros de espectroscopia de IV-ATR das amostras

3000 2800 2600 2400

000

005

010

015

020

2540

2540

2540

2542

2601

2601

2601

2601

2631

2631

2631

2631

2729

2728

2728

2728

2850

2850

2850

2850

2868

2868

2868

2868

2877

2875

2875

2876

2924

2922

2922

2924

2954

2954

2956

Ab

so

rvacirc

ncia

(u

a

)

Numero de Onda (cm-1)

IBP USP

IBP comercial

IBP n-Hexano (frio)

IBP n-Hexano (Tamb)

2954

1800 1600 1400 1200 1000 800

000

005

010

015

020

025

030

035

040

045

050668

690747

779

849

867936

948

9701007

1070

1092

1124

1184

1231

12681320

1379

1419

14621506

Ab

so

rvacircncia

(u

a

)

Numero de Onda (cm-1)

IBP USP

IBP comercial

IBP n-Hexano (frio)

IBP n-Hexano (Tamb)

1712

Figura 237 ndash Espectro de IV (25ordmC) ibp USP ibp Sigma e ibp cristalizado de n-hexano a) 3100 ndash 2400 cm-1 b) 1800 ndash

650 cm-1

Os espectros de infravermelho das amostras a 25ordmC apontam para que se trate da mesma forma polimoacuterfica

Espectros de difracccedilatildeo de raios-X de poacute da amostra da Sigma e da amostra obtida por cristalizaccedilatildeo em n-

hexano natildeo mostraram tambeacutem diferenccedilas

Assim sendo a partir destes resultados natildeo satildeo detectadas diferenccedilas significativas entre as amostras de partida

e entatildeo as diferenccedilas registadas no comportamento teacutermico natildeo apontam para polimorfismo mas para altera-

ccedilotildees na formaccedilatildeo dos cristais nomeadamente no crescimento e tamanho das partiacuteculas[43ndash45] Estudos adicio-

nais satildeo necessaacuterios para confirmar esta hipoacutetese

Cristalizaccedilatildeo agrave T amb Cristalizaccedilatildeo a frio

β 10ordmCmin 2ordmCmin 10ordmCmin 2ordmCmin

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

1 741 224 744 236 742 247 744 249

2 744 223 748 234 746 242 742 247 3 740 225 745 238 743 246 740 242

4 743 227 747 237 743 243 745 240 Meacutedia e desvio padratildeo 742plusmn02 225plusmn02 746plusmn02 236plusmn02 743plusmn01 244plusmn02 743plusmn02 245plusmn04

50

51

Capiacutetulo 3

52

53

3 Conclusotildees

Alguns pontos discutidos nesta dissertaccedilatildeo merecem ser referidos como observaccedilotildees conclusivas A Calorime-

tria Diferencial de Varrimento (DSC) eacute um valioso instrumento de investigaccedilatildeo para caracterizar formas poli-

moacuterficas Com esta teacutecnica recolhe-se uma grande riqueza de informaccedilatildeo em relaccedilatildeo agrave estabilidade da substacircn-

cia em estudo tipo de transformaccedilatildeo que ocorre a uma dada temperatura por aquecimento ou arrefecimento e

mecanismo que preside a cada uma das transformaccedilotildees observadas Mas por si soacute esta teacutecnica natildeo eacute suficiente

para identificar a existecircncia de diferentes polimorfos de um mesmo composto Daiacute haver a necessidade de efec-

tuar um estudo mais completo utilizando teacutecnicas como a termomicroscopia espectroscopia de absorccedilatildeo no

infravermelho e ainda difracccedilatildeo de raios X de poacute

Conseguiram obter-se amostras puras de trecircs formas polimoacuterficas da pirazinamida a forma alfa (PZA comercial

e cristalizada em aacutegua) a forma delta (PZA cristalizada de acetona) e a forma gama (PZA obtida por liofiliza-

ccedilatildeo) as quais foram caracterizadas por espectroscopia de infravermelho

O polimorfo alfa da pirazinamida (α-PZA) e a forma delta (δ-PZA) por aquecimento transformam-se no poli-

morfo gama (γ-PZA) A forma gama por sua vez por aquecimento natildeo sofre qualquer transformaccedilatildeo de fase

ateacute agrave fusatildeo Foi possiacutevel tambeacutem identificar a transiccedilatildeo δrarrα em amostra do polimorfo delta quando contami-

nado com a forma alfa

Podemos ainda concluir mediante os resultados obtidos e com os conhecimentos adquiridos que estamos

perante casos de enantiotropia sendo o polimorfo delta a forma termodinamicamente estaacutevel agrave temperatura

ambiente Todos os polimorfos de pirazinamida satildeo cineticamente estaacuteveis agrave temperatura ambiente

No que diz respeito agrave picolinamida eacute interessante verificar a semelhanccedila do perfil das bandas do espectro da

picolinamida comercial na regiatildeo de elongaccedilatildeo do NndashH com o dos espectros dos polimorfos α e δ da pirazi-

namida Relembremos que nestas duas fases da pirazinamida haacute associaccedilatildeo molecular com a formaccedilatildeo de dois

diacutemeros centrossimeacutetricos que estatildeo tambeacutem presentes no cristal da forma I da picolinamida Verificou-se

ainda que a amostra comercial de picolinamida quando sujeita a moagem sofre alteraccedilatildeo da forma polimoacuterfica

No estudo realizado por DSC foi possiacutevel identificar pelo menos duas formas polimoacuterficas

Em ciclos de aquecimento arrefecimento verifica-se que o arrefecimento do fundido pode resultar em forma-

ccedilatildeo de estruturas diferentes em ciclos diferentes

A cristalizaccedilatildeo em acetato de etilo a 4ordmC aponta para a existecircncia de polimorfos gerados concomitantemente

por este meacutetodo de cristalizaccedilatildeo Estatildeo previstas novas experiecircncias para verificar a reprodutibilidade dos resul-

tados e caso esta se confirme a investigaccedilatildeo dos soacutelidos obtidos por difracccedilatildeo de raios-X de poacute e de monocris-

tal Quanto ao estudo das amostras cristalizadas em etanol e acetato de etilo em ensaios realizados dois meses

apoacutes a preparaccedilatildeo das amostras verificou-se que natildeo ocorreu alteraccedilatildeo na amostra cristalizada de etanol

enquanto que evoluccedilatildeo niacutetida teve lugar na amostra cristalizada de acetato de etilo por evaporaccedilatildeo do solvente agrave

temperatura ambiente

No estudo das amostras do ibuprofeno a partir dos resultados obtidos por DSC verificou-se que tanto a amos-

tra cristalizada de acetona como a amostra cristalizada de n-hexano ambas agrave temperatura ambiente apresenta-

54

vam um pico de fusatildeo composto o que poderia indicar a presenccedila de uma mistura de polimorfos mas atraveacutes

de um estudo mais pormenorizado usando Espectroscopia de Infravermelho e Difracccedilatildeo de Raios-X de poacute

esta hipoacutetese natildeo eacute aparentemente suportada podendo a divisatildeo dos picos dever-se ao tamanho das partiacuteculas

formadas durante o crescimento dos cristais Esta hipoacutetese teraacute de ser confirmada em trabalho futuro Este eacute

um exemplo interessante da importacircncia da utilizaccedilatildeo combinada de diferentes meacutetodos de estudo na investiga-

ccedilatildeo de polimorfismo

55

Capiacutetulo 4

56

57

4 Experimental

41 Materiais e Meacutetodos

411 ndash Materiais

4111 - Preparaccedilatildeo das amostras

A pirazinamida utilizada neste trabalho foi fornecida pela Fluka com uma pureza superior a 99 As amostras

de partida de picolinamida e ibuprofeno foram adquiridas agrave Sigma com purezas de 98 e 99 respectivamen-

te tendo-se usado tambeacutem ibuprofeno padratildeo USP

Na geraccedilatildeo das formas polimoacuterficas da pirazinamida foram usados diferentes processos de cristalizaccedilatildeo No

procedimento cristalizaccedilatildeo a partir de soluccedilotildees P1 usaram-se ~ 005 mmol do composto de partida dissolvidas

em 6 mL de um dado solvente agrave temperatura ambiente as soluccedilotildees foram filtradas para uma caixa de Petri e o

solvente evaporado agrave temperatura ambiente (~ 20ordmC) Foram usados como solventes aacutegua acetona dioxano

acetonitrilo e os soacutelidos obtidos foram analizados apoacutes um periacuteodo de duas semanas O segundo procedimento

ensaiado P2 consistiu num processo de liofilizaccedilatildeo efectuado num equipamento Labconco 5 soluccedilatildeo aquosa

preacute-congelada a -80ordmC ciclo de liofilizaccedilatildeo -30ordmC durante 2h -10ordmC durante 4h 0ordmC durante 6h 5ordmC durante

6h 10ordmC durante 48h e depois mantida agrave temperatura ambiente

No caso da picolinamida foi avaliada a formaccedilatildeo de formas soacutelidas usando o procedimento P1 descrito para a

pirazinamida (P1) empregando como solventes acetato de etilo e etanol tendo-se tambeacutem estudado cristaliza-

dos a partir do fundido (P2)

Na geraccedilatildeo das formas polimoacuterficas do ibuprofeno foram igualmente usados diferentes processos de cristaliza-

ccedilatildeo usando diferentes condiccedilotildees O procedimento 1 (P1) foi realizado da mesma forma da usada em P1 da

pirazinamida No procedimento 2 (P2) as soluccedilotildees foram preparadas da mesma forma que em P1 e apoacutes a

filtraccedilatildeo foram colocadas num frigoriacutefico a 4ordmC e o solvente evaporou a esta temperatura

Foram utilizados solventes de qualidade analiacutetica

412 ndash Meacutetodos

4121 ndash Calorimetria Diferencial de Varrimento (DSC)

A teacutecnica de Calorimetria Diferencial de Varrimento (DSC) ocupa um lugar de relevo de entre os meacutetodos de

investigaccedilatildeo da estrutura dos soacutelidos Trata-se de um meacutetodo largamente vulgarizado para o qual se dispotildee de

58

equipamento que apresenta na actualidade muitas potencialidades e que permite a obtenccedilatildeo de propriedades

termodinacircmicas com elevado grau de precisatildeo

A Calorimetria Diferencial de Varrimento eacute uma teacutecnica de anaacutelise teacutermica que regista a diferenccedila de fluxo teacuter-

mico entre a amostra e a referecircncia em funccedilatildeo do tempo ou da temperatura no decorrer de um programa de

temperatura preacute-seleccionado Eacute um meacutetodo de variaccedilatildeo entaacutelpica no qual a diferenccedila no fornecimento de

energia caloriacutefica entre uma substacircncia e um material de referecircncia eacute medida em funccedilatildeo da temperatura

enquanto a substacircncia em estudo e a referecircncia satildeo submetidas a um mesmo programa de aquecimento rigoro-

samente controlado

Estas medidas fornecem dados qualitativos e quantitativos em processos endoteacutermicos (absorccedilatildeo de energia

caloriacutefica) e exoteacutermicos (libertaccedilatildeo de energia caloriacutefica) permitindo obter informaccedilotildees referentes a alteraccedilotildees

de propriedades fiacutesicas eou quiacutemicas com por exemplo temperaturas caracteriacutesticas (temperatura de fusatildeo

cristalizaccedilatildeo transiccedilatildeo viacutetrea) grau de cristalinidade de um poliacutemero diagramas de fase entalpias de transiccedilatildeo

de fase e de reacccedilatildeo estabilidade teacutermica e oxidativa grau de pureza e cineacutetica de reacccedilotildees Por este motivo a

DSC eacute amplamente aplicada na caracterizaccedilatildeo de materiais orgacircnicos e inorgacircnicos cristalinos e amorfos assim

como nas induacutestrias farmacecircutica e cosmeacutetica alimentar etc

Como limitaccedilotildees desta teacutecnica refira-se a dificuldade de interpretaccedilatildeo (acontece algum processo mas qual)

requerendo normalmente outros meacutetodos complementares para a interpretaccedilatildeo dos resultados Para aleacutem dis-

so necessita de calibraccedilatildeo em toda a gama de temperatura

De acordo com os princiacutepios operacionais os caloriacutemetros diferenciais de varrimento podem ser divididos em

dois tipos de potecircncia compensada e de fluxo de energia caloriacutefica Neste trabalho utilizou-se o DSC do pri-

meiro tipo

Nos caloriacutemetros diferenciais de varrimento de potecircncia compensada (Figura 41) as ceacutelulas ou plataformas

onde se colocam a amostra e a referecircncia encontram-se equipadas individualmente com um sensor de resistecircn-

cia de platina que mede a temperatura de cada uma e uma resistecircncia de aquecimento

Figura 41 ndash Caloriacutemetro diferencial de varrimento de potecircncia compensada

Quando eacute detectada uma diferenccedila de temperatura entre a amostra e a referecircncia devido a uma alteraccedilatildeo da

amostra eacute alterada a energia teacutermica ( tH partpart ) fornecida agrave amostra de modo a manter um diferencial de tem-

peraturas nulo entre ambas (Tamostra = Treferecircncia) Uma vez que essa quantidade de energia eacute exactamente equiva-

1 ndash Resistecircncia de aquecimento 2 ndash Termoacutemetro

59

lente agrave quantidade de energia absorvida ou libertada na transformaccedilatildeo ocorrida na amostra o seu registo forne-

ce uma medida calorimeacutetrica directa da energia associada agrave transformaccedilatildeo

Como todos os instrumentos de medida os aparelhos de DSC apresentam um certo tempo de resposta devido

a alguma resistecircncia teacutermica o que se traduz pelo aparecimento de desvios da linha de base Para aumentar o

rigor das determinaccedilotildees o sinal calorimeacutetrico (SC) determinado pelo aparelho a aacuterea do pico eacute calibrado

determinando-se uma constante de calibraccedilatildeo K tal que realQ

SCK = sendo Qreal a energia caloriacutefica realmente

dissipado na ceacutelula A constante K eacute assim funccedilatildeo da temperatura da atmosfera em torno das ceacutelulas e de

quaisquer resistecircncias que conduzam a perdas de energia caloriacutefica As temperaturas de fusatildeo de padrotildees como

o iacutendio estanho chumbo por exemplo podem ser utilizadas para calibrar a temperatura indicada pelo equipa-

mento enquanto que a entalpia de fusatildeo destas substacircncias pode ser utilizada na calibraccedilatildeo do sinal calorimeacutetri-

co

Podem realizar-se ciclos de aquecimento arrefecimento percorridos entre a temperatura do azoto liacutequido e

700ordmC que eacute o limite superior de utilizaccedilatildeo da instrumentaccedilatildeo deste tipo recolhendo uma grande riqueza de

informaccedilatildeo relativamente agrave estabilidade da substacircncia em estudo tipo de transformaccedilatildeo que ocorre a uma dada

temperatura por aquecimento ou arrefecimento mecanismo que preside a cada uma das transformaccedilotildees obser-

vadas etc

Aproveitando as potencialidades do equipamento fazendo variar a velocidade de varrimento eacute ainda possiacutevel

estudar aspectos importantes relacionados com o mecanismo das transformaccedilotildees estruturais e pocircr em evidecircn-

cia a sobreposiccedilatildeo de sinais

Estes equipamentos aleacutem de possibilitarem medidas de baixos valores de variaccedilatildeo de entalpia possibilitam

ainda a utilizaccedilatildeo de pequenas quantidades de amostra (geralmente entre 1 e 20mg)

Procedimento experimental e equipamento utilizado

Os estudos de DSC foram realizados num caloriacutemetro Perkin-Elmer Pyris 1 equipado com sistema de refrige-

raccedilatildeo Intracooler com liacutequido de refrigeraccedilatildeo etilenoglicolaacutegua (11 vv) a ndash10ordmC usando azoto como gaacutes de

purga 20mLmin

As amostras foram preparadas em caacutepsulas em alumiacutenio de 10microl e 30microl Como ceacutelula de referecircncia usou-se uma

caacutepsula vazia idecircntica agrave usada para as amostras

A calibraccedilatildeo do aparelho foi feita de forma usual agrave velocidade de 10ordmCmin utilizada na grande maioria das

amostras A calibraccedilatildeo da temperatura [4647] foi realizada com padrotildees de elevada qualidade como o bifenilo

(CRM LGC 2610 Tfus = 6893plusmn003 ordmC) aacutecido benzoacuteico (CRM LGC 2606 Tfus = 12235 plusmn 002 ordmC) iacutendio

(Perkin-Elmer x = 9999 Tfus = 15660 ordmC) e cafeiacutena (substacircncia de calibraccedilatildeo Mettler Toledo ME 18 872

Tfus = 2356 plusmn 02 ordmC) A calibraccedilatildeo da entalpia foi realizada com iacutendio (∆fusH = 3286 plusmn 13 Jmol)

As amostras foram estudadas em ciclos de aquecimento arrefecimento a vaacuterias velocidade de varrimento

como seraacute referido posteriormente na apresentaccedilatildeo dos resultados e a calibraccedilatildeo confirmada a cada caso

60

4122 ndash Termomicroscopia

A termomicroscopia consiste na observaccedilatildeo microscoacutepica das amostras submetidas a aquecimento ou arrefeci-

mento usando luz polarizada As transformaccedilotildees que podem ocorrer na amostra em estudo podem ser obser-

vadas directamente na ocular do microscoacutepio ou registadas por meio de uma cacircmara fotograacutefica em viacutedeo com

a vantagem de serem gravadas e poderem ser estudadas em pormenor posteriormente Esta teacutecnica permite a

observaccedilatildeo dos efeitos dependentes da temperatura como por exemplo a fusatildeo dos cristais detecccedilatildeo de formas

cristalinas (polimorfismo)[48ndash49]

Com base no comportamento oacuteptico eacute costume dividir as substacircncias em dois grandes grupos Num o iacutendice

de refracccedilatildeo eacute independente da direcccedilatildeo de propagaccedilatildeo da radiaccedilatildeo apresenta um valor uacutenico para uma dada

substacircncia Estas substacircncias satildeo designadas opticamente por isotroacutepicas A este grupo pertencem os soacutelidos

amorfos e os soacutelidos cristalinos com arranjo reticular cuacutebico O outro grupo eacute caracterizado por apresentar um

iacutendice de refracccedilatildeo dependente da direcccedilatildeo de propagaccedilatildeo da luz As substacircncias que a ele pertencem satildeo

designadas opticamente por anisotroacutepicas Deste grupo fazem parte todos os soacutelidos cristalinos com excepccedilatildeo

daqueles que tecircm arranjo reticular cuacutebico

Na Figura 42 representa-se o dispositivo utilizado na observaccedilatildeo de uma amostra com luz polarizada

Figura 42 ndash Esquema de um sistema para observaccedilatildeo de uma amostra com luz polarizada

Um meio isotroacutepico natildeo altera a cor da radiaccedilatildeo que nela incide Contudo produz um decreacutescimo de intensida-

de da radiaccedilatildeo que torna visiacuteveis contornos na amostra e portanto permite acompanhar variaccedilotildees de forma e

volume que nela ocorram As amostras anisotroacutepicas apresentam cor diferente da luz incidente

Procedimento experimental e equipamento utilizado

O equipamento usado esquematicamente representado na Figura 43 eacute constituiacutedo por uma placa de aqueci-

mento DSC 600 da Linkam systems por um bloco central constituiacutedo por uma unidade CI94 cuja funccedilatildeo eacute

controlar a temperatura nas etapas de aquecimento arrefecimento uma unidade LNP942 que controla a

refrigeraccedilatildeo uma unidade VTO232 e um computador Intel (R) Pentium (R) 4 que controla todo o sistema A

ceacutelula eacute aquecida com um microforno cuja temperatura eacute controlada por sensores de Pt100 Para a observaccedilatildeo

Polarizador Amostra Analisador Detector

61

oacuteptica foi utilizado um microscoacutepio Leica DMRB uma cacircmara de viacutedeo Sony CCD-IRISRGB modelo DXC-

151 AP um monitor Sony HR Triniton modelo PVM-2053MD e um gravador de viacutedeo Sony SV0-1500P VHS

VCR Na anaacutelise de imagem usou-se o software da Linkam systems com RTVMS (Real Time Viacutedeo Measurement

System)

As amostras foram preparadas por dispersatildeo de uma pequena quantidade do material a estudar na ceacutelula da

amostra sendo esta coberta com uma tampa A dispersatildeo do material na ceacutelula permite estudar o comporta-

mento de partiacuteculas isoladas o que poderaacute ser uacutetil no caso da amostra ter comportamento heterogeacuteneo As

imagens foram obtidas por utilizaccedilatildeo combinada de luz polarizada e de compensadores de onda o que confere

agrave imagem de fundo uma cor uacutenica e natildeo negra Usou-se uma ampliaccedilatildeo de 200X

As amostras foram estudadas aquecendo a amostra entre os 25ordmC e a fusatildeo tendo sido usada uma velocidade

de 10ordmCmin

Figura 43 ndash Representaccedilatildeo esquemaacutetica do equipamento usado em termomicroscopia A ndash Placa de aquecimento B ndash

Microscoacutepio C ndash Cacircmara de viacutedeo D ndash Computador E ndash Interface graacutefica F ndash Sistema de controle da refri-

geraccedilatildeo G ndash Interface de computador H ndash Viacutedeo gravador I ndash Monitor J ndash Depoacutesito de azoto liacutequido

4123 ndash Conjugaccedilatildeo dos meacutetodos de Termomicroscopia e DSC

Os resultados obtidos a partir de medidas de DSC satildeo normalmente reprodutiacuteveis e quantitativos mas natildeo

podem estar sempre prontamente correlacionadas com a respectiva transformaccedilatildeo de fase ou reacccedilatildeo quiacutemica

que ocorre na substacircncia Tecircm sido feitas tentativas para melhorar alguns meacutetodos termoanaliacuteticos atraveacutes de

uma correlaccedilatildeo entre os seus resultados e as mudanccedilas fiacutesicas ou quiacutemicas da substacircncia em questatildeo As combi-

naccedilotildees destes dois meacutetodos tecircm demonstrado grande sucesso Os efeitos que natildeo mostram nenhuma mudanccedila

de entalpia significativa com DSC podem muitas vezes ser detectadas com microscopia Por outro lado as

investigaccedilotildees termomicroscoacutepicas requerem muitas vezes estimativas dos calores de transformaccedilatildeo fusatildeo e

cristalizaccedilatildeo[50ndash51]

62

4124 ndash Espectroscopia de Absorccedilatildeo no Infravermelho

A Espectroscopia de Absorccedilatildeo no IV estaacute associada ao uso de radiaccedilatildeo electromagneacutetica nesta regiatildeo do espec-

tro para estudar a composiccedilatildeo e a estrutura da mateacuteria

A energia associada agrave absorccedilatildeo na gama do infravermelho eacute capaz de promover transiccedilotildees vibracionais-

rotacionais vibracionais ou rotacionais Considerando que a faixa mais usual de utilizaccedilatildeo corresponde agrave regiatildeo

do infravermelho meacutedio (4000 a 400 cm-1) o estudo das transiccedilotildees vibracionais eacute o mais importante Para que

uma moleacutecula seja capaz de absorver no infravermelho eacute necessaacuterio que ela apresente variaccedilotildees de momento

dipolar associada ao modo vibracional considerado[3652ndash54]

Assim quando um material for avaliado utilizando radiaccedilatildeo infravermelha seraacute obtido um espectro que rela-

ciona absorvacircncia versus comprimento de onda (normalmente eacute utilizado o nuacutemero de onda que eacute o inverso do

comprimento de onda) que indica a ocorrecircncia ou natildeo de absorccedilatildeo pelo material de energia associada agravequele

comprimento de onda Como os grupos funcionais absorvem em diferentes comprimentos de onda eacute possiacutevel

identificar os grupos quiacutemicos presentes na amostra

O polimorfismo em cristais de compostos orgacircnicos eacute causado por diferentes arranjos estruturais da mesma

moleacutecula Se as interacccedilotildees moleculares no cristal satildeo bastantes fortes decorrentes de um fenoacutemeno como as

ligaccedilotildees de hidrogeacutenio as diferenccedilas nas formas polimoacuterficas podem ser evidenciadas com teacutecnicas como a

Espectroscopia de Absorccedilatildeo no Infravermelho IV

Reflectacircncia Total Atenuada (ATR)

Em 1961 Fahrenfort descreveu uma nova teacutecnica para obtenccedilatildeo de espectros de infravermelho para compostos

orgacircnicos a Reflectacircncia Total Atenuada (ATR ndash Attenuated Total Reflectance)

O modo de ATR eacute uma teacutecnica natildeo destrutiva que permite a obtenccedilatildeo de espectros de amostras soacutelidas ou

liacutequidas tais como soacutelidos pouco soluacuteveis poacutes pastas entre outras Eacute tambeacutem adequado para caracterizaccedilatildeo de

materiais que sejam demasiado finos ou que absorvam demasiado intensamente quando analisados por espec-

troscopia de transmitacircncia Na espectroscopia de infravermelhos por ATR a superfiacutecie da amostra eacute colocada

em contacto com a superfiacutecie de um cristal apropriado muitas vezes feito de Germeacutenio (Ge) ou de Seleneto de

Zinco (ZnSe) A radiaccedilatildeo infravermelha proveniente da fonte passa atraveacutes do cristal Quando o acircngulo de

incidecircncia na interface amostra cristal excede o acircngulo criacutetico a reflexatildeo total interna da radiaccedilatildeo ocorre e uma

onda evanescente eacute estabelecida na interface A radiaccedilatildeo eacute reflectida atraveacutes do cristal penetrando na amostra a

cada reflexatildeo ao longo da superfiacutecie do cristal (como esquematizado na figura seguinte Figura 44)

63

Figura 44 ndash Sistema ATR de muacuteltipla reflexatildeo

O feixe de radiaccedilatildeo perde energia no comprimento de onda em que o material da amostra absorve Apoacutes este

processo a radiaccedilatildeo atenuada resultante eacute direccionada do cristal para o percurso normal do feixe no espectro-

fotoacutemetro sendo medida pelo detector originando o espectro da amostra A profundidade da penetraccedilatildeo da

radiaccedilatildeo na amostra e o nuacutemero total de reflexotildees ao longo do cristal podem ser controlados pela variaccedilatildeo do

acircngulo de incidecircncia assim como pela selecccedilatildeo do tipo de cristal

Num espectrofotoacutemetro ATR tem de existir um contacto muito proacuteximo entre a amostra e a superfiacutecie do cris-

tal uma vez que o efeito ATR tem lugar nesta Daiacute que se utilize por vezes uma prensa de modo a garantir um

perfeito contacto entre a superfiacutecie da amostra e o cristal como no caso dos soacutelidos particulados

Nesta teacutecnica pouca ou nenhuma preparaccedilatildeo da amostra eacute requerida o que constitui uma grande vantagem nos

estudos de polimorfismo podendo ser usada na anaacutelise de uma grande variedade de soacutelidos e liacutequidos consoan-

te o tipo de cristal

Eacute importante realccedilar que apesar dos benefiacutecios esta teacutecnica possui algumas limitaccedilotildees que incluem a sensibili-

dade inferior em comparaccedilatildeo agrave proporcionada pelos meacutetodos convencionais

Procedimento experimental e equipamento utilizado

Os estudos de espectroscopia de absorccedilatildeo no infravermelho foram realizados num espectroacutemetro FTIR Ther-

moNicolet IR300 resoluccedilatildeo de 1cm-1 com a teacutecnica da pastilha de KBr e num PerkinElmer Spectrum 400 FT-

IRATR resoluccedilatildeo de 1cm-1

As amostras foram preparadas misturando-se uma certa quantidade de amostra com brometo de potaacutessio (cer-

ca de 07 mg de amostra e 100 mg de KBr)

4125 ndash Difracccedilatildeo de Raios X

Dentre as vaacuterias teacutecnicas de caracterizaccedilatildeo de materiais a teacutecnica de difracccedilatildeo de raios X eacute a mais indicada na

determinaccedilatildeo das fases cristalinas presentes nesses materiais Isto eacute possiacutevel porque nos cristais os aacutetomos se

64

ordenam em planos cristalinos separados entre si por distacircncias da mesma ordem de grandeza dos comprimen-

tos de onda dos raios X

Ao incidir um feixe de raios X num cristal o mesmo interage com os aacutetomos presentes originando o fenoacutemeno

de difracccedilatildeo A difracccedilatildeo de raios X ocorre segundo a Lei de Bragg (Equaccedilatildeo 1) a qual estabelece a relaccedilatildeo

entre o acircngulo de difracccedilatildeo e a distacircncia entre os planos que a originaram (caracteriacutesticos para cada fase cristali-

na)[55]

Figura 45 ndash Difracccedilatildeo de raios X e a Lei de Bragg[56]

A principal aplicaccedilatildeo da difracccedilatildeo de raios X refere-se agrave identificaccedilatildeo de compostos cristalinos sejam eles orgacirc-

nicos ou inorgacircnicos

Os planos de difracccedilatildeo e as suas respectivas distacircncias interplanares bem como as densidades de aacutetomos (elec-

trotildees) ao longo de cada plano cristalino satildeo caracteriacutesticas especiacuteficas e uacutenicas de cada substacircncia cristalina da

mesma forma que o padratildeo difractomeacutetrico por ela gerado Dentre as vantagens da teacutecnica de difracccedilatildeo de raios

X para a caracterizaccedilatildeo de fases destacam-se a simplicidade e rapidez do meacutetodo a confiabilidade dos resulta-

dos obtidos (pois o perfil de difracccedilatildeo obtido eacute caracteriacutestico para cada fase cristalina) a possibilidade de anaacutelise

de materiais compostos por uma mistura de fases e uma anaacutelise quantitativa destas fases[55]

Os ensaios de difracccedilatildeo de raios X de poacute foram realizados no Centro de Estudos de Materiais no Departamen-

to de Fiacutesica da Universidade de Coimbra

Procedimento experimental e equipamento utilizado

Foi preenchido um capilar de vidro com o poacute obtido pela moagem dos soacutelidos As amostras foram colocadas

num difractoacutemetro de poacute ENRAF-NONIUS (equipado com um detector CPS120 por INEL) e os dados foram

recolhidos durante 5h usando a geometria Debye-Scherrer Foi usada radiaccedilatildeo Cu Kα1 (λ = 1540598Aring) Como

calibrante externo foi usado o AlK(SO4)212H2O

Lei de Bragg nλ = 2d sen θ (Equaccedilatildeo 1) n nuacutemero inteiro (ordem de difracccedilatildeo) λ comprimento de onda dos raios X incidentes d distacircncia interplanar θ acircngulo de difracccedilatildeo

65

Bibliografia

[1] ndash Vencato I Estruturas Cristalinas por Difracccedilatildeo de Raios-X Caderno Brasileiro de Ensino de Fiacutesica Volume 5

(1988)

[2] ndash Atkins P Paula J Atkins Fiacutesico-Quiacutemica LTC Volume 1 7ordfEdiccedilatildeo (2003-2004)

[3] ndash Drago R Physical Methods For Chemists 2ordf Ed Saunders amp H B J College Publishers 17 (1992) 702

[4] ndash Giron D Thermochimica Acta 248 (1995) 1

[5] ndash Nangia A Accounts of Chemical Research 41 5 (2008) 595

[6] ndash Froehlich PE Gasparotto FS Journal of Basic and Applied Pharm Sciences 26 3 (2005) 205

[7] ndash Llinagraves A Goodman J Drug Discovery Today 13 516 (2008) 198

[8] ndash Costa L Universidade Federal do Rio Grande do Sul ldquoAvaliaccedilatildeo do Polimorfismo de Faacutermacos utiliza-

dos para a produccedilatildeo de medicamentos geneacutericos no Brasilrdquo (2005)

[9] ndash Lachman L Liebeman HA et all Teoria e Praacutetica na Induacutestria Farmacecircutica 1 (2005) 505

[10] ndash Bernstein J Crystal Polymorphism Engineering of Crystalline Materials Properties Springer Netherlands (2008) 87

[11] ndash Rodriacuteguez-Spong B Price C et all D Advanced Drug Delivery 56 (2004) 241

[12] ndash Buerger A Ramberger R Mikrochimica Acta 2 (1979) 259

[13] ndash Erdemir D Lee A et all Accounts of Chemical Research 42 (2009) 621

[14] ndash Manrich S Zanotto E et all Poliacutemeros Ciecircncia e Tecnologia ldquoAplicabilidade da Teoria Claacutessica da Nuclea-

ccedilatildeo Modificada (CD-CNT) agrave Cristalizaccedilatildeo de Poliacutemerosrdquo

[15] ndash Aaltonen J Allesoslash M et all European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics 71 (2009) 23

[16] ndash Chis V Picircrnau A et all Chemical Physics 316 (2005) 153

[17] ndash wwwffuppttoxicologiamonografiasano0304TuberculosedocPIRAZINAMIDAhtml

[18] ndash Becker C Dressman JB et all Journal of Pharmaceutical Sciences 97 9 (2008) 3709

[19] ndash Takaki Y Sasada Y Watanabeacute T Acta Crystallographica 13 (1960) 693

[20] ndash Ro G Sorum H Acta Crystallographica B28 (1972) 991

[21] ndash Ro G Sorum H Acta Crystallographica B28 (1972) 1677

[22] ndash Nakata K Takaki Y Memoirs of Osaka Kyoiku University Ser III Natural science and applied science 36 (1987)

93

[23] ndash Borba A Albrecht M et all Physical Chemistry Chemical Physics 10 (2008) 7010

[24] ndash Takano T Sasada Y et all Acta Crystallographica 21 (1966) 514

[25] ndash Borba A Zavaglia A et all Journal of Physical Chemistry A 112 (2008) 45

[26] ndash Marques L Departamento e Centro de Quiacutemica da Universidade de Eacutevora ldquoO Ibuprofeno Um faacutermaco com

sucessordquo

[27] ndash Perlovich G Kurkov S et all Journal of Pharmaceutical Sciences 93 (2004) 654

[28] ndash Rasenack N Muumlller B International Journal of Pharmaceutics 245 (2002) 9

[29] ndash Carvalho P Cass Q et all Brazilian Journal of Chemical Engineering 23 (2006) 291

[30] ndash Khan G Jiabi Z Drug Development and Industrial Pharmacy 24(5) (1998) 463

[31] ndash Rasenack N Muumlller W Development and Industrial Pharmacy 28 (2002) 1077

66

[32] ndash Dudognon E Danegravede F et all Pharmaceutical Research 25 (2008) 2853

[33] ndash wwwscribdcomdoc4003825Fisica-Difraccao-de-Raio-X (28082010)

[34] ndash Delgado M Marquez F et all Spectroscopy Lett 21 (1998) 841

[35] ndash Lautie A Froment F et all Spectroscopy Lett 9 (1976) 289

[36] ndash Chis V Pirnau A et all Chemical Physics 316 (2005) 153

[37] ndash Kalkar K Bhosekar M et all Spectrochimica Acta Part A 45 (1989) 635

[38] ndash Favila A Gallo M Mitnik D Journal of Molecular Modeling 13 (2007) 505

[39] ndash Gunasekaran S Sailatha E et all Indian Journal of Pure and Applied Physics 47 (2009) 259

[40] ndash Akyuz S Journal of Molecular Structure 651 (2003) 541

[41] ndash Jurneacuteen P Werngren J et all Antimicrobial Agents and Chemotheraphy 52 5 (2008) 1852

[42] ndash Garekani H Sadeghi F et all Drug Development and Industrial Pharmacy 27(8) (2001) 803

[43] ndash Kawakami K Miyoshi K et all Journal of Pharmaceuticals Sciences 95 (2006) 1354

[44] ndash Lee T Chang G Crystal Growth and Design 9 (2009) 3551

[45] ndash Xue Y Zhao Q et all Journal of Colloid and Interface Science 243 (2001) 388

[46] ndash Sabbah R An W et all Thermochimica Acta 331 (1999) 93

[47] ndash Gatta G Richardson J et all Pure and Applied Chemistry 78 (2006) 1455

[48] ndash Seefeldt K Miller J et all Journal of Pharmaceutical Sciences 96 5 (2007) 1147

[49] ndash Charsley E Stewart C et all Journal of Thermal Analysis and Calorimetry 72 (2003) 1087

[50] ndash Celis K Driessche I et all Measurement Science Review 1 1 (2001) 181

[51] ndash Wiedemann H Bayer G Journal of Thermal Analysis 30 (1985) 1273

[52] ndash wwwgooglept

[53] ndash Brittain H Journal of Pharmaceutical Sciences 86 4 (1997) 405

[54] ndash Norris T Aldridge P Sekulic S Analyst 122 (1997) 549

[55] ndash Albers A Melchiades F et all Ceracircmica 48 305 (2002) 34

[56] ndash Kahn H PMI-2201 Difracccedilatildeo de Raios X 1

[57] ndash Tuberculosis 88 2 (2008) 141

[58] ndash Akyuz S Journal of Molecular Structure 651-653 (2003) 541

[59] ndash Brittain H (ed) Physical Characterization of Pharmaceutical Solids (1995)

[60] ndash Šestaacutek J Comprehensive Analytical Chemistry XII XI (1984)

[61] ndash Casimiro MH Leal JP et all Anaacutelise Calorimeacutetrica aplicada a Poliacutemeros Bioloacutegicos 29

[62] ndash Yu-Chu M Li Thermochimica Acta 476 (2008) 1

[63] ndash Morbidoni H Quiacutemica Viva 3 (2004)

[64] ndash Yoshida S Pharmaceutical Society of Japan 11 5 (1963) 628

[65] ndash Sreevatsan S Pan X et all Antimicrobial Agents and Chemotheraphy 41 3 (1997) 636

[66] ndash Wesotowski M Konarski T Journal of Thermal Analysis 45 (1995) 1199

[67] ndash Vippagunta S Brittain H Grant D Advanced Drug Delivery 48 (2001) 3

[68] ndash Nunes S Euseacutebio M et all International Journal of Pharmaceutics 285 (2004) 13

[69] ndash Akalin E Akyuz S Vibrational Spectroscopy 42 (2006) 333

[70] ndash Szablowicz M Karpiński A et all Transition Metal Chemistry 31 (2006) 1075

67

[71] ndash Castro R Maria T et all Crystal Growth amp Design 10 (2010) 274

[72] ndash Correcirca R Lima D et all Laboratoacuterio de Cristalografia Instituto de Fiacutesica de Satildeo CarlosUSP

[73] - Buerger A Ramberger R Mikrochimica Acta 2 (1979) 273

[74] ndash Wirth D Stephenson G Organic Process Research amp Development 1 (1997) 55

[75] ndash Wang Y Li Y et all Spectrochimica Acta Part A 56 (2000) 2637

[76] ndash Byrn S Pfeiffer R et all Pharmaceutical Research 12 (1995) 945

[77] ndash Khankari R Grant D Thermochimica Acta 248 (1995) 61

[78] ndash Gavezzotti A Fillippini G Journal of the American Chemical Society 117 (1995) 12299

[79] ndash Hancock B Zografi G Journal of Pharmaceuticals Sciences 86 (1997) 1

[80] ndash Yu L Advanced Drug Delivery Reviews 48 (2001) 27

[81] ndash Kitamura M Journal of Crystal Growth 237-239 (2002) 2205

[82] ndash Snider D Addicks W et all Advanced Drug Delivery Reviews 56 (2004) 391

[83] ndash Allesoslash M Berg F et all Journal of Pharmaceuticals Sciences 97 (2008) 2145

[84] ndash Lerdkanchanaporn S Dollimore D Journal of Thermal Analysis 49 (1997) 879

[85] ndash Beach J Park M et all Pharmaceutical Development and Technology 10 (2005) 413

[86] ndash Passerini N Albertini B et all European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics 15 (2002) 71

68

69

Apecircndice

70

71

Algoriacutetmo de decisatildeo Q6A

(1)

Pesquisa de polimor-fos com o novo

faacutermaco

Apresenta diferentes polimorfos

NAtildeO Nenhuma acccedilatildeo a ser

tomada

SIM

Caracterizar as formas por - Difracccedilatildeo de raios-X de poacute - DSC Anaacutelise Teacutermica - Microscopia - Espectroscopia

IR PARA 2

72

(2)

Os polimorfos apre-sentam diferentes

propriedades

NAtildeO

SIM

Afecta a seguranccedila e a eficaacutecia do faacutermaco

Nenhum teste ou criteacuterio de aceitaccedilatildeo para o faacutermaco

NAtildeO

SIM

Estabelecer um criteacuterio de aceitaccedilatildeo para os polimorfos do faacutermaco IR PARA 3

73

(3)

Observa-se em (1) que primeiramente se estabelecem as caracteriacutesticas das possiacuteveis formas cristalinas do faacuter-

maco e as suas propriedades fiacutesico-quiacutemicas conforme o caso bem como a sua forma de detecccedilatildeo pelas meto-

dologias indicadas

Posteriormente a acccedilatildeo (2) visa estabelecer o impacto destas formas polimoacuterficas na seguranccedila e eficaacutecia do

faacutermaco auxiliando na determinaccedilatildeo de criteacuterios de aceitaccedilatildeo do faacutermaco e na avaliaccedilatildeo do risco sanitaacuterio que

representa tal fenoacutemeno num caso especiacutefico Havendo este risco o ICH estabeleceu em (3) vias de monitori-

zaccedilatildeo das alteraccedilotildees

O faacutermaco encontra-se dentro dos criteacuterios de

aceitaccedilatildeo dos ensaios de qualidade com modifica-

ccedilatildeo na proporccedilatildeo dos polimorfos

SIM Nenhum teste ou criteacuterio de aceitaccedilatildeo

para o faacutermaco

NAtildeO

Monitorar o polimorfismo durante a estabilidade do faacutermaco

A modificaccedilatildeo pode afectar a seguranccedila ou a

eficaacutecia

NAtildeO Natildeo haacute necessidade de estabelecer criteacuterios de aceitaccedilatildeo para polimorfis-

mo do faacutermaco

SIM

Estabelecer criteacuterios de aceitaccedilatildeo consis-tente com a seguranccedila eou eficaacutecia

21

Capiacutetulo 2

22

23

2 Resultados e Discussatildeo

21 Estudo da Pirazinamida

211 ndash Avaliaccedilatildeo Preliminar

Na tabela 21 satildeo apresentadas imagens registadas sob luz polarizada dos soacutelidos obtidos por cristalizaccedilatildeo a

partir das soluccedilotildees por liofilizaccedilatildeo e tambeacutem da amostra de partida

Tabela 21 ndash Pirazinamida Imagens dos soacutelidos obtidos em diferentes condiccedilotildees experimentais (luz polarizada

ampliaccedilatildeo 200x)

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

1

-

Amostra comercial

4

Acetona

P1

2

-

P2

5

Dioxano

P1

3

Aacutegua

P1

6

Acetonitrilo

P1

Como pode concluir-se das imagens apresentadas na tabela os soacutelidos obtidos apresentam morfologias diferen-

tes Nas amostras obtidas em aacutegua e acetona na amostra comercial e na obtida por liofilizaccedilatildeo os cristais tecircm a

forma de agulhas apesar de apresentarem tamanhos diferentes muito mais finos no caso do liofilizado Os

cristais que precipitaram usando dioxano e acetonitrilo como solvente apresentam-se sob a forma de placas

A caracterizaccedilatildeo dos soacutelidos 1 a 5 foi efectuada por difracccedilatildeo de raios-X de poacute Os difractogramas obtidos

experimentalmente estatildeo representados nas Figuras 21 a 24 conjuntamente com os espectros simulados que

mais se lhe aproximam

24

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Inte

nsid

ade

2Theta

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Inte

nsid

ade

2Theta

Figura 21 ndash Espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute a) pirazinamida comercial b) simulado para a forma α

O difractograma de poacute da forma α da pirazinamida tem picos caracteriacutesticos a 2θ = 78 137 153 177 243

264 274 276 278ordm A semelhanccedila dos perfis dos difractogramas da pirazinamida comercial com o desta for-

ma natildeo deixa duacutevidas de que a amostra de partida eacute o polimorfo α

Para a pirazinamida cristalizada em aacutegua (conforme descrito na secccedilatildeo 4111) fez-se um estudo semelhante

natildeo foram encontradas mudanccedilas significativas na estrutura do soacutelido relativamente agrave amostra comercial pois

apesar de ter sido cristalizada a partir de aacutegua o difractograma possui picos com localizaccedilatildeo e intensidade relati-

va idecircnticas agraves presentes no polimorfo alfa da pirazinamida tendo assim sido o soacutelido identificado com a forma

α

Do mesmo modo a coincidecircncia do espectro obtido para a amostra obtida por liofilizaccedilatildeo e do simulado para a

forma γ permitiu concluir que por liofilizaccedilatildeo se obteve o polimorfo γ Figura 22 com picos caracteriacutesticos a 2θ

= 129 173 184 239 254 259 272 274 297 303 336 393ordm

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Inte

nsid

ad

e

2Theta

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Inte

nsid

ad

e

2Theta

Figura 22 ndash Espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute a) amostra de pirazinamida obtida por liofilizaccedilatildeo b) simulado para o

polimorfo γ

A cristalizaccedilatildeo de acetona origina a forma δ da pirazinamida (Figura 23) com picos caracteriacutesticos a 2θ = 91

164 173 182 200 235 277ordm

a) b)

a) b)

25

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Inte

nsid

ad

e

2Theta

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Inte

nsid

ad

e

2Theta

Figura 23 ndash Espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute a) pirazinamida cristalizada em acetona b) simulado para a forma δ

Em dioxano foi obtida uma mistura das formas β ( 2θ = 126 168 169 253 255 267 272ordm) e γ como se

conclui da Figura 24

0 5 10 15 20 25 30 35 40

2Theta

Inte

nsid

ad

e

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Inte

nsid

ad

e

2Theta

γγγγ

ββββ

Figura 24 ndash Espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute a) amostra cristalizada em dioxano b) espectro simulado das formas

β e γ

A amostra cristalizada em acetonitrilo natildeo foi avaliada por este meacutetodo de estudo e seraacute discutida mais agrave frente

Dispomos de amostras puras dos polimorfos α δ e γ da pirazinamida sendo portanto possiacutevel fazer a sua

caracterizaccedilatildeo por espectroscopia de infravermelho e investigar a relaccedilatildeo de estabilidade entre as fases

212 ndash Caracterizaccedilatildeo por Espectroscopia de Infravermelho

A anaacutelise por espectrofotometria de infravermelho pode ser de grande utilidade na caracterizaccedilatildeo de estruturas

polimoacuterficas quanto agrave sua estrutura quiacutemica fornecendo indicaccedilatildeo de ocorrecircncia de modificaccedilotildees apoacutes o pro-

a) b)

a) b)

26

cesso de cristalizaccedilatildeo Para poder ser utilizada com esta finalidade eacute necessaacuterio produzir amostras puras de cada

um dos polimorfos e caracterizaacute-los previamente

Nos estudos publicados sobre infravermelho da pirazinamida no estado soacutelido foi utilizada a forma α [3435] e

em muitos trabalhos natildeo eacute identificado o polimorfo utilizado [36ndash40] Neste trabalho estamos em condiccedilotildees de

fazer a caracterizaccedilatildeo espectroscoacutepica das formas α γ e δ da pirazinamida

Neste composto satildeo de particular relevacircncia os modos vibracionais envolvendo os grupos NndashH e C=O (grupos

envolvidos na formaccedilatildeo de ligaccedilotildees de hidrogeacutenio) que seratildeo alvo de anaacutelise mais detalhada

Os espectros de infravermelho registados para os polimorfos α δ e γ da pirazinamida satildeo apresentados nas

Figuras 25 a 27 Estes espectros foram obtidos em pastilha de KBr Espectros obtidos no modo de reflectacircncia

total atenuada provaram que a preparaccedilatildeo da pastilha natildeo tem efeito nas formas polimoacuterficas

3600 3500 3400 3300 3200 3100 3000 2900 2800

Absorvancia au

Numero de onda cm-1

3412

3289

3161

2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400

Absorvancia au

439

551

669

786

874

1022

1165

1389

1510

1598

Numero de onda cm-1

1707

1620

Figura 25 ndash Espectro de IV da pza comercial polimorfo α a) 3650 ndash 2800 cm-1 b) 2000 ndash 400 cm-1

Satildeo registadas diferenccedilas notoacuterias nos espectros dos trecircs polimorfos Iremos referir as mais significativas

O espectro de absorccedilatildeo na regiatildeo do infravermelho da pirazinamida comercial (Figura 25 polimorfo α) apre-

senta bandas intensas em 3412 3289 e 3161 cm-1 atribuiacutedas agrave elongaccedilatildeo do NndashH e em 1707 cm-1 atribuiacuteda ao

grupo amida (elongaccedilatildeo C=O e deformaccedilatildeo angular NH2 amida I)) No caso do polimorfo γ Figura 26 a

elongaccedilatildeo do NndashH daacute origem a bandas em 3433 3308 3252 e 3166 e a vibraccedilatildeo Amida I daacute lugar a bandas em

1707 e 1686 cm-1

a) b)

27

3600 3500 3400 3300 3200 3100 3000 2900 2800

00

05

10

15

Numero de onda cm-1

Absorvancia au 3433

3308

3252

3166

2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400

00

05

10

15

1585

434549

653779

876

1027

1053

1168

1373

1524

1603

Numero de onda cm-1

Absorvancia au 1707

1686

Figura 26 ndash Espectro de IV da pza liofilizada polimorfo γ a) 3650 ndash 2800 cm-1 b) 2000 ndash 400 cm-1

O espectro de IV do polimorfo δ Figura 27 apresenta na regiatildeo de elongaccedilatildeo do NndashH um perfil proacuteximo do

do polimorfo α mas os maacuteximos de absorvacircncia situam-se a 3426 3287 e 3168 cm-1 Recordar que na estrutura

cristalina de ambos os polimorfos estatildeo presentes diacutemeros centrossimeacutetricos os quais natildeo existem no polimorfo

γ A vibraccedilatildeo Amida I tem o maacuteximo de absorvacircncia no valor de energia mais baixo dos trecircs polimorfos 1674

cm-1

3600 3500 3400 3300 3200 3100 3000 2900 2800

02

04

06

08

10

12

14

16

18

20

Absorvancia au

Numero de onda cm-1

3426

3287

3168

2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400

02

04

06

08

10

12

14

16

18

20

439561657

873

1027

1063

1089

1176

1385

1436

1524

1591

Absorvancia au

Numero de onda cm-1

1674

Figura 27 ndash Espectro de IV da pza cristalizada de acetona a 25ordmC polimorfo δ a) 3650 ndash 2800 cm-1 b) 2000 ndash 400 cm-1

213 ndash Investigaccedilatildeo de relaccedilotildees de estabilidade dos polimorfos da Pirazinamida

Iniciou-se a investigaccedilatildeo com o estudo de pza comercial polimorfo α por calorimetria diferencial de varrimen-

to com velocidade de varrimento β = 10ordmCmin efectuando aquecimento entre 25ordmC e 197ordmC

A Figura 28 mostra um termograma tiacutepico obtido nestas condiccedilotildees para a pza comercial

a) b)

a) b)

28

60 80 100 120 140 160 180 200

20

30

40

50

60

70

Flu

xo

de

Ca

lor

(mw

)

Temperatura (C)

Figura 28 ndash Curva de DSC do polimorfo α da pirazinamida aquecimento de 75ordmC ateacute 197ordmC β = 10ordmCmin

m = 122mg

A curva de de DSC do polimorfo α apresenta dois sinais endoteacutermicos De um conjunto de 6 amostras inde-

pendentes obteve-se para o 1ordmpico os valores de Tonset = (1462 plusmn 03) ordmC e ∆H = (14 plusmn 03) kJmol e para o

2ordmpico Tonset = (1881 plusmn 05) ordmC e ∆H = (281 plusmn 02) kJmol A Tabela 22 sumaria os resultados obtidos

Tabela 22 ndash Valores de temperatura e de entalpia das transiccedilotildees observadas no aquecimento da

pirazinamida polimorfo α β = 10ordmCmin

1ordmPico 2ordmPico

Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) 1 1462 15 1883 280 2 1464 17 1886 284 3 1459 12 1878 281 4 1466 09 1873 280 5 1458 16 1881 283 6 1463 12 1883 279

Meacutedia e desvio padratildeo 1462plusmn03 14plusmn03 1881plusmn05 281plusmn02

A partir do conhecimento termodinacircmico que se tem e dos valores de entalpia calculados podemos prever que

o 1ordmpico da curva de DSC da Figura 28 corresponde a uma transiccedilatildeo de fase soacutelido-soacutelido do composto e o 2ordm

pico corresponde agrave sua fusatildeo uma vez que o valor de entalpia deste uacuteltimo eacute muito superior quando compara-

do com o primeiro Um processo de aquecimento de 25ordmC ateacute 197ordmC efectuado por termomicroscopia permitiu

registar as imagens apresentadas na Figura 29

29

34ordmC 97ordmC 135ordmC 153ordmC

155ordmC 158ordmC 172ordmC 177ordmC

184ordmC 187ordmC 189ordmC 192ordmC

Figura 29 ndash Transiccedilotildees de fase observadas para a pza comercial por termomicroscopia de luz polarizada no decurso do

aquecimento de 25ordmC a 197ordmC β = 10ordmCmin ampliaccedilatildeo 200x

Estas imagens confirmam a identificaccedilatildeo das transiccedilotildees discutidas acima

Seguidamente fez-se um estudo mais pormenorizado destes resultados realizando dois aquecimentos um pri-

meiro ateacute ao fim da transiccedilatildeo de fase (de 25ordmC ateacute 160ordmC) seguido de arrefecimento ateacute 25ordmC e depois de aque-

cimento ateacute agrave fusatildeo (de 25ordmC ateacute 197ordmC) Os resultados obtidos estatildeo exemplificados na Figura 210 Nos pro-

cessos de arrefecimento natildeo foi registado qualquer pico (arrefecimento conduzido a 20ordmCmin 10ordmCmin

5ordmCmin e 2ordmCmin)

20000 40000 60000 80000 100000 120000 140000 160000 180000 200000

200000

300000

400000

500000

600000

2

Flu

xo d

e C

alo

r (m

W)

Temperatura (C)

1

Figura 210 ndash Curva de DSC da pza comercial com β = 10ordmCmin e m = 115mg a) 1ordm aquecimento de 25ordmC a 160ordmC

b) 2ordm aquecimento de 25ordmC a 197ordmC apoacutes arrefecimento do soacutelido 2 ateacute agrave temperatura ambiente

a)

b)

20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

Temperatura (ordmC)

20

30

40

50

60

30

Os resultados de quatro experiecircncias levadas a cabo nestas condiccedilotildees estatildeo indicados na Tabela 23

Tabela 23 ndash Valores de temperatura e de entalpia de transiccedilatildeo obtidos por aquecimento da

pirazinamida polimorfo α nas condiccedilotildees indicadas na Figura 210 β = 10ordmCmin

Curva a) Curva b)

Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) 1 1464 14 1885 281 2 1462 12 1879 284 3 1462 16 1882 277 4 1465 14 1884 282

Meacutedia e desvio padratildeo 1463plusmn02 14plusmn02 1883plusmn02 281plusmn03

Com estes resultados podemos confirmar a existecircncia de uma transiccedilatildeo de fase por volta dos 146ordmC (no 1ordm

aquecimento) Tonset = (1463 plusmn 02)ordmC ∆H = (14 plusmn 02) kJmol n = 4 e apenas a ocorrecircncia de fusatildeo por

volta dos 188ordmC no 2ordm aquecimento Tonset = (1883 plusmn 02)ordmC ∆H = (281 plusmn 03) kJmol Pode concluir-se que a

forma inicial da pza comercial se transforma noutra e que eacute esta segunda que sofre fusatildeo

O espectro de infravermelho da amostra obtida apoacutes a transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido Figura 211 aponta para a trans-

formaccedilatildeo do polimorfo α no polimorfo γ

3600 3450 3300 3150 3000

-01

00

01

02

03

04

05

06

07

08

09

10

3285

3414

Absorvancia au

Numero de onda cm-1

a)

b)

3430

33073244

3164

3085

2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400

-01

00

01

02

03

04

05

06

07

08

09

10

4371523

1601

617

1157

1512

1578

1610

546

651775

877

1025

10541169

1374

1582

Absorvancia au

Numero de onda cm-1

a)

b)

1706

1687

Figura 211 ndash Espectro de IV da pza comercial a) composto de partida b) apoacutes transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido i) 3650 ndash 2800 cm-

1 ii) 2000 ndash 400 cm-1

Com a teacutecnica de difracccedilatildeo de raios X aplicada a uma amostra de pza comercial aquecida ateacute 160ordmC confirmou-

se que a forma cristalina final (apoacutes transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido) eacute a forma gama (γ-pirazinamida)

Uma amostra obtida por aquecimento do polimorfo α ateacute 160ordmC foi deixada agrave temperatura ambiente e foi

novamente analisada 3 meses depois efectuando um aquecimento ateacute 197ordmC verificando-se que mesmo apoacutes

este tempo natildeo sofreu alteraccedilatildeo o termograma obtido eacute similar ao apresentado na Figura 210 b)

Para o polimorfo obtido por liofilizaccedilatildeo polimorfo γ o estudo calorimeacutetrico por DSC conduziu a curvas

exemplificadas na Figura 212 o que era o esperado atendendo aos resultados jaacute referidos

i) ii)

31

20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

20

40

60

80

Temperatura (C)

Flu

xo

de

ca

lor

(mW

)

Figura 212 ndash Curva de DSC do polimorfo γ da pirazinamida aquecimento de 25ordmC ateacute 197ordmC β = 10ordmCmin

m = 303mg

Na curva de DSC do polimorfo γ (Figura 212) observa-se apenas um sinal endoteacutermico correspondente agrave

fusatildeo da amostra De um conjunto de 3 amostras independentes obteve-se para o processo de fusatildeo os valores

de Tonset = (1882 plusmn 01)ordmC e ∆H = (280 plusmn 02)kJmol Tabela 24

Tabela 24 ndash Valores de temperatura e de entalpia de transiccedilatildeo de fase registada no aque-

cimento da pirazinamida polimorfo γ β = 10ordmCmin

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

1 1881 280 2 1881 278 3 1883 282

Meacutedia e desvio padratildeo 1882plusmn01 280plusmn02

Com estes resultados podemos concluir que esta forma polimoacuterfica da pirazinamida natildeo experimenta qualquer

transformaccedilatildeo soacutelido-soacutelido antes da fusatildeo

A amostra de pza cristalizada de acetona (polimorfo δ) foi tambeacutem caracterizada por calorimetria diferencial de

varrimento realizando ensaios de aquecimento ateacute 197ordmC com velocidade de 10ordmCmin (Figura 213)

32

20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

20

40

60

Temperatura (C)

Flu

xo

de

ca

lor

(mW

)

Figura 213 ndash Curva de DSC do polimorfo δ da pirazinamida (aquecimento de 25ordmC ateacute 197ordmC β = 10ordmCmin

m = 147mg)

Podemos verificar novamente a ocorrecircncia de duas transformaccedilotildees endoteacutermicas sendo que a primeira corres-

ponde a transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido Tonset = (1305 plusmn 03) ordmC ∆H = (17 plusmn 02) kJmol n = 5 e a segunda agrave fusatildeo

Tonset = (1883 plusmn 01) ordmC ∆H = (276 plusmn 06) kJmol n = 5 A Tabela 25 resume os resultados obtidos

O polimorfo δ foi entatildeo aquecido ateacute 165ordmC (apoacutes a transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido) natildeo se tendo observado qualquer

transiccedilatildeo de fase no arrefecimento subsequente ateacute agrave temperatura ambiente O espectro de difracccedilatildeo de raios-X

de poacute da amostra resultante deste ciclo de aquecimento arrefecimento permitiu concluir que a forma delta se

transforma no polimorfo gama apoacutes aquecimento

Tabela 25 ndash Valores de temperatura e de entalpia das transiccedilotildees de fase registadas no aqueci-

mento da pirazinamida polimorfo δ β = 10ordmCmin

1ordmPico 2ordmPico

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) 1 1308 18 1884 279 2 1303 17 1881 268 3 1304 18 1884 275 4 1301 14 1883 279 5 1307 17 1882 278

Meacutedia e desvio padratildeo 1305plusmn03 17plusmn02 1883plusmn01 276plusmn06

Na Figura 214 a) podemos verificar a existecircncia de uma grande irregularidade no pico correspondente agrave transi-

ccedilatildeo soacutelido-soacutelido o que poderaacute indicar a co-existecircncia de vaacuterias transformaccedilotildees Sendo assim fez-se um novo

estudo efectuando um aquecimento ateacute 137ordmC que eacute a zona onde existem os vaacuterios picos (Figura 214 b)) O

espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute desta amostra confirmou tratar-se da forma γ da pirazinamida natildeo ocor-

33

rendo qualquer outra transiccedilatildeo de fase apesar da irregularidade apresentada nos picos que poderaacute resultar de

heterogeneidade das partiacuteculas soacutelidas

120 140

32

34

36

Flu

xo

de

Calo

r (m

W)

Temperatura (C)

b) Aquecimento ateacute 165 C

a) Aquecimento ateacute 137 C

Figura 214 ndash Curvas de DSC para a pza cristalizada em acetona β = 10ordmCmin a) aquecimento de 25ordmC ateacute 137ordmC m =

147 mg b) aquecimento de 25ordmC ateacute165ordmC m = 152 mg

Foram obtidas para a amostra de pirazinamida gerada por cristalizaccedilatildeo em acetonitrilo amostra 6 na Tabela

21 as curvas de DSC apresentadas na Figura 215 registadas em diferentes condiccedilotildees experimentais aquecimen-

to ateacute agrave fusatildeo no caso da curva a e num ciclo de aquecimentos arrefecimentos no caso das curvas b Os arrefe-

cimentos foram realizados a 10ordmCmin natildeo se registando qualquer transiccedilatildeo de fase nesses varrimentos

Figura 215 ndash Curvas de DSC para a pza cristalizada em acetonitrilo (polimorfos α e δ) a m = 161 mg aquecimento de

25ordmC ateacute 197ordmC b1 m = 181 mg aquecimento de 25ordmC ateacute 135ordmC b2 aquecimento de 25ordmC ateacute 165ordmC apoacutes

arrefecimento de b1 ateacute 25ordmC b3 aquecimento de 25ordmC ateacute 197ordmC apoacutes arrefecimento de b2 ateacute 25ordmC β =

10ordmCmin

Temperatura (ordmC)

Flu

xo d

e C

alo

r (m

W)

34

Na Figura 215 observam-se duas transiccedilotildees endoteacutermicas antes do pico de fusatildeo Estas transformaccedilotildees de fase

foram estudadas por espectroscopia de IV

O espectro de IV da amostra de partida Figura 216 a) confirma que na cristalizaccedilatildeo em acetonitrilo foi gerada

uma mistura dos polimorfos α e δ (Figura 216 a)) Registou-se tambeacutem espectros de IV da amostra aquecida ateacute

135ordmC (como na curva de DSC b1 da Figura 215) Figura 216 b)) seguida de arrefecimento ateacute 25ordmC e da

amostra aquecida ateacute 165ordmC Figura 216 c)

Figura 216 ndash Espectro de Infravermelho de a) amostra de pirazinamida cristalizada em acetonitrilo b) amostra anterior

apoacutes aquecimento ateacute 135ordmC c) amostra apoacutes aquecimento ateacute 165ordmC A) espectros dos polimorfos α e

δ puros B) espectro do polimorfo γ puro

Satildeo evidentes a partir da Figura 216 as transiccedilotildees do polimorfo δ para o polimorfo α que posteriormente se

transforma no polimorfo γ A identidade das fases soacutelidas foi ainda confirmada por difracccedilatildeo de raios-X reali-

zadas em amostras preparadas de forma similar

Apesar de natildeo poder ser obtida a forma polimoacuterfica β pura os dados de DSC e termomicroscopia realizados na

amostra 5 (β + γ) mostram uma transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido endoteacutermica aos 95ordmC β = 10ordmCmin (Figura 217)

originando o polimorfo γ como depois foi confirmado por espectroscopia de IV e pela temperatura de fusatildeo

caracteriacutestica

Numero de onda cm-1

Absorv

ancia

u

a

a)

b)

c)

A

B

35

Figura 217 ndash a) Curvas de aquecimento da pza cristalizada de dioxano polimorfos β e γ m = 166 mg β = 10ordmCmin b)

Imagens de termomicroscopia registadas antes e depois da transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido

Estabilidade relativa dos polimorfos de pirazinamida

Todas as transiccedilotildees de fase verificadas no estudo da pirazinamida satildeo endoteacutermicas e na ausecircncia de mudanccedilas

conformacionais significativas da moleacutecula de pza nos diferentes polimorfos este comportamento aponta para

uma relaccedilatildeo enantiotroacutepica entre as fases envolvidas [122641] De acordo com Burger e Ramberger esta regra

da entalpia da transiccedilatildeo faz previsotildees correctas em 99 dos casos [26] A partir do estudo do comportamento

teacutermico das formas α β δ e γ da pirazinamida pode-se prever o diagrama energia de Gibbs em funccedilatildeo da tem-

peratura que se apresenta na Figura 218

Figura 218 ndash Diagrama de energia temperatura das formas cristalinas (α β δ e γ) da pirazinamida G representa a ener-

gia de Gibbs T a temperatura de transiccedilatildeo

Temperatura (ordmC)

dQ

dt

(mW

)

a) b)

Antes da transiccedilatildeo Depois da Transiccedilatildeo

Temperatura

Energ

ia

36

De acordo com este diagrama o polimorfo δ eacute a forma soacutelida termodinamicamente estaacutevel agrave temperatura

ambiente e o polimorfo γ eacute a forma cristalina mais estaacutevel acima de ~ 145ordmC De realccedilar a elevada estabilidade

cineacutetica de todas as formas polimoacuterficas da pirazinamida

22 Estudo da Picolinamida

Na tabela satildeo apresentadas imagens registadas sob luz polarizada das formas soacutelidas obtidas por cristalizaccedilatildeo a

partir das soluccedilotildees e tambeacutem da amostra de partida

Tabela 26 ndash Picolinamida Imagens dos soacutelidos obtidos em diferentes condiccedilotildees experimentais (luz polarizada

ampliaccedilatildeo 200x)

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

1

-

Amostra comercial

4

Etanol

P1

2

Acetato de etilo

P1

5

Etanol

P2

3

Acetato de etilo

P2

Foram observadas formas cristalinas com diferentes morfologias Quer na utilizaccedilatildeo de acetato de etilo quer na

amostra comercial foram obtidos cristais com a forma de placas apesar de apresentarem tamanhos diferentes

Os cristais que precipitaram usando etanol como solvente apresentam a forma de aglomerados esfeacutericos

Devido a problemas teacutecnicos com o difractoacutemetro de raios-X de poacute do Departamento de Fiacutesica da Universida-

de de Coimbra natildeo foi possiacutevel caracterizar as amostras por este meacutetodo

221 ndash Estudo da Picolinamida comercial

Apenas a picolinamida comercial foi caracterizada num equipamento de difracccedilatildeo de raios-X de poacute sendo a

amostra sujeita a moagem antes do ensaio O difractograma obtido estaacute representado na Figura 219 juntamen-

te com o espectro simulado da forma cristalina de picolinamida que se encontra caracterizada estruturalmente

37

[24] O difractograma de poacute da picolinamida comercial tem picos caracteriacutesticos a 2θ = 1665 1737 2068

2516 2802 3500ordm

10 20 30 40

Inte

nsid

ade

2Theta

b) Simulado

a) Experimental

Figura 219 ndash Espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute da picolinamida comercial a) experimental b) simulado

Da comparaccedilatildeo entre os dois difractogramas natildeo eacute possiacutevel afirmar que nos dois casos as moleacuteculas tenham a

mesma orientaccedilatildeo cristalograacutefica Voltaremos a discutir estes resultados mais tarde

O comportamento teacutermico da amostra de picolinamida comercial foi investigado por calorimetria diferencial de

varrimento e por termomicroscopia com luz polarizada

Na Figura 220 eacute apresentada uma curva tiacutepica obtida no estudo da picolinamida comercial por calorimetria

diferencial de varrimento com uma velocidade de varrimento β = 10ordmCmin realizando um aquecimento de

25ordmC ateacute 115ordmC

20 40 60 80 100

20

40

Temperatura (C)

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Figura 220 ndash Curva de DSC para a PA comercial aquecimento de 25ordmC ateacute 115ordmC β = 10ordmCmin m = 138mg

A curva de DSC da PA comercial Figura 220 apresenta tipicamente trecircs sinais endoteacutermicos De um conjunto

de 3 amostras independentes obteve-se para o 1ordmpico os valores de Tonset = (802plusmn005) ordmC e ∆H =

38

(020plusmn001)kJmol para o 2ordmpico os valores de Tonset = (10175plusmn008) ordmC e ∆H = (022plusmn001) kJmol e para o

3ordmpico os valores de Tonset = (1067plusmn01) ordmC e ∆H = (187plusmn005) kJmol Tabela 27

Tabela 27 ndash Valores de temperatura e de entalpia das transiccedilotildees de fase registadas no aquecimento da pico-

linamida amostra comercial β = 10ordmCmin

1ordmPico 2ordmPico 3ordmPico

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) 1 802 020 1018 022 1066 187 2 802 019 1017 022 1068 187 3 802 020 1018 021 1067 188

Meacutedia e desvio padratildeo 802plusmn005 020plusmn001 10175plusmn008 022plusmn001 1067plusmn01 187plusmn005

Imagens de termomicroscopia obtidas num varrimento realizado em condiccedilotildees idecircnticas satildeo apresentadas na

Figura 221 e confirmam o primeiro processo endoteacutermico como uma transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido

25ordmC 86ordmC 96ordmC 98ordmC

108ordmC 115ordmC

Figura 221 ndash Transiccedilotildees de fase observadas para a PA comercial por termomicroscopia de luz polarizada no decurso do

aquecimento de 25ordmC a 115ordmC β = 10ordmCmin ampliaccedilatildeo 200x

Uma vez confirmada a existecircncia de transiccedilotildees soacutelido-soacutelido no aquecimento da amostra de picolinamida

comercial estudou-se este processo em mais pormenor Fizeram-se ciclos de aquecimento arrefecimento ateacute

95ordmC e ateacute 105ordmC (temperaturas a que se verifica o fim da transiccedilatildeo) que se encontram representadas nas Figu-

ras 222 e 223

39

20 30 40 50 60 70 80 90 100

19

20

21F

luxo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

Arrefecimento

1 Aquecimento

20 40 60 80 100 120

20

30

40

Temperatura (C)

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Figura 222 ndash Curvas de DSC para a PA comercial β = 10ordmCmin m = 147mg a) aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC segui-

do de arrefecimento ateacute 25ordmC b) 2ordm aquecimento de 25ordmC ateacute 115ordmC

20 30 40 50 60 70 80 90 100 110

19

20

21

22

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

Arrefecimento

1 Aquecimento

20 40 60 80 100 120

20

30

40

Temperatura (C)

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Figura 223 ndash Curvas de DSC para a PA comercial β = 10ordmCmin m = 143mg a) aquecimento de 25ordmC ateacute 105ordmC segui-

do de arrefecimento ateacute 25ordmC b) 2ordm aquecimento de 25ordmC ateacute 115ordmC

Como eacute visiacutevel na Figura 222 no processo de arrefecimento natildeo eacute registada qualquer transiccedilatildeo de fase o que se

confirma pela ausecircncia de endoteacutermica correspondente agrave transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido na curva b) Em contrapartida

no processo de arrefecimento ilustrado na Figura 223 regista-se um processo exoteacutermico de baixa energia e no

aquecimento subsequente apenas o principal pico de fusatildeo eacute observado

Antes de passar agrave avaliaccedilatildeo por espectroscopia de Infravermelho dos diferentes soacutelidos obtidos nestes ciclos de

aquecimento arrefecimento referiremos os resultados de estudos por DSC dos soacutelidos obtidos por arrefeci-

mento do fundido

Nas Figuras 224 e 225 ilustram-se alguns resultados de ciclos de aquecimento arrefecimento a partir do fun-

dido β = 10ordmCmin Como se vecirc na Figura 224 c) apoacutes a cristalizaccedilatildeo do fundido satildeo obtidos dois picos de

elevada entalpia com Tonset = 102ordmC e 106ordmC que indiciam fusatildeo de duas formas polimoacuterficas diferentes Com

base nestes resultados eacute razoaacutevel interpretar a transiccedilatildeo a 102ordmC como um processo de fusatildeo Neste sentido o

ciclo aquecimento arrefecimento ilustrado na Figura 223 a) terminaria com a fusatildeo de uma contribuiccedilatildeo resi-

a) b)

a) b)

40

dual de uma forma soacutelida que no arrefecimento cristaliza no polimorfo mais abundante obtendo-se em seguida

fusatildeo desta forma pura Figura 223 b) Pode concluir-se que da comparaccedilatildeo das Figuras 224 e 225 que o arre-

fecimento do fundido pode resultar em formaccedilatildeo de estruturas diferentes em ciclos diferentes

20 40 60 80 100 120

-20

-10

0

10

20

30

40

50

Flu

xo

de C

alo

r (m

W)

Temperatura (C)

c) 2 Aquecimento

b) Arrefecimento

a) 1 Aquecimento

Figura 224 ndash Curvas de DSC para a PA comercial β = 10ordmCmin m = 164mg aquecimento seguido de arrefecimento e

novo aquecimento

20 40 60 80 100 120

-50

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

50

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

e) 3 Aquecimento

d) 2 Arrefecimento

c) 2 Aquecimento

b) 1 Arrefecimento

a) 1 Aquecimento

Figura 225 ndash Curvas de DSC para a PA comercial m = 147mg 1ordmaquecimento β = 10ordmCmin 1ordmarrefecimento β =

1ordmCmin 2ordmaquecimento β = 10ordmCmin 2ordmarrefecimento β = 10ordmCmin 3ordmaquecimento β =

10ordmCmin

Foram registados os espectros de FTIRATR da amostra obtida em ciclos de aquecimento arrefecimento

como referidos na Figura 222 a) e 223 a) Os espectros satildeo apresentados na Figura 226 onde estatildeo tambeacutem

identificadas as bandas principais

41

000

005

010

015

1612

316832751294

695

749

784

825

996

1043

10881155

1221

1246

1288

1386

1440

1468

15671586

1668

C 105

000

007

014

16143060

327434113450

1567

695

749

793

825

910

996

104310911164

1250

1288

1386

1443

1468

1586

Ab

so

rva

ncia

u

a

C 95

3300 3000 2700 1600 1400 1200 1000 800

000

008

016

3060

3451

15671601

1662

31663432

698

755

793

828907

996

10401094

1145

1285

1386

1440

15861659

3166

3273

Numero de onda cm-1

C 253415

Figura 226 ndash Espectro de IVATR da PA comercial a) composto de partida b) apoacutes aquecimento ateacute 95ordmC c) apoacutes

aquecimento ateacute 105ordmC

Eacute interessante verificar a semelhanccedila do perfil das bandas do espectro da picolinamida comercial Figura 226 a)

na regiatildeo de elongaccedilatildeo do NndashH com o dos espectros dos polimorfos α e δ da pirazinamida (Figuras 25 e 27)

Relembremos que nestas duas fases da pirazinamida haacute associaccedilatildeo molecular com a formaccedilatildeo de dois diacutemeros

centrossimeacutetricos que estatildeo tambeacutem presentes no cristal da picolinamida

Os espectros dos soacutelidos resultantes dos diferentes tratamentos teacutermicos diferem principalmente como espera-

do na regiatildeo de elongaccedilatildeo do NndashH e na amida I O espectro c) apresenta grande semelhanccedila com o obtido por

Fausto e Colaboradores [23 25] para um cristal obtido por annealing dum filme de vidro a T = 280 K e corres-

ponde a um polimorfo diferente do que estaacute presente na amostra de partida

O espectro apresentado na Figura 226 b) na interpretaccedilatildeo que temos vindo a fazer seria originado por uma

mistura de polimorfos Para a validaccedilatildeo desta interpretaccedilatildeo seraacute essencial proceder ao estudo por difracccedilatildeo de

raios-X de poacute das amostras preparadas de modo idecircntico

Numa nota final apresenta-se na Figura 227 A o espectro FTIRATR registado apoacutes moagem da amostra de

picolinamida comercial em almofariz no procedimento habitualmente usado na preparaccedilatildeo de pastilha para

infravermelho Como eacute evidente da comparaccedilatildeo com o espectro da amostra analisada sem preparaccedilatildeo Figura

227 B a moagem produz alteraccedilatildeo da forma polimoacuterfica Lembremos que na obtenccedilatildeo do espectro de difrac-

ccedilatildeo de raios-X de poacute apresentado na Figura 219 se procedeu agrave moagem do composto Seraacute portanto necessaacute-

rio realizar mais ensaios sobre a amostra comercial para confirmar as conclusotildees que a Figura 219 indica as

diferenccedilas observadas nos difractogramas poderatildeo resultar da moagem da amostra

a)

b)

c)

42

3600 3500 3400 3300 3200 3100 3000 2900 2800

000

005

010

015

Ab

so

rvacircn

cia

(u

a)

Numero de onda (cm-1)

B Amostra comercial

A Amostra comercial sujeita a moagem

1600 1400 1200 1000 800 600

000

005

010

015

020

025

030

Abso

rvacirc

ncia

(u a

)

Numero de onda (cm-1)

B Amostra comercial

A Amostra comercial sujeita a moagem

Figura 227 ndash Espectro de IVATR da picolinamida a) 3600 ndash 2800 cm-1 b) 1700 ndash 600 cm-1 A amostra comercial sujeita

a moagem B amostra comercial

222 ndash Estudo da Picolinamida cristalizada em acetato de etilo e em etanol

A investigaccedilatildeo do comportamento teacutermico das diferentes amostras obtidas por cristalizaccedilatildeo em soluccedilatildeo por

calorimetria diferencial de varrimento de 25ordmC ateacute agrave fusatildeo estaacute ilustrado nas Figuras 228 a 229 Para os soacutelidos

obtidos por cristalizaccedilatildeo em etanol e em acetato de etilo agrave temperatura ambiente eacute registado um pico de fusatildeo

largo com temperatura de onset entre 96 e 97ordmC e entalpia compreendida entre 15 e 18 kJmol Os ensaios

foram efectuados 3 semanas apoacutes a preparaccedilatildeo das amostras e natildeo eacute expectaacutevel que a largura do pico possa ser

devida agrave contaminaccedilatildeo com o solvente Em ensaios realizados dois meses mais tarde verificou-se que natildeo ocor-

reu alteraccedilatildeo na amostra cristalizada de etanol enquanto que evoluccedilatildeo niacutetida teve lugar na amostra cristalizada

de acetato de etilo agrave temperatura ambiente Figuras 230 e 231

Na amostra obtida por cristalizaccedilatildeo em acetato de etilo com evaporaccedilatildeo do solvente a 4ordmC para aleacutem deste

primeiro pico eacute tambeacutem observado um segundo pico com temperatura de onset Tonset ~ 105ordmC Estes resulta-

dos apontam para a existecircncia de polimorfos gerados concomitantemente por este meacutetodo de cristalizaccedilatildeo

estando previstas novas experiecircncias para verificar a reprodutibilidade dos resultados e caso esta se confirme a

investigaccedilatildeo do soacutelido obtido por difracccedilatildeo de raios-X de poacute e de monocristal

a) b)

43

20 40 60 80 100 120

20

25

30

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

b) PA em acetato de etilo (frio)

a) PA em acetato de etilo (T amb)

Figura 228 ndash Curvas de DSC para a PA cristalizada em acetato de etilo β = 10ordmCmin a) meacutetodo P1prime m = 147 mg b)

meacutetodo P2prime m = 148 mg

20 40 60 80 100 120

20

25

30

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

b) PA em etanol (frio)

a) PA em etanol (T amb)

Figura 229 ndash Curvas de DSC para a PA cristalizada em etanol β = 10ordmCmin a) meacutetodo P1prime m = 152 mg b) meacutetodo

P2prime m = 149 mg

44

20 40 60 80 100 120

20

30

40

50

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

b) Aquecimento em Maio

a) Aquecimento em Marccedilo

Figura 230 ndash Curvas de DSC para a PA cristalizada em acetato de etilo agrave temperatura ambiente β = 10ordmCmin a) aque-

cimento em Marccedilo m = 138 mg b) aquecimento em Maio m = 135 mg

20 40 60 80 100 120

20

22

24

26

28

Flu

xo

de

Calo

r (m

W)

Temperatura (C)

b) Aquecimento em Maio

a) Aquecimento em Marccedilo

Figura 231 ndash Curvas de DSC para a PA cristalizada em etanol agrave temperatura ambiente β = 10ordmCmin a) aquecimento em

Marccedilo m = 139 mg b) aquecimento em Maio m = 144 mg

23 Estudo do Ibuprofeno

Como referido na secccedilatildeo 143 estaacute descrito que a mesma forma polimoacuterfica do ibuprofeno eacute obtida por crista-

lizaccedilatildeo em vaacuterios solventes e seguindo vaacuterios meacutetodos experimentais Os cristais tecircm morfologias diferentes e

propriedades mecacircnicas diferentes [28303142]

45

Neste capiacutetulo apresentam-se os resultados preliminares dum estudo calorimeacutetrico das amostras soacutelidas do ibu-

profeno cristalizadas em diferentes solventes e tambeacutem de amostras comerciais de duas origens distintas reali-

zado com o objectivo de averiguar o seu comportamento teacutermico

As formas soacutelidas obtidas por cristalizaccedilatildeo a partir das soluccedilotildees do ibuprofeno estatildeo apresentadas na tabela

seguinte

Tabela 28 ndash Imagens de formas soacutelidas do Ibuprofeno obtidas em diferentes condiccedilotildees experimentais (luz pola-

rizada 200x)

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

1

-

Comercial Sigma

4

Acetona

P2

2

Acetona

P1

5

n-Hexano

P2

3

n-Hexano

P1

Efectuou-se um estudo por difracccedilatildeo de raios-X de poacute das amostras de Ibuprofeno da Sigma e da amostra cris-

talizada de n-Hexano agrave temperatura ambiente O difractograma obtido experimentalmente para a amostra da

Sigma e o simulado para a forma I estatildeo representados na Figura 232 O espectro obtido para a amostra crista-

lizada em n-hexano era indistinguiacutevel destes

0 10 20 30 40

Inte

nsid

ad

e

2Theta

b) IBP Sigma

a) IBP forma I

Figura 232 ndash Espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute do ibuprofeno a) forma I b) Sigma

46

Da comparaccedilatildeo entre os dois difractogramas eacute possiacutevel afirmar que em ambos os casos as moleacuteculas tecircm a

mesma orientaccedilatildeo cristalograacutefica

Iniciou-se o estudo das amostras de ibuprofeno comercial da Sigma e da USP por Calorimetria Diferencial de

Varrimento com uma velocidade de varrimento β = 10ordmCmin realizando um aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC

(Figuras 233 e 234)

20 30 40 50 60 70 80 90

20

25

30

35

40

Temperatura (C)

Flu

xo d

e C

alo

r (m

W)

Figura 233 ndash Curva de DSC para o IBP comercial Sigma aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC β = 10ordmCmin m = 125mg

20 30 40 50 60 70 80 90

20

22

24

26

28

Temperatura (C)

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Figura 234 ndash Curva de DSC para o IBP USP aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC β = 10ordmCmin m = 134mg

As curvas de DSC apresentam apenas um sinal endoteacutermico estando os paracircmetros caracteriacutesticos da curva de

fusatildeo apresentados na Tabela 29

47

Tabela 29 ndash Valores de temperatura e de entalpia da transiccedilatildeo de fase registada no

aquecimento do ibuprofeno amostra da Sigma e da USP β = 10ordmCmin

Sigma USP

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

1 747 251 752 257 2 753 253 752 256 3 751 260 752 256 4 751 246 752 257

Meacutedia e desvio padratildeo 751plusmn03 253plusmn05 752plusmn005 257plusmn005

Natildeo haacute diferenccedilas significativas entre os resultados obtidos para as duas amostras apesar do pico de fusatildeo da

amostra da USP ser mais estreito

O estudo das amostras ibuprofeno obtidas por cristalizaccedilatildeo de acetona (P1 e P2) foi realizado por calorimetria

diferencial de varrimento na mesma gama de temperatura com velocidades de varrimento diferentes (β =

10ordmCmin e β = 2ordmCmin Figura 235)

70 75 80

18

20

22

24

26

28

30

32

34

36

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

2 - Cristalizaccedilao a frio

1 - Cristalizaccedilao agrave T amb

70 75 80

18

20

22

24

26

28

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

4 - Cristalizaccedilao a frio

3 - Cristalizaccedilao agrave T amb

Figura 235 ndash Curva de DSC para o IBP cristalizado de acetona procedimentos P1rsquo e P2rsquo aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC

a) β = 10ordmCmin m = 134mg b) β = 2ordmCmin 3 m = 138mg 4 m = 135 mg

O pico de fusatildeo obtido a partir da amostra cristalizada agrave temperatura ambiente apresenta-se parcialmente divi-

dido Uma explicaccedilatildeo comum para este facto eacute a existecircncia de polimorfismo Os paracircmetros caracteriacutesticos

destas curvas estatildeo apresentados na Tabela 210

a) b)

3

4

48

Tabela 210 ndash Valores de temperatura e de entalpia da transiccedilatildeo de fase registada no aquecimento do ibuprofeno

cristalizado de acetona β = 10ordmCmin e β = 2ordmCmin

A partir dos resultados apresentados na Tabela 210 podemos concluir que os cristais obtidos por cristalizaccedilatildeo a

baixa temperatura fundem aproximadamente 1ordmC abaixo dos cristais obtidos por cristalizaccedilatildeo agrave temperatura

ambiente Verifica-se ainda que mesmo a velocidades de varrimento diferentes os cristais obtidos nas mesmas

condiccedilotildees apresentam temperatura de fusatildeo muito semelhante

Os termogramas obtidos no estudo do ibuprofeno cristalizado de n-hexano (P1 e P2) por calorimetria dife-

rencial de varrimento com velocidades de varrimento diferentes (β = 10ordmCmin e β = 2ordmCmin) estatildeo apre-

sentados na Figura 236 e na Tabela 211

70 75 80

12

14

16

18

20

22

24

26

28

30

32

34

36

38

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

2 - Cristalizaccedilao a frio

1 - Cristalizaccedilao agrave T amb

70 75 80

20

22

24

26

28

30

Flu

xo d

e C

alo

r (m

W)

Temperatura (C)

4 - Cristalizaccedilao a frio

3 - Cristalizaccedilao agrave T amb

Figura 236 ndash Curva de DSC para o IBP cristalizado de n-hexano procedimentos P1rsquo e P2rsquo aquecimento de 25ordmC ateacute

95ordmC a) β = 10ordmCmin 1 m = 143mg 2 m = 139 mg b) β = 2ordmCmin 3 m = 140mg 4 m = 137 mg

A partir dos resultados podemos concluir que os cristais obtidos agrave temperatura ambiente e os cristais obtidos

com a cristalizaccedilatildeo a frio natildeo apresentam grande diferenccedila a niacutevel de temperatura e entalpia de fusatildeo No entan-

to o sinal obtido a partir da amostra cristalizada agrave temperatura ambiente aquecida tanto a 10ordmCmin como a

2ordmCmin apresenta-se dividido apesar da divisatildeo ser mais notoacuteria a 2ordmCmin

Cristalizaccedilatildeo agrave T amb Cristalizaccedilatildeo a frio

β 10ordmCmin 2ordmCmin 10ordmCmin 2ordmCmin

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

1 747 215 751 203 733 223 737 232

2 739 233 731 201 733 219 738 228

3 752 228 731 219 744 223 739 229

4 749 237 745 237 738 223 739 231

5 752 249 746 243 742 218 740 230

6 749 235 760 241 743 224 736 229

Meacutedia e desvio padratildeo 748plusmn05 233plusmn11 744plusmn10 224plusmn17 739plusmn05 222plusmn03 738plusmn02 230plusmn02

a) b)

49

Tabela 211 ndash Valores de temperatura e de entalpia da transiccedilatildeo de fase registada no aquecimento do ibuprofeno

cristalizado de n-hexano β = 10ordmCmin e β = 2ordmCmin

A partir dos resultados obtidos por DSC verificou-se que tanto a amostra cristalizada de acetona como a amos-

tra cristalizada de n-hexano ambas agrave temperatura ambiente apresentavam um pico de fusatildeo composto o que

pode indicar a ocorrecircncia de transiccedilotildees soacutelido-soacutelido e aleacutem disso temperatura de fusatildeo que difere da das

amostras obtidas na Sigma e na USP Sendo assim fez-se um estudo mais pormenorizado das amostras cristali-

zadas de n-hexano por comparaccedilatildeo com as amostras de ibp da Sigma e da USP por espectroscopia de IV para

caracterizaccedilatildeo da forma inicial A Figura 237 mostra os espectros de espectroscopia de IV-ATR das amostras

3000 2800 2600 2400

000

005

010

015

020

2540

2540

2540

2542

2601

2601

2601

2601

2631

2631

2631

2631

2729

2728

2728

2728

2850

2850

2850

2850

2868

2868

2868

2868

2877

2875

2875

2876

2924

2922

2922

2924

2954

2954

2956

Ab

so

rvacirc

ncia

(u

a

)

Numero de Onda (cm-1)

IBP USP

IBP comercial

IBP n-Hexano (frio)

IBP n-Hexano (Tamb)

2954

1800 1600 1400 1200 1000 800

000

005

010

015

020

025

030

035

040

045

050668

690747

779

849

867936

948

9701007

1070

1092

1124

1184

1231

12681320

1379

1419

14621506

Ab

so

rvacircncia

(u

a

)

Numero de Onda (cm-1)

IBP USP

IBP comercial

IBP n-Hexano (frio)

IBP n-Hexano (Tamb)

1712

Figura 237 ndash Espectro de IV (25ordmC) ibp USP ibp Sigma e ibp cristalizado de n-hexano a) 3100 ndash 2400 cm-1 b) 1800 ndash

650 cm-1

Os espectros de infravermelho das amostras a 25ordmC apontam para que se trate da mesma forma polimoacuterfica

Espectros de difracccedilatildeo de raios-X de poacute da amostra da Sigma e da amostra obtida por cristalizaccedilatildeo em n-

hexano natildeo mostraram tambeacutem diferenccedilas

Assim sendo a partir destes resultados natildeo satildeo detectadas diferenccedilas significativas entre as amostras de partida

e entatildeo as diferenccedilas registadas no comportamento teacutermico natildeo apontam para polimorfismo mas para altera-

ccedilotildees na formaccedilatildeo dos cristais nomeadamente no crescimento e tamanho das partiacuteculas[43ndash45] Estudos adicio-

nais satildeo necessaacuterios para confirmar esta hipoacutetese

Cristalizaccedilatildeo agrave T amb Cristalizaccedilatildeo a frio

β 10ordmCmin 2ordmCmin 10ordmCmin 2ordmCmin

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

1 741 224 744 236 742 247 744 249

2 744 223 748 234 746 242 742 247 3 740 225 745 238 743 246 740 242

4 743 227 747 237 743 243 745 240 Meacutedia e desvio padratildeo 742plusmn02 225plusmn02 746plusmn02 236plusmn02 743plusmn01 244plusmn02 743plusmn02 245plusmn04

50

51

Capiacutetulo 3

52

53

3 Conclusotildees

Alguns pontos discutidos nesta dissertaccedilatildeo merecem ser referidos como observaccedilotildees conclusivas A Calorime-

tria Diferencial de Varrimento (DSC) eacute um valioso instrumento de investigaccedilatildeo para caracterizar formas poli-

moacuterficas Com esta teacutecnica recolhe-se uma grande riqueza de informaccedilatildeo em relaccedilatildeo agrave estabilidade da substacircn-

cia em estudo tipo de transformaccedilatildeo que ocorre a uma dada temperatura por aquecimento ou arrefecimento e

mecanismo que preside a cada uma das transformaccedilotildees observadas Mas por si soacute esta teacutecnica natildeo eacute suficiente

para identificar a existecircncia de diferentes polimorfos de um mesmo composto Daiacute haver a necessidade de efec-

tuar um estudo mais completo utilizando teacutecnicas como a termomicroscopia espectroscopia de absorccedilatildeo no

infravermelho e ainda difracccedilatildeo de raios X de poacute

Conseguiram obter-se amostras puras de trecircs formas polimoacuterficas da pirazinamida a forma alfa (PZA comercial

e cristalizada em aacutegua) a forma delta (PZA cristalizada de acetona) e a forma gama (PZA obtida por liofiliza-

ccedilatildeo) as quais foram caracterizadas por espectroscopia de infravermelho

O polimorfo alfa da pirazinamida (α-PZA) e a forma delta (δ-PZA) por aquecimento transformam-se no poli-

morfo gama (γ-PZA) A forma gama por sua vez por aquecimento natildeo sofre qualquer transformaccedilatildeo de fase

ateacute agrave fusatildeo Foi possiacutevel tambeacutem identificar a transiccedilatildeo δrarrα em amostra do polimorfo delta quando contami-

nado com a forma alfa

Podemos ainda concluir mediante os resultados obtidos e com os conhecimentos adquiridos que estamos

perante casos de enantiotropia sendo o polimorfo delta a forma termodinamicamente estaacutevel agrave temperatura

ambiente Todos os polimorfos de pirazinamida satildeo cineticamente estaacuteveis agrave temperatura ambiente

No que diz respeito agrave picolinamida eacute interessante verificar a semelhanccedila do perfil das bandas do espectro da

picolinamida comercial na regiatildeo de elongaccedilatildeo do NndashH com o dos espectros dos polimorfos α e δ da pirazi-

namida Relembremos que nestas duas fases da pirazinamida haacute associaccedilatildeo molecular com a formaccedilatildeo de dois

diacutemeros centrossimeacutetricos que estatildeo tambeacutem presentes no cristal da forma I da picolinamida Verificou-se

ainda que a amostra comercial de picolinamida quando sujeita a moagem sofre alteraccedilatildeo da forma polimoacuterfica

No estudo realizado por DSC foi possiacutevel identificar pelo menos duas formas polimoacuterficas

Em ciclos de aquecimento arrefecimento verifica-se que o arrefecimento do fundido pode resultar em forma-

ccedilatildeo de estruturas diferentes em ciclos diferentes

A cristalizaccedilatildeo em acetato de etilo a 4ordmC aponta para a existecircncia de polimorfos gerados concomitantemente

por este meacutetodo de cristalizaccedilatildeo Estatildeo previstas novas experiecircncias para verificar a reprodutibilidade dos resul-

tados e caso esta se confirme a investigaccedilatildeo dos soacutelidos obtidos por difracccedilatildeo de raios-X de poacute e de monocris-

tal Quanto ao estudo das amostras cristalizadas em etanol e acetato de etilo em ensaios realizados dois meses

apoacutes a preparaccedilatildeo das amostras verificou-se que natildeo ocorreu alteraccedilatildeo na amostra cristalizada de etanol

enquanto que evoluccedilatildeo niacutetida teve lugar na amostra cristalizada de acetato de etilo por evaporaccedilatildeo do solvente agrave

temperatura ambiente

No estudo das amostras do ibuprofeno a partir dos resultados obtidos por DSC verificou-se que tanto a amos-

tra cristalizada de acetona como a amostra cristalizada de n-hexano ambas agrave temperatura ambiente apresenta-

54

vam um pico de fusatildeo composto o que poderia indicar a presenccedila de uma mistura de polimorfos mas atraveacutes

de um estudo mais pormenorizado usando Espectroscopia de Infravermelho e Difracccedilatildeo de Raios-X de poacute

esta hipoacutetese natildeo eacute aparentemente suportada podendo a divisatildeo dos picos dever-se ao tamanho das partiacuteculas

formadas durante o crescimento dos cristais Esta hipoacutetese teraacute de ser confirmada em trabalho futuro Este eacute

um exemplo interessante da importacircncia da utilizaccedilatildeo combinada de diferentes meacutetodos de estudo na investiga-

ccedilatildeo de polimorfismo

55

Capiacutetulo 4

56

57

4 Experimental

41 Materiais e Meacutetodos

411 ndash Materiais

4111 - Preparaccedilatildeo das amostras

A pirazinamida utilizada neste trabalho foi fornecida pela Fluka com uma pureza superior a 99 As amostras

de partida de picolinamida e ibuprofeno foram adquiridas agrave Sigma com purezas de 98 e 99 respectivamen-

te tendo-se usado tambeacutem ibuprofeno padratildeo USP

Na geraccedilatildeo das formas polimoacuterficas da pirazinamida foram usados diferentes processos de cristalizaccedilatildeo No

procedimento cristalizaccedilatildeo a partir de soluccedilotildees P1 usaram-se ~ 005 mmol do composto de partida dissolvidas

em 6 mL de um dado solvente agrave temperatura ambiente as soluccedilotildees foram filtradas para uma caixa de Petri e o

solvente evaporado agrave temperatura ambiente (~ 20ordmC) Foram usados como solventes aacutegua acetona dioxano

acetonitrilo e os soacutelidos obtidos foram analizados apoacutes um periacuteodo de duas semanas O segundo procedimento

ensaiado P2 consistiu num processo de liofilizaccedilatildeo efectuado num equipamento Labconco 5 soluccedilatildeo aquosa

preacute-congelada a -80ordmC ciclo de liofilizaccedilatildeo -30ordmC durante 2h -10ordmC durante 4h 0ordmC durante 6h 5ordmC durante

6h 10ordmC durante 48h e depois mantida agrave temperatura ambiente

No caso da picolinamida foi avaliada a formaccedilatildeo de formas soacutelidas usando o procedimento P1 descrito para a

pirazinamida (P1) empregando como solventes acetato de etilo e etanol tendo-se tambeacutem estudado cristaliza-

dos a partir do fundido (P2)

Na geraccedilatildeo das formas polimoacuterficas do ibuprofeno foram igualmente usados diferentes processos de cristaliza-

ccedilatildeo usando diferentes condiccedilotildees O procedimento 1 (P1) foi realizado da mesma forma da usada em P1 da

pirazinamida No procedimento 2 (P2) as soluccedilotildees foram preparadas da mesma forma que em P1 e apoacutes a

filtraccedilatildeo foram colocadas num frigoriacutefico a 4ordmC e o solvente evaporou a esta temperatura

Foram utilizados solventes de qualidade analiacutetica

412 ndash Meacutetodos

4121 ndash Calorimetria Diferencial de Varrimento (DSC)

A teacutecnica de Calorimetria Diferencial de Varrimento (DSC) ocupa um lugar de relevo de entre os meacutetodos de

investigaccedilatildeo da estrutura dos soacutelidos Trata-se de um meacutetodo largamente vulgarizado para o qual se dispotildee de

58

equipamento que apresenta na actualidade muitas potencialidades e que permite a obtenccedilatildeo de propriedades

termodinacircmicas com elevado grau de precisatildeo

A Calorimetria Diferencial de Varrimento eacute uma teacutecnica de anaacutelise teacutermica que regista a diferenccedila de fluxo teacuter-

mico entre a amostra e a referecircncia em funccedilatildeo do tempo ou da temperatura no decorrer de um programa de

temperatura preacute-seleccionado Eacute um meacutetodo de variaccedilatildeo entaacutelpica no qual a diferenccedila no fornecimento de

energia caloriacutefica entre uma substacircncia e um material de referecircncia eacute medida em funccedilatildeo da temperatura

enquanto a substacircncia em estudo e a referecircncia satildeo submetidas a um mesmo programa de aquecimento rigoro-

samente controlado

Estas medidas fornecem dados qualitativos e quantitativos em processos endoteacutermicos (absorccedilatildeo de energia

caloriacutefica) e exoteacutermicos (libertaccedilatildeo de energia caloriacutefica) permitindo obter informaccedilotildees referentes a alteraccedilotildees

de propriedades fiacutesicas eou quiacutemicas com por exemplo temperaturas caracteriacutesticas (temperatura de fusatildeo

cristalizaccedilatildeo transiccedilatildeo viacutetrea) grau de cristalinidade de um poliacutemero diagramas de fase entalpias de transiccedilatildeo

de fase e de reacccedilatildeo estabilidade teacutermica e oxidativa grau de pureza e cineacutetica de reacccedilotildees Por este motivo a

DSC eacute amplamente aplicada na caracterizaccedilatildeo de materiais orgacircnicos e inorgacircnicos cristalinos e amorfos assim

como nas induacutestrias farmacecircutica e cosmeacutetica alimentar etc

Como limitaccedilotildees desta teacutecnica refira-se a dificuldade de interpretaccedilatildeo (acontece algum processo mas qual)

requerendo normalmente outros meacutetodos complementares para a interpretaccedilatildeo dos resultados Para aleacutem dis-

so necessita de calibraccedilatildeo em toda a gama de temperatura

De acordo com os princiacutepios operacionais os caloriacutemetros diferenciais de varrimento podem ser divididos em

dois tipos de potecircncia compensada e de fluxo de energia caloriacutefica Neste trabalho utilizou-se o DSC do pri-

meiro tipo

Nos caloriacutemetros diferenciais de varrimento de potecircncia compensada (Figura 41) as ceacutelulas ou plataformas

onde se colocam a amostra e a referecircncia encontram-se equipadas individualmente com um sensor de resistecircn-

cia de platina que mede a temperatura de cada uma e uma resistecircncia de aquecimento

Figura 41 ndash Caloriacutemetro diferencial de varrimento de potecircncia compensada

Quando eacute detectada uma diferenccedila de temperatura entre a amostra e a referecircncia devido a uma alteraccedilatildeo da

amostra eacute alterada a energia teacutermica ( tH partpart ) fornecida agrave amostra de modo a manter um diferencial de tem-

peraturas nulo entre ambas (Tamostra = Treferecircncia) Uma vez que essa quantidade de energia eacute exactamente equiva-

1 ndash Resistecircncia de aquecimento 2 ndash Termoacutemetro

59

lente agrave quantidade de energia absorvida ou libertada na transformaccedilatildeo ocorrida na amostra o seu registo forne-

ce uma medida calorimeacutetrica directa da energia associada agrave transformaccedilatildeo

Como todos os instrumentos de medida os aparelhos de DSC apresentam um certo tempo de resposta devido

a alguma resistecircncia teacutermica o que se traduz pelo aparecimento de desvios da linha de base Para aumentar o

rigor das determinaccedilotildees o sinal calorimeacutetrico (SC) determinado pelo aparelho a aacuterea do pico eacute calibrado

determinando-se uma constante de calibraccedilatildeo K tal que realQ

SCK = sendo Qreal a energia caloriacutefica realmente

dissipado na ceacutelula A constante K eacute assim funccedilatildeo da temperatura da atmosfera em torno das ceacutelulas e de

quaisquer resistecircncias que conduzam a perdas de energia caloriacutefica As temperaturas de fusatildeo de padrotildees como

o iacutendio estanho chumbo por exemplo podem ser utilizadas para calibrar a temperatura indicada pelo equipa-

mento enquanto que a entalpia de fusatildeo destas substacircncias pode ser utilizada na calibraccedilatildeo do sinal calorimeacutetri-

co

Podem realizar-se ciclos de aquecimento arrefecimento percorridos entre a temperatura do azoto liacutequido e

700ordmC que eacute o limite superior de utilizaccedilatildeo da instrumentaccedilatildeo deste tipo recolhendo uma grande riqueza de

informaccedilatildeo relativamente agrave estabilidade da substacircncia em estudo tipo de transformaccedilatildeo que ocorre a uma dada

temperatura por aquecimento ou arrefecimento mecanismo que preside a cada uma das transformaccedilotildees obser-

vadas etc

Aproveitando as potencialidades do equipamento fazendo variar a velocidade de varrimento eacute ainda possiacutevel

estudar aspectos importantes relacionados com o mecanismo das transformaccedilotildees estruturais e pocircr em evidecircn-

cia a sobreposiccedilatildeo de sinais

Estes equipamentos aleacutem de possibilitarem medidas de baixos valores de variaccedilatildeo de entalpia possibilitam

ainda a utilizaccedilatildeo de pequenas quantidades de amostra (geralmente entre 1 e 20mg)

Procedimento experimental e equipamento utilizado

Os estudos de DSC foram realizados num caloriacutemetro Perkin-Elmer Pyris 1 equipado com sistema de refrige-

raccedilatildeo Intracooler com liacutequido de refrigeraccedilatildeo etilenoglicolaacutegua (11 vv) a ndash10ordmC usando azoto como gaacutes de

purga 20mLmin

As amostras foram preparadas em caacutepsulas em alumiacutenio de 10microl e 30microl Como ceacutelula de referecircncia usou-se uma

caacutepsula vazia idecircntica agrave usada para as amostras

A calibraccedilatildeo do aparelho foi feita de forma usual agrave velocidade de 10ordmCmin utilizada na grande maioria das

amostras A calibraccedilatildeo da temperatura [4647] foi realizada com padrotildees de elevada qualidade como o bifenilo

(CRM LGC 2610 Tfus = 6893plusmn003 ordmC) aacutecido benzoacuteico (CRM LGC 2606 Tfus = 12235 plusmn 002 ordmC) iacutendio

(Perkin-Elmer x = 9999 Tfus = 15660 ordmC) e cafeiacutena (substacircncia de calibraccedilatildeo Mettler Toledo ME 18 872

Tfus = 2356 plusmn 02 ordmC) A calibraccedilatildeo da entalpia foi realizada com iacutendio (∆fusH = 3286 plusmn 13 Jmol)

As amostras foram estudadas em ciclos de aquecimento arrefecimento a vaacuterias velocidade de varrimento

como seraacute referido posteriormente na apresentaccedilatildeo dos resultados e a calibraccedilatildeo confirmada a cada caso

60

4122 ndash Termomicroscopia

A termomicroscopia consiste na observaccedilatildeo microscoacutepica das amostras submetidas a aquecimento ou arrefeci-

mento usando luz polarizada As transformaccedilotildees que podem ocorrer na amostra em estudo podem ser obser-

vadas directamente na ocular do microscoacutepio ou registadas por meio de uma cacircmara fotograacutefica em viacutedeo com

a vantagem de serem gravadas e poderem ser estudadas em pormenor posteriormente Esta teacutecnica permite a

observaccedilatildeo dos efeitos dependentes da temperatura como por exemplo a fusatildeo dos cristais detecccedilatildeo de formas

cristalinas (polimorfismo)[48ndash49]

Com base no comportamento oacuteptico eacute costume dividir as substacircncias em dois grandes grupos Num o iacutendice

de refracccedilatildeo eacute independente da direcccedilatildeo de propagaccedilatildeo da radiaccedilatildeo apresenta um valor uacutenico para uma dada

substacircncia Estas substacircncias satildeo designadas opticamente por isotroacutepicas A este grupo pertencem os soacutelidos

amorfos e os soacutelidos cristalinos com arranjo reticular cuacutebico O outro grupo eacute caracterizado por apresentar um

iacutendice de refracccedilatildeo dependente da direcccedilatildeo de propagaccedilatildeo da luz As substacircncias que a ele pertencem satildeo

designadas opticamente por anisotroacutepicas Deste grupo fazem parte todos os soacutelidos cristalinos com excepccedilatildeo

daqueles que tecircm arranjo reticular cuacutebico

Na Figura 42 representa-se o dispositivo utilizado na observaccedilatildeo de uma amostra com luz polarizada

Figura 42 ndash Esquema de um sistema para observaccedilatildeo de uma amostra com luz polarizada

Um meio isotroacutepico natildeo altera a cor da radiaccedilatildeo que nela incide Contudo produz um decreacutescimo de intensida-

de da radiaccedilatildeo que torna visiacuteveis contornos na amostra e portanto permite acompanhar variaccedilotildees de forma e

volume que nela ocorram As amostras anisotroacutepicas apresentam cor diferente da luz incidente

Procedimento experimental e equipamento utilizado

O equipamento usado esquematicamente representado na Figura 43 eacute constituiacutedo por uma placa de aqueci-

mento DSC 600 da Linkam systems por um bloco central constituiacutedo por uma unidade CI94 cuja funccedilatildeo eacute

controlar a temperatura nas etapas de aquecimento arrefecimento uma unidade LNP942 que controla a

refrigeraccedilatildeo uma unidade VTO232 e um computador Intel (R) Pentium (R) 4 que controla todo o sistema A

ceacutelula eacute aquecida com um microforno cuja temperatura eacute controlada por sensores de Pt100 Para a observaccedilatildeo

Polarizador Amostra Analisador Detector

61

oacuteptica foi utilizado um microscoacutepio Leica DMRB uma cacircmara de viacutedeo Sony CCD-IRISRGB modelo DXC-

151 AP um monitor Sony HR Triniton modelo PVM-2053MD e um gravador de viacutedeo Sony SV0-1500P VHS

VCR Na anaacutelise de imagem usou-se o software da Linkam systems com RTVMS (Real Time Viacutedeo Measurement

System)

As amostras foram preparadas por dispersatildeo de uma pequena quantidade do material a estudar na ceacutelula da

amostra sendo esta coberta com uma tampa A dispersatildeo do material na ceacutelula permite estudar o comporta-

mento de partiacuteculas isoladas o que poderaacute ser uacutetil no caso da amostra ter comportamento heterogeacuteneo As

imagens foram obtidas por utilizaccedilatildeo combinada de luz polarizada e de compensadores de onda o que confere

agrave imagem de fundo uma cor uacutenica e natildeo negra Usou-se uma ampliaccedilatildeo de 200X

As amostras foram estudadas aquecendo a amostra entre os 25ordmC e a fusatildeo tendo sido usada uma velocidade

de 10ordmCmin

Figura 43 ndash Representaccedilatildeo esquemaacutetica do equipamento usado em termomicroscopia A ndash Placa de aquecimento B ndash

Microscoacutepio C ndash Cacircmara de viacutedeo D ndash Computador E ndash Interface graacutefica F ndash Sistema de controle da refri-

geraccedilatildeo G ndash Interface de computador H ndash Viacutedeo gravador I ndash Monitor J ndash Depoacutesito de azoto liacutequido

4123 ndash Conjugaccedilatildeo dos meacutetodos de Termomicroscopia e DSC

Os resultados obtidos a partir de medidas de DSC satildeo normalmente reprodutiacuteveis e quantitativos mas natildeo

podem estar sempre prontamente correlacionadas com a respectiva transformaccedilatildeo de fase ou reacccedilatildeo quiacutemica

que ocorre na substacircncia Tecircm sido feitas tentativas para melhorar alguns meacutetodos termoanaliacuteticos atraveacutes de

uma correlaccedilatildeo entre os seus resultados e as mudanccedilas fiacutesicas ou quiacutemicas da substacircncia em questatildeo As combi-

naccedilotildees destes dois meacutetodos tecircm demonstrado grande sucesso Os efeitos que natildeo mostram nenhuma mudanccedila

de entalpia significativa com DSC podem muitas vezes ser detectadas com microscopia Por outro lado as

investigaccedilotildees termomicroscoacutepicas requerem muitas vezes estimativas dos calores de transformaccedilatildeo fusatildeo e

cristalizaccedilatildeo[50ndash51]

62

4124 ndash Espectroscopia de Absorccedilatildeo no Infravermelho

A Espectroscopia de Absorccedilatildeo no IV estaacute associada ao uso de radiaccedilatildeo electromagneacutetica nesta regiatildeo do espec-

tro para estudar a composiccedilatildeo e a estrutura da mateacuteria

A energia associada agrave absorccedilatildeo na gama do infravermelho eacute capaz de promover transiccedilotildees vibracionais-

rotacionais vibracionais ou rotacionais Considerando que a faixa mais usual de utilizaccedilatildeo corresponde agrave regiatildeo

do infravermelho meacutedio (4000 a 400 cm-1) o estudo das transiccedilotildees vibracionais eacute o mais importante Para que

uma moleacutecula seja capaz de absorver no infravermelho eacute necessaacuterio que ela apresente variaccedilotildees de momento

dipolar associada ao modo vibracional considerado[3652ndash54]

Assim quando um material for avaliado utilizando radiaccedilatildeo infravermelha seraacute obtido um espectro que rela-

ciona absorvacircncia versus comprimento de onda (normalmente eacute utilizado o nuacutemero de onda que eacute o inverso do

comprimento de onda) que indica a ocorrecircncia ou natildeo de absorccedilatildeo pelo material de energia associada agravequele

comprimento de onda Como os grupos funcionais absorvem em diferentes comprimentos de onda eacute possiacutevel

identificar os grupos quiacutemicos presentes na amostra

O polimorfismo em cristais de compostos orgacircnicos eacute causado por diferentes arranjos estruturais da mesma

moleacutecula Se as interacccedilotildees moleculares no cristal satildeo bastantes fortes decorrentes de um fenoacutemeno como as

ligaccedilotildees de hidrogeacutenio as diferenccedilas nas formas polimoacuterficas podem ser evidenciadas com teacutecnicas como a

Espectroscopia de Absorccedilatildeo no Infravermelho IV

Reflectacircncia Total Atenuada (ATR)

Em 1961 Fahrenfort descreveu uma nova teacutecnica para obtenccedilatildeo de espectros de infravermelho para compostos

orgacircnicos a Reflectacircncia Total Atenuada (ATR ndash Attenuated Total Reflectance)

O modo de ATR eacute uma teacutecnica natildeo destrutiva que permite a obtenccedilatildeo de espectros de amostras soacutelidas ou

liacutequidas tais como soacutelidos pouco soluacuteveis poacutes pastas entre outras Eacute tambeacutem adequado para caracterizaccedilatildeo de

materiais que sejam demasiado finos ou que absorvam demasiado intensamente quando analisados por espec-

troscopia de transmitacircncia Na espectroscopia de infravermelhos por ATR a superfiacutecie da amostra eacute colocada

em contacto com a superfiacutecie de um cristal apropriado muitas vezes feito de Germeacutenio (Ge) ou de Seleneto de

Zinco (ZnSe) A radiaccedilatildeo infravermelha proveniente da fonte passa atraveacutes do cristal Quando o acircngulo de

incidecircncia na interface amostra cristal excede o acircngulo criacutetico a reflexatildeo total interna da radiaccedilatildeo ocorre e uma

onda evanescente eacute estabelecida na interface A radiaccedilatildeo eacute reflectida atraveacutes do cristal penetrando na amostra a

cada reflexatildeo ao longo da superfiacutecie do cristal (como esquematizado na figura seguinte Figura 44)

63

Figura 44 ndash Sistema ATR de muacuteltipla reflexatildeo

O feixe de radiaccedilatildeo perde energia no comprimento de onda em que o material da amostra absorve Apoacutes este

processo a radiaccedilatildeo atenuada resultante eacute direccionada do cristal para o percurso normal do feixe no espectro-

fotoacutemetro sendo medida pelo detector originando o espectro da amostra A profundidade da penetraccedilatildeo da

radiaccedilatildeo na amostra e o nuacutemero total de reflexotildees ao longo do cristal podem ser controlados pela variaccedilatildeo do

acircngulo de incidecircncia assim como pela selecccedilatildeo do tipo de cristal

Num espectrofotoacutemetro ATR tem de existir um contacto muito proacuteximo entre a amostra e a superfiacutecie do cris-

tal uma vez que o efeito ATR tem lugar nesta Daiacute que se utilize por vezes uma prensa de modo a garantir um

perfeito contacto entre a superfiacutecie da amostra e o cristal como no caso dos soacutelidos particulados

Nesta teacutecnica pouca ou nenhuma preparaccedilatildeo da amostra eacute requerida o que constitui uma grande vantagem nos

estudos de polimorfismo podendo ser usada na anaacutelise de uma grande variedade de soacutelidos e liacutequidos consoan-

te o tipo de cristal

Eacute importante realccedilar que apesar dos benefiacutecios esta teacutecnica possui algumas limitaccedilotildees que incluem a sensibili-

dade inferior em comparaccedilatildeo agrave proporcionada pelos meacutetodos convencionais

Procedimento experimental e equipamento utilizado

Os estudos de espectroscopia de absorccedilatildeo no infravermelho foram realizados num espectroacutemetro FTIR Ther-

moNicolet IR300 resoluccedilatildeo de 1cm-1 com a teacutecnica da pastilha de KBr e num PerkinElmer Spectrum 400 FT-

IRATR resoluccedilatildeo de 1cm-1

As amostras foram preparadas misturando-se uma certa quantidade de amostra com brometo de potaacutessio (cer-

ca de 07 mg de amostra e 100 mg de KBr)

4125 ndash Difracccedilatildeo de Raios X

Dentre as vaacuterias teacutecnicas de caracterizaccedilatildeo de materiais a teacutecnica de difracccedilatildeo de raios X eacute a mais indicada na

determinaccedilatildeo das fases cristalinas presentes nesses materiais Isto eacute possiacutevel porque nos cristais os aacutetomos se

64

ordenam em planos cristalinos separados entre si por distacircncias da mesma ordem de grandeza dos comprimen-

tos de onda dos raios X

Ao incidir um feixe de raios X num cristal o mesmo interage com os aacutetomos presentes originando o fenoacutemeno

de difracccedilatildeo A difracccedilatildeo de raios X ocorre segundo a Lei de Bragg (Equaccedilatildeo 1) a qual estabelece a relaccedilatildeo

entre o acircngulo de difracccedilatildeo e a distacircncia entre os planos que a originaram (caracteriacutesticos para cada fase cristali-

na)[55]

Figura 45 ndash Difracccedilatildeo de raios X e a Lei de Bragg[56]

A principal aplicaccedilatildeo da difracccedilatildeo de raios X refere-se agrave identificaccedilatildeo de compostos cristalinos sejam eles orgacirc-

nicos ou inorgacircnicos

Os planos de difracccedilatildeo e as suas respectivas distacircncias interplanares bem como as densidades de aacutetomos (elec-

trotildees) ao longo de cada plano cristalino satildeo caracteriacutesticas especiacuteficas e uacutenicas de cada substacircncia cristalina da

mesma forma que o padratildeo difractomeacutetrico por ela gerado Dentre as vantagens da teacutecnica de difracccedilatildeo de raios

X para a caracterizaccedilatildeo de fases destacam-se a simplicidade e rapidez do meacutetodo a confiabilidade dos resulta-

dos obtidos (pois o perfil de difracccedilatildeo obtido eacute caracteriacutestico para cada fase cristalina) a possibilidade de anaacutelise

de materiais compostos por uma mistura de fases e uma anaacutelise quantitativa destas fases[55]

Os ensaios de difracccedilatildeo de raios X de poacute foram realizados no Centro de Estudos de Materiais no Departamen-

to de Fiacutesica da Universidade de Coimbra

Procedimento experimental e equipamento utilizado

Foi preenchido um capilar de vidro com o poacute obtido pela moagem dos soacutelidos As amostras foram colocadas

num difractoacutemetro de poacute ENRAF-NONIUS (equipado com um detector CPS120 por INEL) e os dados foram

recolhidos durante 5h usando a geometria Debye-Scherrer Foi usada radiaccedilatildeo Cu Kα1 (λ = 1540598Aring) Como

calibrante externo foi usado o AlK(SO4)212H2O

Lei de Bragg nλ = 2d sen θ (Equaccedilatildeo 1) n nuacutemero inteiro (ordem de difracccedilatildeo) λ comprimento de onda dos raios X incidentes d distacircncia interplanar θ acircngulo de difracccedilatildeo

65

Bibliografia

[1] ndash Vencato I Estruturas Cristalinas por Difracccedilatildeo de Raios-X Caderno Brasileiro de Ensino de Fiacutesica Volume 5

(1988)

[2] ndash Atkins P Paula J Atkins Fiacutesico-Quiacutemica LTC Volume 1 7ordfEdiccedilatildeo (2003-2004)

[3] ndash Drago R Physical Methods For Chemists 2ordf Ed Saunders amp H B J College Publishers 17 (1992) 702

[4] ndash Giron D Thermochimica Acta 248 (1995) 1

[5] ndash Nangia A Accounts of Chemical Research 41 5 (2008) 595

[6] ndash Froehlich PE Gasparotto FS Journal of Basic and Applied Pharm Sciences 26 3 (2005) 205

[7] ndash Llinagraves A Goodman J Drug Discovery Today 13 516 (2008) 198

[8] ndash Costa L Universidade Federal do Rio Grande do Sul ldquoAvaliaccedilatildeo do Polimorfismo de Faacutermacos utiliza-

dos para a produccedilatildeo de medicamentos geneacutericos no Brasilrdquo (2005)

[9] ndash Lachman L Liebeman HA et all Teoria e Praacutetica na Induacutestria Farmacecircutica 1 (2005) 505

[10] ndash Bernstein J Crystal Polymorphism Engineering of Crystalline Materials Properties Springer Netherlands (2008) 87

[11] ndash Rodriacuteguez-Spong B Price C et all D Advanced Drug Delivery 56 (2004) 241

[12] ndash Buerger A Ramberger R Mikrochimica Acta 2 (1979) 259

[13] ndash Erdemir D Lee A et all Accounts of Chemical Research 42 (2009) 621

[14] ndash Manrich S Zanotto E et all Poliacutemeros Ciecircncia e Tecnologia ldquoAplicabilidade da Teoria Claacutessica da Nuclea-

ccedilatildeo Modificada (CD-CNT) agrave Cristalizaccedilatildeo de Poliacutemerosrdquo

[15] ndash Aaltonen J Allesoslash M et all European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics 71 (2009) 23

[16] ndash Chis V Picircrnau A et all Chemical Physics 316 (2005) 153

[17] ndash wwwffuppttoxicologiamonografiasano0304TuberculosedocPIRAZINAMIDAhtml

[18] ndash Becker C Dressman JB et all Journal of Pharmaceutical Sciences 97 9 (2008) 3709

[19] ndash Takaki Y Sasada Y Watanabeacute T Acta Crystallographica 13 (1960) 693

[20] ndash Ro G Sorum H Acta Crystallographica B28 (1972) 991

[21] ndash Ro G Sorum H Acta Crystallographica B28 (1972) 1677

[22] ndash Nakata K Takaki Y Memoirs of Osaka Kyoiku University Ser III Natural science and applied science 36 (1987)

93

[23] ndash Borba A Albrecht M et all Physical Chemistry Chemical Physics 10 (2008) 7010

[24] ndash Takano T Sasada Y et all Acta Crystallographica 21 (1966) 514

[25] ndash Borba A Zavaglia A et all Journal of Physical Chemistry A 112 (2008) 45

[26] ndash Marques L Departamento e Centro de Quiacutemica da Universidade de Eacutevora ldquoO Ibuprofeno Um faacutermaco com

sucessordquo

[27] ndash Perlovich G Kurkov S et all Journal of Pharmaceutical Sciences 93 (2004) 654

[28] ndash Rasenack N Muumlller B International Journal of Pharmaceutics 245 (2002) 9

[29] ndash Carvalho P Cass Q et all Brazilian Journal of Chemical Engineering 23 (2006) 291

[30] ndash Khan G Jiabi Z Drug Development and Industrial Pharmacy 24(5) (1998) 463

[31] ndash Rasenack N Muumlller W Development and Industrial Pharmacy 28 (2002) 1077

66

[32] ndash Dudognon E Danegravede F et all Pharmaceutical Research 25 (2008) 2853

[33] ndash wwwscribdcomdoc4003825Fisica-Difraccao-de-Raio-X (28082010)

[34] ndash Delgado M Marquez F et all Spectroscopy Lett 21 (1998) 841

[35] ndash Lautie A Froment F et all Spectroscopy Lett 9 (1976) 289

[36] ndash Chis V Pirnau A et all Chemical Physics 316 (2005) 153

[37] ndash Kalkar K Bhosekar M et all Spectrochimica Acta Part A 45 (1989) 635

[38] ndash Favila A Gallo M Mitnik D Journal of Molecular Modeling 13 (2007) 505

[39] ndash Gunasekaran S Sailatha E et all Indian Journal of Pure and Applied Physics 47 (2009) 259

[40] ndash Akyuz S Journal of Molecular Structure 651 (2003) 541

[41] ndash Jurneacuteen P Werngren J et all Antimicrobial Agents and Chemotheraphy 52 5 (2008) 1852

[42] ndash Garekani H Sadeghi F et all Drug Development and Industrial Pharmacy 27(8) (2001) 803

[43] ndash Kawakami K Miyoshi K et all Journal of Pharmaceuticals Sciences 95 (2006) 1354

[44] ndash Lee T Chang G Crystal Growth and Design 9 (2009) 3551

[45] ndash Xue Y Zhao Q et all Journal of Colloid and Interface Science 243 (2001) 388

[46] ndash Sabbah R An W et all Thermochimica Acta 331 (1999) 93

[47] ndash Gatta G Richardson J et all Pure and Applied Chemistry 78 (2006) 1455

[48] ndash Seefeldt K Miller J et all Journal of Pharmaceutical Sciences 96 5 (2007) 1147

[49] ndash Charsley E Stewart C et all Journal of Thermal Analysis and Calorimetry 72 (2003) 1087

[50] ndash Celis K Driessche I et all Measurement Science Review 1 1 (2001) 181

[51] ndash Wiedemann H Bayer G Journal of Thermal Analysis 30 (1985) 1273

[52] ndash wwwgooglept

[53] ndash Brittain H Journal of Pharmaceutical Sciences 86 4 (1997) 405

[54] ndash Norris T Aldridge P Sekulic S Analyst 122 (1997) 549

[55] ndash Albers A Melchiades F et all Ceracircmica 48 305 (2002) 34

[56] ndash Kahn H PMI-2201 Difracccedilatildeo de Raios X 1

[57] ndash Tuberculosis 88 2 (2008) 141

[58] ndash Akyuz S Journal of Molecular Structure 651-653 (2003) 541

[59] ndash Brittain H (ed) Physical Characterization of Pharmaceutical Solids (1995)

[60] ndash Šestaacutek J Comprehensive Analytical Chemistry XII XI (1984)

[61] ndash Casimiro MH Leal JP et all Anaacutelise Calorimeacutetrica aplicada a Poliacutemeros Bioloacutegicos 29

[62] ndash Yu-Chu M Li Thermochimica Acta 476 (2008) 1

[63] ndash Morbidoni H Quiacutemica Viva 3 (2004)

[64] ndash Yoshida S Pharmaceutical Society of Japan 11 5 (1963) 628

[65] ndash Sreevatsan S Pan X et all Antimicrobial Agents and Chemotheraphy 41 3 (1997) 636

[66] ndash Wesotowski M Konarski T Journal of Thermal Analysis 45 (1995) 1199

[67] ndash Vippagunta S Brittain H Grant D Advanced Drug Delivery 48 (2001) 3

[68] ndash Nunes S Euseacutebio M et all International Journal of Pharmaceutics 285 (2004) 13

[69] ndash Akalin E Akyuz S Vibrational Spectroscopy 42 (2006) 333

[70] ndash Szablowicz M Karpiński A et all Transition Metal Chemistry 31 (2006) 1075

67

[71] ndash Castro R Maria T et all Crystal Growth amp Design 10 (2010) 274

[72] ndash Correcirca R Lima D et all Laboratoacuterio de Cristalografia Instituto de Fiacutesica de Satildeo CarlosUSP

[73] - Buerger A Ramberger R Mikrochimica Acta 2 (1979) 273

[74] ndash Wirth D Stephenson G Organic Process Research amp Development 1 (1997) 55

[75] ndash Wang Y Li Y et all Spectrochimica Acta Part A 56 (2000) 2637

[76] ndash Byrn S Pfeiffer R et all Pharmaceutical Research 12 (1995) 945

[77] ndash Khankari R Grant D Thermochimica Acta 248 (1995) 61

[78] ndash Gavezzotti A Fillippini G Journal of the American Chemical Society 117 (1995) 12299

[79] ndash Hancock B Zografi G Journal of Pharmaceuticals Sciences 86 (1997) 1

[80] ndash Yu L Advanced Drug Delivery Reviews 48 (2001) 27

[81] ndash Kitamura M Journal of Crystal Growth 237-239 (2002) 2205

[82] ndash Snider D Addicks W et all Advanced Drug Delivery Reviews 56 (2004) 391

[83] ndash Allesoslash M Berg F et all Journal of Pharmaceuticals Sciences 97 (2008) 2145

[84] ndash Lerdkanchanaporn S Dollimore D Journal of Thermal Analysis 49 (1997) 879

[85] ndash Beach J Park M et all Pharmaceutical Development and Technology 10 (2005) 413

[86] ndash Passerini N Albertini B et all European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics 15 (2002) 71

68

69

Apecircndice

70

71

Algoriacutetmo de decisatildeo Q6A

(1)

Pesquisa de polimor-fos com o novo

faacutermaco

Apresenta diferentes polimorfos

NAtildeO Nenhuma acccedilatildeo a ser

tomada

SIM

Caracterizar as formas por - Difracccedilatildeo de raios-X de poacute - DSC Anaacutelise Teacutermica - Microscopia - Espectroscopia

IR PARA 2

72

(2)

Os polimorfos apre-sentam diferentes

propriedades

NAtildeO

SIM

Afecta a seguranccedila e a eficaacutecia do faacutermaco

Nenhum teste ou criteacuterio de aceitaccedilatildeo para o faacutermaco

NAtildeO

SIM

Estabelecer um criteacuterio de aceitaccedilatildeo para os polimorfos do faacutermaco IR PARA 3

73

(3)

Observa-se em (1) que primeiramente se estabelecem as caracteriacutesticas das possiacuteveis formas cristalinas do faacuter-

maco e as suas propriedades fiacutesico-quiacutemicas conforme o caso bem como a sua forma de detecccedilatildeo pelas meto-

dologias indicadas

Posteriormente a acccedilatildeo (2) visa estabelecer o impacto destas formas polimoacuterficas na seguranccedila e eficaacutecia do

faacutermaco auxiliando na determinaccedilatildeo de criteacuterios de aceitaccedilatildeo do faacutermaco e na avaliaccedilatildeo do risco sanitaacuterio que

representa tal fenoacutemeno num caso especiacutefico Havendo este risco o ICH estabeleceu em (3) vias de monitori-

zaccedilatildeo das alteraccedilotildees

O faacutermaco encontra-se dentro dos criteacuterios de

aceitaccedilatildeo dos ensaios de qualidade com modifica-

ccedilatildeo na proporccedilatildeo dos polimorfos

SIM Nenhum teste ou criteacuterio de aceitaccedilatildeo

para o faacutermaco

NAtildeO

Monitorar o polimorfismo durante a estabilidade do faacutermaco

A modificaccedilatildeo pode afectar a seguranccedila ou a

eficaacutecia

NAtildeO Natildeo haacute necessidade de estabelecer criteacuterios de aceitaccedilatildeo para polimorfis-

mo do faacutermaco

SIM

Estabelecer criteacuterios de aceitaccedilatildeo consis-tente com a seguranccedila eou eficaacutecia

22

23

2 Resultados e Discussatildeo

21 Estudo da Pirazinamida

211 ndash Avaliaccedilatildeo Preliminar

Na tabela 21 satildeo apresentadas imagens registadas sob luz polarizada dos soacutelidos obtidos por cristalizaccedilatildeo a

partir das soluccedilotildees por liofilizaccedilatildeo e tambeacutem da amostra de partida

Tabela 21 ndash Pirazinamida Imagens dos soacutelidos obtidos em diferentes condiccedilotildees experimentais (luz polarizada

ampliaccedilatildeo 200x)

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

1

-

Amostra comercial

4

Acetona

P1

2

-

P2

5

Dioxano

P1

3

Aacutegua

P1

6

Acetonitrilo

P1

Como pode concluir-se das imagens apresentadas na tabela os soacutelidos obtidos apresentam morfologias diferen-

tes Nas amostras obtidas em aacutegua e acetona na amostra comercial e na obtida por liofilizaccedilatildeo os cristais tecircm a

forma de agulhas apesar de apresentarem tamanhos diferentes muito mais finos no caso do liofilizado Os

cristais que precipitaram usando dioxano e acetonitrilo como solvente apresentam-se sob a forma de placas

A caracterizaccedilatildeo dos soacutelidos 1 a 5 foi efectuada por difracccedilatildeo de raios-X de poacute Os difractogramas obtidos

experimentalmente estatildeo representados nas Figuras 21 a 24 conjuntamente com os espectros simulados que

mais se lhe aproximam

24

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Inte

nsid

ade

2Theta

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Inte

nsid

ade

2Theta

Figura 21 ndash Espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute a) pirazinamida comercial b) simulado para a forma α

O difractograma de poacute da forma α da pirazinamida tem picos caracteriacutesticos a 2θ = 78 137 153 177 243

264 274 276 278ordm A semelhanccedila dos perfis dos difractogramas da pirazinamida comercial com o desta for-

ma natildeo deixa duacutevidas de que a amostra de partida eacute o polimorfo α

Para a pirazinamida cristalizada em aacutegua (conforme descrito na secccedilatildeo 4111) fez-se um estudo semelhante

natildeo foram encontradas mudanccedilas significativas na estrutura do soacutelido relativamente agrave amostra comercial pois

apesar de ter sido cristalizada a partir de aacutegua o difractograma possui picos com localizaccedilatildeo e intensidade relati-

va idecircnticas agraves presentes no polimorfo alfa da pirazinamida tendo assim sido o soacutelido identificado com a forma

α

Do mesmo modo a coincidecircncia do espectro obtido para a amostra obtida por liofilizaccedilatildeo e do simulado para a

forma γ permitiu concluir que por liofilizaccedilatildeo se obteve o polimorfo γ Figura 22 com picos caracteriacutesticos a 2θ

= 129 173 184 239 254 259 272 274 297 303 336 393ordm

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Inte

nsid

ad

e

2Theta

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Inte

nsid

ad

e

2Theta

Figura 22 ndash Espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute a) amostra de pirazinamida obtida por liofilizaccedilatildeo b) simulado para o

polimorfo γ

A cristalizaccedilatildeo de acetona origina a forma δ da pirazinamida (Figura 23) com picos caracteriacutesticos a 2θ = 91

164 173 182 200 235 277ordm

a) b)

a) b)

25

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Inte

nsid

ad

e

2Theta

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Inte

nsid

ad

e

2Theta

Figura 23 ndash Espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute a) pirazinamida cristalizada em acetona b) simulado para a forma δ

Em dioxano foi obtida uma mistura das formas β ( 2θ = 126 168 169 253 255 267 272ordm) e γ como se

conclui da Figura 24

0 5 10 15 20 25 30 35 40

2Theta

Inte

nsid

ad

e

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Inte

nsid

ad

e

2Theta

γγγγ

ββββ

Figura 24 ndash Espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute a) amostra cristalizada em dioxano b) espectro simulado das formas

β e γ

A amostra cristalizada em acetonitrilo natildeo foi avaliada por este meacutetodo de estudo e seraacute discutida mais agrave frente

Dispomos de amostras puras dos polimorfos α δ e γ da pirazinamida sendo portanto possiacutevel fazer a sua

caracterizaccedilatildeo por espectroscopia de infravermelho e investigar a relaccedilatildeo de estabilidade entre as fases

212 ndash Caracterizaccedilatildeo por Espectroscopia de Infravermelho

A anaacutelise por espectrofotometria de infravermelho pode ser de grande utilidade na caracterizaccedilatildeo de estruturas

polimoacuterficas quanto agrave sua estrutura quiacutemica fornecendo indicaccedilatildeo de ocorrecircncia de modificaccedilotildees apoacutes o pro-

a) b)

a) b)

26

cesso de cristalizaccedilatildeo Para poder ser utilizada com esta finalidade eacute necessaacuterio produzir amostras puras de cada

um dos polimorfos e caracterizaacute-los previamente

Nos estudos publicados sobre infravermelho da pirazinamida no estado soacutelido foi utilizada a forma α [3435] e

em muitos trabalhos natildeo eacute identificado o polimorfo utilizado [36ndash40] Neste trabalho estamos em condiccedilotildees de

fazer a caracterizaccedilatildeo espectroscoacutepica das formas α γ e δ da pirazinamida

Neste composto satildeo de particular relevacircncia os modos vibracionais envolvendo os grupos NndashH e C=O (grupos

envolvidos na formaccedilatildeo de ligaccedilotildees de hidrogeacutenio) que seratildeo alvo de anaacutelise mais detalhada

Os espectros de infravermelho registados para os polimorfos α δ e γ da pirazinamida satildeo apresentados nas

Figuras 25 a 27 Estes espectros foram obtidos em pastilha de KBr Espectros obtidos no modo de reflectacircncia

total atenuada provaram que a preparaccedilatildeo da pastilha natildeo tem efeito nas formas polimoacuterficas

3600 3500 3400 3300 3200 3100 3000 2900 2800

Absorvancia au

Numero de onda cm-1

3412

3289

3161

2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400

Absorvancia au

439

551

669

786

874

1022

1165

1389

1510

1598

Numero de onda cm-1

1707

1620

Figura 25 ndash Espectro de IV da pza comercial polimorfo α a) 3650 ndash 2800 cm-1 b) 2000 ndash 400 cm-1

Satildeo registadas diferenccedilas notoacuterias nos espectros dos trecircs polimorfos Iremos referir as mais significativas

O espectro de absorccedilatildeo na regiatildeo do infravermelho da pirazinamida comercial (Figura 25 polimorfo α) apre-

senta bandas intensas em 3412 3289 e 3161 cm-1 atribuiacutedas agrave elongaccedilatildeo do NndashH e em 1707 cm-1 atribuiacuteda ao

grupo amida (elongaccedilatildeo C=O e deformaccedilatildeo angular NH2 amida I)) No caso do polimorfo γ Figura 26 a

elongaccedilatildeo do NndashH daacute origem a bandas em 3433 3308 3252 e 3166 e a vibraccedilatildeo Amida I daacute lugar a bandas em

1707 e 1686 cm-1

a) b)

27

3600 3500 3400 3300 3200 3100 3000 2900 2800

00

05

10

15

Numero de onda cm-1

Absorvancia au 3433

3308

3252

3166

2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400

00

05

10

15

1585

434549

653779

876

1027

1053

1168

1373

1524

1603

Numero de onda cm-1

Absorvancia au 1707

1686

Figura 26 ndash Espectro de IV da pza liofilizada polimorfo γ a) 3650 ndash 2800 cm-1 b) 2000 ndash 400 cm-1

O espectro de IV do polimorfo δ Figura 27 apresenta na regiatildeo de elongaccedilatildeo do NndashH um perfil proacuteximo do

do polimorfo α mas os maacuteximos de absorvacircncia situam-se a 3426 3287 e 3168 cm-1 Recordar que na estrutura

cristalina de ambos os polimorfos estatildeo presentes diacutemeros centrossimeacutetricos os quais natildeo existem no polimorfo

γ A vibraccedilatildeo Amida I tem o maacuteximo de absorvacircncia no valor de energia mais baixo dos trecircs polimorfos 1674

cm-1

3600 3500 3400 3300 3200 3100 3000 2900 2800

02

04

06

08

10

12

14

16

18

20

Absorvancia au

Numero de onda cm-1

3426

3287

3168

2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400

02

04

06

08

10

12

14

16

18

20

439561657

873

1027

1063

1089

1176

1385

1436

1524

1591

Absorvancia au

Numero de onda cm-1

1674

Figura 27 ndash Espectro de IV da pza cristalizada de acetona a 25ordmC polimorfo δ a) 3650 ndash 2800 cm-1 b) 2000 ndash 400 cm-1

213 ndash Investigaccedilatildeo de relaccedilotildees de estabilidade dos polimorfos da Pirazinamida

Iniciou-se a investigaccedilatildeo com o estudo de pza comercial polimorfo α por calorimetria diferencial de varrimen-

to com velocidade de varrimento β = 10ordmCmin efectuando aquecimento entre 25ordmC e 197ordmC

A Figura 28 mostra um termograma tiacutepico obtido nestas condiccedilotildees para a pza comercial

a) b)

a) b)

28

60 80 100 120 140 160 180 200

20

30

40

50

60

70

Flu

xo

de

Ca

lor

(mw

)

Temperatura (C)

Figura 28 ndash Curva de DSC do polimorfo α da pirazinamida aquecimento de 75ordmC ateacute 197ordmC β = 10ordmCmin

m = 122mg

A curva de de DSC do polimorfo α apresenta dois sinais endoteacutermicos De um conjunto de 6 amostras inde-

pendentes obteve-se para o 1ordmpico os valores de Tonset = (1462 plusmn 03) ordmC e ∆H = (14 plusmn 03) kJmol e para o

2ordmpico Tonset = (1881 plusmn 05) ordmC e ∆H = (281 plusmn 02) kJmol A Tabela 22 sumaria os resultados obtidos

Tabela 22 ndash Valores de temperatura e de entalpia das transiccedilotildees observadas no aquecimento da

pirazinamida polimorfo α β = 10ordmCmin

1ordmPico 2ordmPico

Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) 1 1462 15 1883 280 2 1464 17 1886 284 3 1459 12 1878 281 4 1466 09 1873 280 5 1458 16 1881 283 6 1463 12 1883 279

Meacutedia e desvio padratildeo 1462plusmn03 14plusmn03 1881plusmn05 281plusmn02

A partir do conhecimento termodinacircmico que se tem e dos valores de entalpia calculados podemos prever que

o 1ordmpico da curva de DSC da Figura 28 corresponde a uma transiccedilatildeo de fase soacutelido-soacutelido do composto e o 2ordm

pico corresponde agrave sua fusatildeo uma vez que o valor de entalpia deste uacuteltimo eacute muito superior quando compara-

do com o primeiro Um processo de aquecimento de 25ordmC ateacute 197ordmC efectuado por termomicroscopia permitiu

registar as imagens apresentadas na Figura 29

29

34ordmC 97ordmC 135ordmC 153ordmC

155ordmC 158ordmC 172ordmC 177ordmC

184ordmC 187ordmC 189ordmC 192ordmC

Figura 29 ndash Transiccedilotildees de fase observadas para a pza comercial por termomicroscopia de luz polarizada no decurso do

aquecimento de 25ordmC a 197ordmC β = 10ordmCmin ampliaccedilatildeo 200x

Estas imagens confirmam a identificaccedilatildeo das transiccedilotildees discutidas acima

Seguidamente fez-se um estudo mais pormenorizado destes resultados realizando dois aquecimentos um pri-

meiro ateacute ao fim da transiccedilatildeo de fase (de 25ordmC ateacute 160ordmC) seguido de arrefecimento ateacute 25ordmC e depois de aque-

cimento ateacute agrave fusatildeo (de 25ordmC ateacute 197ordmC) Os resultados obtidos estatildeo exemplificados na Figura 210 Nos pro-

cessos de arrefecimento natildeo foi registado qualquer pico (arrefecimento conduzido a 20ordmCmin 10ordmCmin

5ordmCmin e 2ordmCmin)

20000 40000 60000 80000 100000 120000 140000 160000 180000 200000

200000

300000

400000

500000

600000

2

Flu

xo d

e C

alo

r (m

W)

Temperatura (C)

1

Figura 210 ndash Curva de DSC da pza comercial com β = 10ordmCmin e m = 115mg a) 1ordm aquecimento de 25ordmC a 160ordmC

b) 2ordm aquecimento de 25ordmC a 197ordmC apoacutes arrefecimento do soacutelido 2 ateacute agrave temperatura ambiente

a)

b)

20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

Temperatura (ordmC)

20

30

40

50

60

30

Os resultados de quatro experiecircncias levadas a cabo nestas condiccedilotildees estatildeo indicados na Tabela 23

Tabela 23 ndash Valores de temperatura e de entalpia de transiccedilatildeo obtidos por aquecimento da

pirazinamida polimorfo α nas condiccedilotildees indicadas na Figura 210 β = 10ordmCmin

Curva a) Curva b)

Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) 1 1464 14 1885 281 2 1462 12 1879 284 3 1462 16 1882 277 4 1465 14 1884 282

Meacutedia e desvio padratildeo 1463plusmn02 14plusmn02 1883plusmn02 281plusmn03

Com estes resultados podemos confirmar a existecircncia de uma transiccedilatildeo de fase por volta dos 146ordmC (no 1ordm

aquecimento) Tonset = (1463 plusmn 02)ordmC ∆H = (14 plusmn 02) kJmol n = 4 e apenas a ocorrecircncia de fusatildeo por

volta dos 188ordmC no 2ordm aquecimento Tonset = (1883 plusmn 02)ordmC ∆H = (281 plusmn 03) kJmol Pode concluir-se que a

forma inicial da pza comercial se transforma noutra e que eacute esta segunda que sofre fusatildeo

O espectro de infravermelho da amostra obtida apoacutes a transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido Figura 211 aponta para a trans-

formaccedilatildeo do polimorfo α no polimorfo γ

3600 3450 3300 3150 3000

-01

00

01

02

03

04

05

06

07

08

09

10

3285

3414

Absorvancia au

Numero de onda cm-1

a)

b)

3430

33073244

3164

3085

2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400

-01

00

01

02

03

04

05

06

07

08

09

10

4371523

1601

617

1157

1512

1578

1610

546

651775

877

1025

10541169

1374

1582

Absorvancia au

Numero de onda cm-1

a)

b)

1706

1687

Figura 211 ndash Espectro de IV da pza comercial a) composto de partida b) apoacutes transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido i) 3650 ndash 2800 cm-

1 ii) 2000 ndash 400 cm-1

Com a teacutecnica de difracccedilatildeo de raios X aplicada a uma amostra de pza comercial aquecida ateacute 160ordmC confirmou-

se que a forma cristalina final (apoacutes transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido) eacute a forma gama (γ-pirazinamida)

Uma amostra obtida por aquecimento do polimorfo α ateacute 160ordmC foi deixada agrave temperatura ambiente e foi

novamente analisada 3 meses depois efectuando um aquecimento ateacute 197ordmC verificando-se que mesmo apoacutes

este tempo natildeo sofreu alteraccedilatildeo o termograma obtido eacute similar ao apresentado na Figura 210 b)

Para o polimorfo obtido por liofilizaccedilatildeo polimorfo γ o estudo calorimeacutetrico por DSC conduziu a curvas

exemplificadas na Figura 212 o que era o esperado atendendo aos resultados jaacute referidos

i) ii)

31

20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

20

40

60

80

Temperatura (C)

Flu

xo

de

ca

lor

(mW

)

Figura 212 ndash Curva de DSC do polimorfo γ da pirazinamida aquecimento de 25ordmC ateacute 197ordmC β = 10ordmCmin

m = 303mg

Na curva de DSC do polimorfo γ (Figura 212) observa-se apenas um sinal endoteacutermico correspondente agrave

fusatildeo da amostra De um conjunto de 3 amostras independentes obteve-se para o processo de fusatildeo os valores

de Tonset = (1882 plusmn 01)ordmC e ∆H = (280 plusmn 02)kJmol Tabela 24

Tabela 24 ndash Valores de temperatura e de entalpia de transiccedilatildeo de fase registada no aque-

cimento da pirazinamida polimorfo γ β = 10ordmCmin

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

1 1881 280 2 1881 278 3 1883 282

Meacutedia e desvio padratildeo 1882plusmn01 280plusmn02

Com estes resultados podemos concluir que esta forma polimoacuterfica da pirazinamida natildeo experimenta qualquer

transformaccedilatildeo soacutelido-soacutelido antes da fusatildeo

A amostra de pza cristalizada de acetona (polimorfo δ) foi tambeacutem caracterizada por calorimetria diferencial de

varrimento realizando ensaios de aquecimento ateacute 197ordmC com velocidade de 10ordmCmin (Figura 213)

32

20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

20

40

60

Temperatura (C)

Flu

xo

de

ca

lor

(mW

)

Figura 213 ndash Curva de DSC do polimorfo δ da pirazinamida (aquecimento de 25ordmC ateacute 197ordmC β = 10ordmCmin

m = 147mg)

Podemos verificar novamente a ocorrecircncia de duas transformaccedilotildees endoteacutermicas sendo que a primeira corres-

ponde a transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido Tonset = (1305 plusmn 03) ordmC ∆H = (17 plusmn 02) kJmol n = 5 e a segunda agrave fusatildeo

Tonset = (1883 plusmn 01) ordmC ∆H = (276 plusmn 06) kJmol n = 5 A Tabela 25 resume os resultados obtidos

O polimorfo δ foi entatildeo aquecido ateacute 165ordmC (apoacutes a transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido) natildeo se tendo observado qualquer

transiccedilatildeo de fase no arrefecimento subsequente ateacute agrave temperatura ambiente O espectro de difracccedilatildeo de raios-X

de poacute da amostra resultante deste ciclo de aquecimento arrefecimento permitiu concluir que a forma delta se

transforma no polimorfo gama apoacutes aquecimento

Tabela 25 ndash Valores de temperatura e de entalpia das transiccedilotildees de fase registadas no aqueci-

mento da pirazinamida polimorfo δ β = 10ordmCmin

1ordmPico 2ordmPico

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) 1 1308 18 1884 279 2 1303 17 1881 268 3 1304 18 1884 275 4 1301 14 1883 279 5 1307 17 1882 278

Meacutedia e desvio padratildeo 1305plusmn03 17plusmn02 1883plusmn01 276plusmn06

Na Figura 214 a) podemos verificar a existecircncia de uma grande irregularidade no pico correspondente agrave transi-

ccedilatildeo soacutelido-soacutelido o que poderaacute indicar a co-existecircncia de vaacuterias transformaccedilotildees Sendo assim fez-se um novo

estudo efectuando um aquecimento ateacute 137ordmC que eacute a zona onde existem os vaacuterios picos (Figura 214 b)) O

espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute desta amostra confirmou tratar-se da forma γ da pirazinamida natildeo ocor-

33

rendo qualquer outra transiccedilatildeo de fase apesar da irregularidade apresentada nos picos que poderaacute resultar de

heterogeneidade das partiacuteculas soacutelidas

120 140

32

34

36

Flu

xo

de

Calo

r (m

W)

Temperatura (C)

b) Aquecimento ateacute 165 C

a) Aquecimento ateacute 137 C

Figura 214 ndash Curvas de DSC para a pza cristalizada em acetona β = 10ordmCmin a) aquecimento de 25ordmC ateacute 137ordmC m =

147 mg b) aquecimento de 25ordmC ateacute165ordmC m = 152 mg

Foram obtidas para a amostra de pirazinamida gerada por cristalizaccedilatildeo em acetonitrilo amostra 6 na Tabela

21 as curvas de DSC apresentadas na Figura 215 registadas em diferentes condiccedilotildees experimentais aquecimen-

to ateacute agrave fusatildeo no caso da curva a e num ciclo de aquecimentos arrefecimentos no caso das curvas b Os arrefe-

cimentos foram realizados a 10ordmCmin natildeo se registando qualquer transiccedilatildeo de fase nesses varrimentos

Figura 215 ndash Curvas de DSC para a pza cristalizada em acetonitrilo (polimorfos α e δ) a m = 161 mg aquecimento de

25ordmC ateacute 197ordmC b1 m = 181 mg aquecimento de 25ordmC ateacute 135ordmC b2 aquecimento de 25ordmC ateacute 165ordmC apoacutes

arrefecimento de b1 ateacute 25ordmC b3 aquecimento de 25ordmC ateacute 197ordmC apoacutes arrefecimento de b2 ateacute 25ordmC β =

10ordmCmin

Temperatura (ordmC)

Flu

xo d

e C

alo

r (m

W)

34

Na Figura 215 observam-se duas transiccedilotildees endoteacutermicas antes do pico de fusatildeo Estas transformaccedilotildees de fase

foram estudadas por espectroscopia de IV

O espectro de IV da amostra de partida Figura 216 a) confirma que na cristalizaccedilatildeo em acetonitrilo foi gerada

uma mistura dos polimorfos α e δ (Figura 216 a)) Registou-se tambeacutem espectros de IV da amostra aquecida ateacute

135ordmC (como na curva de DSC b1 da Figura 215) Figura 216 b)) seguida de arrefecimento ateacute 25ordmC e da

amostra aquecida ateacute 165ordmC Figura 216 c)

Figura 216 ndash Espectro de Infravermelho de a) amostra de pirazinamida cristalizada em acetonitrilo b) amostra anterior

apoacutes aquecimento ateacute 135ordmC c) amostra apoacutes aquecimento ateacute 165ordmC A) espectros dos polimorfos α e

δ puros B) espectro do polimorfo γ puro

Satildeo evidentes a partir da Figura 216 as transiccedilotildees do polimorfo δ para o polimorfo α que posteriormente se

transforma no polimorfo γ A identidade das fases soacutelidas foi ainda confirmada por difracccedilatildeo de raios-X reali-

zadas em amostras preparadas de forma similar

Apesar de natildeo poder ser obtida a forma polimoacuterfica β pura os dados de DSC e termomicroscopia realizados na

amostra 5 (β + γ) mostram uma transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido endoteacutermica aos 95ordmC β = 10ordmCmin (Figura 217)

originando o polimorfo γ como depois foi confirmado por espectroscopia de IV e pela temperatura de fusatildeo

caracteriacutestica

Numero de onda cm-1

Absorv

ancia

u

a

a)

b)

c)

A

B

35

Figura 217 ndash a) Curvas de aquecimento da pza cristalizada de dioxano polimorfos β e γ m = 166 mg β = 10ordmCmin b)

Imagens de termomicroscopia registadas antes e depois da transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido

Estabilidade relativa dos polimorfos de pirazinamida

Todas as transiccedilotildees de fase verificadas no estudo da pirazinamida satildeo endoteacutermicas e na ausecircncia de mudanccedilas

conformacionais significativas da moleacutecula de pza nos diferentes polimorfos este comportamento aponta para

uma relaccedilatildeo enantiotroacutepica entre as fases envolvidas [122641] De acordo com Burger e Ramberger esta regra

da entalpia da transiccedilatildeo faz previsotildees correctas em 99 dos casos [26] A partir do estudo do comportamento

teacutermico das formas α β δ e γ da pirazinamida pode-se prever o diagrama energia de Gibbs em funccedilatildeo da tem-

peratura que se apresenta na Figura 218

Figura 218 ndash Diagrama de energia temperatura das formas cristalinas (α β δ e γ) da pirazinamida G representa a ener-

gia de Gibbs T a temperatura de transiccedilatildeo

Temperatura (ordmC)

dQ

dt

(mW

)

a) b)

Antes da transiccedilatildeo Depois da Transiccedilatildeo

Temperatura

Energ

ia

36

De acordo com este diagrama o polimorfo δ eacute a forma soacutelida termodinamicamente estaacutevel agrave temperatura

ambiente e o polimorfo γ eacute a forma cristalina mais estaacutevel acima de ~ 145ordmC De realccedilar a elevada estabilidade

cineacutetica de todas as formas polimoacuterficas da pirazinamida

22 Estudo da Picolinamida

Na tabela satildeo apresentadas imagens registadas sob luz polarizada das formas soacutelidas obtidas por cristalizaccedilatildeo a

partir das soluccedilotildees e tambeacutem da amostra de partida

Tabela 26 ndash Picolinamida Imagens dos soacutelidos obtidos em diferentes condiccedilotildees experimentais (luz polarizada

ampliaccedilatildeo 200x)

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

1

-

Amostra comercial

4

Etanol

P1

2

Acetato de etilo

P1

5

Etanol

P2

3

Acetato de etilo

P2

Foram observadas formas cristalinas com diferentes morfologias Quer na utilizaccedilatildeo de acetato de etilo quer na

amostra comercial foram obtidos cristais com a forma de placas apesar de apresentarem tamanhos diferentes

Os cristais que precipitaram usando etanol como solvente apresentam a forma de aglomerados esfeacutericos

Devido a problemas teacutecnicos com o difractoacutemetro de raios-X de poacute do Departamento de Fiacutesica da Universida-

de de Coimbra natildeo foi possiacutevel caracterizar as amostras por este meacutetodo

221 ndash Estudo da Picolinamida comercial

Apenas a picolinamida comercial foi caracterizada num equipamento de difracccedilatildeo de raios-X de poacute sendo a

amostra sujeita a moagem antes do ensaio O difractograma obtido estaacute representado na Figura 219 juntamen-

te com o espectro simulado da forma cristalina de picolinamida que se encontra caracterizada estruturalmente

37

[24] O difractograma de poacute da picolinamida comercial tem picos caracteriacutesticos a 2θ = 1665 1737 2068

2516 2802 3500ordm

10 20 30 40

Inte

nsid

ade

2Theta

b) Simulado

a) Experimental

Figura 219 ndash Espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute da picolinamida comercial a) experimental b) simulado

Da comparaccedilatildeo entre os dois difractogramas natildeo eacute possiacutevel afirmar que nos dois casos as moleacuteculas tenham a

mesma orientaccedilatildeo cristalograacutefica Voltaremos a discutir estes resultados mais tarde

O comportamento teacutermico da amostra de picolinamida comercial foi investigado por calorimetria diferencial de

varrimento e por termomicroscopia com luz polarizada

Na Figura 220 eacute apresentada uma curva tiacutepica obtida no estudo da picolinamida comercial por calorimetria

diferencial de varrimento com uma velocidade de varrimento β = 10ordmCmin realizando um aquecimento de

25ordmC ateacute 115ordmC

20 40 60 80 100

20

40

Temperatura (C)

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Figura 220 ndash Curva de DSC para a PA comercial aquecimento de 25ordmC ateacute 115ordmC β = 10ordmCmin m = 138mg

A curva de DSC da PA comercial Figura 220 apresenta tipicamente trecircs sinais endoteacutermicos De um conjunto

de 3 amostras independentes obteve-se para o 1ordmpico os valores de Tonset = (802plusmn005) ordmC e ∆H =

38

(020plusmn001)kJmol para o 2ordmpico os valores de Tonset = (10175plusmn008) ordmC e ∆H = (022plusmn001) kJmol e para o

3ordmpico os valores de Tonset = (1067plusmn01) ordmC e ∆H = (187plusmn005) kJmol Tabela 27

Tabela 27 ndash Valores de temperatura e de entalpia das transiccedilotildees de fase registadas no aquecimento da pico-

linamida amostra comercial β = 10ordmCmin

1ordmPico 2ordmPico 3ordmPico

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) 1 802 020 1018 022 1066 187 2 802 019 1017 022 1068 187 3 802 020 1018 021 1067 188

Meacutedia e desvio padratildeo 802plusmn005 020plusmn001 10175plusmn008 022plusmn001 1067plusmn01 187plusmn005

Imagens de termomicroscopia obtidas num varrimento realizado em condiccedilotildees idecircnticas satildeo apresentadas na

Figura 221 e confirmam o primeiro processo endoteacutermico como uma transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido

25ordmC 86ordmC 96ordmC 98ordmC

108ordmC 115ordmC

Figura 221 ndash Transiccedilotildees de fase observadas para a PA comercial por termomicroscopia de luz polarizada no decurso do

aquecimento de 25ordmC a 115ordmC β = 10ordmCmin ampliaccedilatildeo 200x

Uma vez confirmada a existecircncia de transiccedilotildees soacutelido-soacutelido no aquecimento da amostra de picolinamida

comercial estudou-se este processo em mais pormenor Fizeram-se ciclos de aquecimento arrefecimento ateacute

95ordmC e ateacute 105ordmC (temperaturas a que se verifica o fim da transiccedilatildeo) que se encontram representadas nas Figu-

ras 222 e 223

39

20 30 40 50 60 70 80 90 100

19

20

21F

luxo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

Arrefecimento

1 Aquecimento

20 40 60 80 100 120

20

30

40

Temperatura (C)

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Figura 222 ndash Curvas de DSC para a PA comercial β = 10ordmCmin m = 147mg a) aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC segui-

do de arrefecimento ateacute 25ordmC b) 2ordm aquecimento de 25ordmC ateacute 115ordmC

20 30 40 50 60 70 80 90 100 110

19

20

21

22

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

Arrefecimento

1 Aquecimento

20 40 60 80 100 120

20

30

40

Temperatura (C)

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Figura 223 ndash Curvas de DSC para a PA comercial β = 10ordmCmin m = 143mg a) aquecimento de 25ordmC ateacute 105ordmC segui-

do de arrefecimento ateacute 25ordmC b) 2ordm aquecimento de 25ordmC ateacute 115ordmC

Como eacute visiacutevel na Figura 222 no processo de arrefecimento natildeo eacute registada qualquer transiccedilatildeo de fase o que se

confirma pela ausecircncia de endoteacutermica correspondente agrave transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido na curva b) Em contrapartida

no processo de arrefecimento ilustrado na Figura 223 regista-se um processo exoteacutermico de baixa energia e no

aquecimento subsequente apenas o principal pico de fusatildeo eacute observado

Antes de passar agrave avaliaccedilatildeo por espectroscopia de Infravermelho dos diferentes soacutelidos obtidos nestes ciclos de

aquecimento arrefecimento referiremos os resultados de estudos por DSC dos soacutelidos obtidos por arrefeci-

mento do fundido

Nas Figuras 224 e 225 ilustram-se alguns resultados de ciclos de aquecimento arrefecimento a partir do fun-

dido β = 10ordmCmin Como se vecirc na Figura 224 c) apoacutes a cristalizaccedilatildeo do fundido satildeo obtidos dois picos de

elevada entalpia com Tonset = 102ordmC e 106ordmC que indiciam fusatildeo de duas formas polimoacuterficas diferentes Com

base nestes resultados eacute razoaacutevel interpretar a transiccedilatildeo a 102ordmC como um processo de fusatildeo Neste sentido o

ciclo aquecimento arrefecimento ilustrado na Figura 223 a) terminaria com a fusatildeo de uma contribuiccedilatildeo resi-

a) b)

a) b)

40

dual de uma forma soacutelida que no arrefecimento cristaliza no polimorfo mais abundante obtendo-se em seguida

fusatildeo desta forma pura Figura 223 b) Pode concluir-se que da comparaccedilatildeo das Figuras 224 e 225 que o arre-

fecimento do fundido pode resultar em formaccedilatildeo de estruturas diferentes em ciclos diferentes

20 40 60 80 100 120

-20

-10

0

10

20

30

40

50

Flu

xo

de C

alo

r (m

W)

Temperatura (C)

c) 2 Aquecimento

b) Arrefecimento

a) 1 Aquecimento

Figura 224 ndash Curvas de DSC para a PA comercial β = 10ordmCmin m = 164mg aquecimento seguido de arrefecimento e

novo aquecimento

20 40 60 80 100 120

-50

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

50

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

e) 3 Aquecimento

d) 2 Arrefecimento

c) 2 Aquecimento

b) 1 Arrefecimento

a) 1 Aquecimento

Figura 225 ndash Curvas de DSC para a PA comercial m = 147mg 1ordmaquecimento β = 10ordmCmin 1ordmarrefecimento β =

1ordmCmin 2ordmaquecimento β = 10ordmCmin 2ordmarrefecimento β = 10ordmCmin 3ordmaquecimento β =

10ordmCmin

Foram registados os espectros de FTIRATR da amostra obtida em ciclos de aquecimento arrefecimento

como referidos na Figura 222 a) e 223 a) Os espectros satildeo apresentados na Figura 226 onde estatildeo tambeacutem

identificadas as bandas principais

41

000

005

010

015

1612

316832751294

695

749

784

825

996

1043

10881155

1221

1246

1288

1386

1440

1468

15671586

1668

C 105

000

007

014

16143060

327434113450

1567

695

749

793

825

910

996

104310911164

1250

1288

1386

1443

1468

1586

Ab

so

rva

ncia

u

a

C 95

3300 3000 2700 1600 1400 1200 1000 800

000

008

016

3060

3451

15671601

1662

31663432

698

755

793

828907

996

10401094

1145

1285

1386

1440

15861659

3166

3273

Numero de onda cm-1

C 253415

Figura 226 ndash Espectro de IVATR da PA comercial a) composto de partida b) apoacutes aquecimento ateacute 95ordmC c) apoacutes

aquecimento ateacute 105ordmC

Eacute interessante verificar a semelhanccedila do perfil das bandas do espectro da picolinamida comercial Figura 226 a)

na regiatildeo de elongaccedilatildeo do NndashH com o dos espectros dos polimorfos α e δ da pirazinamida (Figuras 25 e 27)

Relembremos que nestas duas fases da pirazinamida haacute associaccedilatildeo molecular com a formaccedilatildeo de dois diacutemeros

centrossimeacutetricos que estatildeo tambeacutem presentes no cristal da picolinamida

Os espectros dos soacutelidos resultantes dos diferentes tratamentos teacutermicos diferem principalmente como espera-

do na regiatildeo de elongaccedilatildeo do NndashH e na amida I O espectro c) apresenta grande semelhanccedila com o obtido por

Fausto e Colaboradores [23 25] para um cristal obtido por annealing dum filme de vidro a T = 280 K e corres-

ponde a um polimorfo diferente do que estaacute presente na amostra de partida

O espectro apresentado na Figura 226 b) na interpretaccedilatildeo que temos vindo a fazer seria originado por uma

mistura de polimorfos Para a validaccedilatildeo desta interpretaccedilatildeo seraacute essencial proceder ao estudo por difracccedilatildeo de

raios-X de poacute das amostras preparadas de modo idecircntico

Numa nota final apresenta-se na Figura 227 A o espectro FTIRATR registado apoacutes moagem da amostra de

picolinamida comercial em almofariz no procedimento habitualmente usado na preparaccedilatildeo de pastilha para

infravermelho Como eacute evidente da comparaccedilatildeo com o espectro da amostra analisada sem preparaccedilatildeo Figura

227 B a moagem produz alteraccedilatildeo da forma polimoacuterfica Lembremos que na obtenccedilatildeo do espectro de difrac-

ccedilatildeo de raios-X de poacute apresentado na Figura 219 se procedeu agrave moagem do composto Seraacute portanto necessaacute-

rio realizar mais ensaios sobre a amostra comercial para confirmar as conclusotildees que a Figura 219 indica as

diferenccedilas observadas nos difractogramas poderatildeo resultar da moagem da amostra

a)

b)

c)

42

3600 3500 3400 3300 3200 3100 3000 2900 2800

000

005

010

015

Ab

so

rvacircn

cia

(u

a)

Numero de onda (cm-1)

B Amostra comercial

A Amostra comercial sujeita a moagem

1600 1400 1200 1000 800 600

000

005

010

015

020

025

030

Abso

rvacirc

ncia

(u a

)

Numero de onda (cm-1)

B Amostra comercial

A Amostra comercial sujeita a moagem

Figura 227 ndash Espectro de IVATR da picolinamida a) 3600 ndash 2800 cm-1 b) 1700 ndash 600 cm-1 A amostra comercial sujeita

a moagem B amostra comercial

222 ndash Estudo da Picolinamida cristalizada em acetato de etilo e em etanol

A investigaccedilatildeo do comportamento teacutermico das diferentes amostras obtidas por cristalizaccedilatildeo em soluccedilatildeo por

calorimetria diferencial de varrimento de 25ordmC ateacute agrave fusatildeo estaacute ilustrado nas Figuras 228 a 229 Para os soacutelidos

obtidos por cristalizaccedilatildeo em etanol e em acetato de etilo agrave temperatura ambiente eacute registado um pico de fusatildeo

largo com temperatura de onset entre 96 e 97ordmC e entalpia compreendida entre 15 e 18 kJmol Os ensaios

foram efectuados 3 semanas apoacutes a preparaccedilatildeo das amostras e natildeo eacute expectaacutevel que a largura do pico possa ser

devida agrave contaminaccedilatildeo com o solvente Em ensaios realizados dois meses mais tarde verificou-se que natildeo ocor-

reu alteraccedilatildeo na amostra cristalizada de etanol enquanto que evoluccedilatildeo niacutetida teve lugar na amostra cristalizada

de acetato de etilo agrave temperatura ambiente Figuras 230 e 231

Na amostra obtida por cristalizaccedilatildeo em acetato de etilo com evaporaccedilatildeo do solvente a 4ordmC para aleacutem deste

primeiro pico eacute tambeacutem observado um segundo pico com temperatura de onset Tonset ~ 105ordmC Estes resulta-

dos apontam para a existecircncia de polimorfos gerados concomitantemente por este meacutetodo de cristalizaccedilatildeo

estando previstas novas experiecircncias para verificar a reprodutibilidade dos resultados e caso esta se confirme a

investigaccedilatildeo do soacutelido obtido por difracccedilatildeo de raios-X de poacute e de monocristal

a) b)

43

20 40 60 80 100 120

20

25

30

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

b) PA em acetato de etilo (frio)

a) PA em acetato de etilo (T amb)

Figura 228 ndash Curvas de DSC para a PA cristalizada em acetato de etilo β = 10ordmCmin a) meacutetodo P1prime m = 147 mg b)

meacutetodo P2prime m = 148 mg

20 40 60 80 100 120

20

25

30

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

b) PA em etanol (frio)

a) PA em etanol (T amb)

Figura 229 ndash Curvas de DSC para a PA cristalizada em etanol β = 10ordmCmin a) meacutetodo P1prime m = 152 mg b) meacutetodo

P2prime m = 149 mg

44

20 40 60 80 100 120

20

30

40

50

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

b) Aquecimento em Maio

a) Aquecimento em Marccedilo

Figura 230 ndash Curvas de DSC para a PA cristalizada em acetato de etilo agrave temperatura ambiente β = 10ordmCmin a) aque-

cimento em Marccedilo m = 138 mg b) aquecimento em Maio m = 135 mg

20 40 60 80 100 120

20

22

24

26

28

Flu

xo

de

Calo

r (m

W)

Temperatura (C)

b) Aquecimento em Maio

a) Aquecimento em Marccedilo

Figura 231 ndash Curvas de DSC para a PA cristalizada em etanol agrave temperatura ambiente β = 10ordmCmin a) aquecimento em

Marccedilo m = 139 mg b) aquecimento em Maio m = 144 mg

23 Estudo do Ibuprofeno

Como referido na secccedilatildeo 143 estaacute descrito que a mesma forma polimoacuterfica do ibuprofeno eacute obtida por crista-

lizaccedilatildeo em vaacuterios solventes e seguindo vaacuterios meacutetodos experimentais Os cristais tecircm morfologias diferentes e

propriedades mecacircnicas diferentes [28303142]

45

Neste capiacutetulo apresentam-se os resultados preliminares dum estudo calorimeacutetrico das amostras soacutelidas do ibu-

profeno cristalizadas em diferentes solventes e tambeacutem de amostras comerciais de duas origens distintas reali-

zado com o objectivo de averiguar o seu comportamento teacutermico

As formas soacutelidas obtidas por cristalizaccedilatildeo a partir das soluccedilotildees do ibuprofeno estatildeo apresentadas na tabela

seguinte

Tabela 28 ndash Imagens de formas soacutelidas do Ibuprofeno obtidas em diferentes condiccedilotildees experimentais (luz pola-

rizada 200x)

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

1

-

Comercial Sigma

4

Acetona

P2

2

Acetona

P1

5

n-Hexano

P2

3

n-Hexano

P1

Efectuou-se um estudo por difracccedilatildeo de raios-X de poacute das amostras de Ibuprofeno da Sigma e da amostra cris-

talizada de n-Hexano agrave temperatura ambiente O difractograma obtido experimentalmente para a amostra da

Sigma e o simulado para a forma I estatildeo representados na Figura 232 O espectro obtido para a amostra crista-

lizada em n-hexano era indistinguiacutevel destes

0 10 20 30 40

Inte

nsid

ad

e

2Theta

b) IBP Sigma

a) IBP forma I

Figura 232 ndash Espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute do ibuprofeno a) forma I b) Sigma

46

Da comparaccedilatildeo entre os dois difractogramas eacute possiacutevel afirmar que em ambos os casos as moleacuteculas tecircm a

mesma orientaccedilatildeo cristalograacutefica

Iniciou-se o estudo das amostras de ibuprofeno comercial da Sigma e da USP por Calorimetria Diferencial de

Varrimento com uma velocidade de varrimento β = 10ordmCmin realizando um aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC

(Figuras 233 e 234)

20 30 40 50 60 70 80 90

20

25

30

35

40

Temperatura (C)

Flu

xo d

e C

alo

r (m

W)

Figura 233 ndash Curva de DSC para o IBP comercial Sigma aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC β = 10ordmCmin m = 125mg

20 30 40 50 60 70 80 90

20

22

24

26

28

Temperatura (C)

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Figura 234 ndash Curva de DSC para o IBP USP aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC β = 10ordmCmin m = 134mg

As curvas de DSC apresentam apenas um sinal endoteacutermico estando os paracircmetros caracteriacutesticos da curva de

fusatildeo apresentados na Tabela 29

47

Tabela 29 ndash Valores de temperatura e de entalpia da transiccedilatildeo de fase registada no

aquecimento do ibuprofeno amostra da Sigma e da USP β = 10ordmCmin

Sigma USP

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

1 747 251 752 257 2 753 253 752 256 3 751 260 752 256 4 751 246 752 257

Meacutedia e desvio padratildeo 751plusmn03 253plusmn05 752plusmn005 257plusmn005

Natildeo haacute diferenccedilas significativas entre os resultados obtidos para as duas amostras apesar do pico de fusatildeo da

amostra da USP ser mais estreito

O estudo das amostras ibuprofeno obtidas por cristalizaccedilatildeo de acetona (P1 e P2) foi realizado por calorimetria

diferencial de varrimento na mesma gama de temperatura com velocidades de varrimento diferentes (β =

10ordmCmin e β = 2ordmCmin Figura 235)

70 75 80

18

20

22

24

26

28

30

32

34

36

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

2 - Cristalizaccedilao a frio

1 - Cristalizaccedilao agrave T amb

70 75 80

18

20

22

24

26

28

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

4 - Cristalizaccedilao a frio

3 - Cristalizaccedilao agrave T amb

Figura 235 ndash Curva de DSC para o IBP cristalizado de acetona procedimentos P1rsquo e P2rsquo aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC

a) β = 10ordmCmin m = 134mg b) β = 2ordmCmin 3 m = 138mg 4 m = 135 mg

O pico de fusatildeo obtido a partir da amostra cristalizada agrave temperatura ambiente apresenta-se parcialmente divi-

dido Uma explicaccedilatildeo comum para este facto eacute a existecircncia de polimorfismo Os paracircmetros caracteriacutesticos

destas curvas estatildeo apresentados na Tabela 210

a) b)

3

4

48

Tabela 210 ndash Valores de temperatura e de entalpia da transiccedilatildeo de fase registada no aquecimento do ibuprofeno

cristalizado de acetona β = 10ordmCmin e β = 2ordmCmin

A partir dos resultados apresentados na Tabela 210 podemos concluir que os cristais obtidos por cristalizaccedilatildeo a

baixa temperatura fundem aproximadamente 1ordmC abaixo dos cristais obtidos por cristalizaccedilatildeo agrave temperatura

ambiente Verifica-se ainda que mesmo a velocidades de varrimento diferentes os cristais obtidos nas mesmas

condiccedilotildees apresentam temperatura de fusatildeo muito semelhante

Os termogramas obtidos no estudo do ibuprofeno cristalizado de n-hexano (P1 e P2) por calorimetria dife-

rencial de varrimento com velocidades de varrimento diferentes (β = 10ordmCmin e β = 2ordmCmin) estatildeo apre-

sentados na Figura 236 e na Tabela 211

70 75 80

12

14

16

18

20

22

24

26

28

30

32

34

36

38

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

2 - Cristalizaccedilao a frio

1 - Cristalizaccedilao agrave T amb

70 75 80

20

22

24

26

28

30

Flu

xo d

e C

alo

r (m

W)

Temperatura (C)

4 - Cristalizaccedilao a frio

3 - Cristalizaccedilao agrave T amb

Figura 236 ndash Curva de DSC para o IBP cristalizado de n-hexano procedimentos P1rsquo e P2rsquo aquecimento de 25ordmC ateacute

95ordmC a) β = 10ordmCmin 1 m = 143mg 2 m = 139 mg b) β = 2ordmCmin 3 m = 140mg 4 m = 137 mg

A partir dos resultados podemos concluir que os cristais obtidos agrave temperatura ambiente e os cristais obtidos

com a cristalizaccedilatildeo a frio natildeo apresentam grande diferenccedila a niacutevel de temperatura e entalpia de fusatildeo No entan-

to o sinal obtido a partir da amostra cristalizada agrave temperatura ambiente aquecida tanto a 10ordmCmin como a

2ordmCmin apresenta-se dividido apesar da divisatildeo ser mais notoacuteria a 2ordmCmin

Cristalizaccedilatildeo agrave T amb Cristalizaccedilatildeo a frio

β 10ordmCmin 2ordmCmin 10ordmCmin 2ordmCmin

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

1 747 215 751 203 733 223 737 232

2 739 233 731 201 733 219 738 228

3 752 228 731 219 744 223 739 229

4 749 237 745 237 738 223 739 231

5 752 249 746 243 742 218 740 230

6 749 235 760 241 743 224 736 229

Meacutedia e desvio padratildeo 748plusmn05 233plusmn11 744plusmn10 224plusmn17 739plusmn05 222plusmn03 738plusmn02 230plusmn02

a) b)

49

Tabela 211 ndash Valores de temperatura e de entalpia da transiccedilatildeo de fase registada no aquecimento do ibuprofeno

cristalizado de n-hexano β = 10ordmCmin e β = 2ordmCmin

A partir dos resultados obtidos por DSC verificou-se que tanto a amostra cristalizada de acetona como a amos-

tra cristalizada de n-hexano ambas agrave temperatura ambiente apresentavam um pico de fusatildeo composto o que

pode indicar a ocorrecircncia de transiccedilotildees soacutelido-soacutelido e aleacutem disso temperatura de fusatildeo que difere da das

amostras obtidas na Sigma e na USP Sendo assim fez-se um estudo mais pormenorizado das amostras cristali-

zadas de n-hexano por comparaccedilatildeo com as amostras de ibp da Sigma e da USP por espectroscopia de IV para

caracterizaccedilatildeo da forma inicial A Figura 237 mostra os espectros de espectroscopia de IV-ATR das amostras

3000 2800 2600 2400

000

005

010

015

020

2540

2540

2540

2542

2601

2601

2601

2601

2631

2631

2631

2631

2729

2728

2728

2728

2850

2850

2850

2850

2868

2868

2868

2868

2877

2875

2875

2876

2924

2922

2922

2924

2954

2954

2956

Ab

so

rvacirc

ncia

(u

a

)

Numero de Onda (cm-1)

IBP USP

IBP comercial

IBP n-Hexano (frio)

IBP n-Hexano (Tamb)

2954

1800 1600 1400 1200 1000 800

000

005

010

015

020

025

030

035

040

045

050668

690747

779

849

867936

948

9701007

1070

1092

1124

1184

1231

12681320

1379

1419

14621506

Ab

so

rvacircncia

(u

a

)

Numero de Onda (cm-1)

IBP USP

IBP comercial

IBP n-Hexano (frio)

IBP n-Hexano (Tamb)

1712

Figura 237 ndash Espectro de IV (25ordmC) ibp USP ibp Sigma e ibp cristalizado de n-hexano a) 3100 ndash 2400 cm-1 b) 1800 ndash

650 cm-1

Os espectros de infravermelho das amostras a 25ordmC apontam para que se trate da mesma forma polimoacuterfica

Espectros de difracccedilatildeo de raios-X de poacute da amostra da Sigma e da amostra obtida por cristalizaccedilatildeo em n-

hexano natildeo mostraram tambeacutem diferenccedilas

Assim sendo a partir destes resultados natildeo satildeo detectadas diferenccedilas significativas entre as amostras de partida

e entatildeo as diferenccedilas registadas no comportamento teacutermico natildeo apontam para polimorfismo mas para altera-

ccedilotildees na formaccedilatildeo dos cristais nomeadamente no crescimento e tamanho das partiacuteculas[43ndash45] Estudos adicio-

nais satildeo necessaacuterios para confirmar esta hipoacutetese

Cristalizaccedilatildeo agrave T amb Cristalizaccedilatildeo a frio

β 10ordmCmin 2ordmCmin 10ordmCmin 2ordmCmin

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

1 741 224 744 236 742 247 744 249

2 744 223 748 234 746 242 742 247 3 740 225 745 238 743 246 740 242

4 743 227 747 237 743 243 745 240 Meacutedia e desvio padratildeo 742plusmn02 225plusmn02 746plusmn02 236plusmn02 743plusmn01 244plusmn02 743plusmn02 245plusmn04

50

51

Capiacutetulo 3

52

53

3 Conclusotildees

Alguns pontos discutidos nesta dissertaccedilatildeo merecem ser referidos como observaccedilotildees conclusivas A Calorime-

tria Diferencial de Varrimento (DSC) eacute um valioso instrumento de investigaccedilatildeo para caracterizar formas poli-

moacuterficas Com esta teacutecnica recolhe-se uma grande riqueza de informaccedilatildeo em relaccedilatildeo agrave estabilidade da substacircn-

cia em estudo tipo de transformaccedilatildeo que ocorre a uma dada temperatura por aquecimento ou arrefecimento e

mecanismo que preside a cada uma das transformaccedilotildees observadas Mas por si soacute esta teacutecnica natildeo eacute suficiente

para identificar a existecircncia de diferentes polimorfos de um mesmo composto Daiacute haver a necessidade de efec-

tuar um estudo mais completo utilizando teacutecnicas como a termomicroscopia espectroscopia de absorccedilatildeo no

infravermelho e ainda difracccedilatildeo de raios X de poacute

Conseguiram obter-se amostras puras de trecircs formas polimoacuterficas da pirazinamida a forma alfa (PZA comercial

e cristalizada em aacutegua) a forma delta (PZA cristalizada de acetona) e a forma gama (PZA obtida por liofiliza-

ccedilatildeo) as quais foram caracterizadas por espectroscopia de infravermelho

O polimorfo alfa da pirazinamida (α-PZA) e a forma delta (δ-PZA) por aquecimento transformam-se no poli-

morfo gama (γ-PZA) A forma gama por sua vez por aquecimento natildeo sofre qualquer transformaccedilatildeo de fase

ateacute agrave fusatildeo Foi possiacutevel tambeacutem identificar a transiccedilatildeo δrarrα em amostra do polimorfo delta quando contami-

nado com a forma alfa

Podemos ainda concluir mediante os resultados obtidos e com os conhecimentos adquiridos que estamos

perante casos de enantiotropia sendo o polimorfo delta a forma termodinamicamente estaacutevel agrave temperatura

ambiente Todos os polimorfos de pirazinamida satildeo cineticamente estaacuteveis agrave temperatura ambiente

No que diz respeito agrave picolinamida eacute interessante verificar a semelhanccedila do perfil das bandas do espectro da

picolinamida comercial na regiatildeo de elongaccedilatildeo do NndashH com o dos espectros dos polimorfos α e δ da pirazi-

namida Relembremos que nestas duas fases da pirazinamida haacute associaccedilatildeo molecular com a formaccedilatildeo de dois

diacutemeros centrossimeacutetricos que estatildeo tambeacutem presentes no cristal da forma I da picolinamida Verificou-se

ainda que a amostra comercial de picolinamida quando sujeita a moagem sofre alteraccedilatildeo da forma polimoacuterfica

No estudo realizado por DSC foi possiacutevel identificar pelo menos duas formas polimoacuterficas

Em ciclos de aquecimento arrefecimento verifica-se que o arrefecimento do fundido pode resultar em forma-

ccedilatildeo de estruturas diferentes em ciclos diferentes

A cristalizaccedilatildeo em acetato de etilo a 4ordmC aponta para a existecircncia de polimorfos gerados concomitantemente

por este meacutetodo de cristalizaccedilatildeo Estatildeo previstas novas experiecircncias para verificar a reprodutibilidade dos resul-

tados e caso esta se confirme a investigaccedilatildeo dos soacutelidos obtidos por difracccedilatildeo de raios-X de poacute e de monocris-

tal Quanto ao estudo das amostras cristalizadas em etanol e acetato de etilo em ensaios realizados dois meses

apoacutes a preparaccedilatildeo das amostras verificou-se que natildeo ocorreu alteraccedilatildeo na amostra cristalizada de etanol

enquanto que evoluccedilatildeo niacutetida teve lugar na amostra cristalizada de acetato de etilo por evaporaccedilatildeo do solvente agrave

temperatura ambiente

No estudo das amostras do ibuprofeno a partir dos resultados obtidos por DSC verificou-se que tanto a amos-

tra cristalizada de acetona como a amostra cristalizada de n-hexano ambas agrave temperatura ambiente apresenta-

54

vam um pico de fusatildeo composto o que poderia indicar a presenccedila de uma mistura de polimorfos mas atraveacutes

de um estudo mais pormenorizado usando Espectroscopia de Infravermelho e Difracccedilatildeo de Raios-X de poacute

esta hipoacutetese natildeo eacute aparentemente suportada podendo a divisatildeo dos picos dever-se ao tamanho das partiacuteculas

formadas durante o crescimento dos cristais Esta hipoacutetese teraacute de ser confirmada em trabalho futuro Este eacute

um exemplo interessante da importacircncia da utilizaccedilatildeo combinada de diferentes meacutetodos de estudo na investiga-

ccedilatildeo de polimorfismo

55

Capiacutetulo 4

56

57

4 Experimental

41 Materiais e Meacutetodos

411 ndash Materiais

4111 - Preparaccedilatildeo das amostras

A pirazinamida utilizada neste trabalho foi fornecida pela Fluka com uma pureza superior a 99 As amostras

de partida de picolinamida e ibuprofeno foram adquiridas agrave Sigma com purezas de 98 e 99 respectivamen-

te tendo-se usado tambeacutem ibuprofeno padratildeo USP

Na geraccedilatildeo das formas polimoacuterficas da pirazinamida foram usados diferentes processos de cristalizaccedilatildeo No

procedimento cristalizaccedilatildeo a partir de soluccedilotildees P1 usaram-se ~ 005 mmol do composto de partida dissolvidas

em 6 mL de um dado solvente agrave temperatura ambiente as soluccedilotildees foram filtradas para uma caixa de Petri e o

solvente evaporado agrave temperatura ambiente (~ 20ordmC) Foram usados como solventes aacutegua acetona dioxano

acetonitrilo e os soacutelidos obtidos foram analizados apoacutes um periacuteodo de duas semanas O segundo procedimento

ensaiado P2 consistiu num processo de liofilizaccedilatildeo efectuado num equipamento Labconco 5 soluccedilatildeo aquosa

preacute-congelada a -80ordmC ciclo de liofilizaccedilatildeo -30ordmC durante 2h -10ordmC durante 4h 0ordmC durante 6h 5ordmC durante

6h 10ordmC durante 48h e depois mantida agrave temperatura ambiente

No caso da picolinamida foi avaliada a formaccedilatildeo de formas soacutelidas usando o procedimento P1 descrito para a

pirazinamida (P1) empregando como solventes acetato de etilo e etanol tendo-se tambeacutem estudado cristaliza-

dos a partir do fundido (P2)

Na geraccedilatildeo das formas polimoacuterficas do ibuprofeno foram igualmente usados diferentes processos de cristaliza-

ccedilatildeo usando diferentes condiccedilotildees O procedimento 1 (P1) foi realizado da mesma forma da usada em P1 da

pirazinamida No procedimento 2 (P2) as soluccedilotildees foram preparadas da mesma forma que em P1 e apoacutes a

filtraccedilatildeo foram colocadas num frigoriacutefico a 4ordmC e o solvente evaporou a esta temperatura

Foram utilizados solventes de qualidade analiacutetica

412 ndash Meacutetodos

4121 ndash Calorimetria Diferencial de Varrimento (DSC)

A teacutecnica de Calorimetria Diferencial de Varrimento (DSC) ocupa um lugar de relevo de entre os meacutetodos de

investigaccedilatildeo da estrutura dos soacutelidos Trata-se de um meacutetodo largamente vulgarizado para o qual se dispotildee de

58

equipamento que apresenta na actualidade muitas potencialidades e que permite a obtenccedilatildeo de propriedades

termodinacircmicas com elevado grau de precisatildeo

A Calorimetria Diferencial de Varrimento eacute uma teacutecnica de anaacutelise teacutermica que regista a diferenccedila de fluxo teacuter-

mico entre a amostra e a referecircncia em funccedilatildeo do tempo ou da temperatura no decorrer de um programa de

temperatura preacute-seleccionado Eacute um meacutetodo de variaccedilatildeo entaacutelpica no qual a diferenccedila no fornecimento de

energia caloriacutefica entre uma substacircncia e um material de referecircncia eacute medida em funccedilatildeo da temperatura

enquanto a substacircncia em estudo e a referecircncia satildeo submetidas a um mesmo programa de aquecimento rigoro-

samente controlado

Estas medidas fornecem dados qualitativos e quantitativos em processos endoteacutermicos (absorccedilatildeo de energia

caloriacutefica) e exoteacutermicos (libertaccedilatildeo de energia caloriacutefica) permitindo obter informaccedilotildees referentes a alteraccedilotildees

de propriedades fiacutesicas eou quiacutemicas com por exemplo temperaturas caracteriacutesticas (temperatura de fusatildeo

cristalizaccedilatildeo transiccedilatildeo viacutetrea) grau de cristalinidade de um poliacutemero diagramas de fase entalpias de transiccedilatildeo

de fase e de reacccedilatildeo estabilidade teacutermica e oxidativa grau de pureza e cineacutetica de reacccedilotildees Por este motivo a

DSC eacute amplamente aplicada na caracterizaccedilatildeo de materiais orgacircnicos e inorgacircnicos cristalinos e amorfos assim

como nas induacutestrias farmacecircutica e cosmeacutetica alimentar etc

Como limitaccedilotildees desta teacutecnica refira-se a dificuldade de interpretaccedilatildeo (acontece algum processo mas qual)

requerendo normalmente outros meacutetodos complementares para a interpretaccedilatildeo dos resultados Para aleacutem dis-

so necessita de calibraccedilatildeo em toda a gama de temperatura

De acordo com os princiacutepios operacionais os caloriacutemetros diferenciais de varrimento podem ser divididos em

dois tipos de potecircncia compensada e de fluxo de energia caloriacutefica Neste trabalho utilizou-se o DSC do pri-

meiro tipo

Nos caloriacutemetros diferenciais de varrimento de potecircncia compensada (Figura 41) as ceacutelulas ou plataformas

onde se colocam a amostra e a referecircncia encontram-se equipadas individualmente com um sensor de resistecircn-

cia de platina que mede a temperatura de cada uma e uma resistecircncia de aquecimento

Figura 41 ndash Caloriacutemetro diferencial de varrimento de potecircncia compensada

Quando eacute detectada uma diferenccedila de temperatura entre a amostra e a referecircncia devido a uma alteraccedilatildeo da

amostra eacute alterada a energia teacutermica ( tH partpart ) fornecida agrave amostra de modo a manter um diferencial de tem-

peraturas nulo entre ambas (Tamostra = Treferecircncia) Uma vez que essa quantidade de energia eacute exactamente equiva-

1 ndash Resistecircncia de aquecimento 2 ndash Termoacutemetro

59

lente agrave quantidade de energia absorvida ou libertada na transformaccedilatildeo ocorrida na amostra o seu registo forne-

ce uma medida calorimeacutetrica directa da energia associada agrave transformaccedilatildeo

Como todos os instrumentos de medida os aparelhos de DSC apresentam um certo tempo de resposta devido

a alguma resistecircncia teacutermica o que se traduz pelo aparecimento de desvios da linha de base Para aumentar o

rigor das determinaccedilotildees o sinal calorimeacutetrico (SC) determinado pelo aparelho a aacuterea do pico eacute calibrado

determinando-se uma constante de calibraccedilatildeo K tal que realQ

SCK = sendo Qreal a energia caloriacutefica realmente

dissipado na ceacutelula A constante K eacute assim funccedilatildeo da temperatura da atmosfera em torno das ceacutelulas e de

quaisquer resistecircncias que conduzam a perdas de energia caloriacutefica As temperaturas de fusatildeo de padrotildees como

o iacutendio estanho chumbo por exemplo podem ser utilizadas para calibrar a temperatura indicada pelo equipa-

mento enquanto que a entalpia de fusatildeo destas substacircncias pode ser utilizada na calibraccedilatildeo do sinal calorimeacutetri-

co

Podem realizar-se ciclos de aquecimento arrefecimento percorridos entre a temperatura do azoto liacutequido e

700ordmC que eacute o limite superior de utilizaccedilatildeo da instrumentaccedilatildeo deste tipo recolhendo uma grande riqueza de

informaccedilatildeo relativamente agrave estabilidade da substacircncia em estudo tipo de transformaccedilatildeo que ocorre a uma dada

temperatura por aquecimento ou arrefecimento mecanismo que preside a cada uma das transformaccedilotildees obser-

vadas etc

Aproveitando as potencialidades do equipamento fazendo variar a velocidade de varrimento eacute ainda possiacutevel

estudar aspectos importantes relacionados com o mecanismo das transformaccedilotildees estruturais e pocircr em evidecircn-

cia a sobreposiccedilatildeo de sinais

Estes equipamentos aleacutem de possibilitarem medidas de baixos valores de variaccedilatildeo de entalpia possibilitam

ainda a utilizaccedilatildeo de pequenas quantidades de amostra (geralmente entre 1 e 20mg)

Procedimento experimental e equipamento utilizado

Os estudos de DSC foram realizados num caloriacutemetro Perkin-Elmer Pyris 1 equipado com sistema de refrige-

raccedilatildeo Intracooler com liacutequido de refrigeraccedilatildeo etilenoglicolaacutegua (11 vv) a ndash10ordmC usando azoto como gaacutes de

purga 20mLmin

As amostras foram preparadas em caacutepsulas em alumiacutenio de 10microl e 30microl Como ceacutelula de referecircncia usou-se uma

caacutepsula vazia idecircntica agrave usada para as amostras

A calibraccedilatildeo do aparelho foi feita de forma usual agrave velocidade de 10ordmCmin utilizada na grande maioria das

amostras A calibraccedilatildeo da temperatura [4647] foi realizada com padrotildees de elevada qualidade como o bifenilo

(CRM LGC 2610 Tfus = 6893plusmn003 ordmC) aacutecido benzoacuteico (CRM LGC 2606 Tfus = 12235 plusmn 002 ordmC) iacutendio

(Perkin-Elmer x = 9999 Tfus = 15660 ordmC) e cafeiacutena (substacircncia de calibraccedilatildeo Mettler Toledo ME 18 872

Tfus = 2356 plusmn 02 ordmC) A calibraccedilatildeo da entalpia foi realizada com iacutendio (∆fusH = 3286 plusmn 13 Jmol)

As amostras foram estudadas em ciclos de aquecimento arrefecimento a vaacuterias velocidade de varrimento

como seraacute referido posteriormente na apresentaccedilatildeo dos resultados e a calibraccedilatildeo confirmada a cada caso

60

4122 ndash Termomicroscopia

A termomicroscopia consiste na observaccedilatildeo microscoacutepica das amostras submetidas a aquecimento ou arrefeci-

mento usando luz polarizada As transformaccedilotildees que podem ocorrer na amostra em estudo podem ser obser-

vadas directamente na ocular do microscoacutepio ou registadas por meio de uma cacircmara fotograacutefica em viacutedeo com

a vantagem de serem gravadas e poderem ser estudadas em pormenor posteriormente Esta teacutecnica permite a

observaccedilatildeo dos efeitos dependentes da temperatura como por exemplo a fusatildeo dos cristais detecccedilatildeo de formas

cristalinas (polimorfismo)[48ndash49]

Com base no comportamento oacuteptico eacute costume dividir as substacircncias em dois grandes grupos Num o iacutendice

de refracccedilatildeo eacute independente da direcccedilatildeo de propagaccedilatildeo da radiaccedilatildeo apresenta um valor uacutenico para uma dada

substacircncia Estas substacircncias satildeo designadas opticamente por isotroacutepicas A este grupo pertencem os soacutelidos

amorfos e os soacutelidos cristalinos com arranjo reticular cuacutebico O outro grupo eacute caracterizado por apresentar um

iacutendice de refracccedilatildeo dependente da direcccedilatildeo de propagaccedilatildeo da luz As substacircncias que a ele pertencem satildeo

designadas opticamente por anisotroacutepicas Deste grupo fazem parte todos os soacutelidos cristalinos com excepccedilatildeo

daqueles que tecircm arranjo reticular cuacutebico

Na Figura 42 representa-se o dispositivo utilizado na observaccedilatildeo de uma amostra com luz polarizada

Figura 42 ndash Esquema de um sistema para observaccedilatildeo de uma amostra com luz polarizada

Um meio isotroacutepico natildeo altera a cor da radiaccedilatildeo que nela incide Contudo produz um decreacutescimo de intensida-

de da radiaccedilatildeo que torna visiacuteveis contornos na amostra e portanto permite acompanhar variaccedilotildees de forma e

volume que nela ocorram As amostras anisotroacutepicas apresentam cor diferente da luz incidente

Procedimento experimental e equipamento utilizado

O equipamento usado esquematicamente representado na Figura 43 eacute constituiacutedo por uma placa de aqueci-

mento DSC 600 da Linkam systems por um bloco central constituiacutedo por uma unidade CI94 cuja funccedilatildeo eacute

controlar a temperatura nas etapas de aquecimento arrefecimento uma unidade LNP942 que controla a

refrigeraccedilatildeo uma unidade VTO232 e um computador Intel (R) Pentium (R) 4 que controla todo o sistema A

ceacutelula eacute aquecida com um microforno cuja temperatura eacute controlada por sensores de Pt100 Para a observaccedilatildeo

Polarizador Amostra Analisador Detector

61

oacuteptica foi utilizado um microscoacutepio Leica DMRB uma cacircmara de viacutedeo Sony CCD-IRISRGB modelo DXC-

151 AP um monitor Sony HR Triniton modelo PVM-2053MD e um gravador de viacutedeo Sony SV0-1500P VHS

VCR Na anaacutelise de imagem usou-se o software da Linkam systems com RTVMS (Real Time Viacutedeo Measurement

System)

As amostras foram preparadas por dispersatildeo de uma pequena quantidade do material a estudar na ceacutelula da

amostra sendo esta coberta com uma tampa A dispersatildeo do material na ceacutelula permite estudar o comporta-

mento de partiacuteculas isoladas o que poderaacute ser uacutetil no caso da amostra ter comportamento heterogeacuteneo As

imagens foram obtidas por utilizaccedilatildeo combinada de luz polarizada e de compensadores de onda o que confere

agrave imagem de fundo uma cor uacutenica e natildeo negra Usou-se uma ampliaccedilatildeo de 200X

As amostras foram estudadas aquecendo a amostra entre os 25ordmC e a fusatildeo tendo sido usada uma velocidade

de 10ordmCmin

Figura 43 ndash Representaccedilatildeo esquemaacutetica do equipamento usado em termomicroscopia A ndash Placa de aquecimento B ndash

Microscoacutepio C ndash Cacircmara de viacutedeo D ndash Computador E ndash Interface graacutefica F ndash Sistema de controle da refri-

geraccedilatildeo G ndash Interface de computador H ndash Viacutedeo gravador I ndash Monitor J ndash Depoacutesito de azoto liacutequido

4123 ndash Conjugaccedilatildeo dos meacutetodos de Termomicroscopia e DSC

Os resultados obtidos a partir de medidas de DSC satildeo normalmente reprodutiacuteveis e quantitativos mas natildeo

podem estar sempre prontamente correlacionadas com a respectiva transformaccedilatildeo de fase ou reacccedilatildeo quiacutemica

que ocorre na substacircncia Tecircm sido feitas tentativas para melhorar alguns meacutetodos termoanaliacuteticos atraveacutes de

uma correlaccedilatildeo entre os seus resultados e as mudanccedilas fiacutesicas ou quiacutemicas da substacircncia em questatildeo As combi-

naccedilotildees destes dois meacutetodos tecircm demonstrado grande sucesso Os efeitos que natildeo mostram nenhuma mudanccedila

de entalpia significativa com DSC podem muitas vezes ser detectadas com microscopia Por outro lado as

investigaccedilotildees termomicroscoacutepicas requerem muitas vezes estimativas dos calores de transformaccedilatildeo fusatildeo e

cristalizaccedilatildeo[50ndash51]

62

4124 ndash Espectroscopia de Absorccedilatildeo no Infravermelho

A Espectroscopia de Absorccedilatildeo no IV estaacute associada ao uso de radiaccedilatildeo electromagneacutetica nesta regiatildeo do espec-

tro para estudar a composiccedilatildeo e a estrutura da mateacuteria

A energia associada agrave absorccedilatildeo na gama do infravermelho eacute capaz de promover transiccedilotildees vibracionais-

rotacionais vibracionais ou rotacionais Considerando que a faixa mais usual de utilizaccedilatildeo corresponde agrave regiatildeo

do infravermelho meacutedio (4000 a 400 cm-1) o estudo das transiccedilotildees vibracionais eacute o mais importante Para que

uma moleacutecula seja capaz de absorver no infravermelho eacute necessaacuterio que ela apresente variaccedilotildees de momento

dipolar associada ao modo vibracional considerado[3652ndash54]

Assim quando um material for avaliado utilizando radiaccedilatildeo infravermelha seraacute obtido um espectro que rela-

ciona absorvacircncia versus comprimento de onda (normalmente eacute utilizado o nuacutemero de onda que eacute o inverso do

comprimento de onda) que indica a ocorrecircncia ou natildeo de absorccedilatildeo pelo material de energia associada agravequele

comprimento de onda Como os grupos funcionais absorvem em diferentes comprimentos de onda eacute possiacutevel

identificar os grupos quiacutemicos presentes na amostra

O polimorfismo em cristais de compostos orgacircnicos eacute causado por diferentes arranjos estruturais da mesma

moleacutecula Se as interacccedilotildees moleculares no cristal satildeo bastantes fortes decorrentes de um fenoacutemeno como as

ligaccedilotildees de hidrogeacutenio as diferenccedilas nas formas polimoacuterficas podem ser evidenciadas com teacutecnicas como a

Espectroscopia de Absorccedilatildeo no Infravermelho IV

Reflectacircncia Total Atenuada (ATR)

Em 1961 Fahrenfort descreveu uma nova teacutecnica para obtenccedilatildeo de espectros de infravermelho para compostos

orgacircnicos a Reflectacircncia Total Atenuada (ATR ndash Attenuated Total Reflectance)

O modo de ATR eacute uma teacutecnica natildeo destrutiva que permite a obtenccedilatildeo de espectros de amostras soacutelidas ou

liacutequidas tais como soacutelidos pouco soluacuteveis poacutes pastas entre outras Eacute tambeacutem adequado para caracterizaccedilatildeo de

materiais que sejam demasiado finos ou que absorvam demasiado intensamente quando analisados por espec-

troscopia de transmitacircncia Na espectroscopia de infravermelhos por ATR a superfiacutecie da amostra eacute colocada

em contacto com a superfiacutecie de um cristal apropriado muitas vezes feito de Germeacutenio (Ge) ou de Seleneto de

Zinco (ZnSe) A radiaccedilatildeo infravermelha proveniente da fonte passa atraveacutes do cristal Quando o acircngulo de

incidecircncia na interface amostra cristal excede o acircngulo criacutetico a reflexatildeo total interna da radiaccedilatildeo ocorre e uma

onda evanescente eacute estabelecida na interface A radiaccedilatildeo eacute reflectida atraveacutes do cristal penetrando na amostra a

cada reflexatildeo ao longo da superfiacutecie do cristal (como esquematizado na figura seguinte Figura 44)

63

Figura 44 ndash Sistema ATR de muacuteltipla reflexatildeo

O feixe de radiaccedilatildeo perde energia no comprimento de onda em que o material da amostra absorve Apoacutes este

processo a radiaccedilatildeo atenuada resultante eacute direccionada do cristal para o percurso normal do feixe no espectro-

fotoacutemetro sendo medida pelo detector originando o espectro da amostra A profundidade da penetraccedilatildeo da

radiaccedilatildeo na amostra e o nuacutemero total de reflexotildees ao longo do cristal podem ser controlados pela variaccedilatildeo do

acircngulo de incidecircncia assim como pela selecccedilatildeo do tipo de cristal

Num espectrofotoacutemetro ATR tem de existir um contacto muito proacuteximo entre a amostra e a superfiacutecie do cris-

tal uma vez que o efeito ATR tem lugar nesta Daiacute que se utilize por vezes uma prensa de modo a garantir um

perfeito contacto entre a superfiacutecie da amostra e o cristal como no caso dos soacutelidos particulados

Nesta teacutecnica pouca ou nenhuma preparaccedilatildeo da amostra eacute requerida o que constitui uma grande vantagem nos

estudos de polimorfismo podendo ser usada na anaacutelise de uma grande variedade de soacutelidos e liacutequidos consoan-

te o tipo de cristal

Eacute importante realccedilar que apesar dos benefiacutecios esta teacutecnica possui algumas limitaccedilotildees que incluem a sensibili-

dade inferior em comparaccedilatildeo agrave proporcionada pelos meacutetodos convencionais

Procedimento experimental e equipamento utilizado

Os estudos de espectroscopia de absorccedilatildeo no infravermelho foram realizados num espectroacutemetro FTIR Ther-

moNicolet IR300 resoluccedilatildeo de 1cm-1 com a teacutecnica da pastilha de KBr e num PerkinElmer Spectrum 400 FT-

IRATR resoluccedilatildeo de 1cm-1

As amostras foram preparadas misturando-se uma certa quantidade de amostra com brometo de potaacutessio (cer-

ca de 07 mg de amostra e 100 mg de KBr)

4125 ndash Difracccedilatildeo de Raios X

Dentre as vaacuterias teacutecnicas de caracterizaccedilatildeo de materiais a teacutecnica de difracccedilatildeo de raios X eacute a mais indicada na

determinaccedilatildeo das fases cristalinas presentes nesses materiais Isto eacute possiacutevel porque nos cristais os aacutetomos se

64

ordenam em planos cristalinos separados entre si por distacircncias da mesma ordem de grandeza dos comprimen-

tos de onda dos raios X

Ao incidir um feixe de raios X num cristal o mesmo interage com os aacutetomos presentes originando o fenoacutemeno

de difracccedilatildeo A difracccedilatildeo de raios X ocorre segundo a Lei de Bragg (Equaccedilatildeo 1) a qual estabelece a relaccedilatildeo

entre o acircngulo de difracccedilatildeo e a distacircncia entre os planos que a originaram (caracteriacutesticos para cada fase cristali-

na)[55]

Figura 45 ndash Difracccedilatildeo de raios X e a Lei de Bragg[56]

A principal aplicaccedilatildeo da difracccedilatildeo de raios X refere-se agrave identificaccedilatildeo de compostos cristalinos sejam eles orgacirc-

nicos ou inorgacircnicos

Os planos de difracccedilatildeo e as suas respectivas distacircncias interplanares bem como as densidades de aacutetomos (elec-

trotildees) ao longo de cada plano cristalino satildeo caracteriacutesticas especiacuteficas e uacutenicas de cada substacircncia cristalina da

mesma forma que o padratildeo difractomeacutetrico por ela gerado Dentre as vantagens da teacutecnica de difracccedilatildeo de raios

X para a caracterizaccedilatildeo de fases destacam-se a simplicidade e rapidez do meacutetodo a confiabilidade dos resulta-

dos obtidos (pois o perfil de difracccedilatildeo obtido eacute caracteriacutestico para cada fase cristalina) a possibilidade de anaacutelise

de materiais compostos por uma mistura de fases e uma anaacutelise quantitativa destas fases[55]

Os ensaios de difracccedilatildeo de raios X de poacute foram realizados no Centro de Estudos de Materiais no Departamen-

to de Fiacutesica da Universidade de Coimbra

Procedimento experimental e equipamento utilizado

Foi preenchido um capilar de vidro com o poacute obtido pela moagem dos soacutelidos As amostras foram colocadas

num difractoacutemetro de poacute ENRAF-NONIUS (equipado com um detector CPS120 por INEL) e os dados foram

recolhidos durante 5h usando a geometria Debye-Scherrer Foi usada radiaccedilatildeo Cu Kα1 (λ = 1540598Aring) Como

calibrante externo foi usado o AlK(SO4)212H2O

Lei de Bragg nλ = 2d sen θ (Equaccedilatildeo 1) n nuacutemero inteiro (ordem de difracccedilatildeo) λ comprimento de onda dos raios X incidentes d distacircncia interplanar θ acircngulo de difracccedilatildeo

65

Bibliografia

[1] ndash Vencato I Estruturas Cristalinas por Difracccedilatildeo de Raios-X Caderno Brasileiro de Ensino de Fiacutesica Volume 5

(1988)

[2] ndash Atkins P Paula J Atkins Fiacutesico-Quiacutemica LTC Volume 1 7ordfEdiccedilatildeo (2003-2004)

[3] ndash Drago R Physical Methods For Chemists 2ordf Ed Saunders amp H B J College Publishers 17 (1992) 702

[4] ndash Giron D Thermochimica Acta 248 (1995) 1

[5] ndash Nangia A Accounts of Chemical Research 41 5 (2008) 595

[6] ndash Froehlich PE Gasparotto FS Journal of Basic and Applied Pharm Sciences 26 3 (2005) 205

[7] ndash Llinagraves A Goodman J Drug Discovery Today 13 516 (2008) 198

[8] ndash Costa L Universidade Federal do Rio Grande do Sul ldquoAvaliaccedilatildeo do Polimorfismo de Faacutermacos utiliza-

dos para a produccedilatildeo de medicamentos geneacutericos no Brasilrdquo (2005)

[9] ndash Lachman L Liebeman HA et all Teoria e Praacutetica na Induacutestria Farmacecircutica 1 (2005) 505

[10] ndash Bernstein J Crystal Polymorphism Engineering of Crystalline Materials Properties Springer Netherlands (2008) 87

[11] ndash Rodriacuteguez-Spong B Price C et all D Advanced Drug Delivery 56 (2004) 241

[12] ndash Buerger A Ramberger R Mikrochimica Acta 2 (1979) 259

[13] ndash Erdemir D Lee A et all Accounts of Chemical Research 42 (2009) 621

[14] ndash Manrich S Zanotto E et all Poliacutemeros Ciecircncia e Tecnologia ldquoAplicabilidade da Teoria Claacutessica da Nuclea-

ccedilatildeo Modificada (CD-CNT) agrave Cristalizaccedilatildeo de Poliacutemerosrdquo

[15] ndash Aaltonen J Allesoslash M et all European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics 71 (2009) 23

[16] ndash Chis V Picircrnau A et all Chemical Physics 316 (2005) 153

[17] ndash wwwffuppttoxicologiamonografiasano0304TuberculosedocPIRAZINAMIDAhtml

[18] ndash Becker C Dressman JB et all Journal of Pharmaceutical Sciences 97 9 (2008) 3709

[19] ndash Takaki Y Sasada Y Watanabeacute T Acta Crystallographica 13 (1960) 693

[20] ndash Ro G Sorum H Acta Crystallographica B28 (1972) 991

[21] ndash Ro G Sorum H Acta Crystallographica B28 (1972) 1677

[22] ndash Nakata K Takaki Y Memoirs of Osaka Kyoiku University Ser III Natural science and applied science 36 (1987)

93

[23] ndash Borba A Albrecht M et all Physical Chemistry Chemical Physics 10 (2008) 7010

[24] ndash Takano T Sasada Y et all Acta Crystallographica 21 (1966) 514

[25] ndash Borba A Zavaglia A et all Journal of Physical Chemistry A 112 (2008) 45

[26] ndash Marques L Departamento e Centro de Quiacutemica da Universidade de Eacutevora ldquoO Ibuprofeno Um faacutermaco com

sucessordquo

[27] ndash Perlovich G Kurkov S et all Journal of Pharmaceutical Sciences 93 (2004) 654

[28] ndash Rasenack N Muumlller B International Journal of Pharmaceutics 245 (2002) 9

[29] ndash Carvalho P Cass Q et all Brazilian Journal of Chemical Engineering 23 (2006) 291

[30] ndash Khan G Jiabi Z Drug Development and Industrial Pharmacy 24(5) (1998) 463

[31] ndash Rasenack N Muumlller W Development and Industrial Pharmacy 28 (2002) 1077

66

[32] ndash Dudognon E Danegravede F et all Pharmaceutical Research 25 (2008) 2853

[33] ndash wwwscribdcomdoc4003825Fisica-Difraccao-de-Raio-X (28082010)

[34] ndash Delgado M Marquez F et all Spectroscopy Lett 21 (1998) 841

[35] ndash Lautie A Froment F et all Spectroscopy Lett 9 (1976) 289

[36] ndash Chis V Pirnau A et all Chemical Physics 316 (2005) 153

[37] ndash Kalkar K Bhosekar M et all Spectrochimica Acta Part A 45 (1989) 635

[38] ndash Favila A Gallo M Mitnik D Journal of Molecular Modeling 13 (2007) 505

[39] ndash Gunasekaran S Sailatha E et all Indian Journal of Pure and Applied Physics 47 (2009) 259

[40] ndash Akyuz S Journal of Molecular Structure 651 (2003) 541

[41] ndash Jurneacuteen P Werngren J et all Antimicrobial Agents and Chemotheraphy 52 5 (2008) 1852

[42] ndash Garekani H Sadeghi F et all Drug Development and Industrial Pharmacy 27(8) (2001) 803

[43] ndash Kawakami K Miyoshi K et all Journal of Pharmaceuticals Sciences 95 (2006) 1354

[44] ndash Lee T Chang G Crystal Growth and Design 9 (2009) 3551

[45] ndash Xue Y Zhao Q et all Journal of Colloid and Interface Science 243 (2001) 388

[46] ndash Sabbah R An W et all Thermochimica Acta 331 (1999) 93

[47] ndash Gatta G Richardson J et all Pure and Applied Chemistry 78 (2006) 1455

[48] ndash Seefeldt K Miller J et all Journal of Pharmaceutical Sciences 96 5 (2007) 1147

[49] ndash Charsley E Stewart C et all Journal of Thermal Analysis and Calorimetry 72 (2003) 1087

[50] ndash Celis K Driessche I et all Measurement Science Review 1 1 (2001) 181

[51] ndash Wiedemann H Bayer G Journal of Thermal Analysis 30 (1985) 1273

[52] ndash wwwgooglept

[53] ndash Brittain H Journal of Pharmaceutical Sciences 86 4 (1997) 405

[54] ndash Norris T Aldridge P Sekulic S Analyst 122 (1997) 549

[55] ndash Albers A Melchiades F et all Ceracircmica 48 305 (2002) 34

[56] ndash Kahn H PMI-2201 Difracccedilatildeo de Raios X 1

[57] ndash Tuberculosis 88 2 (2008) 141

[58] ndash Akyuz S Journal of Molecular Structure 651-653 (2003) 541

[59] ndash Brittain H (ed) Physical Characterization of Pharmaceutical Solids (1995)

[60] ndash Šestaacutek J Comprehensive Analytical Chemistry XII XI (1984)

[61] ndash Casimiro MH Leal JP et all Anaacutelise Calorimeacutetrica aplicada a Poliacutemeros Bioloacutegicos 29

[62] ndash Yu-Chu M Li Thermochimica Acta 476 (2008) 1

[63] ndash Morbidoni H Quiacutemica Viva 3 (2004)

[64] ndash Yoshida S Pharmaceutical Society of Japan 11 5 (1963) 628

[65] ndash Sreevatsan S Pan X et all Antimicrobial Agents and Chemotheraphy 41 3 (1997) 636

[66] ndash Wesotowski M Konarski T Journal of Thermal Analysis 45 (1995) 1199

[67] ndash Vippagunta S Brittain H Grant D Advanced Drug Delivery 48 (2001) 3

[68] ndash Nunes S Euseacutebio M et all International Journal of Pharmaceutics 285 (2004) 13

[69] ndash Akalin E Akyuz S Vibrational Spectroscopy 42 (2006) 333

[70] ndash Szablowicz M Karpiński A et all Transition Metal Chemistry 31 (2006) 1075

67

[71] ndash Castro R Maria T et all Crystal Growth amp Design 10 (2010) 274

[72] ndash Correcirca R Lima D et all Laboratoacuterio de Cristalografia Instituto de Fiacutesica de Satildeo CarlosUSP

[73] - Buerger A Ramberger R Mikrochimica Acta 2 (1979) 273

[74] ndash Wirth D Stephenson G Organic Process Research amp Development 1 (1997) 55

[75] ndash Wang Y Li Y et all Spectrochimica Acta Part A 56 (2000) 2637

[76] ndash Byrn S Pfeiffer R et all Pharmaceutical Research 12 (1995) 945

[77] ndash Khankari R Grant D Thermochimica Acta 248 (1995) 61

[78] ndash Gavezzotti A Fillippini G Journal of the American Chemical Society 117 (1995) 12299

[79] ndash Hancock B Zografi G Journal of Pharmaceuticals Sciences 86 (1997) 1

[80] ndash Yu L Advanced Drug Delivery Reviews 48 (2001) 27

[81] ndash Kitamura M Journal of Crystal Growth 237-239 (2002) 2205

[82] ndash Snider D Addicks W et all Advanced Drug Delivery Reviews 56 (2004) 391

[83] ndash Allesoslash M Berg F et all Journal of Pharmaceuticals Sciences 97 (2008) 2145

[84] ndash Lerdkanchanaporn S Dollimore D Journal of Thermal Analysis 49 (1997) 879

[85] ndash Beach J Park M et all Pharmaceutical Development and Technology 10 (2005) 413

[86] ndash Passerini N Albertini B et all European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics 15 (2002) 71

68

69

Apecircndice

70

71

Algoriacutetmo de decisatildeo Q6A

(1)

Pesquisa de polimor-fos com o novo

faacutermaco

Apresenta diferentes polimorfos

NAtildeO Nenhuma acccedilatildeo a ser

tomada

SIM

Caracterizar as formas por - Difracccedilatildeo de raios-X de poacute - DSC Anaacutelise Teacutermica - Microscopia - Espectroscopia

IR PARA 2

72

(2)

Os polimorfos apre-sentam diferentes

propriedades

NAtildeO

SIM

Afecta a seguranccedila e a eficaacutecia do faacutermaco

Nenhum teste ou criteacuterio de aceitaccedilatildeo para o faacutermaco

NAtildeO

SIM

Estabelecer um criteacuterio de aceitaccedilatildeo para os polimorfos do faacutermaco IR PARA 3

73

(3)

Observa-se em (1) que primeiramente se estabelecem as caracteriacutesticas das possiacuteveis formas cristalinas do faacuter-

maco e as suas propriedades fiacutesico-quiacutemicas conforme o caso bem como a sua forma de detecccedilatildeo pelas meto-

dologias indicadas

Posteriormente a acccedilatildeo (2) visa estabelecer o impacto destas formas polimoacuterficas na seguranccedila e eficaacutecia do

faacutermaco auxiliando na determinaccedilatildeo de criteacuterios de aceitaccedilatildeo do faacutermaco e na avaliaccedilatildeo do risco sanitaacuterio que

representa tal fenoacutemeno num caso especiacutefico Havendo este risco o ICH estabeleceu em (3) vias de monitori-

zaccedilatildeo das alteraccedilotildees

O faacutermaco encontra-se dentro dos criteacuterios de

aceitaccedilatildeo dos ensaios de qualidade com modifica-

ccedilatildeo na proporccedilatildeo dos polimorfos

SIM Nenhum teste ou criteacuterio de aceitaccedilatildeo

para o faacutermaco

NAtildeO

Monitorar o polimorfismo durante a estabilidade do faacutermaco

A modificaccedilatildeo pode afectar a seguranccedila ou a

eficaacutecia

NAtildeO Natildeo haacute necessidade de estabelecer criteacuterios de aceitaccedilatildeo para polimorfis-

mo do faacutermaco

SIM

Estabelecer criteacuterios de aceitaccedilatildeo consis-tente com a seguranccedila eou eficaacutecia

23

2 Resultados e Discussatildeo

21 Estudo da Pirazinamida

211 ndash Avaliaccedilatildeo Preliminar

Na tabela 21 satildeo apresentadas imagens registadas sob luz polarizada dos soacutelidos obtidos por cristalizaccedilatildeo a

partir das soluccedilotildees por liofilizaccedilatildeo e tambeacutem da amostra de partida

Tabela 21 ndash Pirazinamida Imagens dos soacutelidos obtidos em diferentes condiccedilotildees experimentais (luz polarizada

ampliaccedilatildeo 200x)

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

1

-

Amostra comercial

4

Acetona

P1

2

-

P2

5

Dioxano

P1

3

Aacutegua

P1

6

Acetonitrilo

P1

Como pode concluir-se das imagens apresentadas na tabela os soacutelidos obtidos apresentam morfologias diferen-

tes Nas amostras obtidas em aacutegua e acetona na amostra comercial e na obtida por liofilizaccedilatildeo os cristais tecircm a

forma de agulhas apesar de apresentarem tamanhos diferentes muito mais finos no caso do liofilizado Os

cristais que precipitaram usando dioxano e acetonitrilo como solvente apresentam-se sob a forma de placas

A caracterizaccedilatildeo dos soacutelidos 1 a 5 foi efectuada por difracccedilatildeo de raios-X de poacute Os difractogramas obtidos

experimentalmente estatildeo representados nas Figuras 21 a 24 conjuntamente com os espectros simulados que

mais se lhe aproximam

24

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Inte

nsid

ade

2Theta

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Inte

nsid

ade

2Theta

Figura 21 ndash Espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute a) pirazinamida comercial b) simulado para a forma α

O difractograma de poacute da forma α da pirazinamida tem picos caracteriacutesticos a 2θ = 78 137 153 177 243

264 274 276 278ordm A semelhanccedila dos perfis dos difractogramas da pirazinamida comercial com o desta for-

ma natildeo deixa duacutevidas de que a amostra de partida eacute o polimorfo α

Para a pirazinamida cristalizada em aacutegua (conforme descrito na secccedilatildeo 4111) fez-se um estudo semelhante

natildeo foram encontradas mudanccedilas significativas na estrutura do soacutelido relativamente agrave amostra comercial pois

apesar de ter sido cristalizada a partir de aacutegua o difractograma possui picos com localizaccedilatildeo e intensidade relati-

va idecircnticas agraves presentes no polimorfo alfa da pirazinamida tendo assim sido o soacutelido identificado com a forma

α

Do mesmo modo a coincidecircncia do espectro obtido para a amostra obtida por liofilizaccedilatildeo e do simulado para a

forma γ permitiu concluir que por liofilizaccedilatildeo se obteve o polimorfo γ Figura 22 com picos caracteriacutesticos a 2θ

= 129 173 184 239 254 259 272 274 297 303 336 393ordm

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Inte

nsid

ad

e

2Theta

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Inte

nsid

ad

e

2Theta

Figura 22 ndash Espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute a) amostra de pirazinamida obtida por liofilizaccedilatildeo b) simulado para o

polimorfo γ

A cristalizaccedilatildeo de acetona origina a forma δ da pirazinamida (Figura 23) com picos caracteriacutesticos a 2θ = 91

164 173 182 200 235 277ordm

a) b)

a) b)

25

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Inte

nsid

ad

e

2Theta

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Inte

nsid

ad

e

2Theta

Figura 23 ndash Espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute a) pirazinamida cristalizada em acetona b) simulado para a forma δ

Em dioxano foi obtida uma mistura das formas β ( 2θ = 126 168 169 253 255 267 272ordm) e γ como se

conclui da Figura 24

0 5 10 15 20 25 30 35 40

2Theta

Inte

nsid

ad

e

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Inte

nsid

ad

e

2Theta

γγγγ

ββββ

Figura 24 ndash Espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute a) amostra cristalizada em dioxano b) espectro simulado das formas

β e γ

A amostra cristalizada em acetonitrilo natildeo foi avaliada por este meacutetodo de estudo e seraacute discutida mais agrave frente

Dispomos de amostras puras dos polimorfos α δ e γ da pirazinamida sendo portanto possiacutevel fazer a sua

caracterizaccedilatildeo por espectroscopia de infravermelho e investigar a relaccedilatildeo de estabilidade entre as fases

212 ndash Caracterizaccedilatildeo por Espectroscopia de Infravermelho

A anaacutelise por espectrofotometria de infravermelho pode ser de grande utilidade na caracterizaccedilatildeo de estruturas

polimoacuterficas quanto agrave sua estrutura quiacutemica fornecendo indicaccedilatildeo de ocorrecircncia de modificaccedilotildees apoacutes o pro-

a) b)

a) b)

26

cesso de cristalizaccedilatildeo Para poder ser utilizada com esta finalidade eacute necessaacuterio produzir amostras puras de cada

um dos polimorfos e caracterizaacute-los previamente

Nos estudos publicados sobre infravermelho da pirazinamida no estado soacutelido foi utilizada a forma α [3435] e

em muitos trabalhos natildeo eacute identificado o polimorfo utilizado [36ndash40] Neste trabalho estamos em condiccedilotildees de

fazer a caracterizaccedilatildeo espectroscoacutepica das formas α γ e δ da pirazinamida

Neste composto satildeo de particular relevacircncia os modos vibracionais envolvendo os grupos NndashH e C=O (grupos

envolvidos na formaccedilatildeo de ligaccedilotildees de hidrogeacutenio) que seratildeo alvo de anaacutelise mais detalhada

Os espectros de infravermelho registados para os polimorfos α δ e γ da pirazinamida satildeo apresentados nas

Figuras 25 a 27 Estes espectros foram obtidos em pastilha de KBr Espectros obtidos no modo de reflectacircncia

total atenuada provaram que a preparaccedilatildeo da pastilha natildeo tem efeito nas formas polimoacuterficas

3600 3500 3400 3300 3200 3100 3000 2900 2800

Absorvancia au

Numero de onda cm-1

3412

3289

3161

2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400

Absorvancia au

439

551

669

786

874

1022

1165

1389

1510

1598

Numero de onda cm-1

1707

1620

Figura 25 ndash Espectro de IV da pza comercial polimorfo α a) 3650 ndash 2800 cm-1 b) 2000 ndash 400 cm-1

Satildeo registadas diferenccedilas notoacuterias nos espectros dos trecircs polimorfos Iremos referir as mais significativas

O espectro de absorccedilatildeo na regiatildeo do infravermelho da pirazinamida comercial (Figura 25 polimorfo α) apre-

senta bandas intensas em 3412 3289 e 3161 cm-1 atribuiacutedas agrave elongaccedilatildeo do NndashH e em 1707 cm-1 atribuiacuteda ao

grupo amida (elongaccedilatildeo C=O e deformaccedilatildeo angular NH2 amida I)) No caso do polimorfo γ Figura 26 a

elongaccedilatildeo do NndashH daacute origem a bandas em 3433 3308 3252 e 3166 e a vibraccedilatildeo Amida I daacute lugar a bandas em

1707 e 1686 cm-1

a) b)

27

3600 3500 3400 3300 3200 3100 3000 2900 2800

00

05

10

15

Numero de onda cm-1

Absorvancia au 3433

3308

3252

3166

2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400

00

05

10

15

1585

434549

653779

876

1027

1053

1168

1373

1524

1603

Numero de onda cm-1

Absorvancia au 1707

1686

Figura 26 ndash Espectro de IV da pza liofilizada polimorfo γ a) 3650 ndash 2800 cm-1 b) 2000 ndash 400 cm-1

O espectro de IV do polimorfo δ Figura 27 apresenta na regiatildeo de elongaccedilatildeo do NndashH um perfil proacuteximo do

do polimorfo α mas os maacuteximos de absorvacircncia situam-se a 3426 3287 e 3168 cm-1 Recordar que na estrutura

cristalina de ambos os polimorfos estatildeo presentes diacutemeros centrossimeacutetricos os quais natildeo existem no polimorfo

γ A vibraccedilatildeo Amida I tem o maacuteximo de absorvacircncia no valor de energia mais baixo dos trecircs polimorfos 1674

cm-1

3600 3500 3400 3300 3200 3100 3000 2900 2800

02

04

06

08

10

12

14

16

18

20

Absorvancia au

Numero de onda cm-1

3426

3287

3168

2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400

02

04

06

08

10

12

14

16

18

20

439561657

873

1027

1063

1089

1176

1385

1436

1524

1591

Absorvancia au

Numero de onda cm-1

1674

Figura 27 ndash Espectro de IV da pza cristalizada de acetona a 25ordmC polimorfo δ a) 3650 ndash 2800 cm-1 b) 2000 ndash 400 cm-1

213 ndash Investigaccedilatildeo de relaccedilotildees de estabilidade dos polimorfos da Pirazinamida

Iniciou-se a investigaccedilatildeo com o estudo de pza comercial polimorfo α por calorimetria diferencial de varrimen-

to com velocidade de varrimento β = 10ordmCmin efectuando aquecimento entre 25ordmC e 197ordmC

A Figura 28 mostra um termograma tiacutepico obtido nestas condiccedilotildees para a pza comercial

a) b)

a) b)

28

60 80 100 120 140 160 180 200

20

30

40

50

60

70

Flu

xo

de

Ca

lor

(mw

)

Temperatura (C)

Figura 28 ndash Curva de DSC do polimorfo α da pirazinamida aquecimento de 75ordmC ateacute 197ordmC β = 10ordmCmin

m = 122mg

A curva de de DSC do polimorfo α apresenta dois sinais endoteacutermicos De um conjunto de 6 amostras inde-

pendentes obteve-se para o 1ordmpico os valores de Tonset = (1462 plusmn 03) ordmC e ∆H = (14 plusmn 03) kJmol e para o

2ordmpico Tonset = (1881 plusmn 05) ordmC e ∆H = (281 plusmn 02) kJmol A Tabela 22 sumaria os resultados obtidos

Tabela 22 ndash Valores de temperatura e de entalpia das transiccedilotildees observadas no aquecimento da

pirazinamida polimorfo α β = 10ordmCmin

1ordmPico 2ordmPico

Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) 1 1462 15 1883 280 2 1464 17 1886 284 3 1459 12 1878 281 4 1466 09 1873 280 5 1458 16 1881 283 6 1463 12 1883 279

Meacutedia e desvio padratildeo 1462plusmn03 14plusmn03 1881plusmn05 281plusmn02

A partir do conhecimento termodinacircmico que se tem e dos valores de entalpia calculados podemos prever que

o 1ordmpico da curva de DSC da Figura 28 corresponde a uma transiccedilatildeo de fase soacutelido-soacutelido do composto e o 2ordm

pico corresponde agrave sua fusatildeo uma vez que o valor de entalpia deste uacuteltimo eacute muito superior quando compara-

do com o primeiro Um processo de aquecimento de 25ordmC ateacute 197ordmC efectuado por termomicroscopia permitiu

registar as imagens apresentadas na Figura 29

29

34ordmC 97ordmC 135ordmC 153ordmC

155ordmC 158ordmC 172ordmC 177ordmC

184ordmC 187ordmC 189ordmC 192ordmC

Figura 29 ndash Transiccedilotildees de fase observadas para a pza comercial por termomicroscopia de luz polarizada no decurso do

aquecimento de 25ordmC a 197ordmC β = 10ordmCmin ampliaccedilatildeo 200x

Estas imagens confirmam a identificaccedilatildeo das transiccedilotildees discutidas acima

Seguidamente fez-se um estudo mais pormenorizado destes resultados realizando dois aquecimentos um pri-

meiro ateacute ao fim da transiccedilatildeo de fase (de 25ordmC ateacute 160ordmC) seguido de arrefecimento ateacute 25ordmC e depois de aque-

cimento ateacute agrave fusatildeo (de 25ordmC ateacute 197ordmC) Os resultados obtidos estatildeo exemplificados na Figura 210 Nos pro-

cessos de arrefecimento natildeo foi registado qualquer pico (arrefecimento conduzido a 20ordmCmin 10ordmCmin

5ordmCmin e 2ordmCmin)

20000 40000 60000 80000 100000 120000 140000 160000 180000 200000

200000

300000

400000

500000

600000

2

Flu

xo d

e C

alo

r (m

W)

Temperatura (C)

1

Figura 210 ndash Curva de DSC da pza comercial com β = 10ordmCmin e m = 115mg a) 1ordm aquecimento de 25ordmC a 160ordmC

b) 2ordm aquecimento de 25ordmC a 197ordmC apoacutes arrefecimento do soacutelido 2 ateacute agrave temperatura ambiente

a)

b)

20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

Temperatura (ordmC)

20

30

40

50

60

30

Os resultados de quatro experiecircncias levadas a cabo nestas condiccedilotildees estatildeo indicados na Tabela 23

Tabela 23 ndash Valores de temperatura e de entalpia de transiccedilatildeo obtidos por aquecimento da

pirazinamida polimorfo α nas condiccedilotildees indicadas na Figura 210 β = 10ordmCmin

Curva a) Curva b)

Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) 1 1464 14 1885 281 2 1462 12 1879 284 3 1462 16 1882 277 4 1465 14 1884 282

Meacutedia e desvio padratildeo 1463plusmn02 14plusmn02 1883plusmn02 281plusmn03

Com estes resultados podemos confirmar a existecircncia de uma transiccedilatildeo de fase por volta dos 146ordmC (no 1ordm

aquecimento) Tonset = (1463 plusmn 02)ordmC ∆H = (14 plusmn 02) kJmol n = 4 e apenas a ocorrecircncia de fusatildeo por

volta dos 188ordmC no 2ordm aquecimento Tonset = (1883 plusmn 02)ordmC ∆H = (281 plusmn 03) kJmol Pode concluir-se que a

forma inicial da pza comercial se transforma noutra e que eacute esta segunda que sofre fusatildeo

O espectro de infravermelho da amostra obtida apoacutes a transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido Figura 211 aponta para a trans-

formaccedilatildeo do polimorfo α no polimorfo γ

3600 3450 3300 3150 3000

-01

00

01

02

03

04

05

06

07

08

09

10

3285

3414

Absorvancia au

Numero de onda cm-1

a)

b)

3430

33073244

3164

3085

2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400

-01

00

01

02

03

04

05

06

07

08

09

10

4371523

1601

617

1157

1512

1578

1610

546

651775

877

1025

10541169

1374

1582

Absorvancia au

Numero de onda cm-1

a)

b)

1706

1687

Figura 211 ndash Espectro de IV da pza comercial a) composto de partida b) apoacutes transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido i) 3650 ndash 2800 cm-

1 ii) 2000 ndash 400 cm-1

Com a teacutecnica de difracccedilatildeo de raios X aplicada a uma amostra de pza comercial aquecida ateacute 160ordmC confirmou-

se que a forma cristalina final (apoacutes transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido) eacute a forma gama (γ-pirazinamida)

Uma amostra obtida por aquecimento do polimorfo α ateacute 160ordmC foi deixada agrave temperatura ambiente e foi

novamente analisada 3 meses depois efectuando um aquecimento ateacute 197ordmC verificando-se que mesmo apoacutes

este tempo natildeo sofreu alteraccedilatildeo o termograma obtido eacute similar ao apresentado na Figura 210 b)

Para o polimorfo obtido por liofilizaccedilatildeo polimorfo γ o estudo calorimeacutetrico por DSC conduziu a curvas

exemplificadas na Figura 212 o que era o esperado atendendo aos resultados jaacute referidos

i) ii)

31

20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

20

40

60

80

Temperatura (C)

Flu

xo

de

ca

lor

(mW

)

Figura 212 ndash Curva de DSC do polimorfo γ da pirazinamida aquecimento de 25ordmC ateacute 197ordmC β = 10ordmCmin

m = 303mg

Na curva de DSC do polimorfo γ (Figura 212) observa-se apenas um sinal endoteacutermico correspondente agrave

fusatildeo da amostra De um conjunto de 3 amostras independentes obteve-se para o processo de fusatildeo os valores

de Tonset = (1882 plusmn 01)ordmC e ∆H = (280 plusmn 02)kJmol Tabela 24

Tabela 24 ndash Valores de temperatura e de entalpia de transiccedilatildeo de fase registada no aque-

cimento da pirazinamida polimorfo γ β = 10ordmCmin

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

1 1881 280 2 1881 278 3 1883 282

Meacutedia e desvio padratildeo 1882plusmn01 280plusmn02

Com estes resultados podemos concluir que esta forma polimoacuterfica da pirazinamida natildeo experimenta qualquer

transformaccedilatildeo soacutelido-soacutelido antes da fusatildeo

A amostra de pza cristalizada de acetona (polimorfo δ) foi tambeacutem caracterizada por calorimetria diferencial de

varrimento realizando ensaios de aquecimento ateacute 197ordmC com velocidade de 10ordmCmin (Figura 213)

32

20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

20

40

60

Temperatura (C)

Flu

xo

de

ca

lor

(mW

)

Figura 213 ndash Curva de DSC do polimorfo δ da pirazinamida (aquecimento de 25ordmC ateacute 197ordmC β = 10ordmCmin

m = 147mg)

Podemos verificar novamente a ocorrecircncia de duas transformaccedilotildees endoteacutermicas sendo que a primeira corres-

ponde a transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido Tonset = (1305 plusmn 03) ordmC ∆H = (17 plusmn 02) kJmol n = 5 e a segunda agrave fusatildeo

Tonset = (1883 plusmn 01) ordmC ∆H = (276 plusmn 06) kJmol n = 5 A Tabela 25 resume os resultados obtidos

O polimorfo δ foi entatildeo aquecido ateacute 165ordmC (apoacutes a transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido) natildeo se tendo observado qualquer

transiccedilatildeo de fase no arrefecimento subsequente ateacute agrave temperatura ambiente O espectro de difracccedilatildeo de raios-X

de poacute da amostra resultante deste ciclo de aquecimento arrefecimento permitiu concluir que a forma delta se

transforma no polimorfo gama apoacutes aquecimento

Tabela 25 ndash Valores de temperatura e de entalpia das transiccedilotildees de fase registadas no aqueci-

mento da pirazinamida polimorfo δ β = 10ordmCmin

1ordmPico 2ordmPico

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) 1 1308 18 1884 279 2 1303 17 1881 268 3 1304 18 1884 275 4 1301 14 1883 279 5 1307 17 1882 278

Meacutedia e desvio padratildeo 1305plusmn03 17plusmn02 1883plusmn01 276plusmn06

Na Figura 214 a) podemos verificar a existecircncia de uma grande irregularidade no pico correspondente agrave transi-

ccedilatildeo soacutelido-soacutelido o que poderaacute indicar a co-existecircncia de vaacuterias transformaccedilotildees Sendo assim fez-se um novo

estudo efectuando um aquecimento ateacute 137ordmC que eacute a zona onde existem os vaacuterios picos (Figura 214 b)) O

espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute desta amostra confirmou tratar-se da forma γ da pirazinamida natildeo ocor-

33

rendo qualquer outra transiccedilatildeo de fase apesar da irregularidade apresentada nos picos que poderaacute resultar de

heterogeneidade das partiacuteculas soacutelidas

120 140

32

34

36

Flu

xo

de

Calo

r (m

W)

Temperatura (C)

b) Aquecimento ateacute 165 C

a) Aquecimento ateacute 137 C

Figura 214 ndash Curvas de DSC para a pza cristalizada em acetona β = 10ordmCmin a) aquecimento de 25ordmC ateacute 137ordmC m =

147 mg b) aquecimento de 25ordmC ateacute165ordmC m = 152 mg

Foram obtidas para a amostra de pirazinamida gerada por cristalizaccedilatildeo em acetonitrilo amostra 6 na Tabela

21 as curvas de DSC apresentadas na Figura 215 registadas em diferentes condiccedilotildees experimentais aquecimen-

to ateacute agrave fusatildeo no caso da curva a e num ciclo de aquecimentos arrefecimentos no caso das curvas b Os arrefe-

cimentos foram realizados a 10ordmCmin natildeo se registando qualquer transiccedilatildeo de fase nesses varrimentos

Figura 215 ndash Curvas de DSC para a pza cristalizada em acetonitrilo (polimorfos α e δ) a m = 161 mg aquecimento de

25ordmC ateacute 197ordmC b1 m = 181 mg aquecimento de 25ordmC ateacute 135ordmC b2 aquecimento de 25ordmC ateacute 165ordmC apoacutes

arrefecimento de b1 ateacute 25ordmC b3 aquecimento de 25ordmC ateacute 197ordmC apoacutes arrefecimento de b2 ateacute 25ordmC β =

10ordmCmin

Temperatura (ordmC)

Flu

xo d

e C

alo

r (m

W)

34

Na Figura 215 observam-se duas transiccedilotildees endoteacutermicas antes do pico de fusatildeo Estas transformaccedilotildees de fase

foram estudadas por espectroscopia de IV

O espectro de IV da amostra de partida Figura 216 a) confirma que na cristalizaccedilatildeo em acetonitrilo foi gerada

uma mistura dos polimorfos α e δ (Figura 216 a)) Registou-se tambeacutem espectros de IV da amostra aquecida ateacute

135ordmC (como na curva de DSC b1 da Figura 215) Figura 216 b)) seguida de arrefecimento ateacute 25ordmC e da

amostra aquecida ateacute 165ordmC Figura 216 c)

Figura 216 ndash Espectro de Infravermelho de a) amostra de pirazinamida cristalizada em acetonitrilo b) amostra anterior

apoacutes aquecimento ateacute 135ordmC c) amostra apoacutes aquecimento ateacute 165ordmC A) espectros dos polimorfos α e

δ puros B) espectro do polimorfo γ puro

Satildeo evidentes a partir da Figura 216 as transiccedilotildees do polimorfo δ para o polimorfo α que posteriormente se

transforma no polimorfo γ A identidade das fases soacutelidas foi ainda confirmada por difracccedilatildeo de raios-X reali-

zadas em amostras preparadas de forma similar

Apesar de natildeo poder ser obtida a forma polimoacuterfica β pura os dados de DSC e termomicroscopia realizados na

amostra 5 (β + γ) mostram uma transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido endoteacutermica aos 95ordmC β = 10ordmCmin (Figura 217)

originando o polimorfo γ como depois foi confirmado por espectroscopia de IV e pela temperatura de fusatildeo

caracteriacutestica

Numero de onda cm-1

Absorv

ancia

u

a

a)

b)

c)

A

B

35

Figura 217 ndash a) Curvas de aquecimento da pza cristalizada de dioxano polimorfos β e γ m = 166 mg β = 10ordmCmin b)

Imagens de termomicroscopia registadas antes e depois da transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido

Estabilidade relativa dos polimorfos de pirazinamida

Todas as transiccedilotildees de fase verificadas no estudo da pirazinamida satildeo endoteacutermicas e na ausecircncia de mudanccedilas

conformacionais significativas da moleacutecula de pza nos diferentes polimorfos este comportamento aponta para

uma relaccedilatildeo enantiotroacutepica entre as fases envolvidas [122641] De acordo com Burger e Ramberger esta regra

da entalpia da transiccedilatildeo faz previsotildees correctas em 99 dos casos [26] A partir do estudo do comportamento

teacutermico das formas α β δ e γ da pirazinamida pode-se prever o diagrama energia de Gibbs em funccedilatildeo da tem-

peratura que se apresenta na Figura 218

Figura 218 ndash Diagrama de energia temperatura das formas cristalinas (α β δ e γ) da pirazinamida G representa a ener-

gia de Gibbs T a temperatura de transiccedilatildeo

Temperatura (ordmC)

dQ

dt

(mW

)

a) b)

Antes da transiccedilatildeo Depois da Transiccedilatildeo

Temperatura

Energ

ia

36

De acordo com este diagrama o polimorfo δ eacute a forma soacutelida termodinamicamente estaacutevel agrave temperatura

ambiente e o polimorfo γ eacute a forma cristalina mais estaacutevel acima de ~ 145ordmC De realccedilar a elevada estabilidade

cineacutetica de todas as formas polimoacuterficas da pirazinamida

22 Estudo da Picolinamida

Na tabela satildeo apresentadas imagens registadas sob luz polarizada das formas soacutelidas obtidas por cristalizaccedilatildeo a

partir das soluccedilotildees e tambeacutem da amostra de partida

Tabela 26 ndash Picolinamida Imagens dos soacutelidos obtidos em diferentes condiccedilotildees experimentais (luz polarizada

ampliaccedilatildeo 200x)

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

1

-

Amostra comercial

4

Etanol

P1

2

Acetato de etilo

P1

5

Etanol

P2

3

Acetato de etilo

P2

Foram observadas formas cristalinas com diferentes morfologias Quer na utilizaccedilatildeo de acetato de etilo quer na

amostra comercial foram obtidos cristais com a forma de placas apesar de apresentarem tamanhos diferentes

Os cristais que precipitaram usando etanol como solvente apresentam a forma de aglomerados esfeacutericos

Devido a problemas teacutecnicos com o difractoacutemetro de raios-X de poacute do Departamento de Fiacutesica da Universida-

de de Coimbra natildeo foi possiacutevel caracterizar as amostras por este meacutetodo

221 ndash Estudo da Picolinamida comercial

Apenas a picolinamida comercial foi caracterizada num equipamento de difracccedilatildeo de raios-X de poacute sendo a

amostra sujeita a moagem antes do ensaio O difractograma obtido estaacute representado na Figura 219 juntamen-

te com o espectro simulado da forma cristalina de picolinamida que se encontra caracterizada estruturalmente

37

[24] O difractograma de poacute da picolinamida comercial tem picos caracteriacutesticos a 2θ = 1665 1737 2068

2516 2802 3500ordm

10 20 30 40

Inte

nsid

ade

2Theta

b) Simulado

a) Experimental

Figura 219 ndash Espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute da picolinamida comercial a) experimental b) simulado

Da comparaccedilatildeo entre os dois difractogramas natildeo eacute possiacutevel afirmar que nos dois casos as moleacuteculas tenham a

mesma orientaccedilatildeo cristalograacutefica Voltaremos a discutir estes resultados mais tarde

O comportamento teacutermico da amostra de picolinamida comercial foi investigado por calorimetria diferencial de

varrimento e por termomicroscopia com luz polarizada

Na Figura 220 eacute apresentada uma curva tiacutepica obtida no estudo da picolinamida comercial por calorimetria

diferencial de varrimento com uma velocidade de varrimento β = 10ordmCmin realizando um aquecimento de

25ordmC ateacute 115ordmC

20 40 60 80 100

20

40

Temperatura (C)

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Figura 220 ndash Curva de DSC para a PA comercial aquecimento de 25ordmC ateacute 115ordmC β = 10ordmCmin m = 138mg

A curva de DSC da PA comercial Figura 220 apresenta tipicamente trecircs sinais endoteacutermicos De um conjunto

de 3 amostras independentes obteve-se para o 1ordmpico os valores de Tonset = (802plusmn005) ordmC e ∆H =

38

(020plusmn001)kJmol para o 2ordmpico os valores de Tonset = (10175plusmn008) ordmC e ∆H = (022plusmn001) kJmol e para o

3ordmpico os valores de Tonset = (1067plusmn01) ordmC e ∆H = (187plusmn005) kJmol Tabela 27

Tabela 27 ndash Valores de temperatura e de entalpia das transiccedilotildees de fase registadas no aquecimento da pico-

linamida amostra comercial β = 10ordmCmin

1ordmPico 2ordmPico 3ordmPico

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) 1 802 020 1018 022 1066 187 2 802 019 1017 022 1068 187 3 802 020 1018 021 1067 188

Meacutedia e desvio padratildeo 802plusmn005 020plusmn001 10175plusmn008 022plusmn001 1067plusmn01 187plusmn005

Imagens de termomicroscopia obtidas num varrimento realizado em condiccedilotildees idecircnticas satildeo apresentadas na

Figura 221 e confirmam o primeiro processo endoteacutermico como uma transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido

25ordmC 86ordmC 96ordmC 98ordmC

108ordmC 115ordmC

Figura 221 ndash Transiccedilotildees de fase observadas para a PA comercial por termomicroscopia de luz polarizada no decurso do

aquecimento de 25ordmC a 115ordmC β = 10ordmCmin ampliaccedilatildeo 200x

Uma vez confirmada a existecircncia de transiccedilotildees soacutelido-soacutelido no aquecimento da amostra de picolinamida

comercial estudou-se este processo em mais pormenor Fizeram-se ciclos de aquecimento arrefecimento ateacute

95ordmC e ateacute 105ordmC (temperaturas a que se verifica o fim da transiccedilatildeo) que se encontram representadas nas Figu-

ras 222 e 223

39

20 30 40 50 60 70 80 90 100

19

20

21F

luxo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

Arrefecimento

1 Aquecimento

20 40 60 80 100 120

20

30

40

Temperatura (C)

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Figura 222 ndash Curvas de DSC para a PA comercial β = 10ordmCmin m = 147mg a) aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC segui-

do de arrefecimento ateacute 25ordmC b) 2ordm aquecimento de 25ordmC ateacute 115ordmC

20 30 40 50 60 70 80 90 100 110

19

20

21

22

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

Arrefecimento

1 Aquecimento

20 40 60 80 100 120

20

30

40

Temperatura (C)

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Figura 223 ndash Curvas de DSC para a PA comercial β = 10ordmCmin m = 143mg a) aquecimento de 25ordmC ateacute 105ordmC segui-

do de arrefecimento ateacute 25ordmC b) 2ordm aquecimento de 25ordmC ateacute 115ordmC

Como eacute visiacutevel na Figura 222 no processo de arrefecimento natildeo eacute registada qualquer transiccedilatildeo de fase o que se

confirma pela ausecircncia de endoteacutermica correspondente agrave transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido na curva b) Em contrapartida

no processo de arrefecimento ilustrado na Figura 223 regista-se um processo exoteacutermico de baixa energia e no

aquecimento subsequente apenas o principal pico de fusatildeo eacute observado

Antes de passar agrave avaliaccedilatildeo por espectroscopia de Infravermelho dos diferentes soacutelidos obtidos nestes ciclos de

aquecimento arrefecimento referiremos os resultados de estudos por DSC dos soacutelidos obtidos por arrefeci-

mento do fundido

Nas Figuras 224 e 225 ilustram-se alguns resultados de ciclos de aquecimento arrefecimento a partir do fun-

dido β = 10ordmCmin Como se vecirc na Figura 224 c) apoacutes a cristalizaccedilatildeo do fundido satildeo obtidos dois picos de

elevada entalpia com Tonset = 102ordmC e 106ordmC que indiciam fusatildeo de duas formas polimoacuterficas diferentes Com

base nestes resultados eacute razoaacutevel interpretar a transiccedilatildeo a 102ordmC como um processo de fusatildeo Neste sentido o

ciclo aquecimento arrefecimento ilustrado na Figura 223 a) terminaria com a fusatildeo de uma contribuiccedilatildeo resi-

a) b)

a) b)

40

dual de uma forma soacutelida que no arrefecimento cristaliza no polimorfo mais abundante obtendo-se em seguida

fusatildeo desta forma pura Figura 223 b) Pode concluir-se que da comparaccedilatildeo das Figuras 224 e 225 que o arre-

fecimento do fundido pode resultar em formaccedilatildeo de estruturas diferentes em ciclos diferentes

20 40 60 80 100 120

-20

-10

0

10

20

30

40

50

Flu

xo

de C

alo

r (m

W)

Temperatura (C)

c) 2 Aquecimento

b) Arrefecimento

a) 1 Aquecimento

Figura 224 ndash Curvas de DSC para a PA comercial β = 10ordmCmin m = 164mg aquecimento seguido de arrefecimento e

novo aquecimento

20 40 60 80 100 120

-50

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

50

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

e) 3 Aquecimento

d) 2 Arrefecimento

c) 2 Aquecimento

b) 1 Arrefecimento

a) 1 Aquecimento

Figura 225 ndash Curvas de DSC para a PA comercial m = 147mg 1ordmaquecimento β = 10ordmCmin 1ordmarrefecimento β =

1ordmCmin 2ordmaquecimento β = 10ordmCmin 2ordmarrefecimento β = 10ordmCmin 3ordmaquecimento β =

10ordmCmin

Foram registados os espectros de FTIRATR da amostra obtida em ciclos de aquecimento arrefecimento

como referidos na Figura 222 a) e 223 a) Os espectros satildeo apresentados na Figura 226 onde estatildeo tambeacutem

identificadas as bandas principais

41

000

005

010

015

1612

316832751294

695

749

784

825

996

1043

10881155

1221

1246

1288

1386

1440

1468

15671586

1668

C 105

000

007

014

16143060

327434113450

1567

695

749

793

825

910

996

104310911164

1250

1288

1386

1443

1468

1586

Ab

so

rva

ncia

u

a

C 95

3300 3000 2700 1600 1400 1200 1000 800

000

008

016

3060

3451

15671601

1662

31663432

698

755

793

828907

996

10401094

1145

1285

1386

1440

15861659

3166

3273

Numero de onda cm-1

C 253415

Figura 226 ndash Espectro de IVATR da PA comercial a) composto de partida b) apoacutes aquecimento ateacute 95ordmC c) apoacutes

aquecimento ateacute 105ordmC

Eacute interessante verificar a semelhanccedila do perfil das bandas do espectro da picolinamida comercial Figura 226 a)

na regiatildeo de elongaccedilatildeo do NndashH com o dos espectros dos polimorfos α e δ da pirazinamida (Figuras 25 e 27)

Relembremos que nestas duas fases da pirazinamida haacute associaccedilatildeo molecular com a formaccedilatildeo de dois diacutemeros

centrossimeacutetricos que estatildeo tambeacutem presentes no cristal da picolinamida

Os espectros dos soacutelidos resultantes dos diferentes tratamentos teacutermicos diferem principalmente como espera-

do na regiatildeo de elongaccedilatildeo do NndashH e na amida I O espectro c) apresenta grande semelhanccedila com o obtido por

Fausto e Colaboradores [23 25] para um cristal obtido por annealing dum filme de vidro a T = 280 K e corres-

ponde a um polimorfo diferente do que estaacute presente na amostra de partida

O espectro apresentado na Figura 226 b) na interpretaccedilatildeo que temos vindo a fazer seria originado por uma

mistura de polimorfos Para a validaccedilatildeo desta interpretaccedilatildeo seraacute essencial proceder ao estudo por difracccedilatildeo de

raios-X de poacute das amostras preparadas de modo idecircntico

Numa nota final apresenta-se na Figura 227 A o espectro FTIRATR registado apoacutes moagem da amostra de

picolinamida comercial em almofariz no procedimento habitualmente usado na preparaccedilatildeo de pastilha para

infravermelho Como eacute evidente da comparaccedilatildeo com o espectro da amostra analisada sem preparaccedilatildeo Figura

227 B a moagem produz alteraccedilatildeo da forma polimoacuterfica Lembremos que na obtenccedilatildeo do espectro de difrac-

ccedilatildeo de raios-X de poacute apresentado na Figura 219 se procedeu agrave moagem do composto Seraacute portanto necessaacute-

rio realizar mais ensaios sobre a amostra comercial para confirmar as conclusotildees que a Figura 219 indica as

diferenccedilas observadas nos difractogramas poderatildeo resultar da moagem da amostra

a)

b)

c)

42

3600 3500 3400 3300 3200 3100 3000 2900 2800

000

005

010

015

Ab

so

rvacircn

cia

(u

a)

Numero de onda (cm-1)

B Amostra comercial

A Amostra comercial sujeita a moagem

1600 1400 1200 1000 800 600

000

005

010

015

020

025

030

Abso

rvacirc

ncia

(u a

)

Numero de onda (cm-1)

B Amostra comercial

A Amostra comercial sujeita a moagem

Figura 227 ndash Espectro de IVATR da picolinamida a) 3600 ndash 2800 cm-1 b) 1700 ndash 600 cm-1 A amostra comercial sujeita

a moagem B amostra comercial

222 ndash Estudo da Picolinamida cristalizada em acetato de etilo e em etanol

A investigaccedilatildeo do comportamento teacutermico das diferentes amostras obtidas por cristalizaccedilatildeo em soluccedilatildeo por

calorimetria diferencial de varrimento de 25ordmC ateacute agrave fusatildeo estaacute ilustrado nas Figuras 228 a 229 Para os soacutelidos

obtidos por cristalizaccedilatildeo em etanol e em acetato de etilo agrave temperatura ambiente eacute registado um pico de fusatildeo

largo com temperatura de onset entre 96 e 97ordmC e entalpia compreendida entre 15 e 18 kJmol Os ensaios

foram efectuados 3 semanas apoacutes a preparaccedilatildeo das amostras e natildeo eacute expectaacutevel que a largura do pico possa ser

devida agrave contaminaccedilatildeo com o solvente Em ensaios realizados dois meses mais tarde verificou-se que natildeo ocor-

reu alteraccedilatildeo na amostra cristalizada de etanol enquanto que evoluccedilatildeo niacutetida teve lugar na amostra cristalizada

de acetato de etilo agrave temperatura ambiente Figuras 230 e 231

Na amostra obtida por cristalizaccedilatildeo em acetato de etilo com evaporaccedilatildeo do solvente a 4ordmC para aleacutem deste

primeiro pico eacute tambeacutem observado um segundo pico com temperatura de onset Tonset ~ 105ordmC Estes resulta-

dos apontam para a existecircncia de polimorfos gerados concomitantemente por este meacutetodo de cristalizaccedilatildeo

estando previstas novas experiecircncias para verificar a reprodutibilidade dos resultados e caso esta se confirme a

investigaccedilatildeo do soacutelido obtido por difracccedilatildeo de raios-X de poacute e de monocristal

a) b)

43

20 40 60 80 100 120

20

25

30

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

b) PA em acetato de etilo (frio)

a) PA em acetato de etilo (T amb)

Figura 228 ndash Curvas de DSC para a PA cristalizada em acetato de etilo β = 10ordmCmin a) meacutetodo P1prime m = 147 mg b)

meacutetodo P2prime m = 148 mg

20 40 60 80 100 120

20

25

30

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

b) PA em etanol (frio)

a) PA em etanol (T amb)

Figura 229 ndash Curvas de DSC para a PA cristalizada em etanol β = 10ordmCmin a) meacutetodo P1prime m = 152 mg b) meacutetodo

P2prime m = 149 mg

44

20 40 60 80 100 120

20

30

40

50

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

b) Aquecimento em Maio

a) Aquecimento em Marccedilo

Figura 230 ndash Curvas de DSC para a PA cristalizada em acetato de etilo agrave temperatura ambiente β = 10ordmCmin a) aque-

cimento em Marccedilo m = 138 mg b) aquecimento em Maio m = 135 mg

20 40 60 80 100 120

20

22

24

26

28

Flu

xo

de

Calo

r (m

W)

Temperatura (C)

b) Aquecimento em Maio

a) Aquecimento em Marccedilo

Figura 231 ndash Curvas de DSC para a PA cristalizada em etanol agrave temperatura ambiente β = 10ordmCmin a) aquecimento em

Marccedilo m = 139 mg b) aquecimento em Maio m = 144 mg

23 Estudo do Ibuprofeno

Como referido na secccedilatildeo 143 estaacute descrito que a mesma forma polimoacuterfica do ibuprofeno eacute obtida por crista-

lizaccedilatildeo em vaacuterios solventes e seguindo vaacuterios meacutetodos experimentais Os cristais tecircm morfologias diferentes e

propriedades mecacircnicas diferentes [28303142]

45

Neste capiacutetulo apresentam-se os resultados preliminares dum estudo calorimeacutetrico das amostras soacutelidas do ibu-

profeno cristalizadas em diferentes solventes e tambeacutem de amostras comerciais de duas origens distintas reali-

zado com o objectivo de averiguar o seu comportamento teacutermico

As formas soacutelidas obtidas por cristalizaccedilatildeo a partir das soluccedilotildees do ibuprofeno estatildeo apresentadas na tabela

seguinte

Tabela 28 ndash Imagens de formas soacutelidas do Ibuprofeno obtidas em diferentes condiccedilotildees experimentais (luz pola-

rizada 200x)

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

1

-

Comercial Sigma

4

Acetona

P2

2

Acetona

P1

5

n-Hexano

P2

3

n-Hexano

P1

Efectuou-se um estudo por difracccedilatildeo de raios-X de poacute das amostras de Ibuprofeno da Sigma e da amostra cris-

talizada de n-Hexano agrave temperatura ambiente O difractograma obtido experimentalmente para a amostra da

Sigma e o simulado para a forma I estatildeo representados na Figura 232 O espectro obtido para a amostra crista-

lizada em n-hexano era indistinguiacutevel destes

0 10 20 30 40

Inte

nsid

ad

e

2Theta

b) IBP Sigma

a) IBP forma I

Figura 232 ndash Espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute do ibuprofeno a) forma I b) Sigma

46

Da comparaccedilatildeo entre os dois difractogramas eacute possiacutevel afirmar que em ambos os casos as moleacuteculas tecircm a

mesma orientaccedilatildeo cristalograacutefica

Iniciou-se o estudo das amostras de ibuprofeno comercial da Sigma e da USP por Calorimetria Diferencial de

Varrimento com uma velocidade de varrimento β = 10ordmCmin realizando um aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC

(Figuras 233 e 234)

20 30 40 50 60 70 80 90

20

25

30

35

40

Temperatura (C)

Flu

xo d

e C

alo

r (m

W)

Figura 233 ndash Curva de DSC para o IBP comercial Sigma aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC β = 10ordmCmin m = 125mg

20 30 40 50 60 70 80 90

20

22

24

26

28

Temperatura (C)

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Figura 234 ndash Curva de DSC para o IBP USP aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC β = 10ordmCmin m = 134mg

As curvas de DSC apresentam apenas um sinal endoteacutermico estando os paracircmetros caracteriacutesticos da curva de

fusatildeo apresentados na Tabela 29

47

Tabela 29 ndash Valores de temperatura e de entalpia da transiccedilatildeo de fase registada no

aquecimento do ibuprofeno amostra da Sigma e da USP β = 10ordmCmin

Sigma USP

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

1 747 251 752 257 2 753 253 752 256 3 751 260 752 256 4 751 246 752 257

Meacutedia e desvio padratildeo 751plusmn03 253plusmn05 752plusmn005 257plusmn005

Natildeo haacute diferenccedilas significativas entre os resultados obtidos para as duas amostras apesar do pico de fusatildeo da

amostra da USP ser mais estreito

O estudo das amostras ibuprofeno obtidas por cristalizaccedilatildeo de acetona (P1 e P2) foi realizado por calorimetria

diferencial de varrimento na mesma gama de temperatura com velocidades de varrimento diferentes (β =

10ordmCmin e β = 2ordmCmin Figura 235)

70 75 80

18

20

22

24

26

28

30

32

34

36

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

2 - Cristalizaccedilao a frio

1 - Cristalizaccedilao agrave T amb

70 75 80

18

20

22

24

26

28

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

4 - Cristalizaccedilao a frio

3 - Cristalizaccedilao agrave T amb

Figura 235 ndash Curva de DSC para o IBP cristalizado de acetona procedimentos P1rsquo e P2rsquo aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC

a) β = 10ordmCmin m = 134mg b) β = 2ordmCmin 3 m = 138mg 4 m = 135 mg

O pico de fusatildeo obtido a partir da amostra cristalizada agrave temperatura ambiente apresenta-se parcialmente divi-

dido Uma explicaccedilatildeo comum para este facto eacute a existecircncia de polimorfismo Os paracircmetros caracteriacutesticos

destas curvas estatildeo apresentados na Tabela 210

a) b)

3

4

48

Tabela 210 ndash Valores de temperatura e de entalpia da transiccedilatildeo de fase registada no aquecimento do ibuprofeno

cristalizado de acetona β = 10ordmCmin e β = 2ordmCmin

A partir dos resultados apresentados na Tabela 210 podemos concluir que os cristais obtidos por cristalizaccedilatildeo a

baixa temperatura fundem aproximadamente 1ordmC abaixo dos cristais obtidos por cristalizaccedilatildeo agrave temperatura

ambiente Verifica-se ainda que mesmo a velocidades de varrimento diferentes os cristais obtidos nas mesmas

condiccedilotildees apresentam temperatura de fusatildeo muito semelhante

Os termogramas obtidos no estudo do ibuprofeno cristalizado de n-hexano (P1 e P2) por calorimetria dife-

rencial de varrimento com velocidades de varrimento diferentes (β = 10ordmCmin e β = 2ordmCmin) estatildeo apre-

sentados na Figura 236 e na Tabela 211

70 75 80

12

14

16

18

20

22

24

26

28

30

32

34

36

38

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

2 - Cristalizaccedilao a frio

1 - Cristalizaccedilao agrave T amb

70 75 80

20

22

24

26

28

30

Flu

xo d

e C

alo

r (m

W)

Temperatura (C)

4 - Cristalizaccedilao a frio

3 - Cristalizaccedilao agrave T amb

Figura 236 ndash Curva de DSC para o IBP cristalizado de n-hexano procedimentos P1rsquo e P2rsquo aquecimento de 25ordmC ateacute

95ordmC a) β = 10ordmCmin 1 m = 143mg 2 m = 139 mg b) β = 2ordmCmin 3 m = 140mg 4 m = 137 mg

A partir dos resultados podemos concluir que os cristais obtidos agrave temperatura ambiente e os cristais obtidos

com a cristalizaccedilatildeo a frio natildeo apresentam grande diferenccedila a niacutevel de temperatura e entalpia de fusatildeo No entan-

to o sinal obtido a partir da amostra cristalizada agrave temperatura ambiente aquecida tanto a 10ordmCmin como a

2ordmCmin apresenta-se dividido apesar da divisatildeo ser mais notoacuteria a 2ordmCmin

Cristalizaccedilatildeo agrave T amb Cristalizaccedilatildeo a frio

β 10ordmCmin 2ordmCmin 10ordmCmin 2ordmCmin

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

1 747 215 751 203 733 223 737 232

2 739 233 731 201 733 219 738 228

3 752 228 731 219 744 223 739 229

4 749 237 745 237 738 223 739 231

5 752 249 746 243 742 218 740 230

6 749 235 760 241 743 224 736 229

Meacutedia e desvio padratildeo 748plusmn05 233plusmn11 744plusmn10 224plusmn17 739plusmn05 222plusmn03 738plusmn02 230plusmn02

a) b)

49

Tabela 211 ndash Valores de temperatura e de entalpia da transiccedilatildeo de fase registada no aquecimento do ibuprofeno

cristalizado de n-hexano β = 10ordmCmin e β = 2ordmCmin

A partir dos resultados obtidos por DSC verificou-se que tanto a amostra cristalizada de acetona como a amos-

tra cristalizada de n-hexano ambas agrave temperatura ambiente apresentavam um pico de fusatildeo composto o que

pode indicar a ocorrecircncia de transiccedilotildees soacutelido-soacutelido e aleacutem disso temperatura de fusatildeo que difere da das

amostras obtidas na Sigma e na USP Sendo assim fez-se um estudo mais pormenorizado das amostras cristali-

zadas de n-hexano por comparaccedilatildeo com as amostras de ibp da Sigma e da USP por espectroscopia de IV para

caracterizaccedilatildeo da forma inicial A Figura 237 mostra os espectros de espectroscopia de IV-ATR das amostras

3000 2800 2600 2400

000

005

010

015

020

2540

2540

2540

2542

2601

2601

2601

2601

2631

2631

2631

2631

2729

2728

2728

2728

2850

2850

2850

2850

2868

2868

2868

2868

2877

2875

2875

2876

2924

2922

2922

2924

2954

2954

2956

Ab

so

rvacirc

ncia

(u

a

)

Numero de Onda (cm-1)

IBP USP

IBP comercial

IBP n-Hexano (frio)

IBP n-Hexano (Tamb)

2954

1800 1600 1400 1200 1000 800

000

005

010

015

020

025

030

035

040

045

050668

690747

779

849

867936

948

9701007

1070

1092

1124

1184

1231

12681320

1379

1419

14621506

Ab

so

rvacircncia

(u

a

)

Numero de Onda (cm-1)

IBP USP

IBP comercial

IBP n-Hexano (frio)

IBP n-Hexano (Tamb)

1712

Figura 237 ndash Espectro de IV (25ordmC) ibp USP ibp Sigma e ibp cristalizado de n-hexano a) 3100 ndash 2400 cm-1 b) 1800 ndash

650 cm-1

Os espectros de infravermelho das amostras a 25ordmC apontam para que se trate da mesma forma polimoacuterfica

Espectros de difracccedilatildeo de raios-X de poacute da amostra da Sigma e da amostra obtida por cristalizaccedilatildeo em n-

hexano natildeo mostraram tambeacutem diferenccedilas

Assim sendo a partir destes resultados natildeo satildeo detectadas diferenccedilas significativas entre as amostras de partida

e entatildeo as diferenccedilas registadas no comportamento teacutermico natildeo apontam para polimorfismo mas para altera-

ccedilotildees na formaccedilatildeo dos cristais nomeadamente no crescimento e tamanho das partiacuteculas[43ndash45] Estudos adicio-

nais satildeo necessaacuterios para confirmar esta hipoacutetese

Cristalizaccedilatildeo agrave T amb Cristalizaccedilatildeo a frio

β 10ordmCmin 2ordmCmin 10ordmCmin 2ordmCmin

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

1 741 224 744 236 742 247 744 249

2 744 223 748 234 746 242 742 247 3 740 225 745 238 743 246 740 242

4 743 227 747 237 743 243 745 240 Meacutedia e desvio padratildeo 742plusmn02 225plusmn02 746plusmn02 236plusmn02 743plusmn01 244plusmn02 743plusmn02 245plusmn04

50

51

Capiacutetulo 3

52

53

3 Conclusotildees

Alguns pontos discutidos nesta dissertaccedilatildeo merecem ser referidos como observaccedilotildees conclusivas A Calorime-

tria Diferencial de Varrimento (DSC) eacute um valioso instrumento de investigaccedilatildeo para caracterizar formas poli-

moacuterficas Com esta teacutecnica recolhe-se uma grande riqueza de informaccedilatildeo em relaccedilatildeo agrave estabilidade da substacircn-

cia em estudo tipo de transformaccedilatildeo que ocorre a uma dada temperatura por aquecimento ou arrefecimento e

mecanismo que preside a cada uma das transformaccedilotildees observadas Mas por si soacute esta teacutecnica natildeo eacute suficiente

para identificar a existecircncia de diferentes polimorfos de um mesmo composto Daiacute haver a necessidade de efec-

tuar um estudo mais completo utilizando teacutecnicas como a termomicroscopia espectroscopia de absorccedilatildeo no

infravermelho e ainda difracccedilatildeo de raios X de poacute

Conseguiram obter-se amostras puras de trecircs formas polimoacuterficas da pirazinamida a forma alfa (PZA comercial

e cristalizada em aacutegua) a forma delta (PZA cristalizada de acetona) e a forma gama (PZA obtida por liofiliza-

ccedilatildeo) as quais foram caracterizadas por espectroscopia de infravermelho

O polimorfo alfa da pirazinamida (α-PZA) e a forma delta (δ-PZA) por aquecimento transformam-se no poli-

morfo gama (γ-PZA) A forma gama por sua vez por aquecimento natildeo sofre qualquer transformaccedilatildeo de fase

ateacute agrave fusatildeo Foi possiacutevel tambeacutem identificar a transiccedilatildeo δrarrα em amostra do polimorfo delta quando contami-

nado com a forma alfa

Podemos ainda concluir mediante os resultados obtidos e com os conhecimentos adquiridos que estamos

perante casos de enantiotropia sendo o polimorfo delta a forma termodinamicamente estaacutevel agrave temperatura

ambiente Todos os polimorfos de pirazinamida satildeo cineticamente estaacuteveis agrave temperatura ambiente

No que diz respeito agrave picolinamida eacute interessante verificar a semelhanccedila do perfil das bandas do espectro da

picolinamida comercial na regiatildeo de elongaccedilatildeo do NndashH com o dos espectros dos polimorfos α e δ da pirazi-

namida Relembremos que nestas duas fases da pirazinamida haacute associaccedilatildeo molecular com a formaccedilatildeo de dois

diacutemeros centrossimeacutetricos que estatildeo tambeacutem presentes no cristal da forma I da picolinamida Verificou-se

ainda que a amostra comercial de picolinamida quando sujeita a moagem sofre alteraccedilatildeo da forma polimoacuterfica

No estudo realizado por DSC foi possiacutevel identificar pelo menos duas formas polimoacuterficas

Em ciclos de aquecimento arrefecimento verifica-se que o arrefecimento do fundido pode resultar em forma-

ccedilatildeo de estruturas diferentes em ciclos diferentes

A cristalizaccedilatildeo em acetato de etilo a 4ordmC aponta para a existecircncia de polimorfos gerados concomitantemente

por este meacutetodo de cristalizaccedilatildeo Estatildeo previstas novas experiecircncias para verificar a reprodutibilidade dos resul-

tados e caso esta se confirme a investigaccedilatildeo dos soacutelidos obtidos por difracccedilatildeo de raios-X de poacute e de monocris-

tal Quanto ao estudo das amostras cristalizadas em etanol e acetato de etilo em ensaios realizados dois meses

apoacutes a preparaccedilatildeo das amostras verificou-se que natildeo ocorreu alteraccedilatildeo na amostra cristalizada de etanol

enquanto que evoluccedilatildeo niacutetida teve lugar na amostra cristalizada de acetato de etilo por evaporaccedilatildeo do solvente agrave

temperatura ambiente

No estudo das amostras do ibuprofeno a partir dos resultados obtidos por DSC verificou-se que tanto a amos-

tra cristalizada de acetona como a amostra cristalizada de n-hexano ambas agrave temperatura ambiente apresenta-

54

vam um pico de fusatildeo composto o que poderia indicar a presenccedila de uma mistura de polimorfos mas atraveacutes

de um estudo mais pormenorizado usando Espectroscopia de Infravermelho e Difracccedilatildeo de Raios-X de poacute

esta hipoacutetese natildeo eacute aparentemente suportada podendo a divisatildeo dos picos dever-se ao tamanho das partiacuteculas

formadas durante o crescimento dos cristais Esta hipoacutetese teraacute de ser confirmada em trabalho futuro Este eacute

um exemplo interessante da importacircncia da utilizaccedilatildeo combinada de diferentes meacutetodos de estudo na investiga-

ccedilatildeo de polimorfismo

55

Capiacutetulo 4

56

57

4 Experimental

41 Materiais e Meacutetodos

411 ndash Materiais

4111 - Preparaccedilatildeo das amostras

A pirazinamida utilizada neste trabalho foi fornecida pela Fluka com uma pureza superior a 99 As amostras

de partida de picolinamida e ibuprofeno foram adquiridas agrave Sigma com purezas de 98 e 99 respectivamen-

te tendo-se usado tambeacutem ibuprofeno padratildeo USP

Na geraccedilatildeo das formas polimoacuterficas da pirazinamida foram usados diferentes processos de cristalizaccedilatildeo No

procedimento cristalizaccedilatildeo a partir de soluccedilotildees P1 usaram-se ~ 005 mmol do composto de partida dissolvidas

em 6 mL de um dado solvente agrave temperatura ambiente as soluccedilotildees foram filtradas para uma caixa de Petri e o

solvente evaporado agrave temperatura ambiente (~ 20ordmC) Foram usados como solventes aacutegua acetona dioxano

acetonitrilo e os soacutelidos obtidos foram analizados apoacutes um periacuteodo de duas semanas O segundo procedimento

ensaiado P2 consistiu num processo de liofilizaccedilatildeo efectuado num equipamento Labconco 5 soluccedilatildeo aquosa

preacute-congelada a -80ordmC ciclo de liofilizaccedilatildeo -30ordmC durante 2h -10ordmC durante 4h 0ordmC durante 6h 5ordmC durante

6h 10ordmC durante 48h e depois mantida agrave temperatura ambiente

No caso da picolinamida foi avaliada a formaccedilatildeo de formas soacutelidas usando o procedimento P1 descrito para a

pirazinamida (P1) empregando como solventes acetato de etilo e etanol tendo-se tambeacutem estudado cristaliza-

dos a partir do fundido (P2)

Na geraccedilatildeo das formas polimoacuterficas do ibuprofeno foram igualmente usados diferentes processos de cristaliza-

ccedilatildeo usando diferentes condiccedilotildees O procedimento 1 (P1) foi realizado da mesma forma da usada em P1 da

pirazinamida No procedimento 2 (P2) as soluccedilotildees foram preparadas da mesma forma que em P1 e apoacutes a

filtraccedilatildeo foram colocadas num frigoriacutefico a 4ordmC e o solvente evaporou a esta temperatura

Foram utilizados solventes de qualidade analiacutetica

412 ndash Meacutetodos

4121 ndash Calorimetria Diferencial de Varrimento (DSC)

A teacutecnica de Calorimetria Diferencial de Varrimento (DSC) ocupa um lugar de relevo de entre os meacutetodos de

investigaccedilatildeo da estrutura dos soacutelidos Trata-se de um meacutetodo largamente vulgarizado para o qual se dispotildee de

58

equipamento que apresenta na actualidade muitas potencialidades e que permite a obtenccedilatildeo de propriedades

termodinacircmicas com elevado grau de precisatildeo

A Calorimetria Diferencial de Varrimento eacute uma teacutecnica de anaacutelise teacutermica que regista a diferenccedila de fluxo teacuter-

mico entre a amostra e a referecircncia em funccedilatildeo do tempo ou da temperatura no decorrer de um programa de

temperatura preacute-seleccionado Eacute um meacutetodo de variaccedilatildeo entaacutelpica no qual a diferenccedila no fornecimento de

energia caloriacutefica entre uma substacircncia e um material de referecircncia eacute medida em funccedilatildeo da temperatura

enquanto a substacircncia em estudo e a referecircncia satildeo submetidas a um mesmo programa de aquecimento rigoro-

samente controlado

Estas medidas fornecem dados qualitativos e quantitativos em processos endoteacutermicos (absorccedilatildeo de energia

caloriacutefica) e exoteacutermicos (libertaccedilatildeo de energia caloriacutefica) permitindo obter informaccedilotildees referentes a alteraccedilotildees

de propriedades fiacutesicas eou quiacutemicas com por exemplo temperaturas caracteriacutesticas (temperatura de fusatildeo

cristalizaccedilatildeo transiccedilatildeo viacutetrea) grau de cristalinidade de um poliacutemero diagramas de fase entalpias de transiccedilatildeo

de fase e de reacccedilatildeo estabilidade teacutermica e oxidativa grau de pureza e cineacutetica de reacccedilotildees Por este motivo a

DSC eacute amplamente aplicada na caracterizaccedilatildeo de materiais orgacircnicos e inorgacircnicos cristalinos e amorfos assim

como nas induacutestrias farmacecircutica e cosmeacutetica alimentar etc

Como limitaccedilotildees desta teacutecnica refira-se a dificuldade de interpretaccedilatildeo (acontece algum processo mas qual)

requerendo normalmente outros meacutetodos complementares para a interpretaccedilatildeo dos resultados Para aleacutem dis-

so necessita de calibraccedilatildeo em toda a gama de temperatura

De acordo com os princiacutepios operacionais os caloriacutemetros diferenciais de varrimento podem ser divididos em

dois tipos de potecircncia compensada e de fluxo de energia caloriacutefica Neste trabalho utilizou-se o DSC do pri-

meiro tipo

Nos caloriacutemetros diferenciais de varrimento de potecircncia compensada (Figura 41) as ceacutelulas ou plataformas

onde se colocam a amostra e a referecircncia encontram-se equipadas individualmente com um sensor de resistecircn-

cia de platina que mede a temperatura de cada uma e uma resistecircncia de aquecimento

Figura 41 ndash Caloriacutemetro diferencial de varrimento de potecircncia compensada

Quando eacute detectada uma diferenccedila de temperatura entre a amostra e a referecircncia devido a uma alteraccedilatildeo da

amostra eacute alterada a energia teacutermica ( tH partpart ) fornecida agrave amostra de modo a manter um diferencial de tem-

peraturas nulo entre ambas (Tamostra = Treferecircncia) Uma vez que essa quantidade de energia eacute exactamente equiva-

1 ndash Resistecircncia de aquecimento 2 ndash Termoacutemetro

59

lente agrave quantidade de energia absorvida ou libertada na transformaccedilatildeo ocorrida na amostra o seu registo forne-

ce uma medida calorimeacutetrica directa da energia associada agrave transformaccedilatildeo

Como todos os instrumentos de medida os aparelhos de DSC apresentam um certo tempo de resposta devido

a alguma resistecircncia teacutermica o que se traduz pelo aparecimento de desvios da linha de base Para aumentar o

rigor das determinaccedilotildees o sinal calorimeacutetrico (SC) determinado pelo aparelho a aacuterea do pico eacute calibrado

determinando-se uma constante de calibraccedilatildeo K tal que realQ

SCK = sendo Qreal a energia caloriacutefica realmente

dissipado na ceacutelula A constante K eacute assim funccedilatildeo da temperatura da atmosfera em torno das ceacutelulas e de

quaisquer resistecircncias que conduzam a perdas de energia caloriacutefica As temperaturas de fusatildeo de padrotildees como

o iacutendio estanho chumbo por exemplo podem ser utilizadas para calibrar a temperatura indicada pelo equipa-

mento enquanto que a entalpia de fusatildeo destas substacircncias pode ser utilizada na calibraccedilatildeo do sinal calorimeacutetri-

co

Podem realizar-se ciclos de aquecimento arrefecimento percorridos entre a temperatura do azoto liacutequido e

700ordmC que eacute o limite superior de utilizaccedilatildeo da instrumentaccedilatildeo deste tipo recolhendo uma grande riqueza de

informaccedilatildeo relativamente agrave estabilidade da substacircncia em estudo tipo de transformaccedilatildeo que ocorre a uma dada

temperatura por aquecimento ou arrefecimento mecanismo que preside a cada uma das transformaccedilotildees obser-

vadas etc

Aproveitando as potencialidades do equipamento fazendo variar a velocidade de varrimento eacute ainda possiacutevel

estudar aspectos importantes relacionados com o mecanismo das transformaccedilotildees estruturais e pocircr em evidecircn-

cia a sobreposiccedilatildeo de sinais

Estes equipamentos aleacutem de possibilitarem medidas de baixos valores de variaccedilatildeo de entalpia possibilitam

ainda a utilizaccedilatildeo de pequenas quantidades de amostra (geralmente entre 1 e 20mg)

Procedimento experimental e equipamento utilizado

Os estudos de DSC foram realizados num caloriacutemetro Perkin-Elmer Pyris 1 equipado com sistema de refrige-

raccedilatildeo Intracooler com liacutequido de refrigeraccedilatildeo etilenoglicolaacutegua (11 vv) a ndash10ordmC usando azoto como gaacutes de

purga 20mLmin

As amostras foram preparadas em caacutepsulas em alumiacutenio de 10microl e 30microl Como ceacutelula de referecircncia usou-se uma

caacutepsula vazia idecircntica agrave usada para as amostras

A calibraccedilatildeo do aparelho foi feita de forma usual agrave velocidade de 10ordmCmin utilizada na grande maioria das

amostras A calibraccedilatildeo da temperatura [4647] foi realizada com padrotildees de elevada qualidade como o bifenilo

(CRM LGC 2610 Tfus = 6893plusmn003 ordmC) aacutecido benzoacuteico (CRM LGC 2606 Tfus = 12235 plusmn 002 ordmC) iacutendio

(Perkin-Elmer x = 9999 Tfus = 15660 ordmC) e cafeiacutena (substacircncia de calibraccedilatildeo Mettler Toledo ME 18 872

Tfus = 2356 plusmn 02 ordmC) A calibraccedilatildeo da entalpia foi realizada com iacutendio (∆fusH = 3286 plusmn 13 Jmol)

As amostras foram estudadas em ciclos de aquecimento arrefecimento a vaacuterias velocidade de varrimento

como seraacute referido posteriormente na apresentaccedilatildeo dos resultados e a calibraccedilatildeo confirmada a cada caso

60

4122 ndash Termomicroscopia

A termomicroscopia consiste na observaccedilatildeo microscoacutepica das amostras submetidas a aquecimento ou arrefeci-

mento usando luz polarizada As transformaccedilotildees que podem ocorrer na amostra em estudo podem ser obser-

vadas directamente na ocular do microscoacutepio ou registadas por meio de uma cacircmara fotograacutefica em viacutedeo com

a vantagem de serem gravadas e poderem ser estudadas em pormenor posteriormente Esta teacutecnica permite a

observaccedilatildeo dos efeitos dependentes da temperatura como por exemplo a fusatildeo dos cristais detecccedilatildeo de formas

cristalinas (polimorfismo)[48ndash49]

Com base no comportamento oacuteptico eacute costume dividir as substacircncias em dois grandes grupos Num o iacutendice

de refracccedilatildeo eacute independente da direcccedilatildeo de propagaccedilatildeo da radiaccedilatildeo apresenta um valor uacutenico para uma dada

substacircncia Estas substacircncias satildeo designadas opticamente por isotroacutepicas A este grupo pertencem os soacutelidos

amorfos e os soacutelidos cristalinos com arranjo reticular cuacutebico O outro grupo eacute caracterizado por apresentar um

iacutendice de refracccedilatildeo dependente da direcccedilatildeo de propagaccedilatildeo da luz As substacircncias que a ele pertencem satildeo

designadas opticamente por anisotroacutepicas Deste grupo fazem parte todos os soacutelidos cristalinos com excepccedilatildeo

daqueles que tecircm arranjo reticular cuacutebico

Na Figura 42 representa-se o dispositivo utilizado na observaccedilatildeo de uma amostra com luz polarizada

Figura 42 ndash Esquema de um sistema para observaccedilatildeo de uma amostra com luz polarizada

Um meio isotroacutepico natildeo altera a cor da radiaccedilatildeo que nela incide Contudo produz um decreacutescimo de intensida-

de da radiaccedilatildeo que torna visiacuteveis contornos na amostra e portanto permite acompanhar variaccedilotildees de forma e

volume que nela ocorram As amostras anisotroacutepicas apresentam cor diferente da luz incidente

Procedimento experimental e equipamento utilizado

O equipamento usado esquematicamente representado na Figura 43 eacute constituiacutedo por uma placa de aqueci-

mento DSC 600 da Linkam systems por um bloco central constituiacutedo por uma unidade CI94 cuja funccedilatildeo eacute

controlar a temperatura nas etapas de aquecimento arrefecimento uma unidade LNP942 que controla a

refrigeraccedilatildeo uma unidade VTO232 e um computador Intel (R) Pentium (R) 4 que controla todo o sistema A

ceacutelula eacute aquecida com um microforno cuja temperatura eacute controlada por sensores de Pt100 Para a observaccedilatildeo

Polarizador Amostra Analisador Detector

61

oacuteptica foi utilizado um microscoacutepio Leica DMRB uma cacircmara de viacutedeo Sony CCD-IRISRGB modelo DXC-

151 AP um monitor Sony HR Triniton modelo PVM-2053MD e um gravador de viacutedeo Sony SV0-1500P VHS

VCR Na anaacutelise de imagem usou-se o software da Linkam systems com RTVMS (Real Time Viacutedeo Measurement

System)

As amostras foram preparadas por dispersatildeo de uma pequena quantidade do material a estudar na ceacutelula da

amostra sendo esta coberta com uma tampa A dispersatildeo do material na ceacutelula permite estudar o comporta-

mento de partiacuteculas isoladas o que poderaacute ser uacutetil no caso da amostra ter comportamento heterogeacuteneo As

imagens foram obtidas por utilizaccedilatildeo combinada de luz polarizada e de compensadores de onda o que confere

agrave imagem de fundo uma cor uacutenica e natildeo negra Usou-se uma ampliaccedilatildeo de 200X

As amostras foram estudadas aquecendo a amostra entre os 25ordmC e a fusatildeo tendo sido usada uma velocidade

de 10ordmCmin

Figura 43 ndash Representaccedilatildeo esquemaacutetica do equipamento usado em termomicroscopia A ndash Placa de aquecimento B ndash

Microscoacutepio C ndash Cacircmara de viacutedeo D ndash Computador E ndash Interface graacutefica F ndash Sistema de controle da refri-

geraccedilatildeo G ndash Interface de computador H ndash Viacutedeo gravador I ndash Monitor J ndash Depoacutesito de azoto liacutequido

4123 ndash Conjugaccedilatildeo dos meacutetodos de Termomicroscopia e DSC

Os resultados obtidos a partir de medidas de DSC satildeo normalmente reprodutiacuteveis e quantitativos mas natildeo

podem estar sempre prontamente correlacionadas com a respectiva transformaccedilatildeo de fase ou reacccedilatildeo quiacutemica

que ocorre na substacircncia Tecircm sido feitas tentativas para melhorar alguns meacutetodos termoanaliacuteticos atraveacutes de

uma correlaccedilatildeo entre os seus resultados e as mudanccedilas fiacutesicas ou quiacutemicas da substacircncia em questatildeo As combi-

naccedilotildees destes dois meacutetodos tecircm demonstrado grande sucesso Os efeitos que natildeo mostram nenhuma mudanccedila

de entalpia significativa com DSC podem muitas vezes ser detectadas com microscopia Por outro lado as

investigaccedilotildees termomicroscoacutepicas requerem muitas vezes estimativas dos calores de transformaccedilatildeo fusatildeo e

cristalizaccedilatildeo[50ndash51]

62

4124 ndash Espectroscopia de Absorccedilatildeo no Infravermelho

A Espectroscopia de Absorccedilatildeo no IV estaacute associada ao uso de radiaccedilatildeo electromagneacutetica nesta regiatildeo do espec-

tro para estudar a composiccedilatildeo e a estrutura da mateacuteria

A energia associada agrave absorccedilatildeo na gama do infravermelho eacute capaz de promover transiccedilotildees vibracionais-

rotacionais vibracionais ou rotacionais Considerando que a faixa mais usual de utilizaccedilatildeo corresponde agrave regiatildeo

do infravermelho meacutedio (4000 a 400 cm-1) o estudo das transiccedilotildees vibracionais eacute o mais importante Para que

uma moleacutecula seja capaz de absorver no infravermelho eacute necessaacuterio que ela apresente variaccedilotildees de momento

dipolar associada ao modo vibracional considerado[3652ndash54]

Assim quando um material for avaliado utilizando radiaccedilatildeo infravermelha seraacute obtido um espectro que rela-

ciona absorvacircncia versus comprimento de onda (normalmente eacute utilizado o nuacutemero de onda que eacute o inverso do

comprimento de onda) que indica a ocorrecircncia ou natildeo de absorccedilatildeo pelo material de energia associada agravequele

comprimento de onda Como os grupos funcionais absorvem em diferentes comprimentos de onda eacute possiacutevel

identificar os grupos quiacutemicos presentes na amostra

O polimorfismo em cristais de compostos orgacircnicos eacute causado por diferentes arranjos estruturais da mesma

moleacutecula Se as interacccedilotildees moleculares no cristal satildeo bastantes fortes decorrentes de um fenoacutemeno como as

ligaccedilotildees de hidrogeacutenio as diferenccedilas nas formas polimoacuterficas podem ser evidenciadas com teacutecnicas como a

Espectroscopia de Absorccedilatildeo no Infravermelho IV

Reflectacircncia Total Atenuada (ATR)

Em 1961 Fahrenfort descreveu uma nova teacutecnica para obtenccedilatildeo de espectros de infravermelho para compostos

orgacircnicos a Reflectacircncia Total Atenuada (ATR ndash Attenuated Total Reflectance)

O modo de ATR eacute uma teacutecnica natildeo destrutiva que permite a obtenccedilatildeo de espectros de amostras soacutelidas ou

liacutequidas tais como soacutelidos pouco soluacuteveis poacutes pastas entre outras Eacute tambeacutem adequado para caracterizaccedilatildeo de

materiais que sejam demasiado finos ou que absorvam demasiado intensamente quando analisados por espec-

troscopia de transmitacircncia Na espectroscopia de infravermelhos por ATR a superfiacutecie da amostra eacute colocada

em contacto com a superfiacutecie de um cristal apropriado muitas vezes feito de Germeacutenio (Ge) ou de Seleneto de

Zinco (ZnSe) A radiaccedilatildeo infravermelha proveniente da fonte passa atraveacutes do cristal Quando o acircngulo de

incidecircncia na interface amostra cristal excede o acircngulo criacutetico a reflexatildeo total interna da radiaccedilatildeo ocorre e uma

onda evanescente eacute estabelecida na interface A radiaccedilatildeo eacute reflectida atraveacutes do cristal penetrando na amostra a

cada reflexatildeo ao longo da superfiacutecie do cristal (como esquematizado na figura seguinte Figura 44)

63

Figura 44 ndash Sistema ATR de muacuteltipla reflexatildeo

O feixe de radiaccedilatildeo perde energia no comprimento de onda em que o material da amostra absorve Apoacutes este

processo a radiaccedilatildeo atenuada resultante eacute direccionada do cristal para o percurso normal do feixe no espectro-

fotoacutemetro sendo medida pelo detector originando o espectro da amostra A profundidade da penetraccedilatildeo da

radiaccedilatildeo na amostra e o nuacutemero total de reflexotildees ao longo do cristal podem ser controlados pela variaccedilatildeo do

acircngulo de incidecircncia assim como pela selecccedilatildeo do tipo de cristal

Num espectrofotoacutemetro ATR tem de existir um contacto muito proacuteximo entre a amostra e a superfiacutecie do cris-

tal uma vez que o efeito ATR tem lugar nesta Daiacute que se utilize por vezes uma prensa de modo a garantir um

perfeito contacto entre a superfiacutecie da amostra e o cristal como no caso dos soacutelidos particulados

Nesta teacutecnica pouca ou nenhuma preparaccedilatildeo da amostra eacute requerida o que constitui uma grande vantagem nos

estudos de polimorfismo podendo ser usada na anaacutelise de uma grande variedade de soacutelidos e liacutequidos consoan-

te o tipo de cristal

Eacute importante realccedilar que apesar dos benefiacutecios esta teacutecnica possui algumas limitaccedilotildees que incluem a sensibili-

dade inferior em comparaccedilatildeo agrave proporcionada pelos meacutetodos convencionais

Procedimento experimental e equipamento utilizado

Os estudos de espectroscopia de absorccedilatildeo no infravermelho foram realizados num espectroacutemetro FTIR Ther-

moNicolet IR300 resoluccedilatildeo de 1cm-1 com a teacutecnica da pastilha de KBr e num PerkinElmer Spectrum 400 FT-

IRATR resoluccedilatildeo de 1cm-1

As amostras foram preparadas misturando-se uma certa quantidade de amostra com brometo de potaacutessio (cer-

ca de 07 mg de amostra e 100 mg de KBr)

4125 ndash Difracccedilatildeo de Raios X

Dentre as vaacuterias teacutecnicas de caracterizaccedilatildeo de materiais a teacutecnica de difracccedilatildeo de raios X eacute a mais indicada na

determinaccedilatildeo das fases cristalinas presentes nesses materiais Isto eacute possiacutevel porque nos cristais os aacutetomos se

64

ordenam em planos cristalinos separados entre si por distacircncias da mesma ordem de grandeza dos comprimen-

tos de onda dos raios X

Ao incidir um feixe de raios X num cristal o mesmo interage com os aacutetomos presentes originando o fenoacutemeno

de difracccedilatildeo A difracccedilatildeo de raios X ocorre segundo a Lei de Bragg (Equaccedilatildeo 1) a qual estabelece a relaccedilatildeo

entre o acircngulo de difracccedilatildeo e a distacircncia entre os planos que a originaram (caracteriacutesticos para cada fase cristali-

na)[55]

Figura 45 ndash Difracccedilatildeo de raios X e a Lei de Bragg[56]

A principal aplicaccedilatildeo da difracccedilatildeo de raios X refere-se agrave identificaccedilatildeo de compostos cristalinos sejam eles orgacirc-

nicos ou inorgacircnicos

Os planos de difracccedilatildeo e as suas respectivas distacircncias interplanares bem como as densidades de aacutetomos (elec-

trotildees) ao longo de cada plano cristalino satildeo caracteriacutesticas especiacuteficas e uacutenicas de cada substacircncia cristalina da

mesma forma que o padratildeo difractomeacutetrico por ela gerado Dentre as vantagens da teacutecnica de difracccedilatildeo de raios

X para a caracterizaccedilatildeo de fases destacam-se a simplicidade e rapidez do meacutetodo a confiabilidade dos resulta-

dos obtidos (pois o perfil de difracccedilatildeo obtido eacute caracteriacutestico para cada fase cristalina) a possibilidade de anaacutelise

de materiais compostos por uma mistura de fases e uma anaacutelise quantitativa destas fases[55]

Os ensaios de difracccedilatildeo de raios X de poacute foram realizados no Centro de Estudos de Materiais no Departamen-

to de Fiacutesica da Universidade de Coimbra

Procedimento experimental e equipamento utilizado

Foi preenchido um capilar de vidro com o poacute obtido pela moagem dos soacutelidos As amostras foram colocadas

num difractoacutemetro de poacute ENRAF-NONIUS (equipado com um detector CPS120 por INEL) e os dados foram

recolhidos durante 5h usando a geometria Debye-Scherrer Foi usada radiaccedilatildeo Cu Kα1 (λ = 1540598Aring) Como

calibrante externo foi usado o AlK(SO4)212H2O

Lei de Bragg nλ = 2d sen θ (Equaccedilatildeo 1) n nuacutemero inteiro (ordem de difracccedilatildeo) λ comprimento de onda dos raios X incidentes d distacircncia interplanar θ acircngulo de difracccedilatildeo

65

Bibliografia

[1] ndash Vencato I Estruturas Cristalinas por Difracccedilatildeo de Raios-X Caderno Brasileiro de Ensino de Fiacutesica Volume 5

(1988)

[2] ndash Atkins P Paula J Atkins Fiacutesico-Quiacutemica LTC Volume 1 7ordfEdiccedilatildeo (2003-2004)

[3] ndash Drago R Physical Methods For Chemists 2ordf Ed Saunders amp H B J College Publishers 17 (1992) 702

[4] ndash Giron D Thermochimica Acta 248 (1995) 1

[5] ndash Nangia A Accounts of Chemical Research 41 5 (2008) 595

[6] ndash Froehlich PE Gasparotto FS Journal of Basic and Applied Pharm Sciences 26 3 (2005) 205

[7] ndash Llinagraves A Goodman J Drug Discovery Today 13 516 (2008) 198

[8] ndash Costa L Universidade Federal do Rio Grande do Sul ldquoAvaliaccedilatildeo do Polimorfismo de Faacutermacos utiliza-

dos para a produccedilatildeo de medicamentos geneacutericos no Brasilrdquo (2005)

[9] ndash Lachman L Liebeman HA et all Teoria e Praacutetica na Induacutestria Farmacecircutica 1 (2005) 505

[10] ndash Bernstein J Crystal Polymorphism Engineering of Crystalline Materials Properties Springer Netherlands (2008) 87

[11] ndash Rodriacuteguez-Spong B Price C et all D Advanced Drug Delivery 56 (2004) 241

[12] ndash Buerger A Ramberger R Mikrochimica Acta 2 (1979) 259

[13] ndash Erdemir D Lee A et all Accounts of Chemical Research 42 (2009) 621

[14] ndash Manrich S Zanotto E et all Poliacutemeros Ciecircncia e Tecnologia ldquoAplicabilidade da Teoria Claacutessica da Nuclea-

ccedilatildeo Modificada (CD-CNT) agrave Cristalizaccedilatildeo de Poliacutemerosrdquo

[15] ndash Aaltonen J Allesoslash M et all European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics 71 (2009) 23

[16] ndash Chis V Picircrnau A et all Chemical Physics 316 (2005) 153

[17] ndash wwwffuppttoxicologiamonografiasano0304TuberculosedocPIRAZINAMIDAhtml

[18] ndash Becker C Dressman JB et all Journal of Pharmaceutical Sciences 97 9 (2008) 3709

[19] ndash Takaki Y Sasada Y Watanabeacute T Acta Crystallographica 13 (1960) 693

[20] ndash Ro G Sorum H Acta Crystallographica B28 (1972) 991

[21] ndash Ro G Sorum H Acta Crystallographica B28 (1972) 1677

[22] ndash Nakata K Takaki Y Memoirs of Osaka Kyoiku University Ser III Natural science and applied science 36 (1987)

93

[23] ndash Borba A Albrecht M et all Physical Chemistry Chemical Physics 10 (2008) 7010

[24] ndash Takano T Sasada Y et all Acta Crystallographica 21 (1966) 514

[25] ndash Borba A Zavaglia A et all Journal of Physical Chemistry A 112 (2008) 45

[26] ndash Marques L Departamento e Centro de Quiacutemica da Universidade de Eacutevora ldquoO Ibuprofeno Um faacutermaco com

sucessordquo

[27] ndash Perlovich G Kurkov S et all Journal of Pharmaceutical Sciences 93 (2004) 654

[28] ndash Rasenack N Muumlller B International Journal of Pharmaceutics 245 (2002) 9

[29] ndash Carvalho P Cass Q et all Brazilian Journal of Chemical Engineering 23 (2006) 291

[30] ndash Khan G Jiabi Z Drug Development and Industrial Pharmacy 24(5) (1998) 463

[31] ndash Rasenack N Muumlller W Development and Industrial Pharmacy 28 (2002) 1077

66

[32] ndash Dudognon E Danegravede F et all Pharmaceutical Research 25 (2008) 2853

[33] ndash wwwscribdcomdoc4003825Fisica-Difraccao-de-Raio-X (28082010)

[34] ndash Delgado M Marquez F et all Spectroscopy Lett 21 (1998) 841

[35] ndash Lautie A Froment F et all Spectroscopy Lett 9 (1976) 289

[36] ndash Chis V Pirnau A et all Chemical Physics 316 (2005) 153

[37] ndash Kalkar K Bhosekar M et all Spectrochimica Acta Part A 45 (1989) 635

[38] ndash Favila A Gallo M Mitnik D Journal of Molecular Modeling 13 (2007) 505

[39] ndash Gunasekaran S Sailatha E et all Indian Journal of Pure and Applied Physics 47 (2009) 259

[40] ndash Akyuz S Journal of Molecular Structure 651 (2003) 541

[41] ndash Jurneacuteen P Werngren J et all Antimicrobial Agents and Chemotheraphy 52 5 (2008) 1852

[42] ndash Garekani H Sadeghi F et all Drug Development and Industrial Pharmacy 27(8) (2001) 803

[43] ndash Kawakami K Miyoshi K et all Journal of Pharmaceuticals Sciences 95 (2006) 1354

[44] ndash Lee T Chang G Crystal Growth and Design 9 (2009) 3551

[45] ndash Xue Y Zhao Q et all Journal of Colloid and Interface Science 243 (2001) 388

[46] ndash Sabbah R An W et all Thermochimica Acta 331 (1999) 93

[47] ndash Gatta G Richardson J et all Pure and Applied Chemistry 78 (2006) 1455

[48] ndash Seefeldt K Miller J et all Journal of Pharmaceutical Sciences 96 5 (2007) 1147

[49] ndash Charsley E Stewart C et all Journal of Thermal Analysis and Calorimetry 72 (2003) 1087

[50] ndash Celis K Driessche I et all Measurement Science Review 1 1 (2001) 181

[51] ndash Wiedemann H Bayer G Journal of Thermal Analysis 30 (1985) 1273

[52] ndash wwwgooglept

[53] ndash Brittain H Journal of Pharmaceutical Sciences 86 4 (1997) 405

[54] ndash Norris T Aldridge P Sekulic S Analyst 122 (1997) 549

[55] ndash Albers A Melchiades F et all Ceracircmica 48 305 (2002) 34

[56] ndash Kahn H PMI-2201 Difracccedilatildeo de Raios X 1

[57] ndash Tuberculosis 88 2 (2008) 141

[58] ndash Akyuz S Journal of Molecular Structure 651-653 (2003) 541

[59] ndash Brittain H (ed) Physical Characterization of Pharmaceutical Solids (1995)

[60] ndash Šestaacutek J Comprehensive Analytical Chemistry XII XI (1984)

[61] ndash Casimiro MH Leal JP et all Anaacutelise Calorimeacutetrica aplicada a Poliacutemeros Bioloacutegicos 29

[62] ndash Yu-Chu M Li Thermochimica Acta 476 (2008) 1

[63] ndash Morbidoni H Quiacutemica Viva 3 (2004)

[64] ndash Yoshida S Pharmaceutical Society of Japan 11 5 (1963) 628

[65] ndash Sreevatsan S Pan X et all Antimicrobial Agents and Chemotheraphy 41 3 (1997) 636

[66] ndash Wesotowski M Konarski T Journal of Thermal Analysis 45 (1995) 1199

[67] ndash Vippagunta S Brittain H Grant D Advanced Drug Delivery 48 (2001) 3

[68] ndash Nunes S Euseacutebio M et all International Journal of Pharmaceutics 285 (2004) 13

[69] ndash Akalin E Akyuz S Vibrational Spectroscopy 42 (2006) 333

[70] ndash Szablowicz M Karpiński A et all Transition Metal Chemistry 31 (2006) 1075

67

[71] ndash Castro R Maria T et all Crystal Growth amp Design 10 (2010) 274

[72] ndash Correcirca R Lima D et all Laboratoacuterio de Cristalografia Instituto de Fiacutesica de Satildeo CarlosUSP

[73] - Buerger A Ramberger R Mikrochimica Acta 2 (1979) 273

[74] ndash Wirth D Stephenson G Organic Process Research amp Development 1 (1997) 55

[75] ndash Wang Y Li Y et all Spectrochimica Acta Part A 56 (2000) 2637

[76] ndash Byrn S Pfeiffer R et all Pharmaceutical Research 12 (1995) 945

[77] ndash Khankari R Grant D Thermochimica Acta 248 (1995) 61

[78] ndash Gavezzotti A Fillippini G Journal of the American Chemical Society 117 (1995) 12299

[79] ndash Hancock B Zografi G Journal of Pharmaceuticals Sciences 86 (1997) 1

[80] ndash Yu L Advanced Drug Delivery Reviews 48 (2001) 27

[81] ndash Kitamura M Journal of Crystal Growth 237-239 (2002) 2205

[82] ndash Snider D Addicks W et all Advanced Drug Delivery Reviews 56 (2004) 391

[83] ndash Allesoslash M Berg F et all Journal of Pharmaceuticals Sciences 97 (2008) 2145

[84] ndash Lerdkanchanaporn S Dollimore D Journal of Thermal Analysis 49 (1997) 879

[85] ndash Beach J Park M et all Pharmaceutical Development and Technology 10 (2005) 413

[86] ndash Passerini N Albertini B et all European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics 15 (2002) 71

68

69

Apecircndice

70

71

Algoriacutetmo de decisatildeo Q6A

(1)

Pesquisa de polimor-fos com o novo

faacutermaco

Apresenta diferentes polimorfos

NAtildeO Nenhuma acccedilatildeo a ser

tomada

SIM

Caracterizar as formas por - Difracccedilatildeo de raios-X de poacute - DSC Anaacutelise Teacutermica - Microscopia - Espectroscopia

IR PARA 2

72

(2)

Os polimorfos apre-sentam diferentes

propriedades

NAtildeO

SIM

Afecta a seguranccedila e a eficaacutecia do faacutermaco

Nenhum teste ou criteacuterio de aceitaccedilatildeo para o faacutermaco

NAtildeO

SIM

Estabelecer um criteacuterio de aceitaccedilatildeo para os polimorfos do faacutermaco IR PARA 3

73

(3)

Observa-se em (1) que primeiramente se estabelecem as caracteriacutesticas das possiacuteveis formas cristalinas do faacuter-

maco e as suas propriedades fiacutesico-quiacutemicas conforme o caso bem como a sua forma de detecccedilatildeo pelas meto-

dologias indicadas

Posteriormente a acccedilatildeo (2) visa estabelecer o impacto destas formas polimoacuterficas na seguranccedila e eficaacutecia do

faacutermaco auxiliando na determinaccedilatildeo de criteacuterios de aceitaccedilatildeo do faacutermaco e na avaliaccedilatildeo do risco sanitaacuterio que

representa tal fenoacutemeno num caso especiacutefico Havendo este risco o ICH estabeleceu em (3) vias de monitori-

zaccedilatildeo das alteraccedilotildees

O faacutermaco encontra-se dentro dos criteacuterios de

aceitaccedilatildeo dos ensaios de qualidade com modifica-

ccedilatildeo na proporccedilatildeo dos polimorfos

SIM Nenhum teste ou criteacuterio de aceitaccedilatildeo

para o faacutermaco

NAtildeO

Monitorar o polimorfismo durante a estabilidade do faacutermaco

A modificaccedilatildeo pode afectar a seguranccedila ou a

eficaacutecia

NAtildeO Natildeo haacute necessidade de estabelecer criteacuterios de aceitaccedilatildeo para polimorfis-

mo do faacutermaco

SIM

Estabelecer criteacuterios de aceitaccedilatildeo consis-tente com a seguranccedila eou eficaacutecia

24

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Inte

nsid

ade

2Theta

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Inte

nsid

ade

2Theta

Figura 21 ndash Espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute a) pirazinamida comercial b) simulado para a forma α

O difractograma de poacute da forma α da pirazinamida tem picos caracteriacutesticos a 2θ = 78 137 153 177 243

264 274 276 278ordm A semelhanccedila dos perfis dos difractogramas da pirazinamida comercial com o desta for-

ma natildeo deixa duacutevidas de que a amostra de partida eacute o polimorfo α

Para a pirazinamida cristalizada em aacutegua (conforme descrito na secccedilatildeo 4111) fez-se um estudo semelhante

natildeo foram encontradas mudanccedilas significativas na estrutura do soacutelido relativamente agrave amostra comercial pois

apesar de ter sido cristalizada a partir de aacutegua o difractograma possui picos com localizaccedilatildeo e intensidade relati-

va idecircnticas agraves presentes no polimorfo alfa da pirazinamida tendo assim sido o soacutelido identificado com a forma

α

Do mesmo modo a coincidecircncia do espectro obtido para a amostra obtida por liofilizaccedilatildeo e do simulado para a

forma γ permitiu concluir que por liofilizaccedilatildeo se obteve o polimorfo γ Figura 22 com picos caracteriacutesticos a 2θ

= 129 173 184 239 254 259 272 274 297 303 336 393ordm

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Inte

nsid

ad

e

2Theta

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Inte

nsid

ad

e

2Theta

Figura 22 ndash Espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute a) amostra de pirazinamida obtida por liofilizaccedilatildeo b) simulado para o

polimorfo γ

A cristalizaccedilatildeo de acetona origina a forma δ da pirazinamida (Figura 23) com picos caracteriacutesticos a 2θ = 91

164 173 182 200 235 277ordm

a) b)

a) b)

25

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Inte

nsid

ad

e

2Theta

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Inte

nsid

ad

e

2Theta

Figura 23 ndash Espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute a) pirazinamida cristalizada em acetona b) simulado para a forma δ

Em dioxano foi obtida uma mistura das formas β ( 2θ = 126 168 169 253 255 267 272ordm) e γ como se

conclui da Figura 24

0 5 10 15 20 25 30 35 40

2Theta

Inte

nsid

ad

e

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Inte

nsid

ad

e

2Theta

γγγγ

ββββ

Figura 24 ndash Espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute a) amostra cristalizada em dioxano b) espectro simulado das formas

β e γ

A amostra cristalizada em acetonitrilo natildeo foi avaliada por este meacutetodo de estudo e seraacute discutida mais agrave frente

Dispomos de amostras puras dos polimorfos α δ e γ da pirazinamida sendo portanto possiacutevel fazer a sua

caracterizaccedilatildeo por espectroscopia de infravermelho e investigar a relaccedilatildeo de estabilidade entre as fases

212 ndash Caracterizaccedilatildeo por Espectroscopia de Infravermelho

A anaacutelise por espectrofotometria de infravermelho pode ser de grande utilidade na caracterizaccedilatildeo de estruturas

polimoacuterficas quanto agrave sua estrutura quiacutemica fornecendo indicaccedilatildeo de ocorrecircncia de modificaccedilotildees apoacutes o pro-

a) b)

a) b)

26

cesso de cristalizaccedilatildeo Para poder ser utilizada com esta finalidade eacute necessaacuterio produzir amostras puras de cada

um dos polimorfos e caracterizaacute-los previamente

Nos estudos publicados sobre infravermelho da pirazinamida no estado soacutelido foi utilizada a forma α [3435] e

em muitos trabalhos natildeo eacute identificado o polimorfo utilizado [36ndash40] Neste trabalho estamos em condiccedilotildees de

fazer a caracterizaccedilatildeo espectroscoacutepica das formas α γ e δ da pirazinamida

Neste composto satildeo de particular relevacircncia os modos vibracionais envolvendo os grupos NndashH e C=O (grupos

envolvidos na formaccedilatildeo de ligaccedilotildees de hidrogeacutenio) que seratildeo alvo de anaacutelise mais detalhada

Os espectros de infravermelho registados para os polimorfos α δ e γ da pirazinamida satildeo apresentados nas

Figuras 25 a 27 Estes espectros foram obtidos em pastilha de KBr Espectros obtidos no modo de reflectacircncia

total atenuada provaram que a preparaccedilatildeo da pastilha natildeo tem efeito nas formas polimoacuterficas

3600 3500 3400 3300 3200 3100 3000 2900 2800

Absorvancia au

Numero de onda cm-1

3412

3289

3161

2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400

Absorvancia au

439

551

669

786

874

1022

1165

1389

1510

1598

Numero de onda cm-1

1707

1620

Figura 25 ndash Espectro de IV da pza comercial polimorfo α a) 3650 ndash 2800 cm-1 b) 2000 ndash 400 cm-1

Satildeo registadas diferenccedilas notoacuterias nos espectros dos trecircs polimorfos Iremos referir as mais significativas

O espectro de absorccedilatildeo na regiatildeo do infravermelho da pirazinamida comercial (Figura 25 polimorfo α) apre-

senta bandas intensas em 3412 3289 e 3161 cm-1 atribuiacutedas agrave elongaccedilatildeo do NndashH e em 1707 cm-1 atribuiacuteda ao

grupo amida (elongaccedilatildeo C=O e deformaccedilatildeo angular NH2 amida I)) No caso do polimorfo γ Figura 26 a

elongaccedilatildeo do NndashH daacute origem a bandas em 3433 3308 3252 e 3166 e a vibraccedilatildeo Amida I daacute lugar a bandas em

1707 e 1686 cm-1

a) b)

27

3600 3500 3400 3300 3200 3100 3000 2900 2800

00

05

10

15

Numero de onda cm-1

Absorvancia au 3433

3308

3252

3166

2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400

00

05

10

15

1585

434549

653779

876

1027

1053

1168

1373

1524

1603

Numero de onda cm-1

Absorvancia au 1707

1686

Figura 26 ndash Espectro de IV da pza liofilizada polimorfo γ a) 3650 ndash 2800 cm-1 b) 2000 ndash 400 cm-1

O espectro de IV do polimorfo δ Figura 27 apresenta na regiatildeo de elongaccedilatildeo do NndashH um perfil proacuteximo do

do polimorfo α mas os maacuteximos de absorvacircncia situam-se a 3426 3287 e 3168 cm-1 Recordar que na estrutura

cristalina de ambos os polimorfos estatildeo presentes diacutemeros centrossimeacutetricos os quais natildeo existem no polimorfo

γ A vibraccedilatildeo Amida I tem o maacuteximo de absorvacircncia no valor de energia mais baixo dos trecircs polimorfos 1674

cm-1

3600 3500 3400 3300 3200 3100 3000 2900 2800

02

04

06

08

10

12

14

16

18

20

Absorvancia au

Numero de onda cm-1

3426

3287

3168

2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400

02

04

06

08

10

12

14

16

18

20

439561657

873

1027

1063

1089

1176

1385

1436

1524

1591

Absorvancia au

Numero de onda cm-1

1674

Figura 27 ndash Espectro de IV da pza cristalizada de acetona a 25ordmC polimorfo δ a) 3650 ndash 2800 cm-1 b) 2000 ndash 400 cm-1

213 ndash Investigaccedilatildeo de relaccedilotildees de estabilidade dos polimorfos da Pirazinamida

Iniciou-se a investigaccedilatildeo com o estudo de pza comercial polimorfo α por calorimetria diferencial de varrimen-

to com velocidade de varrimento β = 10ordmCmin efectuando aquecimento entre 25ordmC e 197ordmC

A Figura 28 mostra um termograma tiacutepico obtido nestas condiccedilotildees para a pza comercial

a) b)

a) b)

28

60 80 100 120 140 160 180 200

20

30

40

50

60

70

Flu

xo

de

Ca

lor

(mw

)

Temperatura (C)

Figura 28 ndash Curva de DSC do polimorfo α da pirazinamida aquecimento de 75ordmC ateacute 197ordmC β = 10ordmCmin

m = 122mg

A curva de de DSC do polimorfo α apresenta dois sinais endoteacutermicos De um conjunto de 6 amostras inde-

pendentes obteve-se para o 1ordmpico os valores de Tonset = (1462 plusmn 03) ordmC e ∆H = (14 plusmn 03) kJmol e para o

2ordmpico Tonset = (1881 plusmn 05) ordmC e ∆H = (281 plusmn 02) kJmol A Tabela 22 sumaria os resultados obtidos

Tabela 22 ndash Valores de temperatura e de entalpia das transiccedilotildees observadas no aquecimento da

pirazinamida polimorfo α β = 10ordmCmin

1ordmPico 2ordmPico

Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) 1 1462 15 1883 280 2 1464 17 1886 284 3 1459 12 1878 281 4 1466 09 1873 280 5 1458 16 1881 283 6 1463 12 1883 279

Meacutedia e desvio padratildeo 1462plusmn03 14plusmn03 1881plusmn05 281plusmn02

A partir do conhecimento termodinacircmico que se tem e dos valores de entalpia calculados podemos prever que

o 1ordmpico da curva de DSC da Figura 28 corresponde a uma transiccedilatildeo de fase soacutelido-soacutelido do composto e o 2ordm

pico corresponde agrave sua fusatildeo uma vez que o valor de entalpia deste uacuteltimo eacute muito superior quando compara-

do com o primeiro Um processo de aquecimento de 25ordmC ateacute 197ordmC efectuado por termomicroscopia permitiu

registar as imagens apresentadas na Figura 29

29

34ordmC 97ordmC 135ordmC 153ordmC

155ordmC 158ordmC 172ordmC 177ordmC

184ordmC 187ordmC 189ordmC 192ordmC

Figura 29 ndash Transiccedilotildees de fase observadas para a pza comercial por termomicroscopia de luz polarizada no decurso do

aquecimento de 25ordmC a 197ordmC β = 10ordmCmin ampliaccedilatildeo 200x

Estas imagens confirmam a identificaccedilatildeo das transiccedilotildees discutidas acima

Seguidamente fez-se um estudo mais pormenorizado destes resultados realizando dois aquecimentos um pri-

meiro ateacute ao fim da transiccedilatildeo de fase (de 25ordmC ateacute 160ordmC) seguido de arrefecimento ateacute 25ordmC e depois de aque-

cimento ateacute agrave fusatildeo (de 25ordmC ateacute 197ordmC) Os resultados obtidos estatildeo exemplificados na Figura 210 Nos pro-

cessos de arrefecimento natildeo foi registado qualquer pico (arrefecimento conduzido a 20ordmCmin 10ordmCmin

5ordmCmin e 2ordmCmin)

20000 40000 60000 80000 100000 120000 140000 160000 180000 200000

200000

300000

400000

500000

600000

2

Flu

xo d

e C

alo

r (m

W)

Temperatura (C)

1

Figura 210 ndash Curva de DSC da pza comercial com β = 10ordmCmin e m = 115mg a) 1ordm aquecimento de 25ordmC a 160ordmC

b) 2ordm aquecimento de 25ordmC a 197ordmC apoacutes arrefecimento do soacutelido 2 ateacute agrave temperatura ambiente

a)

b)

20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

Temperatura (ordmC)

20

30

40

50

60

30

Os resultados de quatro experiecircncias levadas a cabo nestas condiccedilotildees estatildeo indicados na Tabela 23

Tabela 23 ndash Valores de temperatura e de entalpia de transiccedilatildeo obtidos por aquecimento da

pirazinamida polimorfo α nas condiccedilotildees indicadas na Figura 210 β = 10ordmCmin

Curva a) Curva b)

Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) 1 1464 14 1885 281 2 1462 12 1879 284 3 1462 16 1882 277 4 1465 14 1884 282

Meacutedia e desvio padratildeo 1463plusmn02 14plusmn02 1883plusmn02 281plusmn03

Com estes resultados podemos confirmar a existecircncia de uma transiccedilatildeo de fase por volta dos 146ordmC (no 1ordm

aquecimento) Tonset = (1463 plusmn 02)ordmC ∆H = (14 plusmn 02) kJmol n = 4 e apenas a ocorrecircncia de fusatildeo por

volta dos 188ordmC no 2ordm aquecimento Tonset = (1883 plusmn 02)ordmC ∆H = (281 plusmn 03) kJmol Pode concluir-se que a

forma inicial da pza comercial se transforma noutra e que eacute esta segunda que sofre fusatildeo

O espectro de infravermelho da amostra obtida apoacutes a transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido Figura 211 aponta para a trans-

formaccedilatildeo do polimorfo α no polimorfo γ

3600 3450 3300 3150 3000

-01

00

01

02

03

04

05

06

07

08

09

10

3285

3414

Absorvancia au

Numero de onda cm-1

a)

b)

3430

33073244

3164

3085

2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400

-01

00

01

02

03

04

05

06

07

08

09

10

4371523

1601

617

1157

1512

1578

1610

546

651775

877

1025

10541169

1374

1582

Absorvancia au

Numero de onda cm-1

a)

b)

1706

1687

Figura 211 ndash Espectro de IV da pza comercial a) composto de partida b) apoacutes transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido i) 3650 ndash 2800 cm-

1 ii) 2000 ndash 400 cm-1

Com a teacutecnica de difracccedilatildeo de raios X aplicada a uma amostra de pza comercial aquecida ateacute 160ordmC confirmou-

se que a forma cristalina final (apoacutes transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido) eacute a forma gama (γ-pirazinamida)

Uma amostra obtida por aquecimento do polimorfo α ateacute 160ordmC foi deixada agrave temperatura ambiente e foi

novamente analisada 3 meses depois efectuando um aquecimento ateacute 197ordmC verificando-se que mesmo apoacutes

este tempo natildeo sofreu alteraccedilatildeo o termograma obtido eacute similar ao apresentado na Figura 210 b)

Para o polimorfo obtido por liofilizaccedilatildeo polimorfo γ o estudo calorimeacutetrico por DSC conduziu a curvas

exemplificadas na Figura 212 o que era o esperado atendendo aos resultados jaacute referidos

i) ii)

31

20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

20

40

60

80

Temperatura (C)

Flu

xo

de

ca

lor

(mW

)

Figura 212 ndash Curva de DSC do polimorfo γ da pirazinamida aquecimento de 25ordmC ateacute 197ordmC β = 10ordmCmin

m = 303mg

Na curva de DSC do polimorfo γ (Figura 212) observa-se apenas um sinal endoteacutermico correspondente agrave

fusatildeo da amostra De um conjunto de 3 amostras independentes obteve-se para o processo de fusatildeo os valores

de Tonset = (1882 plusmn 01)ordmC e ∆H = (280 plusmn 02)kJmol Tabela 24

Tabela 24 ndash Valores de temperatura e de entalpia de transiccedilatildeo de fase registada no aque-

cimento da pirazinamida polimorfo γ β = 10ordmCmin

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

1 1881 280 2 1881 278 3 1883 282

Meacutedia e desvio padratildeo 1882plusmn01 280plusmn02

Com estes resultados podemos concluir que esta forma polimoacuterfica da pirazinamida natildeo experimenta qualquer

transformaccedilatildeo soacutelido-soacutelido antes da fusatildeo

A amostra de pza cristalizada de acetona (polimorfo δ) foi tambeacutem caracterizada por calorimetria diferencial de

varrimento realizando ensaios de aquecimento ateacute 197ordmC com velocidade de 10ordmCmin (Figura 213)

32

20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

20

40

60

Temperatura (C)

Flu

xo

de

ca

lor

(mW

)

Figura 213 ndash Curva de DSC do polimorfo δ da pirazinamida (aquecimento de 25ordmC ateacute 197ordmC β = 10ordmCmin

m = 147mg)

Podemos verificar novamente a ocorrecircncia de duas transformaccedilotildees endoteacutermicas sendo que a primeira corres-

ponde a transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido Tonset = (1305 plusmn 03) ordmC ∆H = (17 plusmn 02) kJmol n = 5 e a segunda agrave fusatildeo

Tonset = (1883 plusmn 01) ordmC ∆H = (276 plusmn 06) kJmol n = 5 A Tabela 25 resume os resultados obtidos

O polimorfo δ foi entatildeo aquecido ateacute 165ordmC (apoacutes a transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido) natildeo se tendo observado qualquer

transiccedilatildeo de fase no arrefecimento subsequente ateacute agrave temperatura ambiente O espectro de difracccedilatildeo de raios-X

de poacute da amostra resultante deste ciclo de aquecimento arrefecimento permitiu concluir que a forma delta se

transforma no polimorfo gama apoacutes aquecimento

Tabela 25 ndash Valores de temperatura e de entalpia das transiccedilotildees de fase registadas no aqueci-

mento da pirazinamida polimorfo δ β = 10ordmCmin

1ordmPico 2ordmPico

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) 1 1308 18 1884 279 2 1303 17 1881 268 3 1304 18 1884 275 4 1301 14 1883 279 5 1307 17 1882 278

Meacutedia e desvio padratildeo 1305plusmn03 17plusmn02 1883plusmn01 276plusmn06

Na Figura 214 a) podemos verificar a existecircncia de uma grande irregularidade no pico correspondente agrave transi-

ccedilatildeo soacutelido-soacutelido o que poderaacute indicar a co-existecircncia de vaacuterias transformaccedilotildees Sendo assim fez-se um novo

estudo efectuando um aquecimento ateacute 137ordmC que eacute a zona onde existem os vaacuterios picos (Figura 214 b)) O

espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute desta amostra confirmou tratar-se da forma γ da pirazinamida natildeo ocor-

33

rendo qualquer outra transiccedilatildeo de fase apesar da irregularidade apresentada nos picos que poderaacute resultar de

heterogeneidade das partiacuteculas soacutelidas

120 140

32

34

36

Flu

xo

de

Calo

r (m

W)

Temperatura (C)

b) Aquecimento ateacute 165 C

a) Aquecimento ateacute 137 C

Figura 214 ndash Curvas de DSC para a pza cristalizada em acetona β = 10ordmCmin a) aquecimento de 25ordmC ateacute 137ordmC m =

147 mg b) aquecimento de 25ordmC ateacute165ordmC m = 152 mg

Foram obtidas para a amostra de pirazinamida gerada por cristalizaccedilatildeo em acetonitrilo amostra 6 na Tabela

21 as curvas de DSC apresentadas na Figura 215 registadas em diferentes condiccedilotildees experimentais aquecimen-

to ateacute agrave fusatildeo no caso da curva a e num ciclo de aquecimentos arrefecimentos no caso das curvas b Os arrefe-

cimentos foram realizados a 10ordmCmin natildeo se registando qualquer transiccedilatildeo de fase nesses varrimentos

Figura 215 ndash Curvas de DSC para a pza cristalizada em acetonitrilo (polimorfos α e δ) a m = 161 mg aquecimento de

25ordmC ateacute 197ordmC b1 m = 181 mg aquecimento de 25ordmC ateacute 135ordmC b2 aquecimento de 25ordmC ateacute 165ordmC apoacutes

arrefecimento de b1 ateacute 25ordmC b3 aquecimento de 25ordmC ateacute 197ordmC apoacutes arrefecimento de b2 ateacute 25ordmC β =

10ordmCmin

Temperatura (ordmC)

Flu

xo d

e C

alo

r (m

W)

34

Na Figura 215 observam-se duas transiccedilotildees endoteacutermicas antes do pico de fusatildeo Estas transformaccedilotildees de fase

foram estudadas por espectroscopia de IV

O espectro de IV da amostra de partida Figura 216 a) confirma que na cristalizaccedilatildeo em acetonitrilo foi gerada

uma mistura dos polimorfos α e δ (Figura 216 a)) Registou-se tambeacutem espectros de IV da amostra aquecida ateacute

135ordmC (como na curva de DSC b1 da Figura 215) Figura 216 b)) seguida de arrefecimento ateacute 25ordmC e da

amostra aquecida ateacute 165ordmC Figura 216 c)

Figura 216 ndash Espectro de Infravermelho de a) amostra de pirazinamida cristalizada em acetonitrilo b) amostra anterior

apoacutes aquecimento ateacute 135ordmC c) amostra apoacutes aquecimento ateacute 165ordmC A) espectros dos polimorfos α e

δ puros B) espectro do polimorfo γ puro

Satildeo evidentes a partir da Figura 216 as transiccedilotildees do polimorfo δ para o polimorfo α que posteriormente se

transforma no polimorfo γ A identidade das fases soacutelidas foi ainda confirmada por difracccedilatildeo de raios-X reali-

zadas em amostras preparadas de forma similar

Apesar de natildeo poder ser obtida a forma polimoacuterfica β pura os dados de DSC e termomicroscopia realizados na

amostra 5 (β + γ) mostram uma transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido endoteacutermica aos 95ordmC β = 10ordmCmin (Figura 217)

originando o polimorfo γ como depois foi confirmado por espectroscopia de IV e pela temperatura de fusatildeo

caracteriacutestica

Numero de onda cm-1

Absorv

ancia

u

a

a)

b)

c)

A

B

35

Figura 217 ndash a) Curvas de aquecimento da pza cristalizada de dioxano polimorfos β e γ m = 166 mg β = 10ordmCmin b)

Imagens de termomicroscopia registadas antes e depois da transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido

Estabilidade relativa dos polimorfos de pirazinamida

Todas as transiccedilotildees de fase verificadas no estudo da pirazinamida satildeo endoteacutermicas e na ausecircncia de mudanccedilas

conformacionais significativas da moleacutecula de pza nos diferentes polimorfos este comportamento aponta para

uma relaccedilatildeo enantiotroacutepica entre as fases envolvidas [122641] De acordo com Burger e Ramberger esta regra

da entalpia da transiccedilatildeo faz previsotildees correctas em 99 dos casos [26] A partir do estudo do comportamento

teacutermico das formas α β δ e γ da pirazinamida pode-se prever o diagrama energia de Gibbs em funccedilatildeo da tem-

peratura que se apresenta na Figura 218

Figura 218 ndash Diagrama de energia temperatura das formas cristalinas (α β δ e γ) da pirazinamida G representa a ener-

gia de Gibbs T a temperatura de transiccedilatildeo

Temperatura (ordmC)

dQ

dt

(mW

)

a) b)

Antes da transiccedilatildeo Depois da Transiccedilatildeo

Temperatura

Energ

ia

36

De acordo com este diagrama o polimorfo δ eacute a forma soacutelida termodinamicamente estaacutevel agrave temperatura

ambiente e o polimorfo γ eacute a forma cristalina mais estaacutevel acima de ~ 145ordmC De realccedilar a elevada estabilidade

cineacutetica de todas as formas polimoacuterficas da pirazinamida

22 Estudo da Picolinamida

Na tabela satildeo apresentadas imagens registadas sob luz polarizada das formas soacutelidas obtidas por cristalizaccedilatildeo a

partir das soluccedilotildees e tambeacutem da amostra de partida

Tabela 26 ndash Picolinamida Imagens dos soacutelidos obtidos em diferentes condiccedilotildees experimentais (luz polarizada

ampliaccedilatildeo 200x)

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

1

-

Amostra comercial

4

Etanol

P1

2

Acetato de etilo

P1

5

Etanol

P2

3

Acetato de etilo

P2

Foram observadas formas cristalinas com diferentes morfologias Quer na utilizaccedilatildeo de acetato de etilo quer na

amostra comercial foram obtidos cristais com a forma de placas apesar de apresentarem tamanhos diferentes

Os cristais que precipitaram usando etanol como solvente apresentam a forma de aglomerados esfeacutericos

Devido a problemas teacutecnicos com o difractoacutemetro de raios-X de poacute do Departamento de Fiacutesica da Universida-

de de Coimbra natildeo foi possiacutevel caracterizar as amostras por este meacutetodo

221 ndash Estudo da Picolinamida comercial

Apenas a picolinamida comercial foi caracterizada num equipamento de difracccedilatildeo de raios-X de poacute sendo a

amostra sujeita a moagem antes do ensaio O difractograma obtido estaacute representado na Figura 219 juntamen-

te com o espectro simulado da forma cristalina de picolinamida que se encontra caracterizada estruturalmente

37

[24] O difractograma de poacute da picolinamida comercial tem picos caracteriacutesticos a 2θ = 1665 1737 2068

2516 2802 3500ordm

10 20 30 40

Inte

nsid

ade

2Theta

b) Simulado

a) Experimental

Figura 219 ndash Espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute da picolinamida comercial a) experimental b) simulado

Da comparaccedilatildeo entre os dois difractogramas natildeo eacute possiacutevel afirmar que nos dois casos as moleacuteculas tenham a

mesma orientaccedilatildeo cristalograacutefica Voltaremos a discutir estes resultados mais tarde

O comportamento teacutermico da amostra de picolinamida comercial foi investigado por calorimetria diferencial de

varrimento e por termomicroscopia com luz polarizada

Na Figura 220 eacute apresentada uma curva tiacutepica obtida no estudo da picolinamida comercial por calorimetria

diferencial de varrimento com uma velocidade de varrimento β = 10ordmCmin realizando um aquecimento de

25ordmC ateacute 115ordmC

20 40 60 80 100

20

40

Temperatura (C)

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Figura 220 ndash Curva de DSC para a PA comercial aquecimento de 25ordmC ateacute 115ordmC β = 10ordmCmin m = 138mg

A curva de DSC da PA comercial Figura 220 apresenta tipicamente trecircs sinais endoteacutermicos De um conjunto

de 3 amostras independentes obteve-se para o 1ordmpico os valores de Tonset = (802plusmn005) ordmC e ∆H =

38

(020plusmn001)kJmol para o 2ordmpico os valores de Tonset = (10175plusmn008) ordmC e ∆H = (022plusmn001) kJmol e para o

3ordmpico os valores de Tonset = (1067plusmn01) ordmC e ∆H = (187plusmn005) kJmol Tabela 27

Tabela 27 ndash Valores de temperatura e de entalpia das transiccedilotildees de fase registadas no aquecimento da pico-

linamida amostra comercial β = 10ordmCmin

1ordmPico 2ordmPico 3ordmPico

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) 1 802 020 1018 022 1066 187 2 802 019 1017 022 1068 187 3 802 020 1018 021 1067 188

Meacutedia e desvio padratildeo 802plusmn005 020plusmn001 10175plusmn008 022plusmn001 1067plusmn01 187plusmn005

Imagens de termomicroscopia obtidas num varrimento realizado em condiccedilotildees idecircnticas satildeo apresentadas na

Figura 221 e confirmam o primeiro processo endoteacutermico como uma transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido

25ordmC 86ordmC 96ordmC 98ordmC

108ordmC 115ordmC

Figura 221 ndash Transiccedilotildees de fase observadas para a PA comercial por termomicroscopia de luz polarizada no decurso do

aquecimento de 25ordmC a 115ordmC β = 10ordmCmin ampliaccedilatildeo 200x

Uma vez confirmada a existecircncia de transiccedilotildees soacutelido-soacutelido no aquecimento da amostra de picolinamida

comercial estudou-se este processo em mais pormenor Fizeram-se ciclos de aquecimento arrefecimento ateacute

95ordmC e ateacute 105ordmC (temperaturas a que se verifica o fim da transiccedilatildeo) que se encontram representadas nas Figu-

ras 222 e 223

39

20 30 40 50 60 70 80 90 100

19

20

21F

luxo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

Arrefecimento

1 Aquecimento

20 40 60 80 100 120

20

30

40

Temperatura (C)

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Figura 222 ndash Curvas de DSC para a PA comercial β = 10ordmCmin m = 147mg a) aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC segui-

do de arrefecimento ateacute 25ordmC b) 2ordm aquecimento de 25ordmC ateacute 115ordmC

20 30 40 50 60 70 80 90 100 110

19

20

21

22

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

Arrefecimento

1 Aquecimento

20 40 60 80 100 120

20

30

40

Temperatura (C)

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Figura 223 ndash Curvas de DSC para a PA comercial β = 10ordmCmin m = 143mg a) aquecimento de 25ordmC ateacute 105ordmC segui-

do de arrefecimento ateacute 25ordmC b) 2ordm aquecimento de 25ordmC ateacute 115ordmC

Como eacute visiacutevel na Figura 222 no processo de arrefecimento natildeo eacute registada qualquer transiccedilatildeo de fase o que se

confirma pela ausecircncia de endoteacutermica correspondente agrave transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido na curva b) Em contrapartida

no processo de arrefecimento ilustrado na Figura 223 regista-se um processo exoteacutermico de baixa energia e no

aquecimento subsequente apenas o principal pico de fusatildeo eacute observado

Antes de passar agrave avaliaccedilatildeo por espectroscopia de Infravermelho dos diferentes soacutelidos obtidos nestes ciclos de

aquecimento arrefecimento referiremos os resultados de estudos por DSC dos soacutelidos obtidos por arrefeci-

mento do fundido

Nas Figuras 224 e 225 ilustram-se alguns resultados de ciclos de aquecimento arrefecimento a partir do fun-

dido β = 10ordmCmin Como se vecirc na Figura 224 c) apoacutes a cristalizaccedilatildeo do fundido satildeo obtidos dois picos de

elevada entalpia com Tonset = 102ordmC e 106ordmC que indiciam fusatildeo de duas formas polimoacuterficas diferentes Com

base nestes resultados eacute razoaacutevel interpretar a transiccedilatildeo a 102ordmC como um processo de fusatildeo Neste sentido o

ciclo aquecimento arrefecimento ilustrado na Figura 223 a) terminaria com a fusatildeo de uma contribuiccedilatildeo resi-

a) b)

a) b)

40

dual de uma forma soacutelida que no arrefecimento cristaliza no polimorfo mais abundante obtendo-se em seguida

fusatildeo desta forma pura Figura 223 b) Pode concluir-se que da comparaccedilatildeo das Figuras 224 e 225 que o arre-

fecimento do fundido pode resultar em formaccedilatildeo de estruturas diferentes em ciclos diferentes

20 40 60 80 100 120

-20

-10

0

10

20

30

40

50

Flu

xo

de C

alo

r (m

W)

Temperatura (C)

c) 2 Aquecimento

b) Arrefecimento

a) 1 Aquecimento

Figura 224 ndash Curvas de DSC para a PA comercial β = 10ordmCmin m = 164mg aquecimento seguido de arrefecimento e

novo aquecimento

20 40 60 80 100 120

-50

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

50

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

e) 3 Aquecimento

d) 2 Arrefecimento

c) 2 Aquecimento

b) 1 Arrefecimento

a) 1 Aquecimento

Figura 225 ndash Curvas de DSC para a PA comercial m = 147mg 1ordmaquecimento β = 10ordmCmin 1ordmarrefecimento β =

1ordmCmin 2ordmaquecimento β = 10ordmCmin 2ordmarrefecimento β = 10ordmCmin 3ordmaquecimento β =

10ordmCmin

Foram registados os espectros de FTIRATR da amostra obtida em ciclos de aquecimento arrefecimento

como referidos na Figura 222 a) e 223 a) Os espectros satildeo apresentados na Figura 226 onde estatildeo tambeacutem

identificadas as bandas principais

41

000

005

010

015

1612

316832751294

695

749

784

825

996

1043

10881155

1221

1246

1288

1386

1440

1468

15671586

1668

C 105

000

007

014

16143060

327434113450

1567

695

749

793

825

910

996

104310911164

1250

1288

1386

1443

1468

1586

Ab

so

rva

ncia

u

a

C 95

3300 3000 2700 1600 1400 1200 1000 800

000

008

016

3060

3451

15671601

1662

31663432

698

755

793

828907

996

10401094

1145

1285

1386

1440

15861659

3166

3273

Numero de onda cm-1

C 253415

Figura 226 ndash Espectro de IVATR da PA comercial a) composto de partida b) apoacutes aquecimento ateacute 95ordmC c) apoacutes

aquecimento ateacute 105ordmC

Eacute interessante verificar a semelhanccedila do perfil das bandas do espectro da picolinamida comercial Figura 226 a)

na regiatildeo de elongaccedilatildeo do NndashH com o dos espectros dos polimorfos α e δ da pirazinamida (Figuras 25 e 27)

Relembremos que nestas duas fases da pirazinamida haacute associaccedilatildeo molecular com a formaccedilatildeo de dois diacutemeros

centrossimeacutetricos que estatildeo tambeacutem presentes no cristal da picolinamida

Os espectros dos soacutelidos resultantes dos diferentes tratamentos teacutermicos diferem principalmente como espera-

do na regiatildeo de elongaccedilatildeo do NndashH e na amida I O espectro c) apresenta grande semelhanccedila com o obtido por

Fausto e Colaboradores [23 25] para um cristal obtido por annealing dum filme de vidro a T = 280 K e corres-

ponde a um polimorfo diferente do que estaacute presente na amostra de partida

O espectro apresentado na Figura 226 b) na interpretaccedilatildeo que temos vindo a fazer seria originado por uma

mistura de polimorfos Para a validaccedilatildeo desta interpretaccedilatildeo seraacute essencial proceder ao estudo por difracccedilatildeo de

raios-X de poacute das amostras preparadas de modo idecircntico

Numa nota final apresenta-se na Figura 227 A o espectro FTIRATR registado apoacutes moagem da amostra de

picolinamida comercial em almofariz no procedimento habitualmente usado na preparaccedilatildeo de pastilha para

infravermelho Como eacute evidente da comparaccedilatildeo com o espectro da amostra analisada sem preparaccedilatildeo Figura

227 B a moagem produz alteraccedilatildeo da forma polimoacuterfica Lembremos que na obtenccedilatildeo do espectro de difrac-

ccedilatildeo de raios-X de poacute apresentado na Figura 219 se procedeu agrave moagem do composto Seraacute portanto necessaacute-

rio realizar mais ensaios sobre a amostra comercial para confirmar as conclusotildees que a Figura 219 indica as

diferenccedilas observadas nos difractogramas poderatildeo resultar da moagem da amostra

a)

b)

c)

42

3600 3500 3400 3300 3200 3100 3000 2900 2800

000

005

010

015

Ab

so

rvacircn

cia

(u

a)

Numero de onda (cm-1)

B Amostra comercial

A Amostra comercial sujeita a moagem

1600 1400 1200 1000 800 600

000

005

010

015

020

025

030

Abso

rvacirc

ncia

(u a

)

Numero de onda (cm-1)

B Amostra comercial

A Amostra comercial sujeita a moagem

Figura 227 ndash Espectro de IVATR da picolinamida a) 3600 ndash 2800 cm-1 b) 1700 ndash 600 cm-1 A amostra comercial sujeita

a moagem B amostra comercial

222 ndash Estudo da Picolinamida cristalizada em acetato de etilo e em etanol

A investigaccedilatildeo do comportamento teacutermico das diferentes amostras obtidas por cristalizaccedilatildeo em soluccedilatildeo por

calorimetria diferencial de varrimento de 25ordmC ateacute agrave fusatildeo estaacute ilustrado nas Figuras 228 a 229 Para os soacutelidos

obtidos por cristalizaccedilatildeo em etanol e em acetato de etilo agrave temperatura ambiente eacute registado um pico de fusatildeo

largo com temperatura de onset entre 96 e 97ordmC e entalpia compreendida entre 15 e 18 kJmol Os ensaios

foram efectuados 3 semanas apoacutes a preparaccedilatildeo das amostras e natildeo eacute expectaacutevel que a largura do pico possa ser

devida agrave contaminaccedilatildeo com o solvente Em ensaios realizados dois meses mais tarde verificou-se que natildeo ocor-

reu alteraccedilatildeo na amostra cristalizada de etanol enquanto que evoluccedilatildeo niacutetida teve lugar na amostra cristalizada

de acetato de etilo agrave temperatura ambiente Figuras 230 e 231

Na amostra obtida por cristalizaccedilatildeo em acetato de etilo com evaporaccedilatildeo do solvente a 4ordmC para aleacutem deste

primeiro pico eacute tambeacutem observado um segundo pico com temperatura de onset Tonset ~ 105ordmC Estes resulta-

dos apontam para a existecircncia de polimorfos gerados concomitantemente por este meacutetodo de cristalizaccedilatildeo

estando previstas novas experiecircncias para verificar a reprodutibilidade dos resultados e caso esta se confirme a

investigaccedilatildeo do soacutelido obtido por difracccedilatildeo de raios-X de poacute e de monocristal

a) b)

43

20 40 60 80 100 120

20

25

30

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

b) PA em acetato de etilo (frio)

a) PA em acetato de etilo (T amb)

Figura 228 ndash Curvas de DSC para a PA cristalizada em acetato de etilo β = 10ordmCmin a) meacutetodo P1prime m = 147 mg b)

meacutetodo P2prime m = 148 mg

20 40 60 80 100 120

20

25

30

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

b) PA em etanol (frio)

a) PA em etanol (T amb)

Figura 229 ndash Curvas de DSC para a PA cristalizada em etanol β = 10ordmCmin a) meacutetodo P1prime m = 152 mg b) meacutetodo

P2prime m = 149 mg

44

20 40 60 80 100 120

20

30

40

50

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

b) Aquecimento em Maio

a) Aquecimento em Marccedilo

Figura 230 ndash Curvas de DSC para a PA cristalizada em acetato de etilo agrave temperatura ambiente β = 10ordmCmin a) aque-

cimento em Marccedilo m = 138 mg b) aquecimento em Maio m = 135 mg

20 40 60 80 100 120

20

22

24

26

28

Flu

xo

de

Calo

r (m

W)

Temperatura (C)

b) Aquecimento em Maio

a) Aquecimento em Marccedilo

Figura 231 ndash Curvas de DSC para a PA cristalizada em etanol agrave temperatura ambiente β = 10ordmCmin a) aquecimento em

Marccedilo m = 139 mg b) aquecimento em Maio m = 144 mg

23 Estudo do Ibuprofeno

Como referido na secccedilatildeo 143 estaacute descrito que a mesma forma polimoacuterfica do ibuprofeno eacute obtida por crista-

lizaccedilatildeo em vaacuterios solventes e seguindo vaacuterios meacutetodos experimentais Os cristais tecircm morfologias diferentes e

propriedades mecacircnicas diferentes [28303142]

45

Neste capiacutetulo apresentam-se os resultados preliminares dum estudo calorimeacutetrico das amostras soacutelidas do ibu-

profeno cristalizadas em diferentes solventes e tambeacutem de amostras comerciais de duas origens distintas reali-

zado com o objectivo de averiguar o seu comportamento teacutermico

As formas soacutelidas obtidas por cristalizaccedilatildeo a partir das soluccedilotildees do ibuprofeno estatildeo apresentadas na tabela

seguinte

Tabela 28 ndash Imagens de formas soacutelidas do Ibuprofeno obtidas em diferentes condiccedilotildees experimentais (luz pola-

rizada 200x)

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

1

-

Comercial Sigma

4

Acetona

P2

2

Acetona

P1

5

n-Hexano

P2

3

n-Hexano

P1

Efectuou-se um estudo por difracccedilatildeo de raios-X de poacute das amostras de Ibuprofeno da Sigma e da amostra cris-

talizada de n-Hexano agrave temperatura ambiente O difractograma obtido experimentalmente para a amostra da

Sigma e o simulado para a forma I estatildeo representados na Figura 232 O espectro obtido para a amostra crista-

lizada em n-hexano era indistinguiacutevel destes

0 10 20 30 40

Inte

nsid

ad

e

2Theta

b) IBP Sigma

a) IBP forma I

Figura 232 ndash Espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute do ibuprofeno a) forma I b) Sigma

46

Da comparaccedilatildeo entre os dois difractogramas eacute possiacutevel afirmar que em ambos os casos as moleacuteculas tecircm a

mesma orientaccedilatildeo cristalograacutefica

Iniciou-se o estudo das amostras de ibuprofeno comercial da Sigma e da USP por Calorimetria Diferencial de

Varrimento com uma velocidade de varrimento β = 10ordmCmin realizando um aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC

(Figuras 233 e 234)

20 30 40 50 60 70 80 90

20

25

30

35

40

Temperatura (C)

Flu

xo d

e C

alo

r (m

W)

Figura 233 ndash Curva de DSC para o IBP comercial Sigma aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC β = 10ordmCmin m = 125mg

20 30 40 50 60 70 80 90

20

22

24

26

28

Temperatura (C)

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Figura 234 ndash Curva de DSC para o IBP USP aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC β = 10ordmCmin m = 134mg

As curvas de DSC apresentam apenas um sinal endoteacutermico estando os paracircmetros caracteriacutesticos da curva de

fusatildeo apresentados na Tabela 29

47

Tabela 29 ndash Valores de temperatura e de entalpia da transiccedilatildeo de fase registada no

aquecimento do ibuprofeno amostra da Sigma e da USP β = 10ordmCmin

Sigma USP

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

1 747 251 752 257 2 753 253 752 256 3 751 260 752 256 4 751 246 752 257

Meacutedia e desvio padratildeo 751plusmn03 253plusmn05 752plusmn005 257plusmn005

Natildeo haacute diferenccedilas significativas entre os resultados obtidos para as duas amostras apesar do pico de fusatildeo da

amostra da USP ser mais estreito

O estudo das amostras ibuprofeno obtidas por cristalizaccedilatildeo de acetona (P1 e P2) foi realizado por calorimetria

diferencial de varrimento na mesma gama de temperatura com velocidades de varrimento diferentes (β =

10ordmCmin e β = 2ordmCmin Figura 235)

70 75 80

18

20

22

24

26

28

30

32

34

36

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

2 - Cristalizaccedilao a frio

1 - Cristalizaccedilao agrave T amb

70 75 80

18

20

22

24

26

28

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

4 - Cristalizaccedilao a frio

3 - Cristalizaccedilao agrave T amb

Figura 235 ndash Curva de DSC para o IBP cristalizado de acetona procedimentos P1rsquo e P2rsquo aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC

a) β = 10ordmCmin m = 134mg b) β = 2ordmCmin 3 m = 138mg 4 m = 135 mg

O pico de fusatildeo obtido a partir da amostra cristalizada agrave temperatura ambiente apresenta-se parcialmente divi-

dido Uma explicaccedilatildeo comum para este facto eacute a existecircncia de polimorfismo Os paracircmetros caracteriacutesticos

destas curvas estatildeo apresentados na Tabela 210

a) b)

3

4

48

Tabela 210 ndash Valores de temperatura e de entalpia da transiccedilatildeo de fase registada no aquecimento do ibuprofeno

cristalizado de acetona β = 10ordmCmin e β = 2ordmCmin

A partir dos resultados apresentados na Tabela 210 podemos concluir que os cristais obtidos por cristalizaccedilatildeo a

baixa temperatura fundem aproximadamente 1ordmC abaixo dos cristais obtidos por cristalizaccedilatildeo agrave temperatura

ambiente Verifica-se ainda que mesmo a velocidades de varrimento diferentes os cristais obtidos nas mesmas

condiccedilotildees apresentam temperatura de fusatildeo muito semelhante

Os termogramas obtidos no estudo do ibuprofeno cristalizado de n-hexano (P1 e P2) por calorimetria dife-

rencial de varrimento com velocidades de varrimento diferentes (β = 10ordmCmin e β = 2ordmCmin) estatildeo apre-

sentados na Figura 236 e na Tabela 211

70 75 80

12

14

16

18

20

22

24

26

28

30

32

34

36

38

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

2 - Cristalizaccedilao a frio

1 - Cristalizaccedilao agrave T amb

70 75 80

20

22

24

26

28

30

Flu

xo d

e C

alo

r (m

W)

Temperatura (C)

4 - Cristalizaccedilao a frio

3 - Cristalizaccedilao agrave T amb

Figura 236 ndash Curva de DSC para o IBP cristalizado de n-hexano procedimentos P1rsquo e P2rsquo aquecimento de 25ordmC ateacute

95ordmC a) β = 10ordmCmin 1 m = 143mg 2 m = 139 mg b) β = 2ordmCmin 3 m = 140mg 4 m = 137 mg

A partir dos resultados podemos concluir que os cristais obtidos agrave temperatura ambiente e os cristais obtidos

com a cristalizaccedilatildeo a frio natildeo apresentam grande diferenccedila a niacutevel de temperatura e entalpia de fusatildeo No entan-

to o sinal obtido a partir da amostra cristalizada agrave temperatura ambiente aquecida tanto a 10ordmCmin como a

2ordmCmin apresenta-se dividido apesar da divisatildeo ser mais notoacuteria a 2ordmCmin

Cristalizaccedilatildeo agrave T amb Cristalizaccedilatildeo a frio

β 10ordmCmin 2ordmCmin 10ordmCmin 2ordmCmin

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

1 747 215 751 203 733 223 737 232

2 739 233 731 201 733 219 738 228

3 752 228 731 219 744 223 739 229

4 749 237 745 237 738 223 739 231

5 752 249 746 243 742 218 740 230

6 749 235 760 241 743 224 736 229

Meacutedia e desvio padratildeo 748plusmn05 233plusmn11 744plusmn10 224plusmn17 739plusmn05 222plusmn03 738plusmn02 230plusmn02

a) b)

49

Tabela 211 ndash Valores de temperatura e de entalpia da transiccedilatildeo de fase registada no aquecimento do ibuprofeno

cristalizado de n-hexano β = 10ordmCmin e β = 2ordmCmin

A partir dos resultados obtidos por DSC verificou-se que tanto a amostra cristalizada de acetona como a amos-

tra cristalizada de n-hexano ambas agrave temperatura ambiente apresentavam um pico de fusatildeo composto o que

pode indicar a ocorrecircncia de transiccedilotildees soacutelido-soacutelido e aleacutem disso temperatura de fusatildeo que difere da das

amostras obtidas na Sigma e na USP Sendo assim fez-se um estudo mais pormenorizado das amostras cristali-

zadas de n-hexano por comparaccedilatildeo com as amostras de ibp da Sigma e da USP por espectroscopia de IV para

caracterizaccedilatildeo da forma inicial A Figura 237 mostra os espectros de espectroscopia de IV-ATR das amostras

3000 2800 2600 2400

000

005

010

015

020

2540

2540

2540

2542

2601

2601

2601

2601

2631

2631

2631

2631

2729

2728

2728

2728

2850

2850

2850

2850

2868

2868

2868

2868

2877

2875

2875

2876

2924

2922

2922

2924

2954

2954

2956

Ab

so

rvacirc

ncia

(u

a

)

Numero de Onda (cm-1)

IBP USP

IBP comercial

IBP n-Hexano (frio)

IBP n-Hexano (Tamb)

2954

1800 1600 1400 1200 1000 800

000

005

010

015

020

025

030

035

040

045

050668

690747

779

849

867936

948

9701007

1070

1092

1124

1184

1231

12681320

1379

1419

14621506

Ab

so

rvacircncia

(u

a

)

Numero de Onda (cm-1)

IBP USP

IBP comercial

IBP n-Hexano (frio)

IBP n-Hexano (Tamb)

1712

Figura 237 ndash Espectro de IV (25ordmC) ibp USP ibp Sigma e ibp cristalizado de n-hexano a) 3100 ndash 2400 cm-1 b) 1800 ndash

650 cm-1

Os espectros de infravermelho das amostras a 25ordmC apontam para que se trate da mesma forma polimoacuterfica

Espectros de difracccedilatildeo de raios-X de poacute da amostra da Sigma e da amostra obtida por cristalizaccedilatildeo em n-

hexano natildeo mostraram tambeacutem diferenccedilas

Assim sendo a partir destes resultados natildeo satildeo detectadas diferenccedilas significativas entre as amostras de partida

e entatildeo as diferenccedilas registadas no comportamento teacutermico natildeo apontam para polimorfismo mas para altera-

ccedilotildees na formaccedilatildeo dos cristais nomeadamente no crescimento e tamanho das partiacuteculas[43ndash45] Estudos adicio-

nais satildeo necessaacuterios para confirmar esta hipoacutetese

Cristalizaccedilatildeo agrave T amb Cristalizaccedilatildeo a frio

β 10ordmCmin 2ordmCmin 10ordmCmin 2ordmCmin

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

1 741 224 744 236 742 247 744 249

2 744 223 748 234 746 242 742 247 3 740 225 745 238 743 246 740 242

4 743 227 747 237 743 243 745 240 Meacutedia e desvio padratildeo 742plusmn02 225plusmn02 746plusmn02 236plusmn02 743plusmn01 244plusmn02 743plusmn02 245plusmn04

50

51

Capiacutetulo 3

52

53

3 Conclusotildees

Alguns pontos discutidos nesta dissertaccedilatildeo merecem ser referidos como observaccedilotildees conclusivas A Calorime-

tria Diferencial de Varrimento (DSC) eacute um valioso instrumento de investigaccedilatildeo para caracterizar formas poli-

moacuterficas Com esta teacutecnica recolhe-se uma grande riqueza de informaccedilatildeo em relaccedilatildeo agrave estabilidade da substacircn-

cia em estudo tipo de transformaccedilatildeo que ocorre a uma dada temperatura por aquecimento ou arrefecimento e

mecanismo que preside a cada uma das transformaccedilotildees observadas Mas por si soacute esta teacutecnica natildeo eacute suficiente

para identificar a existecircncia de diferentes polimorfos de um mesmo composto Daiacute haver a necessidade de efec-

tuar um estudo mais completo utilizando teacutecnicas como a termomicroscopia espectroscopia de absorccedilatildeo no

infravermelho e ainda difracccedilatildeo de raios X de poacute

Conseguiram obter-se amostras puras de trecircs formas polimoacuterficas da pirazinamida a forma alfa (PZA comercial

e cristalizada em aacutegua) a forma delta (PZA cristalizada de acetona) e a forma gama (PZA obtida por liofiliza-

ccedilatildeo) as quais foram caracterizadas por espectroscopia de infravermelho

O polimorfo alfa da pirazinamida (α-PZA) e a forma delta (δ-PZA) por aquecimento transformam-se no poli-

morfo gama (γ-PZA) A forma gama por sua vez por aquecimento natildeo sofre qualquer transformaccedilatildeo de fase

ateacute agrave fusatildeo Foi possiacutevel tambeacutem identificar a transiccedilatildeo δrarrα em amostra do polimorfo delta quando contami-

nado com a forma alfa

Podemos ainda concluir mediante os resultados obtidos e com os conhecimentos adquiridos que estamos

perante casos de enantiotropia sendo o polimorfo delta a forma termodinamicamente estaacutevel agrave temperatura

ambiente Todos os polimorfos de pirazinamida satildeo cineticamente estaacuteveis agrave temperatura ambiente

No que diz respeito agrave picolinamida eacute interessante verificar a semelhanccedila do perfil das bandas do espectro da

picolinamida comercial na regiatildeo de elongaccedilatildeo do NndashH com o dos espectros dos polimorfos α e δ da pirazi-

namida Relembremos que nestas duas fases da pirazinamida haacute associaccedilatildeo molecular com a formaccedilatildeo de dois

diacutemeros centrossimeacutetricos que estatildeo tambeacutem presentes no cristal da forma I da picolinamida Verificou-se

ainda que a amostra comercial de picolinamida quando sujeita a moagem sofre alteraccedilatildeo da forma polimoacuterfica

No estudo realizado por DSC foi possiacutevel identificar pelo menos duas formas polimoacuterficas

Em ciclos de aquecimento arrefecimento verifica-se que o arrefecimento do fundido pode resultar em forma-

ccedilatildeo de estruturas diferentes em ciclos diferentes

A cristalizaccedilatildeo em acetato de etilo a 4ordmC aponta para a existecircncia de polimorfos gerados concomitantemente

por este meacutetodo de cristalizaccedilatildeo Estatildeo previstas novas experiecircncias para verificar a reprodutibilidade dos resul-

tados e caso esta se confirme a investigaccedilatildeo dos soacutelidos obtidos por difracccedilatildeo de raios-X de poacute e de monocris-

tal Quanto ao estudo das amostras cristalizadas em etanol e acetato de etilo em ensaios realizados dois meses

apoacutes a preparaccedilatildeo das amostras verificou-se que natildeo ocorreu alteraccedilatildeo na amostra cristalizada de etanol

enquanto que evoluccedilatildeo niacutetida teve lugar na amostra cristalizada de acetato de etilo por evaporaccedilatildeo do solvente agrave

temperatura ambiente

No estudo das amostras do ibuprofeno a partir dos resultados obtidos por DSC verificou-se que tanto a amos-

tra cristalizada de acetona como a amostra cristalizada de n-hexano ambas agrave temperatura ambiente apresenta-

54

vam um pico de fusatildeo composto o que poderia indicar a presenccedila de uma mistura de polimorfos mas atraveacutes

de um estudo mais pormenorizado usando Espectroscopia de Infravermelho e Difracccedilatildeo de Raios-X de poacute

esta hipoacutetese natildeo eacute aparentemente suportada podendo a divisatildeo dos picos dever-se ao tamanho das partiacuteculas

formadas durante o crescimento dos cristais Esta hipoacutetese teraacute de ser confirmada em trabalho futuro Este eacute

um exemplo interessante da importacircncia da utilizaccedilatildeo combinada de diferentes meacutetodos de estudo na investiga-

ccedilatildeo de polimorfismo

55

Capiacutetulo 4

56

57

4 Experimental

41 Materiais e Meacutetodos

411 ndash Materiais

4111 - Preparaccedilatildeo das amostras

A pirazinamida utilizada neste trabalho foi fornecida pela Fluka com uma pureza superior a 99 As amostras

de partida de picolinamida e ibuprofeno foram adquiridas agrave Sigma com purezas de 98 e 99 respectivamen-

te tendo-se usado tambeacutem ibuprofeno padratildeo USP

Na geraccedilatildeo das formas polimoacuterficas da pirazinamida foram usados diferentes processos de cristalizaccedilatildeo No

procedimento cristalizaccedilatildeo a partir de soluccedilotildees P1 usaram-se ~ 005 mmol do composto de partida dissolvidas

em 6 mL de um dado solvente agrave temperatura ambiente as soluccedilotildees foram filtradas para uma caixa de Petri e o

solvente evaporado agrave temperatura ambiente (~ 20ordmC) Foram usados como solventes aacutegua acetona dioxano

acetonitrilo e os soacutelidos obtidos foram analizados apoacutes um periacuteodo de duas semanas O segundo procedimento

ensaiado P2 consistiu num processo de liofilizaccedilatildeo efectuado num equipamento Labconco 5 soluccedilatildeo aquosa

preacute-congelada a -80ordmC ciclo de liofilizaccedilatildeo -30ordmC durante 2h -10ordmC durante 4h 0ordmC durante 6h 5ordmC durante

6h 10ordmC durante 48h e depois mantida agrave temperatura ambiente

No caso da picolinamida foi avaliada a formaccedilatildeo de formas soacutelidas usando o procedimento P1 descrito para a

pirazinamida (P1) empregando como solventes acetato de etilo e etanol tendo-se tambeacutem estudado cristaliza-

dos a partir do fundido (P2)

Na geraccedilatildeo das formas polimoacuterficas do ibuprofeno foram igualmente usados diferentes processos de cristaliza-

ccedilatildeo usando diferentes condiccedilotildees O procedimento 1 (P1) foi realizado da mesma forma da usada em P1 da

pirazinamida No procedimento 2 (P2) as soluccedilotildees foram preparadas da mesma forma que em P1 e apoacutes a

filtraccedilatildeo foram colocadas num frigoriacutefico a 4ordmC e o solvente evaporou a esta temperatura

Foram utilizados solventes de qualidade analiacutetica

412 ndash Meacutetodos

4121 ndash Calorimetria Diferencial de Varrimento (DSC)

A teacutecnica de Calorimetria Diferencial de Varrimento (DSC) ocupa um lugar de relevo de entre os meacutetodos de

investigaccedilatildeo da estrutura dos soacutelidos Trata-se de um meacutetodo largamente vulgarizado para o qual se dispotildee de

58

equipamento que apresenta na actualidade muitas potencialidades e que permite a obtenccedilatildeo de propriedades

termodinacircmicas com elevado grau de precisatildeo

A Calorimetria Diferencial de Varrimento eacute uma teacutecnica de anaacutelise teacutermica que regista a diferenccedila de fluxo teacuter-

mico entre a amostra e a referecircncia em funccedilatildeo do tempo ou da temperatura no decorrer de um programa de

temperatura preacute-seleccionado Eacute um meacutetodo de variaccedilatildeo entaacutelpica no qual a diferenccedila no fornecimento de

energia caloriacutefica entre uma substacircncia e um material de referecircncia eacute medida em funccedilatildeo da temperatura

enquanto a substacircncia em estudo e a referecircncia satildeo submetidas a um mesmo programa de aquecimento rigoro-

samente controlado

Estas medidas fornecem dados qualitativos e quantitativos em processos endoteacutermicos (absorccedilatildeo de energia

caloriacutefica) e exoteacutermicos (libertaccedilatildeo de energia caloriacutefica) permitindo obter informaccedilotildees referentes a alteraccedilotildees

de propriedades fiacutesicas eou quiacutemicas com por exemplo temperaturas caracteriacutesticas (temperatura de fusatildeo

cristalizaccedilatildeo transiccedilatildeo viacutetrea) grau de cristalinidade de um poliacutemero diagramas de fase entalpias de transiccedilatildeo

de fase e de reacccedilatildeo estabilidade teacutermica e oxidativa grau de pureza e cineacutetica de reacccedilotildees Por este motivo a

DSC eacute amplamente aplicada na caracterizaccedilatildeo de materiais orgacircnicos e inorgacircnicos cristalinos e amorfos assim

como nas induacutestrias farmacecircutica e cosmeacutetica alimentar etc

Como limitaccedilotildees desta teacutecnica refira-se a dificuldade de interpretaccedilatildeo (acontece algum processo mas qual)

requerendo normalmente outros meacutetodos complementares para a interpretaccedilatildeo dos resultados Para aleacutem dis-

so necessita de calibraccedilatildeo em toda a gama de temperatura

De acordo com os princiacutepios operacionais os caloriacutemetros diferenciais de varrimento podem ser divididos em

dois tipos de potecircncia compensada e de fluxo de energia caloriacutefica Neste trabalho utilizou-se o DSC do pri-

meiro tipo

Nos caloriacutemetros diferenciais de varrimento de potecircncia compensada (Figura 41) as ceacutelulas ou plataformas

onde se colocam a amostra e a referecircncia encontram-se equipadas individualmente com um sensor de resistecircn-

cia de platina que mede a temperatura de cada uma e uma resistecircncia de aquecimento

Figura 41 ndash Caloriacutemetro diferencial de varrimento de potecircncia compensada

Quando eacute detectada uma diferenccedila de temperatura entre a amostra e a referecircncia devido a uma alteraccedilatildeo da

amostra eacute alterada a energia teacutermica ( tH partpart ) fornecida agrave amostra de modo a manter um diferencial de tem-

peraturas nulo entre ambas (Tamostra = Treferecircncia) Uma vez que essa quantidade de energia eacute exactamente equiva-

1 ndash Resistecircncia de aquecimento 2 ndash Termoacutemetro

59

lente agrave quantidade de energia absorvida ou libertada na transformaccedilatildeo ocorrida na amostra o seu registo forne-

ce uma medida calorimeacutetrica directa da energia associada agrave transformaccedilatildeo

Como todos os instrumentos de medida os aparelhos de DSC apresentam um certo tempo de resposta devido

a alguma resistecircncia teacutermica o que se traduz pelo aparecimento de desvios da linha de base Para aumentar o

rigor das determinaccedilotildees o sinal calorimeacutetrico (SC) determinado pelo aparelho a aacuterea do pico eacute calibrado

determinando-se uma constante de calibraccedilatildeo K tal que realQ

SCK = sendo Qreal a energia caloriacutefica realmente

dissipado na ceacutelula A constante K eacute assim funccedilatildeo da temperatura da atmosfera em torno das ceacutelulas e de

quaisquer resistecircncias que conduzam a perdas de energia caloriacutefica As temperaturas de fusatildeo de padrotildees como

o iacutendio estanho chumbo por exemplo podem ser utilizadas para calibrar a temperatura indicada pelo equipa-

mento enquanto que a entalpia de fusatildeo destas substacircncias pode ser utilizada na calibraccedilatildeo do sinal calorimeacutetri-

co

Podem realizar-se ciclos de aquecimento arrefecimento percorridos entre a temperatura do azoto liacutequido e

700ordmC que eacute o limite superior de utilizaccedilatildeo da instrumentaccedilatildeo deste tipo recolhendo uma grande riqueza de

informaccedilatildeo relativamente agrave estabilidade da substacircncia em estudo tipo de transformaccedilatildeo que ocorre a uma dada

temperatura por aquecimento ou arrefecimento mecanismo que preside a cada uma das transformaccedilotildees obser-

vadas etc

Aproveitando as potencialidades do equipamento fazendo variar a velocidade de varrimento eacute ainda possiacutevel

estudar aspectos importantes relacionados com o mecanismo das transformaccedilotildees estruturais e pocircr em evidecircn-

cia a sobreposiccedilatildeo de sinais

Estes equipamentos aleacutem de possibilitarem medidas de baixos valores de variaccedilatildeo de entalpia possibilitam

ainda a utilizaccedilatildeo de pequenas quantidades de amostra (geralmente entre 1 e 20mg)

Procedimento experimental e equipamento utilizado

Os estudos de DSC foram realizados num caloriacutemetro Perkin-Elmer Pyris 1 equipado com sistema de refrige-

raccedilatildeo Intracooler com liacutequido de refrigeraccedilatildeo etilenoglicolaacutegua (11 vv) a ndash10ordmC usando azoto como gaacutes de

purga 20mLmin

As amostras foram preparadas em caacutepsulas em alumiacutenio de 10microl e 30microl Como ceacutelula de referecircncia usou-se uma

caacutepsula vazia idecircntica agrave usada para as amostras

A calibraccedilatildeo do aparelho foi feita de forma usual agrave velocidade de 10ordmCmin utilizada na grande maioria das

amostras A calibraccedilatildeo da temperatura [4647] foi realizada com padrotildees de elevada qualidade como o bifenilo

(CRM LGC 2610 Tfus = 6893plusmn003 ordmC) aacutecido benzoacuteico (CRM LGC 2606 Tfus = 12235 plusmn 002 ordmC) iacutendio

(Perkin-Elmer x = 9999 Tfus = 15660 ordmC) e cafeiacutena (substacircncia de calibraccedilatildeo Mettler Toledo ME 18 872

Tfus = 2356 plusmn 02 ordmC) A calibraccedilatildeo da entalpia foi realizada com iacutendio (∆fusH = 3286 plusmn 13 Jmol)

As amostras foram estudadas em ciclos de aquecimento arrefecimento a vaacuterias velocidade de varrimento

como seraacute referido posteriormente na apresentaccedilatildeo dos resultados e a calibraccedilatildeo confirmada a cada caso

60

4122 ndash Termomicroscopia

A termomicroscopia consiste na observaccedilatildeo microscoacutepica das amostras submetidas a aquecimento ou arrefeci-

mento usando luz polarizada As transformaccedilotildees que podem ocorrer na amostra em estudo podem ser obser-

vadas directamente na ocular do microscoacutepio ou registadas por meio de uma cacircmara fotograacutefica em viacutedeo com

a vantagem de serem gravadas e poderem ser estudadas em pormenor posteriormente Esta teacutecnica permite a

observaccedilatildeo dos efeitos dependentes da temperatura como por exemplo a fusatildeo dos cristais detecccedilatildeo de formas

cristalinas (polimorfismo)[48ndash49]

Com base no comportamento oacuteptico eacute costume dividir as substacircncias em dois grandes grupos Num o iacutendice

de refracccedilatildeo eacute independente da direcccedilatildeo de propagaccedilatildeo da radiaccedilatildeo apresenta um valor uacutenico para uma dada

substacircncia Estas substacircncias satildeo designadas opticamente por isotroacutepicas A este grupo pertencem os soacutelidos

amorfos e os soacutelidos cristalinos com arranjo reticular cuacutebico O outro grupo eacute caracterizado por apresentar um

iacutendice de refracccedilatildeo dependente da direcccedilatildeo de propagaccedilatildeo da luz As substacircncias que a ele pertencem satildeo

designadas opticamente por anisotroacutepicas Deste grupo fazem parte todos os soacutelidos cristalinos com excepccedilatildeo

daqueles que tecircm arranjo reticular cuacutebico

Na Figura 42 representa-se o dispositivo utilizado na observaccedilatildeo de uma amostra com luz polarizada

Figura 42 ndash Esquema de um sistema para observaccedilatildeo de uma amostra com luz polarizada

Um meio isotroacutepico natildeo altera a cor da radiaccedilatildeo que nela incide Contudo produz um decreacutescimo de intensida-

de da radiaccedilatildeo que torna visiacuteveis contornos na amostra e portanto permite acompanhar variaccedilotildees de forma e

volume que nela ocorram As amostras anisotroacutepicas apresentam cor diferente da luz incidente

Procedimento experimental e equipamento utilizado

O equipamento usado esquematicamente representado na Figura 43 eacute constituiacutedo por uma placa de aqueci-

mento DSC 600 da Linkam systems por um bloco central constituiacutedo por uma unidade CI94 cuja funccedilatildeo eacute

controlar a temperatura nas etapas de aquecimento arrefecimento uma unidade LNP942 que controla a

refrigeraccedilatildeo uma unidade VTO232 e um computador Intel (R) Pentium (R) 4 que controla todo o sistema A

ceacutelula eacute aquecida com um microforno cuja temperatura eacute controlada por sensores de Pt100 Para a observaccedilatildeo

Polarizador Amostra Analisador Detector

61

oacuteptica foi utilizado um microscoacutepio Leica DMRB uma cacircmara de viacutedeo Sony CCD-IRISRGB modelo DXC-

151 AP um monitor Sony HR Triniton modelo PVM-2053MD e um gravador de viacutedeo Sony SV0-1500P VHS

VCR Na anaacutelise de imagem usou-se o software da Linkam systems com RTVMS (Real Time Viacutedeo Measurement

System)

As amostras foram preparadas por dispersatildeo de uma pequena quantidade do material a estudar na ceacutelula da

amostra sendo esta coberta com uma tampa A dispersatildeo do material na ceacutelula permite estudar o comporta-

mento de partiacuteculas isoladas o que poderaacute ser uacutetil no caso da amostra ter comportamento heterogeacuteneo As

imagens foram obtidas por utilizaccedilatildeo combinada de luz polarizada e de compensadores de onda o que confere

agrave imagem de fundo uma cor uacutenica e natildeo negra Usou-se uma ampliaccedilatildeo de 200X

As amostras foram estudadas aquecendo a amostra entre os 25ordmC e a fusatildeo tendo sido usada uma velocidade

de 10ordmCmin

Figura 43 ndash Representaccedilatildeo esquemaacutetica do equipamento usado em termomicroscopia A ndash Placa de aquecimento B ndash

Microscoacutepio C ndash Cacircmara de viacutedeo D ndash Computador E ndash Interface graacutefica F ndash Sistema de controle da refri-

geraccedilatildeo G ndash Interface de computador H ndash Viacutedeo gravador I ndash Monitor J ndash Depoacutesito de azoto liacutequido

4123 ndash Conjugaccedilatildeo dos meacutetodos de Termomicroscopia e DSC

Os resultados obtidos a partir de medidas de DSC satildeo normalmente reprodutiacuteveis e quantitativos mas natildeo

podem estar sempre prontamente correlacionadas com a respectiva transformaccedilatildeo de fase ou reacccedilatildeo quiacutemica

que ocorre na substacircncia Tecircm sido feitas tentativas para melhorar alguns meacutetodos termoanaliacuteticos atraveacutes de

uma correlaccedilatildeo entre os seus resultados e as mudanccedilas fiacutesicas ou quiacutemicas da substacircncia em questatildeo As combi-

naccedilotildees destes dois meacutetodos tecircm demonstrado grande sucesso Os efeitos que natildeo mostram nenhuma mudanccedila

de entalpia significativa com DSC podem muitas vezes ser detectadas com microscopia Por outro lado as

investigaccedilotildees termomicroscoacutepicas requerem muitas vezes estimativas dos calores de transformaccedilatildeo fusatildeo e

cristalizaccedilatildeo[50ndash51]

62

4124 ndash Espectroscopia de Absorccedilatildeo no Infravermelho

A Espectroscopia de Absorccedilatildeo no IV estaacute associada ao uso de radiaccedilatildeo electromagneacutetica nesta regiatildeo do espec-

tro para estudar a composiccedilatildeo e a estrutura da mateacuteria

A energia associada agrave absorccedilatildeo na gama do infravermelho eacute capaz de promover transiccedilotildees vibracionais-

rotacionais vibracionais ou rotacionais Considerando que a faixa mais usual de utilizaccedilatildeo corresponde agrave regiatildeo

do infravermelho meacutedio (4000 a 400 cm-1) o estudo das transiccedilotildees vibracionais eacute o mais importante Para que

uma moleacutecula seja capaz de absorver no infravermelho eacute necessaacuterio que ela apresente variaccedilotildees de momento

dipolar associada ao modo vibracional considerado[3652ndash54]

Assim quando um material for avaliado utilizando radiaccedilatildeo infravermelha seraacute obtido um espectro que rela-

ciona absorvacircncia versus comprimento de onda (normalmente eacute utilizado o nuacutemero de onda que eacute o inverso do

comprimento de onda) que indica a ocorrecircncia ou natildeo de absorccedilatildeo pelo material de energia associada agravequele

comprimento de onda Como os grupos funcionais absorvem em diferentes comprimentos de onda eacute possiacutevel

identificar os grupos quiacutemicos presentes na amostra

O polimorfismo em cristais de compostos orgacircnicos eacute causado por diferentes arranjos estruturais da mesma

moleacutecula Se as interacccedilotildees moleculares no cristal satildeo bastantes fortes decorrentes de um fenoacutemeno como as

ligaccedilotildees de hidrogeacutenio as diferenccedilas nas formas polimoacuterficas podem ser evidenciadas com teacutecnicas como a

Espectroscopia de Absorccedilatildeo no Infravermelho IV

Reflectacircncia Total Atenuada (ATR)

Em 1961 Fahrenfort descreveu uma nova teacutecnica para obtenccedilatildeo de espectros de infravermelho para compostos

orgacircnicos a Reflectacircncia Total Atenuada (ATR ndash Attenuated Total Reflectance)

O modo de ATR eacute uma teacutecnica natildeo destrutiva que permite a obtenccedilatildeo de espectros de amostras soacutelidas ou

liacutequidas tais como soacutelidos pouco soluacuteveis poacutes pastas entre outras Eacute tambeacutem adequado para caracterizaccedilatildeo de

materiais que sejam demasiado finos ou que absorvam demasiado intensamente quando analisados por espec-

troscopia de transmitacircncia Na espectroscopia de infravermelhos por ATR a superfiacutecie da amostra eacute colocada

em contacto com a superfiacutecie de um cristal apropriado muitas vezes feito de Germeacutenio (Ge) ou de Seleneto de

Zinco (ZnSe) A radiaccedilatildeo infravermelha proveniente da fonte passa atraveacutes do cristal Quando o acircngulo de

incidecircncia na interface amostra cristal excede o acircngulo criacutetico a reflexatildeo total interna da radiaccedilatildeo ocorre e uma

onda evanescente eacute estabelecida na interface A radiaccedilatildeo eacute reflectida atraveacutes do cristal penetrando na amostra a

cada reflexatildeo ao longo da superfiacutecie do cristal (como esquematizado na figura seguinte Figura 44)

63

Figura 44 ndash Sistema ATR de muacuteltipla reflexatildeo

O feixe de radiaccedilatildeo perde energia no comprimento de onda em que o material da amostra absorve Apoacutes este

processo a radiaccedilatildeo atenuada resultante eacute direccionada do cristal para o percurso normal do feixe no espectro-

fotoacutemetro sendo medida pelo detector originando o espectro da amostra A profundidade da penetraccedilatildeo da

radiaccedilatildeo na amostra e o nuacutemero total de reflexotildees ao longo do cristal podem ser controlados pela variaccedilatildeo do

acircngulo de incidecircncia assim como pela selecccedilatildeo do tipo de cristal

Num espectrofotoacutemetro ATR tem de existir um contacto muito proacuteximo entre a amostra e a superfiacutecie do cris-

tal uma vez que o efeito ATR tem lugar nesta Daiacute que se utilize por vezes uma prensa de modo a garantir um

perfeito contacto entre a superfiacutecie da amostra e o cristal como no caso dos soacutelidos particulados

Nesta teacutecnica pouca ou nenhuma preparaccedilatildeo da amostra eacute requerida o que constitui uma grande vantagem nos

estudos de polimorfismo podendo ser usada na anaacutelise de uma grande variedade de soacutelidos e liacutequidos consoan-

te o tipo de cristal

Eacute importante realccedilar que apesar dos benefiacutecios esta teacutecnica possui algumas limitaccedilotildees que incluem a sensibili-

dade inferior em comparaccedilatildeo agrave proporcionada pelos meacutetodos convencionais

Procedimento experimental e equipamento utilizado

Os estudos de espectroscopia de absorccedilatildeo no infravermelho foram realizados num espectroacutemetro FTIR Ther-

moNicolet IR300 resoluccedilatildeo de 1cm-1 com a teacutecnica da pastilha de KBr e num PerkinElmer Spectrum 400 FT-

IRATR resoluccedilatildeo de 1cm-1

As amostras foram preparadas misturando-se uma certa quantidade de amostra com brometo de potaacutessio (cer-

ca de 07 mg de amostra e 100 mg de KBr)

4125 ndash Difracccedilatildeo de Raios X

Dentre as vaacuterias teacutecnicas de caracterizaccedilatildeo de materiais a teacutecnica de difracccedilatildeo de raios X eacute a mais indicada na

determinaccedilatildeo das fases cristalinas presentes nesses materiais Isto eacute possiacutevel porque nos cristais os aacutetomos se

64

ordenam em planos cristalinos separados entre si por distacircncias da mesma ordem de grandeza dos comprimen-

tos de onda dos raios X

Ao incidir um feixe de raios X num cristal o mesmo interage com os aacutetomos presentes originando o fenoacutemeno

de difracccedilatildeo A difracccedilatildeo de raios X ocorre segundo a Lei de Bragg (Equaccedilatildeo 1) a qual estabelece a relaccedilatildeo

entre o acircngulo de difracccedilatildeo e a distacircncia entre os planos que a originaram (caracteriacutesticos para cada fase cristali-

na)[55]

Figura 45 ndash Difracccedilatildeo de raios X e a Lei de Bragg[56]

A principal aplicaccedilatildeo da difracccedilatildeo de raios X refere-se agrave identificaccedilatildeo de compostos cristalinos sejam eles orgacirc-

nicos ou inorgacircnicos

Os planos de difracccedilatildeo e as suas respectivas distacircncias interplanares bem como as densidades de aacutetomos (elec-

trotildees) ao longo de cada plano cristalino satildeo caracteriacutesticas especiacuteficas e uacutenicas de cada substacircncia cristalina da

mesma forma que o padratildeo difractomeacutetrico por ela gerado Dentre as vantagens da teacutecnica de difracccedilatildeo de raios

X para a caracterizaccedilatildeo de fases destacam-se a simplicidade e rapidez do meacutetodo a confiabilidade dos resulta-

dos obtidos (pois o perfil de difracccedilatildeo obtido eacute caracteriacutestico para cada fase cristalina) a possibilidade de anaacutelise

de materiais compostos por uma mistura de fases e uma anaacutelise quantitativa destas fases[55]

Os ensaios de difracccedilatildeo de raios X de poacute foram realizados no Centro de Estudos de Materiais no Departamen-

to de Fiacutesica da Universidade de Coimbra

Procedimento experimental e equipamento utilizado

Foi preenchido um capilar de vidro com o poacute obtido pela moagem dos soacutelidos As amostras foram colocadas

num difractoacutemetro de poacute ENRAF-NONIUS (equipado com um detector CPS120 por INEL) e os dados foram

recolhidos durante 5h usando a geometria Debye-Scherrer Foi usada radiaccedilatildeo Cu Kα1 (λ = 1540598Aring) Como

calibrante externo foi usado o AlK(SO4)212H2O

Lei de Bragg nλ = 2d sen θ (Equaccedilatildeo 1) n nuacutemero inteiro (ordem de difracccedilatildeo) λ comprimento de onda dos raios X incidentes d distacircncia interplanar θ acircngulo de difracccedilatildeo

65

Bibliografia

[1] ndash Vencato I Estruturas Cristalinas por Difracccedilatildeo de Raios-X Caderno Brasileiro de Ensino de Fiacutesica Volume 5

(1988)

[2] ndash Atkins P Paula J Atkins Fiacutesico-Quiacutemica LTC Volume 1 7ordfEdiccedilatildeo (2003-2004)

[3] ndash Drago R Physical Methods For Chemists 2ordf Ed Saunders amp H B J College Publishers 17 (1992) 702

[4] ndash Giron D Thermochimica Acta 248 (1995) 1

[5] ndash Nangia A Accounts of Chemical Research 41 5 (2008) 595

[6] ndash Froehlich PE Gasparotto FS Journal of Basic and Applied Pharm Sciences 26 3 (2005) 205

[7] ndash Llinagraves A Goodman J Drug Discovery Today 13 516 (2008) 198

[8] ndash Costa L Universidade Federal do Rio Grande do Sul ldquoAvaliaccedilatildeo do Polimorfismo de Faacutermacos utiliza-

dos para a produccedilatildeo de medicamentos geneacutericos no Brasilrdquo (2005)

[9] ndash Lachman L Liebeman HA et all Teoria e Praacutetica na Induacutestria Farmacecircutica 1 (2005) 505

[10] ndash Bernstein J Crystal Polymorphism Engineering of Crystalline Materials Properties Springer Netherlands (2008) 87

[11] ndash Rodriacuteguez-Spong B Price C et all D Advanced Drug Delivery 56 (2004) 241

[12] ndash Buerger A Ramberger R Mikrochimica Acta 2 (1979) 259

[13] ndash Erdemir D Lee A et all Accounts of Chemical Research 42 (2009) 621

[14] ndash Manrich S Zanotto E et all Poliacutemeros Ciecircncia e Tecnologia ldquoAplicabilidade da Teoria Claacutessica da Nuclea-

ccedilatildeo Modificada (CD-CNT) agrave Cristalizaccedilatildeo de Poliacutemerosrdquo

[15] ndash Aaltonen J Allesoslash M et all European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics 71 (2009) 23

[16] ndash Chis V Picircrnau A et all Chemical Physics 316 (2005) 153

[17] ndash wwwffuppttoxicologiamonografiasano0304TuberculosedocPIRAZINAMIDAhtml

[18] ndash Becker C Dressman JB et all Journal of Pharmaceutical Sciences 97 9 (2008) 3709

[19] ndash Takaki Y Sasada Y Watanabeacute T Acta Crystallographica 13 (1960) 693

[20] ndash Ro G Sorum H Acta Crystallographica B28 (1972) 991

[21] ndash Ro G Sorum H Acta Crystallographica B28 (1972) 1677

[22] ndash Nakata K Takaki Y Memoirs of Osaka Kyoiku University Ser III Natural science and applied science 36 (1987)

93

[23] ndash Borba A Albrecht M et all Physical Chemistry Chemical Physics 10 (2008) 7010

[24] ndash Takano T Sasada Y et all Acta Crystallographica 21 (1966) 514

[25] ndash Borba A Zavaglia A et all Journal of Physical Chemistry A 112 (2008) 45

[26] ndash Marques L Departamento e Centro de Quiacutemica da Universidade de Eacutevora ldquoO Ibuprofeno Um faacutermaco com

sucessordquo

[27] ndash Perlovich G Kurkov S et all Journal of Pharmaceutical Sciences 93 (2004) 654

[28] ndash Rasenack N Muumlller B International Journal of Pharmaceutics 245 (2002) 9

[29] ndash Carvalho P Cass Q et all Brazilian Journal of Chemical Engineering 23 (2006) 291

[30] ndash Khan G Jiabi Z Drug Development and Industrial Pharmacy 24(5) (1998) 463

[31] ndash Rasenack N Muumlller W Development and Industrial Pharmacy 28 (2002) 1077

66

[32] ndash Dudognon E Danegravede F et all Pharmaceutical Research 25 (2008) 2853

[33] ndash wwwscribdcomdoc4003825Fisica-Difraccao-de-Raio-X (28082010)

[34] ndash Delgado M Marquez F et all Spectroscopy Lett 21 (1998) 841

[35] ndash Lautie A Froment F et all Spectroscopy Lett 9 (1976) 289

[36] ndash Chis V Pirnau A et all Chemical Physics 316 (2005) 153

[37] ndash Kalkar K Bhosekar M et all Spectrochimica Acta Part A 45 (1989) 635

[38] ndash Favila A Gallo M Mitnik D Journal of Molecular Modeling 13 (2007) 505

[39] ndash Gunasekaran S Sailatha E et all Indian Journal of Pure and Applied Physics 47 (2009) 259

[40] ndash Akyuz S Journal of Molecular Structure 651 (2003) 541

[41] ndash Jurneacuteen P Werngren J et all Antimicrobial Agents and Chemotheraphy 52 5 (2008) 1852

[42] ndash Garekani H Sadeghi F et all Drug Development and Industrial Pharmacy 27(8) (2001) 803

[43] ndash Kawakami K Miyoshi K et all Journal of Pharmaceuticals Sciences 95 (2006) 1354

[44] ndash Lee T Chang G Crystal Growth and Design 9 (2009) 3551

[45] ndash Xue Y Zhao Q et all Journal of Colloid and Interface Science 243 (2001) 388

[46] ndash Sabbah R An W et all Thermochimica Acta 331 (1999) 93

[47] ndash Gatta G Richardson J et all Pure and Applied Chemistry 78 (2006) 1455

[48] ndash Seefeldt K Miller J et all Journal of Pharmaceutical Sciences 96 5 (2007) 1147

[49] ndash Charsley E Stewart C et all Journal of Thermal Analysis and Calorimetry 72 (2003) 1087

[50] ndash Celis K Driessche I et all Measurement Science Review 1 1 (2001) 181

[51] ndash Wiedemann H Bayer G Journal of Thermal Analysis 30 (1985) 1273

[52] ndash wwwgooglept

[53] ndash Brittain H Journal of Pharmaceutical Sciences 86 4 (1997) 405

[54] ndash Norris T Aldridge P Sekulic S Analyst 122 (1997) 549

[55] ndash Albers A Melchiades F et all Ceracircmica 48 305 (2002) 34

[56] ndash Kahn H PMI-2201 Difracccedilatildeo de Raios X 1

[57] ndash Tuberculosis 88 2 (2008) 141

[58] ndash Akyuz S Journal of Molecular Structure 651-653 (2003) 541

[59] ndash Brittain H (ed) Physical Characterization of Pharmaceutical Solids (1995)

[60] ndash Šestaacutek J Comprehensive Analytical Chemistry XII XI (1984)

[61] ndash Casimiro MH Leal JP et all Anaacutelise Calorimeacutetrica aplicada a Poliacutemeros Bioloacutegicos 29

[62] ndash Yu-Chu M Li Thermochimica Acta 476 (2008) 1

[63] ndash Morbidoni H Quiacutemica Viva 3 (2004)

[64] ndash Yoshida S Pharmaceutical Society of Japan 11 5 (1963) 628

[65] ndash Sreevatsan S Pan X et all Antimicrobial Agents and Chemotheraphy 41 3 (1997) 636

[66] ndash Wesotowski M Konarski T Journal of Thermal Analysis 45 (1995) 1199

[67] ndash Vippagunta S Brittain H Grant D Advanced Drug Delivery 48 (2001) 3

[68] ndash Nunes S Euseacutebio M et all International Journal of Pharmaceutics 285 (2004) 13

[69] ndash Akalin E Akyuz S Vibrational Spectroscopy 42 (2006) 333

[70] ndash Szablowicz M Karpiński A et all Transition Metal Chemistry 31 (2006) 1075

67

[71] ndash Castro R Maria T et all Crystal Growth amp Design 10 (2010) 274

[72] ndash Correcirca R Lima D et all Laboratoacuterio de Cristalografia Instituto de Fiacutesica de Satildeo CarlosUSP

[73] - Buerger A Ramberger R Mikrochimica Acta 2 (1979) 273

[74] ndash Wirth D Stephenson G Organic Process Research amp Development 1 (1997) 55

[75] ndash Wang Y Li Y et all Spectrochimica Acta Part A 56 (2000) 2637

[76] ndash Byrn S Pfeiffer R et all Pharmaceutical Research 12 (1995) 945

[77] ndash Khankari R Grant D Thermochimica Acta 248 (1995) 61

[78] ndash Gavezzotti A Fillippini G Journal of the American Chemical Society 117 (1995) 12299

[79] ndash Hancock B Zografi G Journal of Pharmaceuticals Sciences 86 (1997) 1

[80] ndash Yu L Advanced Drug Delivery Reviews 48 (2001) 27

[81] ndash Kitamura M Journal of Crystal Growth 237-239 (2002) 2205

[82] ndash Snider D Addicks W et all Advanced Drug Delivery Reviews 56 (2004) 391

[83] ndash Allesoslash M Berg F et all Journal of Pharmaceuticals Sciences 97 (2008) 2145

[84] ndash Lerdkanchanaporn S Dollimore D Journal of Thermal Analysis 49 (1997) 879

[85] ndash Beach J Park M et all Pharmaceutical Development and Technology 10 (2005) 413

[86] ndash Passerini N Albertini B et all European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics 15 (2002) 71

68

69

Apecircndice

70

71

Algoriacutetmo de decisatildeo Q6A

(1)

Pesquisa de polimor-fos com o novo

faacutermaco

Apresenta diferentes polimorfos

NAtildeO Nenhuma acccedilatildeo a ser

tomada

SIM

Caracterizar as formas por - Difracccedilatildeo de raios-X de poacute - DSC Anaacutelise Teacutermica - Microscopia - Espectroscopia

IR PARA 2

72

(2)

Os polimorfos apre-sentam diferentes

propriedades

NAtildeO

SIM

Afecta a seguranccedila e a eficaacutecia do faacutermaco

Nenhum teste ou criteacuterio de aceitaccedilatildeo para o faacutermaco

NAtildeO

SIM

Estabelecer um criteacuterio de aceitaccedilatildeo para os polimorfos do faacutermaco IR PARA 3

73

(3)

Observa-se em (1) que primeiramente se estabelecem as caracteriacutesticas das possiacuteveis formas cristalinas do faacuter-

maco e as suas propriedades fiacutesico-quiacutemicas conforme o caso bem como a sua forma de detecccedilatildeo pelas meto-

dologias indicadas

Posteriormente a acccedilatildeo (2) visa estabelecer o impacto destas formas polimoacuterficas na seguranccedila e eficaacutecia do

faacutermaco auxiliando na determinaccedilatildeo de criteacuterios de aceitaccedilatildeo do faacutermaco e na avaliaccedilatildeo do risco sanitaacuterio que

representa tal fenoacutemeno num caso especiacutefico Havendo este risco o ICH estabeleceu em (3) vias de monitori-

zaccedilatildeo das alteraccedilotildees

O faacutermaco encontra-se dentro dos criteacuterios de

aceitaccedilatildeo dos ensaios de qualidade com modifica-

ccedilatildeo na proporccedilatildeo dos polimorfos

SIM Nenhum teste ou criteacuterio de aceitaccedilatildeo

para o faacutermaco

NAtildeO

Monitorar o polimorfismo durante a estabilidade do faacutermaco

A modificaccedilatildeo pode afectar a seguranccedila ou a

eficaacutecia

NAtildeO Natildeo haacute necessidade de estabelecer criteacuterios de aceitaccedilatildeo para polimorfis-

mo do faacutermaco

SIM

Estabelecer criteacuterios de aceitaccedilatildeo consis-tente com a seguranccedila eou eficaacutecia

25

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Inte

nsid

ad

e

2Theta

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Inte

nsid

ad

e

2Theta

Figura 23 ndash Espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute a) pirazinamida cristalizada em acetona b) simulado para a forma δ

Em dioxano foi obtida uma mistura das formas β ( 2θ = 126 168 169 253 255 267 272ordm) e γ como se

conclui da Figura 24

0 5 10 15 20 25 30 35 40

2Theta

Inte

nsid

ad

e

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Inte

nsid

ad

e

2Theta

γγγγ

ββββ

Figura 24 ndash Espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute a) amostra cristalizada em dioxano b) espectro simulado das formas

β e γ

A amostra cristalizada em acetonitrilo natildeo foi avaliada por este meacutetodo de estudo e seraacute discutida mais agrave frente

Dispomos de amostras puras dos polimorfos α δ e γ da pirazinamida sendo portanto possiacutevel fazer a sua

caracterizaccedilatildeo por espectroscopia de infravermelho e investigar a relaccedilatildeo de estabilidade entre as fases

212 ndash Caracterizaccedilatildeo por Espectroscopia de Infravermelho

A anaacutelise por espectrofotometria de infravermelho pode ser de grande utilidade na caracterizaccedilatildeo de estruturas

polimoacuterficas quanto agrave sua estrutura quiacutemica fornecendo indicaccedilatildeo de ocorrecircncia de modificaccedilotildees apoacutes o pro-

a) b)

a) b)

26

cesso de cristalizaccedilatildeo Para poder ser utilizada com esta finalidade eacute necessaacuterio produzir amostras puras de cada

um dos polimorfos e caracterizaacute-los previamente

Nos estudos publicados sobre infravermelho da pirazinamida no estado soacutelido foi utilizada a forma α [3435] e

em muitos trabalhos natildeo eacute identificado o polimorfo utilizado [36ndash40] Neste trabalho estamos em condiccedilotildees de

fazer a caracterizaccedilatildeo espectroscoacutepica das formas α γ e δ da pirazinamida

Neste composto satildeo de particular relevacircncia os modos vibracionais envolvendo os grupos NndashH e C=O (grupos

envolvidos na formaccedilatildeo de ligaccedilotildees de hidrogeacutenio) que seratildeo alvo de anaacutelise mais detalhada

Os espectros de infravermelho registados para os polimorfos α δ e γ da pirazinamida satildeo apresentados nas

Figuras 25 a 27 Estes espectros foram obtidos em pastilha de KBr Espectros obtidos no modo de reflectacircncia

total atenuada provaram que a preparaccedilatildeo da pastilha natildeo tem efeito nas formas polimoacuterficas

3600 3500 3400 3300 3200 3100 3000 2900 2800

Absorvancia au

Numero de onda cm-1

3412

3289

3161

2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400

Absorvancia au

439

551

669

786

874

1022

1165

1389

1510

1598

Numero de onda cm-1

1707

1620

Figura 25 ndash Espectro de IV da pza comercial polimorfo α a) 3650 ndash 2800 cm-1 b) 2000 ndash 400 cm-1

Satildeo registadas diferenccedilas notoacuterias nos espectros dos trecircs polimorfos Iremos referir as mais significativas

O espectro de absorccedilatildeo na regiatildeo do infravermelho da pirazinamida comercial (Figura 25 polimorfo α) apre-

senta bandas intensas em 3412 3289 e 3161 cm-1 atribuiacutedas agrave elongaccedilatildeo do NndashH e em 1707 cm-1 atribuiacuteda ao

grupo amida (elongaccedilatildeo C=O e deformaccedilatildeo angular NH2 amida I)) No caso do polimorfo γ Figura 26 a

elongaccedilatildeo do NndashH daacute origem a bandas em 3433 3308 3252 e 3166 e a vibraccedilatildeo Amida I daacute lugar a bandas em

1707 e 1686 cm-1

a) b)

27

3600 3500 3400 3300 3200 3100 3000 2900 2800

00

05

10

15

Numero de onda cm-1

Absorvancia au 3433

3308

3252

3166

2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400

00

05

10

15

1585

434549

653779

876

1027

1053

1168

1373

1524

1603

Numero de onda cm-1

Absorvancia au 1707

1686

Figura 26 ndash Espectro de IV da pza liofilizada polimorfo γ a) 3650 ndash 2800 cm-1 b) 2000 ndash 400 cm-1

O espectro de IV do polimorfo δ Figura 27 apresenta na regiatildeo de elongaccedilatildeo do NndashH um perfil proacuteximo do

do polimorfo α mas os maacuteximos de absorvacircncia situam-se a 3426 3287 e 3168 cm-1 Recordar que na estrutura

cristalina de ambos os polimorfos estatildeo presentes diacutemeros centrossimeacutetricos os quais natildeo existem no polimorfo

γ A vibraccedilatildeo Amida I tem o maacuteximo de absorvacircncia no valor de energia mais baixo dos trecircs polimorfos 1674

cm-1

3600 3500 3400 3300 3200 3100 3000 2900 2800

02

04

06

08

10

12

14

16

18

20

Absorvancia au

Numero de onda cm-1

3426

3287

3168

2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400

02

04

06

08

10

12

14

16

18

20

439561657

873

1027

1063

1089

1176

1385

1436

1524

1591

Absorvancia au

Numero de onda cm-1

1674

Figura 27 ndash Espectro de IV da pza cristalizada de acetona a 25ordmC polimorfo δ a) 3650 ndash 2800 cm-1 b) 2000 ndash 400 cm-1

213 ndash Investigaccedilatildeo de relaccedilotildees de estabilidade dos polimorfos da Pirazinamida

Iniciou-se a investigaccedilatildeo com o estudo de pza comercial polimorfo α por calorimetria diferencial de varrimen-

to com velocidade de varrimento β = 10ordmCmin efectuando aquecimento entre 25ordmC e 197ordmC

A Figura 28 mostra um termograma tiacutepico obtido nestas condiccedilotildees para a pza comercial

a) b)

a) b)

28

60 80 100 120 140 160 180 200

20

30

40

50

60

70

Flu

xo

de

Ca

lor

(mw

)

Temperatura (C)

Figura 28 ndash Curva de DSC do polimorfo α da pirazinamida aquecimento de 75ordmC ateacute 197ordmC β = 10ordmCmin

m = 122mg

A curva de de DSC do polimorfo α apresenta dois sinais endoteacutermicos De um conjunto de 6 amostras inde-

pendentes obteve-se para o 1ordmpico os valores de Tonset = (1462 plusmn 03) ordmC e ∆H = (14 plusmn 03) kJmol e para o

2ordmpico Tonset = (1881 plusmn 05) ordmC e ∆H = (281 plusmn 02) kJmol A Tabela 22 sumaria os resultados obtidos

Tabela 22 ndash Valores de temperatura e de entalpia das transiccedilotildees observadas no aquecimento da

pirazinamida polimorfo α β = 10ordmCmin

1ordmPico 2ordmPico

Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) 1 1462 15 1883 280 2 1464 17 1886 284 3 1459 12 1878 281 4 1466 09 1873 280 5 1458 16 1881 283 6 1463 12 1883 279

Meacutedia e desvio padratildeo 1462plusmn03 14plusmn03 1881plusmn05 281plusmn02

A partir do conhecimento termodinacircmico que se tem e dos valores de entalpia calculados podemos prever que

o 1ordmpico da curva de DSC da Figura 28 corresponde a uma transiccedilatildeo de fase soacutelido-soacutelido do composto e o 2ordm

pico corresponde agrave sua fusatildeo uma vez que o valor de entalpia deste uacuteltimo eacute muito superior quando compara-

do com o primeiro Um processo de aquecimento de 25ordmC ateacute 197ordmC efectuado por termomicroscopia permitiu

registar as imagens apresentadas na Figura 29

29

34ordmC 97ordmC 135ordmC 153ordmC

155ordmC 158ordmC 172ordmC 177ordmC

184ordmC 187ordmC 189ordmC 192ordmC

Figura 29 ndash Transiccedilotildees de fase observadas para a pza comercial por termomicroscopia de luz polarizada no decurso do

aquecimento de 25ordmC a 197ordmC β = 10ordmCmin ampliaccedilatildeo 200x

Estas imagens confirmam a identificaccedilatildeo das transiccedilotildees discutidas acima

Seguidamente fez-se um estudo mais pormenorizado destes resultados realizando dois aquecimentos um pri-

meiro ateacute ao fim da transiccedilatildeo de fase (de 25ordmC ateacute 160ordmC) seguido de arrefecimento ateacute 25ordmC e depois de aque-

cimento ateacute agrave fusatildeo (de 25ordmC ateacute 197ordmC) Os resultados obtidos estatildeo exemplificados na Figura 210 Nos pro-

cessos de arrefecimento natildeo foi registado qualquer pico (arrefecimento conduzido a 20ordmCmin 10ordmCmin

5ordmCmin e 2ordmCmin)

20000 40000 60000 80000 100000 120000 140000 160000 180000 200000

200000

300000

400000

500000

600000

2

Flu

xo d

e C

alo

r (m

W)

Temperatura (C)

1

Figura 210 ndash Curva de DSC da pza comercial com β = 10ordmCmin e m = 115mg a) 1ordm aquecimento de 25ordmC a 160ordmC

b) 2ordm aquecimento de 25ordmC a 197ordmC apoacutes arrefecimento do soacutelido 2 ateacute agrave temperatura ambiente

a)

b)

20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

Temperatura (ordmC)

20

30

40

50

60

30

Os resultados de quatro experiecircncias levadas a cabo nestas condiccedilotildees estatildeo indicados na Tabela 23

Tabela 23 ndash Valores de temperatura e de entalpia de transiccedilatildeo obtidos por aquecimento da

pirazinamida polimorfo α nas condiccedilotildees indicadas na Figura 210 β = 10ordmCmin

Curva a) Curva b)

Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) 1 1464 14 1885 281 2 1462 12 1879 284 3 1462 16 1882 277 4 1465 14 1884 282

Meacutedia e desvio padratildeo 1463plusmn02 14plusmn02 1883plusmn02 281plusmn03

Com estes resultados podemos confirmar a existecircncia de uma transiccedilatildeo de fase por volta dos 146ordmC (no 1ordm

aquecimento) Tonset = (1463 plusmn 02)ordmC ∆H = (14 plusmn 02) kJmol n = 4 e apenas a ocorrecircncia de fusatildeo por

volta dos 188ordmC no 2ordm aquecimento Tonset = (1883 plusmn 02)ordmC ∆H = (281 plusmn 03) kJmol Pode concluir-se que a

forma inicial da pza comercial se transforma noutra e que eacute esta segunda que sofre fusatildeo

O espectro de infravermelho da amostra obtida apoacutes a transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido Figura 211 aponta para a trans-

formaccedilatildeo do polimorfo α no polimorfo γ

3600 3450 3300 3150 3000

-01

00

01

02

03

04

05

06

07

08

09

10

3285

3414

Absorvancia au

Numero de onda cm-1

a)

b)

3430

33073244

3164

3085

2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400

-01

00

01

02

03

04

05

06

07

08

09

10

4371523

1601

617

1157

1512

1578

1610

546

651775

877

1025

10541169

1374

1582

Absorvancia au

Numero de onda cm-1

a)

b)

1706

1687

Figura 211 ndash Espectro de IV da pza comercial a) composto de partida b) apoacutes transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido i) 3650 ndash 2800 cm-

1 ii) 2000 ndash 400 cm-1

Com a teacutecnica de difracccedilatildeo de raios X aplicada a uma amostra de pza comercial aquecida ateacute 160ordmC confirmou-

se que a forma cristalina final (apoacutes transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido) eacute a forma gama (γ-pirazinamida)

Uma amostra obtida por aquecimento do polimorfo α ateacute 160ordmC foi deixada agrave temperatura ambiente e foi

novamente analisada 3 meses depois efectuando um aquecimento ateacute 197ordmC verificando-se que mesmo apoacutes

este tempo natildeo sofreu alteraccedilatildeo o termograma obtido eacute similar ao apresentado na Figura 210 b)

Para o polimorfo obtido por liofilizaccedilatildeo polimorfo γ o estudo calorimeacutetrico por DSC conduziu a curvas

exemplificadas na Figura 212 o que era o esperado atendendo aos resultados jaacute referidos

i) ii)

31

20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

20

40

60

80

Temperatura (C)

Flu

xo

de

ca

lor

(mW

)

Figura 212 ndash Curva de DSC do polimorfo γ da pirazinamida aquecimento de 25ordmC ateacute 197ordmC β = 10ordmCmin

m = 303mg

Na curva de DSC do polimorfo γ (Figura 212) observa-se apenas um sinal endoteacutermico correspondente agrave

fusatildeo da amostra De um conjunto de 3 amostras independentes obteve-se para o processo de fusatildeo os valores

de Tonset = (1882 plusmn 01)ordmC e ∆H = (280 plusmn 02)kJmol Tabela 24

Tabela 24 ndash Valores de temperatura e de entalpia de transiccedilatildeo de fase registada no aque-

cimento da pirazinamida polimorfo γ β = 10ordmCmin

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

1 1881 280 2 1881 278 3 1883 282

Meacutedia e desvio padratildeo 1882plusmn01 280plusmn02

Com estes resultados podemos concluir que esta forma polimoacuterfica da pirazinamida natildeo experimenta qualquer

transformaccedilatildeo soacutelido-soacutelido antes da fusatildeo

A amostra de pza cristalizada de acetona (polimorfo δ) foi tambeacutem caracterizada por calorimetria diferencial de

varrimento realizando ensaios de aquecimento ateacute 197ordmC com velocidade de 10ordmCmin (Figura 213)

32

20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

20

40

60

Temperatura (C)

Flu

xo

de

ca

lor

(mW

)

Figura 213 ndash Curva de DSC do polimorfo δ da pirazinamida (aquecimento de 25ordmC ateacute 197ordmC β = 10ordmCmin

m = 147mg)

Podemos verificar novamente a ocorrecircncia de duas transformaccedilotildees endoteacutermicas sendo que a primeira corres-

ponde a transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido Tonset = (1305 plusmn 03) ordmC ∆H = (17 plusmn 02) kJmol n = 5 e a segunda agrave fusatildeo

Tonset = (1883 plusmn 01) ordmC ∆H = (276 plusmn 06) kJmol n = 5 A Tabela 25 resume os resultados obtidos

O polimorfo δ foi entatildeo aquecido ateacute 165ordmC (apoacutes a transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido) natildeo se tendo observado qualquer

transiccedilatildeo de fase no arrefecimento subsequente ateacute agrave temperatura ambiente O espectro de difracccedilatildeo de raios-X

de poacute da amostra resultante deste ciclo de aquecimento arrefecimento permitiu concluir que a forma delta se

transforma no polimorfo gama apoacutes aquecimento

Tabela 25 ndash Valores de temperatura e de entalpia das transiccedilotildees de fase registadas no aqueci-

mento da pirazinamida polimorfo δ β = 10ordmCmin

1ordmPico 2ordmPico

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) 1 1308 18 1884 279 2 1303 17 1881 268 3 1304 18 1884 275 4 1301 14 1883 279 5 1307 17 1882 278

Meacutedia e desvio padratildeo 1305plusmn03 17plusmn02 1883plusmn01 276plusmn06

Na Figura 214 a) podemos verificar a existecircncia de uma grande irregularidade no pico correspondente agrave transi-

ccedilatildeo soacutelido-soacutelido o que poderaacute indicar a co-existecircncia de vaacuterias transformaccedilotildees Sendo assim fez-se um novo

estudo efectuando um aquecimento ateacute 137ordmC que eacute a zona onde existem os vaacuterios picos (Figura 214 b)) O

espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute desta amostra confirmou tratar-se da forma γ da pirazinamida natildeo ocor-

33

rendo qualquer outra transiccedilatildeo de fase apesar da irregularidade apresentada nos picos que poderaacute resultar de

heterogeneidade das partiacuteculas soacutelidas

120 140

32

34

36

Flu

xo

de

Calo

r (m

W)

Temperatura (C)

b) Aquecimento ateacute 165 C

a) Aquecimento ateacute 137 C

Figura 214 ndash Curvas de DSC para a pza cristalizada em acetona β = 10ordmCmin a) aquecimento de 25ordmC ateacute 137ordmC m =

147 mg b) aquecimento de 25ordmC ateacute165ordmC m = 152 mg

Foram obtidas para a amostra de pirazinamida gerada por cristalizaccedilatildeo em acetonitrilo amostra 6 na Tabela

21 as curvas de DSC apresentadas na Figura 215 registadas em diferentes condiccedilotildees experimentais aquecimen-

to ateacute agrave fusatildeo no caso da curva a e num ciclo de aquecimentos arrefecimentos no caso das curvas b Os arrefe-

cimentos foram realizados a 10ordmCmin natildeo se registando qualquer transiccedilatildeo de fase nesses varrimentos

Figura 215 ndash Curvas de DSC para a pza cristalizada em acetonitrilo (polimorfos α e δ) a m = 161 mg aquecimento de

25ordmC ateacute 197ordmC b1 m = 181 mg aquecimento de 25ordmC ateacute 135ordmC b2 aquecimento de 25ordmC ateacute 165ordmC apoacutes

arrefecimento de b1 ateacute 25ordmC b3 aquecimento de 25ordmC ateacute 197ordmC apoacutes arrefecimento de b2 ateacute 25ordmC β =

10ordmCmin

Temperatura (ordmC)

Flu

xo d

e C

alo

r (m

W)

34

Na Figura 215 observam-se duas transiccedilotildees endoteacutermicas antes do pico de fusatildeo Estas transformaccedilotildees de fase

foram estudadas por espectroscopia de IV

O espectro de IV da amostra de partida Figura 216 a) confirma que na cristalizaccedilatildeo em acetonitrilo foi gerada

uma mistura dos polimorfos α e δ (Figura 216 a)) Registou-se tambeacutem espectros de IV da amostra aquecida ateacute

135ordmC (como na curva de DSC b1 da Figura 215) Figura 216 b)) seguida de arrefecimento ateacute 25ordmC e da

amostra aquecida ateacute 165ordmC Figura 216 c)

Figura 216 ndash Espectro de Infravermelho de a) amostra de pirazinamida cristalizada em acetonitrilo b) amostra anterior

apoacutes aquecimento ateacute 135ordmC c) amostra apoacutes aquecimento ateacute 165ordmC A) espectros dos polimorfos α e

δ puros B) espectro do polimorfo γ puro

Satildeo evidentes a partir da Figura 216 as transiccedilotildees do polimorfo δ para o polimorfo α que posteriormente se

transforma no polimorfo γ A identidade das fases soacutelidas foi ainda confirmada por difracccedilatildeo de raios-X reali-

zadas em amostras preparadas de forma similar

Apesar de natildeo poder ser obtida a forma polimoacuterfica β pura os dados de DSC e termomicroscopia realizados na

amostra 5 (β + γ) mostram uma transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido endoteacutermica aos 95ordmC β = 10ordmCmin (Figura 217)

originando o polimorfo γ como depois foi confirmado por espectroscopia de IV e pela temperatura de fusatildeo

caracteriacutestica

Numero de onda cm-1

Absorv

ancia

u

a

a)

b)

c)

A

B

35

Figura 217 ndash a) Curvas de aquecimento da pza cristalizada de dioxano polimorfos β e γ m = 166 mg β = 10ordmCmin b)

Imagens de termomicroscopia registadas antes e depois da transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido

Estabilidade relativa dos polimorfos de pirazinamida

Todas as transiccedilotildees de fase verificadas no estudo da pirazinamida satildeo endoteacutermicas e na ausecircncia de mudanccedilas

conformacionais significativas da moleacutecula de pza nos diferentes polimorfos este comportamento aponta para

uma relaccedilatildeo enantiotroacutepica entre as fases envolvidas [122641] De acordo com Burger e Ramberger esta regra

da entalpia da transiccedilatildeo faz previsotildees correctas em 99 dos casos [26] A partir do estudo do comportamento

teacutermico das formas α β δ e γ da pirazinamida pode-se prever o diagrama energia de Gibbs em funccedilatildeo da tem-

peratura que se apresenta na Figura 218

Figura 218 ndash Diagrama de energia temperatura das formas cristalinas (α β δ e γ) da pirazinamida G representa a ener-

gia de Gibbs T a temperatura de transiccedilatildeo

Temperatura (ordmC)

dQ

dt

(mW

)

a) b)

Antes da transiccedilatildeo Depois da Transiccedilatildeo

Temperatura

Energ

ia

36

De acordo com este diagrama o polimorfo δ eacute a forma soacutelida termodinamicamente estaacutevel agrave temperatura

ambiente e o polimorfo γ eacute a forma cristalina mais estaacutevel acima de ~ 145ordmC De realccedilar a elevada estabilidade

cineacutetica de todas as formas polimoacuterficas da pirazinamida

22 Estudo da Picolinamida

Na tabela satildeo apresentadas imagens registadas sob luz polarizada das formas soacutelidas obtidas por cristalizaccedilatildeo a

partir das soluccedilotildees e tambeacutem da amostra de partida

Tabela 26 ndash Picolinamida Imagens dos soacutelidos obtidos em diferentes condiccedilotildees experimentais (luz polarizada

ampliaccedilatildeo 200x)

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

1

-

Amostra comercial

4

Etanol

P1

2

Acetato de etilo

P1

5

Etanol

P2

3

Acetato de etilo

P2

Foram observadas formas cristalinas com diferentes morfologias Quer na utilizaccedilatildeo de acetato de etilo quer na

amostra comercial foram obtidos cristais com a forma de placas apesar de apresentarem tamanhos diferentes

Os cristais que precipitaram usando etanol como solvente apresentam a forma de aglomerados esfeacutericos

Devido a problemas teacutecnicos com o difractoacutemetro de raios-X de poacute do Departamento de Fiacutesica da Universida-

de de Coimbra natildeo foi possiacutevel caracterizar as amostras por este meacutetodo

221 ndash Estudo da Picolinamida comercial

Apenas a picolinamida comercial foi caracterizada num equipamento de difracccedilatildeo de raios-X de poacute sendo a

amostra sujeita a moagem antes do ensaio O difractograma obtido estaacute representado na Figura 219 juntamen-

te com o espectro simulado da forma cristalina de picolinamida que se encontra caracterizada estruturalmente

37

[24] O difractograma de poacute da picolinamida comercial tem picos caracteriacutesticos a 2θ = 1665 1737 2068

2516 2802 3500ordm

10 20 30 40

Inte

nsid

ade

2Theta

b) Simulado

a) Experimental

Figura 219 ndash Espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute da picolinamida comercial a) experimental b) simulado

Da comparaccedilatildeo entre os dois difractogramas natildeo eacute possiacutevel afirmar que nos dois casos as moleacuteculas tenham a

mesma orientaccedilatildeo cristalograacutefica Voltaremos a discutir estes resultados mais tarde

O comportamento teacutermico da amostra de picolinamida comercial foi investigado por calorimetria diferencial de

varrimento e por termomicroscopia com luz polarizada

Na Figura 220 eacute apresentada uma curva tiacutepica obtida no estudo da picolinamida comercial por calorimetria

diferencial de varrimento com uma velocidade de varrimento β = 10ordmCmin realizando um aquecimento de

25ordmC ateacute 115ordmC

20 40 60 80 100

20

40

Temperatura (C)

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Figura 220 ndash Curva de DSC para a PA comercial aquecimento de 25ordmC ateacute 115ordmC β = 10ordmCmin m = 138mg

A curva de DSC da PA comercial Figura 220 apresenta tipicamente trecircs sinais endoteacutermicos De um conjunto

de 3 amostras independentes obteve-se para o 1ordmpico os valores de Tonset = (802plusmn005) ordmC e ∆H =

38

(020plusmn001)kJmol para o 2ordmpico os valores de Tonset = (10175plusmn008) ordmC e ∆H = (022plusmn001) kJmol e para o

3ordmpico os valores de Tonset = (1067plusmn01) ordmC e ∆H = (187plusmn005) kJmol Tabela 27

Tabela 27 ndash Valores de temperatura e de entalpia das transiccedilotildees de fase registadas no aquecimento da pico-

linamida amostra comercial β = 10ordmCmin

1ordmPico 2ordmPico 3ordmPico

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) 1 802 020 1018 022 1066 187 2 802 019 1017 022 1068 187 3 802 020 1018 021 1067 188

Meacutedia e desvio padratildeo 802plusmn005 020plusmn001 10175plusmn008 022plusmn001 1067plusmn01 187plusmn005

Imagens de termomicroscopia obtidas num varrimento realizado em condiccedilotildees idecircnticas satildeo apresentadas na

Figura 221 e confirmam o primeiro processo endoteacutermico como uma transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido

25ordmC 86ordmC 96ordmC 98ordmC

108ordmC 115ordmC

Figura 221 ndash Transiccedilotildees de fase observadas para a PA comercial por termomicroscopia de luz polarizada no decurso do

aquecimento de 25ordmC a 115ordmC β = 10ordmCmin ampliaccedilatildeo 200x

Uma vez confirmada a existecircncia de transiccedilotildees soacutelido-soacutelido no aquecimento da amostra de picolinamida

comercial estudou-se este processo em mais pormenor Fizeram-se ciclos de aquecimento arrefecimento ateacute

95ordmC e ateacute 105ordmC (temperaturas a que se verifica o fim da transiccedilatildeo) que se encontram representadas nas Figu-

ras 222 e 223

39

20 30 40 50 60 70 80 90 100

19

20

21F

luxo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

Arrefecimento

1 Aquecimento

20 40 60 80 100 120

20

30

40

Temperatura (C)

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Figura 222 ndash Curvas de DSC para a PA comercial β = 10ordmCmin m = 147mg a) aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC segui-

do de arrefecimento ateacute 25ordmC b) 2ordm aquecimento de 25ordmC ateacute 115ordmC

20 30 40 50 60 70 80 90 100 110

19

20

21

22

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

Arrefecimento

1 Aquecimento

20 40 60 80 100 120

20

30

40

Temperatura (C)

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Figura 223 ndash Curvas de DSC para a PA comercial β = 10ordmCmin m = 143mg a) aquecimento de 25ordmC ateacute 105ordmC segui-

do de arrefecimento ateacute 25ordmC b) 2ordm aquecimento de 25ordmC ateacute 115ordmC

Como eacute visiacutevel na Figura 222 no processo de arrefecimento natildeo eacute registada qualquer transiccedilatildeo de fase o que se

confirma pela ausecircncia de endoteacutermica correspondente agrave transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido na curva b) Em contrapartida

no processo de arrefecimento ilustrado na Figura 223 regista-se um processo exoteacutermico de baixa energia e no

aquecimento subsequente apenas o principal pico de fusatildeo eacute observado

Antes de passar agrave avaliaccedilatildeo por espectroscopia de Infravermelho dos diferentes soacutelidos obtidos nestes ciclos de

aquecimento arrefecimento referiremos os resultados de estudos por DSC dos soacutelidos obtidos por arrefeci-

mento do fundido

Nas Figuras 224 e 225 ilustram-se alguns resultados de ciclos de aquecimento arrefecimento a partir do fun-

dido β = 10ordmCmin Como se vecirc na Figura 224 c) apoacutes a cristalizaccedilatildeo do fundido satildeo obtidos dois picos de

elevada entalpia com Tonset = 102ordmC e 106ordmC que indiciam fusatildeo de duas formas polimoacuterficas diferentes Com

base nestes resultados eacute razoaacutevel interpretar a transiccedilatildeo a 102ordmC como um processo de fusatildeo Neste sentido o

ciclo aquecimento arrefecimento ilustrado na Figura 223 a) terminaria com a fusatildeo de uma contribuiccedilatildeo resi-

a) b)

a) b)

40

dual de uma forma soacutelida que no arrefecimento cristaliza no polimorfo mais abundante obtendo-se em seguida

fusatildeo desta forma pura Figura 223 b) Pode concluir-se que da comparaccedilatildeo das Figuras 224 e 225 que o arre-

fecimento do fundido pode resultar em formaccedilatildeo de estruturas diferentes em ciclos diferentes

20 40 60 80 100 120

-20

-10

0

10

20

30

40

50

Flu

xo

de C

alo

r (m

W)

Temperatura (C)

c) 2 Aquecimento

b) Arrefecimento

a) 1 Aquecimento

Figura 224 ndash Curvas de DSC para a PA comercial β = 10ordmCmin m = 164mg aquecimento seguido de arrefecimento e

novo aquecimento

20 40 60 80 100 120

-50

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

50

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

e) 3 Aquecimento

d) 2 Arrefecimento

c) 2 Aquecimento

b) 1 Arrefecimento

a) 1 Aquecimento

Figura 225 ndash Curvas de DSC para a PA comercial m = 147mg 1ordmaquecimento β = 10ordmCmin 1ordmarrefecimento β =

1ordmCmin 2ordmaquecimento β = 10ordmCmin 2ordmarrefecimento β = 10ordmCmin 3ordmaquecimento β =

10ordmCmin

Foram registados os espectros de FTIRATR da amostra obtida em ciclos de aquecimento arrefecimento

como referidos na Figura 222 a) e 223 a) Os espectros satildeo apresentados na Figura 226 onde estatildeo tambeacutem

identificadas as bandas principais

41

000

005

010

015

1612

316832751294

695

749

784

825

996

1043

10881155

1221

1246

1288

1386

1440

1468

15671586

1668

C 105

000

007

014

16143060

327434113450

1567

695

749

793

825

910

996

104310911164

1250

1288

1386

1443

1468

1586

Ab

so

rva

ncia

u

a

C 95

3300 3000 2700 1600 1400 1200 1000 800

000

008

016

3060

3451

15671601

1662

31663432

698

755

793

828907

996

10401094

1145

1285

1386

1440

15861659

3166

3273

Numero de onda cm-1

C 253415

Figura 226 ndash Espectro de IVATR da PA comercial a) composto de partida b) apoacutes aquecimento ateacute 95ordmC c) apoacutes

aquecimento ateacute 105ordmC

Eacute interessante verificar a semelhanccedila do perfil das bandas do espectro da picolinamida comercial Figura 226 a)

na regiatildeo de elongaccedilatildeo do NndashH com o dos espectros dos polimorfos α e δ da pirazinamida (Figuras 25 e 27)

Relembremos que nestas duas fases da pirazinamida haacute associaccedilatildeo molecular com a formaccedilatildeo de dois diacutemeros

centrossimeacutetricos que estatildeo tambeacutem presentes no cristal da picolinamida

Os espectros dos soacutelidos resultantes dos diferentes tratamentos teacutermicos diferem principalmente como espera-

do na regiatildeo de elongaccedilatildeo do NndashH e na amida I O espectro c) apresenta grande semelhanccedila com o obtido por

Fausto e Colaboradores [23 25] para um cristal obtido por annealing dum filme de vidro a T = 280 K e corres-

ponde a um polimorfo diferente do que estaacute presente na amostra de partida

O espectro apresentado na Figura 226 b) na interpretaccedilatildeo que temos vindo a fazer seria originado por uma

mistura de polimorfos Para a validaccedilatildeo desta interpretaccedilatildeo seraacute essencial proceder ao estudo por difracccedilatildeo de

raios-X de poacute das amostras preparadas de modo idecircntico

Numa nota final apresenta-se na Figura 227 A o espectro FTIRATR registado apoacutes moagem da amostra de

picolinamida comercial em almofariz no procedimento habitualmente usado na preparaccedilatildeo de pastilha para

infravermelho Como eacute evidente da comparaccedilatildeo com o espectro da amostra analisada sem preparaccedilatildeo Figura

227 B a moagem produz alteraccedilatildeo da forma polimoacuterfica Lembremos que na obtenccedilatildeo do espectro de difrac-

ccedilatildeo de raios-X de poacute apresentado na Figura 219 se procedeu agrave moagem do composto Seraacute portanto necessaacute-

rio realizar mais ensaios sobre a amostra comercial para confirmar as conclusotildees que a Figura 219 indica as

diferenccedilas observadas nos difractogramas poderatildeo resultar da moagem da amostra

a)

b)

c)

42

3600 3500 3400 3300 3200 3100 3000 2900 2800

000

005

010

015

Ab

so

rvacircn

cia

(u

a)

Numero de onda (cm-1)

B Amostra comercial

A Amostra comercial sujeita a moagem

1600 1400 1200 1000 800 600

000

005

010

015

020

025

030

Abso

rvacirc

ncia

(u a

)

Numero de onda (cm-1)

B Amostra comercial

A Amostra comercial sujeita a moagem

Figura 227 ndash Espectro de IVATR da picolinamida a) 3600 ndash 2800 cm-1 b) 1700 ndash 600 cm-1 A amostra comercial sujeita

a moagem B amostra comercial

222 ndash Estudo da Picolinamida cristalizada em acetato de etilo e em etanol

A investigaccedilatildeo do comportamento teacutermico das diferentes amostras obtidas por cristalizaccedilatildeo em soluccedilatildeo por

calorimetria diferencial de varrimento de 25ordmC ateacute agrave fusatildeo estaacute ilustrado nas Figuras 228 a 229 Para os soacutelidos

obtidos por cristalizaccedilatildeo em etanol e em acetato de etilo agrave temperatura ambiente eacute registado um pico de fusatildeo

largo com temperatura de onset entre 96 e 97ordmC e entalpia compreendida entre 15 e 18 kJmol Os ensaios

foram efectuados 3 semanas apoacutes a preparaccedilatildeo das amostras e natildeo eacute expectaacutevel que a largura do pico possa ser

devida agrave contaminaccedilatildeo com o solvente Em ensaios realizados dois meses mais tarde verificou-se que natildeo ocor-

reu alteraccedilatildeo na amostra cristalizada de etanol enquanto que evoluccedilatildeo niacutetida teve lugar na amostra cristalizada

de acetato de etilo agrave temperatura ambiente Figuras 230 e 231

Na amostra obtida por cristalizaccedilatildeo em acetato de etilo com evaporaccedilatildeo do solvente a 4ordmC para aleacutem deste

primeiro pico eacute tambeacutem observado um segundo pico com temperatura de onset Tonset ~ 105ordmC Estes resulta-

dos apontam para a existecircncia de polimorfos gerados concomitantemente por este meacutetodo de cristalizaccedilatildeo

estando previstas novas experiecircncias para verificar a reprodutibilidade dos resultados e caso esta se confirme a

investigaccedilatildeo do soacutelido obtido por difracccedilatildeo de raios-X de poacute e de monocristal

a) b)

43

20 40 60 80 100 120

20

25

30

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

b) PA em acetato de etilo (frio)

a) PA em acetato de etilo (T amb)

Figura 228 ndash Curvas de DSC para a PA cristalizada em acetato de etilo β = 10ordmCmin a) meacutetodo P1prime m = 147 mg b)

meacutetodo P2prime m = 148 mg

20 40 60 80 100 120

20

25

30

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

b) PA em etanol (frio)

a) PA em etanol (T amb)

Figura 229 ndash Curvas de DSC para a PA cristalizada em etanol β = 10ordmCmin a) meacutetodo P1prime m = 152 mg b) meacutetodo

P2prime m = 149 mg

44

20 40 60 80 100 120

20

30

40

50

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

b) Aquecimento em Maio

a) Aquecimento em Marccedilo

Figura 230 ndash Curvas de DSC para a PA cristalizada em acetato de etilo agrave temperatura ambiente β = 10ordmCmin a) aque-

cimento em Marccedilo m = 138 mg b) aquecimento em Maio m = 135 mg

20 40 60 80 100 120

20

22

24

26

28

Flu

xo

de

Calo

r (m

W)

Temperatura (C)

b) Aquecimento em Maio

a) Aquecimento em Marccedilo

Figura 231 ndash Curvas de DSC para a PA cristalizada em etanol agrave temperatura ambiente β = 10ordmCmin a) aquecimento em

Marccedilo m = 139 mg b) aquecimento em Maio m = 144 mg

23 Estudo do Ibuprofeno

Como referido na secccedilatildeo 143 estaacute descrito que a mesma forma polimoacuterfica do ibuprofeno eacute obtida por crista-

lizaccedilatildeo em vaacuterios solventes e seguindo vaacuterios meacutetodos experimentais Os cristais tecircm morfologias diferentes e

propriedades mecacircnicas diferentes [28303142]

45

Neste capiacutetulo apresentam-se os resultados preliminares dum estudo calorimeacutetrico das amostras soacutelidas do ibu-

profeno cristalizadas em diferentes solventes e tambeacutem de amostras comerciais de duas origens distintas reali-

zado com o objectivo de averiguar o seu comportamento teacutermico

As formas soacutelidas obtidas por cristalizaccedilatildeo a partir das soluccedilotildees do ibuprofeno estatildeo apresentadas na tabela

seguinte

Tabela 28 ndash Imagens de formas soacutelidas do Ibuprofeno obtidas em diferentes condiccedilotildees experimentais (luz pola-

rizada 200x)

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

1

-

Comercial Sigma

4

Acetona

P2

2

Acetona

P1

5

n-Hexano

P2

3

n-Hexano

P1

Efectuou-se um estudo por difracccedilatildeo de raios-X de poacute das amostras de Ibuprofeno da Sigma e da amostra cris-

talizada de n-Hexano agrave temperatura ambiente O difractograma obtido experimentalmente para a amostra da

Sigma e o simulado para a forma I estatildeo representados na Figura 232 O espectro obtido para a amostra crista-

lizada em n-hexano era indistinguiacutevel destes

0 10 20 30 40

Inte

nsid

ad

e

2Theta

b) IBP Sigma

a) IBP forma I

Figura 232 ndash Espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute do ibuprofeno a) forma I b) Sigma

46

Da comparaccedilatildeo entre os dois difractogramas eacute possiacutevel afirmar que em ambos os casos as moleacuteculas tecircm a

mesma orientaccedilatildeo cristalograacutefica

Iniciou-se o estudo das amostras de ibuprofeno comercial da Sigma e da USP por Calorimetria Diferencial de

Varrimento com uma velocidade de varrimento β = 10ordmCmin realizando um aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC

(Figuras 233 e 234)

20 30 40 50 60 70 80 90

20

25

30

35

40

Temperatura (C)

Flu

xo d

e C

alo

r (m

W)

Figura 233 ndash Curva de DSC para o IBP comercial Sigma aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC β = 10ordmCmin m = 125mg

20 30 40 50 60 70 80 90

20

22

24

26

28

Temperatura (C)

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Figura 234 ndash Curva de DSC para o IBP USP aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC β = 10ordmCmin m = 134mg

As curvas de DSC apresentam apenas um sinal endoteacutermico estando os paracircmetros caracteriacutesticos da curva de

fusatildeo apresentados na Tabela 29

47

Tabela 29 ndash Valores de temperatura e de entalpia da transiccedilatildeo de fase registada no

aquecimento do ibuprofeno amostra da Sigma e da USP β = 10ordmCmin

Sigma USP

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

1 747 251 752 257 2 753 253 752 256 3 751 260 752 256 4 751 246 752 257

Meacutedia e desvio padratildeo 751plusmn03 253plusmn05 752plusmn005 257plusmn005

Natildeo haacute diferenccedilas significativas entre os resultados obtidos para as duas amostras apesar do pico de fusatildeo da

amostra da USP ser mais estreito

O estudo das amostras ibuprofeno obtidas por cristalizaccedilatildeo de acetona (P1 e P2) foi realizado por calorimetria

diferencial de varrimento na mesma gama de temperatura com velocidades de varrimento diferentes (β =

10ordmCmin e β = 2ordmCmin Figura 235)

70 75 80

18

20

22

24

26

28

30

32

34

36

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

2 - Cristalizaccedilao a frio

1 - Cristalizaccedilao agrave T amb

70 75 80

18

20

22

24

26

28

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

4 - Cristalizaccedilao a frio

3 - Cristalizaccedilao agrave T amb

Figura 235 ndash Curva de DSC para o IBP cristalizado de acetona procedimentos P1rsquo e P2rsquo aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC

a) β = 10ordmCmin m = 134mg b) β = 2ordmCmin 3 m = 138mg 4 m = 135 mg

O pico de fusatildeo obtido a partir da amostra cristalizada agrave temperatura ambiente apresenta-se parcialmente divi-

dido Uma explicaccedilatildeo comum para este facto eacute a existecircncia de polimorfismo Os paracircmetros caracteriacutesticos

destas curvas estatildeo apresentados na Tabela 210

a) b)

3

4

48

Tabela 210 ndash Valores de temperatura e de entalpia da transiccedilatildeo de fase registada no aquecimento do ibuprofeno

cristalizado de acetona β = 10ordmCmin e β = 2ordmCmin

A partir dos resultados apresentados na Tabela 210 podemos concluir que os cristais obtidos por cristalizaccedilatildeo a

baixa temperatura fundem aproximadamente 1ordmC abaixo dos cristais obtidos por cristalizaccedilatildeo agrave temperatura

ambiente Verifica-se ainda que mesmo a velocidades de varrimento diferentes os cristais obtidos nas mesmas

condiccedilotildees apresentam temperatura de fusatildeo muito semelhante

Os termogramas obtidos no estudo do ibuprofeno cristalizado de n-hexano (P1 e P2) por calorimetria dife-

rencial de varrimento com velocidades de varrimento diferentes (β = 10ordmCmin e β = 2ordmCmin) estatildeo apre-

sentados na Figura 236 e na Tabela 211

70 75 80

12

14

16

18

20

22

24

26

28

30

32

34

36

38

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

2 - Cristalizaccedilao a frio

1 - Cristalizaccedilao agrave T amb

70 75 80

20

22

24

26

28

30

Flu

xo d

e C

alo

r (m

W)

Temperatura (C)

4 - Cristalizaccedilao a frio

3 - Cristalizaccedilao agrave T amb

Figura 236 ndash Curva de DSC para o IBP cristalizado de n-hexano procedimentos P1rsquo e P2rsquo aquecimento de 25ordmC ateacute

95ordmC a) β = 10ordmCmin 1 m = 143mg 2 m = 139 mg b) β = 2ordmCmin 3 m = 140mg 4 m = 137 mg

A partir dos resultados podemos concluir que os cristais obtidos agrave temperatura ambiente e os cristais obtidos

com a cristalizaccedilatildeo a frio natildeo apresentam grande diferenccedila a niacutevel de temperatura e entalpia de fusatildeo No entan-

to o sinal obtido a partir da amostra cristalizada agrave temperatura ambiente aquecida tanto a 10ordmCmin como a

2ordmCmin apresenta-se dividido apesar da divisatildeo ser mais notoacuteria a 2ordmCmin

Cristalizaccedilatildeo agrave T amb Cristalizaccedilatildeo a frio

β 10ordmCmin 2ordmCmin 10ordmCmin 2ordmCmin

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

1 747 215 751 203 733 223 737 232

2 739 233 731 201 733 219 738 228

3 752 228 731 219 744 223 739 229

4 749 237 745 237 738 223 739 231

5 752 249 746 243 742 218 740 230

6 749 235 760 241 743 224 736 229

Meacutedia e desvio padratildeo 748plusmn05 233plusmn11 744plusmn10 224plusmn17 739plusmn05 222plusmn03 738plusmn02 230plusmn02

a) b)

49

Tabela 211 ndash Valores de temperatura e de entalpia da transiccedilatildeo de fase registada no aquecimento do ibuprofeno

cristalizado de n-hexano β = 10ordmCmin e β = 2ordmCmin

A partir dos resultados obtidos por DSC verificou-se que tanto a amostra cristalizada de acetona como a amos-

tra cristalizada de n-hexano ambas agrave temperatura ambiente apresentavam um pico de fusatildeo composto o que

pode indicar a ocorrecircncia de transiccedilotildees soacutelido-soacutelido e aleacutem disso temperatura de fusatildeo que difere da das

amostras obtidas na Sigma e na USP Sendo assim fez-se um estudo mais pormenorizado das amostras cristali-

zadas de n-hexano por comparaccedilatildeo com as amostras de ibp da Sigma e da USP por espectroscopia de IV para

caracterizaccedilatildeo da forma inicial A Figura 237 mostra os espectros de espectroscopia de IV-ATR das amostras

3000 2800 2600 2400

000

005

010

015

020

2540

2540

2540

2542

2601

2601

2601

2601

2631

2631

2631

2631

2729

2728

2728

2728

2850

2850

2850

2850

2868

2868

2868

2868

2877

2875

2875

2876

2924

2922

2922

2924

2954

2954

2956

Ab

so

rvacirc

ncia

(u

a

)

Numero de Onda (cm-1)

IBP USP

IBP comercial

IBP n-Hexano (frio)

IBP n-Hexano (Tamb)

2954

1800 1600 1400 1200 1000 800

000

005

010

015

020

025

030

035

040

045

050668

690747

779

849

867936

948

9701007

1070

1092

1124

1184

1231

12681320

1379

1419

14621506

Ab

so

rvacircncia

(u

a

)

Numero de Onda (cm-1)

IBP USP

IBP comercial

IBP n-Hexano (frio)

IBP n-Hexano (Tamb)

1712

Figura 237 ndash Espectro de IV (25ordmC) ibp USP ibp Sigma e ibp cristalizado de n-hexano a) 3100 ndash 2400 cm-1 b) 1800 ndash

650 cm-1

Os espectros de infravermelho das amostras a 25ordmC apontam para que se trate da mesma forma polimoacuterfica

Espectros de difracccedilatildeo de raios-X de poacute da amostra da Sigma e da amostra obtida por cristalizaccedilatildeo em n-

hexano natildeo mostraram tambeacutem diferenccedilas

Assim sendo a partir destes resultados natildeo satildeo detectadas diferenccedilas significativas entre as amostras de partida

e entatildeo as diferenccedilas registadas no comportamento teacutermico natildeo apontam para polimorfismo mas para altera-

ccedilotildees na formaccedilatildeo dos cristais nomeadamente no crescimento e tamanho das partiacuteculas[43ndash45] Estudos adicio-

nais satildeo necessaacuterios para confirmar esta hipoacutetese

Cristalizaccedilatildeo agrave T amb Cristalizaccedilatildeo a frio

β 10ordmCmin 2ordmCmin 10ordmCmin 2ordmCmin

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

1 741 224 744 236 742 247 744 249

2 744 223 748 234 746 242 742 247 3 740 225 745 238 743 246 740 242

4 743 227 747 237 743 243 745 240 Meacutedia e desvio padratildeo 742plusmn02 225plusmn02 746plusmn02 236plusmn02 743plusmn01 244plusmn02 743plusmn02 245plusmn04

50

51

Capiacutetulo 3

52

53

3 Conclusotildees

Alguns pontos discutidos nesta dissertaccedilatildeo merecem ser referidos como observaccedilotildees conclusivas A Calorime-

tria Diferencial de Varrimento (DSC) eacute um valioso instrumento de investigaccedilatildeo para caracterizar formas poli-

moacuterficas Com esta teacutecnica recolhe-se uma grande riqueza de informaccedilatildeo em relaccedilatildeo agrave estabilidade da substacircn-

cia em estudo tipo de transformaccedilatildeo que ocorre a uma dada temperatura por aquecimento ou arrefecimento e

mecanismo que preside a cada uma das transformaccedilotildees observadas Mas por si soacute esta teacutecnica natildeo eacute suficiente

para identificar a existecircncia de diferentes polimorfos de um mesmo composto Daiacute haver a necessidade de efec-

tuar um estudo mais completo utilizando teacutecnicas como a termomicroscopia espectroscopia de absorccedilatildeo no

infravermelho e ainda difracccedilatildeo de raios X de poacute

Conseguiram obter-se amostras puras de trecircs formas polimoacuterficas da pirazinamida a forma alfa (PZA comercial

e cristalizada em aacutegua) a forma delta (PZA cristalizada de acetona) e a forma gama (PZA obtida por liofiliza-

ccedilatildeo) as quais foram caracterizadas por espectroscopia de infravermelho

O polimorfo alfa da pirazinamida (α-PZA) e a forma delta (δ-PZA) por aquecimento transformam-se no poli-

morfo gama (γ-PZA) A forma gama por sua vez por aquecimento natildeo sofre qualquer transformaccedilatildeo de fase

ateacute agrave fusatildeo Foi possiacutevel tambeacutem identificar a transiccedilatildeo δrarrα em amostra do polimorfo delta quando contami-

nado com a forma alfa

Podemos ainda concluir mediante os resultados obtidos e com os conhecimentos adquiridos que estamos

perante casos de enantiotropia sendo o polimorfo delta a forma termodinamicamente estaacutevel agrave temperatura

ambiente Todos os polimorfos de pirazinamida satildeo cineticamente estaacuteveis agrave temperatura ambiente

No que diz respeito agrave picolinamida eacute interessante verificar a semelhanccedila do perfil das bandas do espectro da

picolinamida comercial na regiatildeo de elongaccedilatildeo do NndashH com o dos espectros dos polimorfos α e δ da pirazi-

namida Relembremos que nestas duas fases da pirazinamida haacute associaccedilatildeo molecular com a formaccedilatildeo de dois

diacutemeros centrossimeacutetricos que estatildeo tambeacutem presentes no cristal da forma I da picolinamida Verificou-se

ainda que a amostra comercial de picolinamida quando sujeita a moagem sofre alteraccedilatildeo da forma polimoacuterfica

No estudo realizado por DSC foi possiacutevel identificar pelo menos duas formas polimoacuterficas

Em ciclos de aquecimento arrefecimento verifica-se que o arrefecimento do fundido pode resultar em forma-

ccedilatildeo de estruturas diferentes em ciclos diferentes

A cristalizaccedilatildeo em acetato de etilo a 4ordmC aponta para a existecircncia de polimorfos gerados concomitantemente

por este meacutetodo de cristalizaccedilatildeo Estatildeo previstas novas experiecircncias para verificar a reprodutibilidade dos resul-

tados e caso esta se confirme a investigaccedilatildeo dos soacutelidos obtidos por difracccedilatildeo de raios-X de poacute e de monocris-

tal Quanto ao estudo das amostras cristalizadas em etanol e acetato de etilo em ensaios realizados dois meses

apoacutes a preparaccedilatildeo das amostras verificou-se que natildeo ocorreu alteraccedilatildeo na amostra cristalizada de etanol

enquanto que evoluccedilatildeo niacutetida teve lugar na amostra cristalizada de acetato de etilo por evaporaccedilatildeo do solvente agrave

temperatura ambiente

No estudo das amostras do ibuprofeno a partir dos resultados obtidos por DSC verificou-se que tanto a amos-

tra cristalizada de acetona como a amostra cristalizada de n-hexano ambas agrave temperatura ambiente apresenta-

54

vam um pico de fusatildeo composto o que poderia indicar a presenccedila de uma mistura de polimorfos mas atraveacutes

de um estudo mais pormenorizado usando Espectroscopia de Infravermelho e Difracccedilatildeo de Raios-X de poacute

esta hipoacutetese natildeo eacute aparentemente suportada podendo a divisatildeo dos picos dever-se ao tamanho das partiacuteculas

formadas durante o crescimento dos cristais Esta hipoacutetese teraacute de ser confirmada em trabalho futuro Este eacute

um exemplo interessante da importacircncia da utilizaccedilatildeo combinada de diferentes meacutetodos de estudo na investiga-

ccedilatildeo de polimorfismo

55

Capiacutetulo 4

56

57

4 Experimental

41 Materiais e Meacutetodos

411 ndash Materiais

4111 - Preparaccedilatildeo das amostras

A pirazinamida utilizada neste trabalho foi fornecida pela Fluka com uma pureza superior a 99 As amostras

de partida de picolinamida e ibuprofeno foram adquiridas agrave Sigma com purezas de 98 e 99 respectivamen-

te tendo-se usado tambeacutem ibuprofeno padratildeo USP

Na geraccedilatildeo das formas polimoacuterficas da pirazinamida foram usados diferentes processos de cristalizaccedilatildeo No

procedimento cristalizaccedilatildeo a partir de soluccedilotildees P1 usaram-se ~ 005 mmol do composto de partida dissolvidas

em 6 mL de um dado solvente agrave temperatura ambiente as soluccedilotildees foram filtradas para uma caixa de Petri e o

solvente evaporado agrave temperatura ambiente (~ 20ordmC) Foram usados como solventes aacutegua acetona dioxano

acetonitrilo e os soacutelidos obtidos foram analizados apoacutes um periacuteodo de duas semanas O segundo procedimento

ensaiado P2 consistiu num processo de liofilizaccedilatildeo efectuado num equipamento Labconco 5 soluccedilatildeo aquosa

preacute-congelada a -80ordmC ciclo de liofilizaccedilatildeo -30ordmC durante 2h -10ordmC durante 4h 0ordmC durante 6h 5ordmC durante

6h 10ordmC durante 48h e depois mantida agrave temperatura ambiente

No caso da picolinamida foi avaliada a formaccedilatildeo de formas soacutelidas usando o procedimento P1 descrito para a

pirazinamida (P1) empregando como solventes acetato de etilo e etanol tendo-se tambeacutem estudado cristaliza-

dos a partir do fundido (P2)

Na geraccedilatildeo das formas polimoacuterficas do ibuprofeno foram igualmente usados diferentes processos de cristaliza-

ccedilatildeo usando diferentes condiccedilotildees O procedimento 1 (P1) foi realizado da mesma forma da usada em P1 da

pirazinamida No procedimento 2 (P2) as soluccedilotildees foram preparadas da mesma forma que em P1 e apoacutes a

filtraccedilatildeo foram colocadas num frigoriacutefico a 4ordmC e o solvente evaporou a esta temperatura

Foram utilizados solventes de qualidade analiacutetica

412 ndash Meacutetodos

4121 ndash Calorimetria Diferencial de Varrimento (DSC)

A teacutecnica de Calorimetria Diferencial de Varrimento (DSC) ocupa um lugar de relevo de entre os meacutetodos de

investigaccedilatildeo da estrutura dos soacutelidos Trata-se de um meacutetodo largamente vulgarizado para o qual se dispotildee de

58

equipamento que apresenta na actualidade muitas potencialidades e que permite a obtenccedilatildeo de propriedades

termodinacircmicas com elevado grau de precisatildeo

A Calorimetria Diferencial de Varrimento eacute uma teacutecnica de anaacutelise teacutermica que regista a diferenccedila de fluxo teacuter-

mico entre a amostra e a referecircncia em funccedilatildeo do tempo ou da temperatura no decorrer de um programa de

temperatura preacute-seleccionado Eacute um meacutetodo de variaccedilatildeo entaacutelpica no qual a diferenccedila no fornecimento de

energia caloriacutefica entre uma substacircncia e um material de referecircncia eacute medida em funccedilatildeo da temperatura

enquanto a substacircncia em estudo e a referecircncia satildeo submetidas a um mesmo programa de aquecimento rigoro-

samente controlado

Estas medidas fornecem dados qualitativos e quantitativos em processos endoteacutermicos (absorccedilatildeo de energia

caloriacutefica) e exoteacutermicos (libertaccedilatildeo de energia caloriacutefica) permitindo obter informaccedilotildees referentes a alteraccedilotildees

de propriedades fiacutesicas eou quiacutemicas com por exemplo temperaturas caracteriacutesticas (temperatura de fusatildeo

cristalizaccedilatildeo transiccedilatildeo viacutetrea) grau de cristalinidade de um poliacutemero diagramas de fase entalpias de transiccedilatildeo

de fase e de reacccedilatildeo estabilidade teacutermica e oxidativa grau de pureza e cineacutetica de reacccedilotildees Por este motivo a

DSC eacute amplamente aplicada na caracterizaccedilatildeo de materiais orgacircnicos e inorgacircnicos cristalinos e amorfos assim

como nas induacutestrias farmacecircutica e cosmeacutetica alimentar etc

Como limitaccedilotildees desta teacutecnica refira-se a dificuldade de interpretaccedilatildeo (acontece algum processo mas qual)

requerendo normalmente outros meacutetodos complementares para a interpretaccedilatildeo dos resultados Para aleacutem dis-

so necessita de calibraccedilatildeo em toda a gama de temperatura

De acordo com os princiacutepios operacionais os caloriacutemetros diferenciais de varrimento podem ser divididos em

dois tipos de potecircncia compensada e de fluxo de energia caloriacutefica Neste trabalho utilizou-se o DSC do pri-

meiro tipo

Nos caloriacutemetros diferenciais de varrimento de potecircncia compensada (Figura 41) as ceacutelulas ou plataformas

onde se colocam a amostra e a referecircncia encontram-se equipadas individualmente com um sensor de resistecircn-

cia de platina que mede a temperatura de cada uma e uma resistecircncia de aquecimento

Figura 41 ndash Caloriacutemetro diferencial de varrimento de potecircncia compensada

Quando eacute detectada uma diferenccedila de temperatura entre a amostra e a referecircncia devido a uma alteraccedilatildeo da

amostra eacute alterada a energia teacutermica ( tH partpart ) fornecida agrave amostra de modo a manter um diferencial de tem-

peraturas nulo entre ambas (Tamostra = Treferecircncia) Uma vez que essa quantidade de energia eacute exactamente equiva-

1 ndash Resistecircncia de aquecimento 2 ndash Termoacutemetro

59

lente agrave quantidade de energia absorvida ou libertada na transformaccedilatildeo ocorrida na amostra o seu registo forne-

ce uma medida calorimeacutetrica directa da energia associada agrave transformaccedilatildeo

Como todos os instrumentos de medida os aparelhos de DSC apresentam um certo tempo de resposta devido

a alguma resistecircncia teacutermica o que se traduz pelo aparecimento de desvios da linha de base Para aumentar o

rigor das determinaccedilotildees o sinal calorimeacutetrico (SC) determinado pelo aparelho a aacuterea do pico eacute calibrado

determinando-se uma constante de calibraccedilatildeo K tal que realQ

SCK = sendo Qreal a energia caloriacutefica realmente

dissipado na ceacutelula A constante K eacute assim funccedilatildeo da temperatura da atmosfera em torno das ceacutelulas e de

quaisquer resistecircncias que conduzam a perdas de energia caloriacutefica As temperaturas de fusatildeo de padrotildees como

o iacutendio estanho chumbo por exemplo podem ser utilizadas para calibrar a temperatura indicada pelo equipa-

mento enquanto que a entalpia de fusatildeo destas substacircncias pode ser utilizada na calibraccedilatildeo do sinal calorimeacutetri-

co

Podem realizar-se ciclos de aquecimento arrefecimento percorridos entre a temperatura do azoto liacutequido e

700ordmC que eacute o limite superior de utilizaccedilatildeo da instrumentaccedilatildeo deste tipo recolhendo uma grande riqueza de

informaccedilatildeo relativamente agrave estabilidade da substacircncia em estudo tipo de transformaccedilatildeo que ocorre a uma dada

temperatura por aquecimento ou arrefecimento mecanismo que preside a cada uma das transformaccedilotildees obser-

vadas etc

Aproveitando as potencialidades do equipamento fazendo variar a velocidade de varrimento eacute ainda possiacutevel

estudar aspectos importantes relacionados com o mecanismo das transformaccedilotildees estruturais e pocircr em evidecircn-

cia a sobreposiccedilatildeo de sinais

Estes equipamentos aleacutem de possibilitarem medidas de baixos valores de variaccedilatildeo de entalpia possibilitam

ainda a utilizaccedilatildeo de pequenas quantidades de amostra (geralmente entre 1 e 20mg)

Procedimento experimental e equipamento utilizado

Os estudos de DSC foram realizados num caloriacutemetro Perkin-Elmer Pyris 1 equipado com sistema de refrige-

raccedilatildeo Intracooler com liacutequido de refrigeraccedilatildeo etilenoglicolaacutegua (11 vv) a ndash10ordmC usando azoto como gaacutes de

purga 20mLmin

As amostras foram preparadas em caacutepsulas em alumiacutenio de 10microl e 30microl Como ceacutelula de referecircncia usou-se uma

caacutepsula vazia idecircntica agrave usada para as amostras

A calibraccedilatildeo do aparelho foi feita de forma usual agrave velocidade de 10ordmCmin utilizada na grande maioria das

amostras A calibraccedilatildeo da temperatura [4647] foi realizada com padrotildees de elevada qualidade como o bifenilo

(CRM LGC 2610 Tfus = 6893plusmn003 ordmC) aacutecido benzoacuteico (CRM LGC 2606 Tfus = 12235 plusmn 002 ordmC) iacutendio

(Perkin-Elmer x = 9999 Tfus = 15660 ordmC) e cafeiacutena (substacircncia de calibraccedilatildeo Mettler Toledo ME 18 872

Tfus = 2356 plusmn 02 ordmC) A calibraccedilatildeo da entalpia foi realizada com iacutendio (∆fusH = 3286 plusmn 13 Jmol)

As amostras foram estudadas em ciclos de aquecimento arrefecimento a vaacuterias velocidade de varrimento

como seraacute referido posteriormente na apresentaccedilatildeo dos resultados e a calibraccedilatildeo confirmada a cada caso

60

4122 ndash Termomicroscopia

A termomicroscopia consiste na observaccedilatildeo microscoacutepica das amostras submetidas a aquecimento ou arrefeci-

mento usando luz polarizada As transformaccedilotildees que podem ocorrer na amostra em estudo podem ser obser-

vadas directamente na ocular do microscoacutepio ou registadas por meio de uma cacircmara fotograacutefica em viacutedeo com

a vantagem de serem gravadas e poderem ser estudadas em pormenor posteriormente Esta teacutecnica permite a

observaccedilatildeo dos efeitos dependentes da temperatura como por exemplo a fusatildeo dos cristais detecccedilatildeo de formas

cristalinas (polimorfismo)[48ndash49]

Com base no comportamento oacuteptico eacute costume dividir as substacircncias em dois grandes grupos Num o iacutendice

de refracccedilatildeo eacute independente da direcccedilatildeo de propagaccedilatildeo da radiaccedilatildeo apresenta um valor uacutenico para uma dada

substacircncia Estas substacircncias satildeo designadas opticamente por isotroacutepicas A este grupo pertencem os soacutelidos

amorfos e os soacutelidos cristalinos com arranjo reticular cuacutebico O outro grupo eacute caracterizado por apresentar um

iacutendice de refracccedilatildeo dependente da direcccedilatildeo de propagaccedilatildeo da luz As substacircncias que a ele pertencem satildeo

designadas opticamente por anisotroacutepicas Deste grupo fazem parte todos os soacutelidos cristalinos com excepccedilatildeo

daqueles que tecircm arranjo reticular cuacutebico

Na Figura 42 representa-se o dispositivo utilizado na observaccedilatildeo de uma amostra com luz polarizada

Figura 42 ndash Esquema de um sistema para observaccedilatildeo de uma amostra com luz polarizada

Um meio isotroacutepico natildeo altera a cor da radiaccedilatildeo que nela incide Contudo produz um decreacutescimo de intensida-

de da radiaccedilatildeo que torna visiacuteveis contornos na amostra e portanto permite acompanhar variaccedilotildees de forma e

volume que nela ocorram As amostras anisotroacutepicas apresentam cor diferente da luz incidente

Procedimento experimental e equipamento utilizado

O equipamento usado esquematicamente representado na Figura 43 eacute constituiacutedo por uma placa de aqueci-

mento DSC 600 da Linkam systems por um bloco central constituiacutedo por uma unidade CI94 cuja funccedilatildeo eacute

controlar a temperatura nas etapas de aquecimento arrefecimento uma unidade LNP942 que controla a

refrigeraccedilatildeo uma unidade VTO232 e um computador Intel (R) Pentium (R) 4 que controla todo o sistema A

ceacutelula eacute aquecida com um microforno cuja temperatura eacute controlada por sensores de Pt100 Para a observaccedilatildeo

Polarizador Amostra Analisador Detector

61

oacuteptica foi utilizado um microscoacutepio Leica DMRB uma cacircmara de viacutedeo Sony CCD-IRISRGB modelo DXC-

151 AP um monitor Sony HR Triniton modelo PVM-2053MD e um gravador de viacutedeo Sony SV0-1500P VHS

VCR Na anaacutelise de imagem usou-se o software da Linkam systems com RTVMS (Real Time Viacutedeo Measurement

System)

As amostras foram preparadas por dispersatildeo de uma pequena quantidade do material a estudar na ceacutelula da

amostra sendo esta coberta com uma tampa A dispersatildeo do material na ceacutelula permite estudar o comporta-

mento de partiacuteculas isoladas o que poderaacute ser uacutetil no caso da amostra ter comportamento heterogeacuteneo As

imagens foram obtidas por utilizaccedilatildeo combinada de luz polarizada e de compensadores de onda o que confere

agrave imagem de fundo uma cor uacutenica e natildeo negra Usou-se uma ampliaccedilatildeo de 200X

As amostras foram estudadas aquecendo a amostra entre os 25ordmC e a fusatildeo tendo sido usada uma velocidade

de 10ordmCmin

Figura 43 ndash Representaccedilatildeo esquemaacutetica do equipamento usado em termomicroscopia A ndash Placa de aquecimento B ndash

Microscoacutepio C ndash Cacircmara de viacutedeo D ndash Computador E ndash Interface graacutefica F ndash Sistema de controle da refri-

geraccedilatildeo G ndash Interface de computador H ndash Viacutedeo gravador I ndash Monitor J ndash Depoacutesito de azoto liacutequido

4123 ndash Conjugaccedilatildeo dos meacutetodos de Termomicroscopia e DSC

Os resultados obtidos a partir de medidas de DSC satildeo normalmente reprodutiacuteveis e quantitativos mas natildeo

podem estar sempre prontamente correlacionadas com a respectiva transformaccedilatildeo de fase ou reacccedilatildeo quiacutemica

que ocorre na substacircncia Tecircm sido feitas tentativas para melhorar alguns meacutetodos termoanaliacuteticos atraveacutes de

uma correlaccedilatildeo entre os seus resultados e as mudanccedilas fiacutesicas ou quiacutemicas da substacircncia em questatildeo As combi-

naccedilotildees destes dois meacutetodos tecircm demonstrado grande sucesso Os efeitos que natildeo mostram nenhuma mudanccedila

de entalpia significativa com DSC podem muitas vezes ser detectadas com microscopia Por outro lado as

investigaccedilotildees termomicroscoacutepicas requerem muitas vezes estimativas dos calores de transformaccedilatildeo fusatildeo e

cristalizaccedilatildeo[50ndash51]

62

4124 ndash Espectroscopia de Absorccedilatildeo no Infravermelho

A Espectroscopia de Absorccedilatildeo no IV estaacute associada ao uso de radiaccedilatildeo electromagneacutetica nesta regiatildeo do espec-

tro para estudar a composiccedilatildeo e a estrutura da mateacuteria

A energia associada agrave absorccedilatildeo na gama do infravermelho eacute capaz de promover transiccedilotildees vibracionais-

rotacionais vibracionais ou rotacionais Considerando que a faixa mais usual de utilizaccedilatildeo corresponde agrave regiatildeo

do infravermelho meacutedio (4000 a 400 cm-1) o estudo das transiccedilotildees vibracionais eacute o mais importante Para que

uma moleacutecula seja capaz de absorver no infravermelho eacute necessaacuterio que ela apresente variaccedilotildees de momento

dipolar associada ao modo vibracional considerado[3652ndash54]

Assim quando um material for avaliado utilizando radiaccedilatildeo infravermelha seraacute obtido um espectro que rela-

ciona absorvacircncia versus comprimento de onda (normalmente eacute utilizado o nuacutemero de onda que eacute o inverso do

comprimento de onda) que indica a ocorrecircncia ou natildeo de absorccedilatildeo pelo material de energia associada agravequele

comprimento de onda Como os grupos funcionais absorvem em diferentes comprimentos de onda eacute possiacutevel

identificar os grupos quiacutemicos presentes na amostra

O polimorfismo em cristais de compostos orgacircnicos eacute causado por diferentes arranjos estruturais da mesma

moleacutecula Se as interacccedilotildees moleculares no cristal satildeo bastantes fortes decorrentes de um fenoacutemeno como as

ligaccedilotildees de hidrogeacutenio as diferenccedilas nas formas polimoacuterficas podem ser evidenciadas com teacutecnicas como a

Espectroscopia de Absorccedilatildeo no Infravermelho IV

Reflectacircncia Total Atenuada (ATR)

Em 1961 Fahrenfort descreveu uma nova teacutecnica para obtenccedilatildeo de espectros de infravermelho para compostos

orgacircnicos a Reflectacircncia Total Atenuada (ATR ndash Attenuated Total Reflectance)

O modo de ATR eacute uma teacutecnica natildeo destrutiva que permite a obtenccedilatildeo de espectros de amostras soacutelidas ou

liacutequidas tais como soacutelidos pouco soluacuteveis poacutes pastas entre outras Eacute tambeacutem adequado para caracterizaccedilatildeo de

materiais que sejam demasiado finos ou que absorvam demasiado intensamente quando analisados por espec-

troscopia de transmitacircncia Na espectroscopia de infravermelhos por ATR a superfiacutecie da amostra eacute colocada

em contacto com a superfiacutecie de um cristal apropriado muitas vezes feito de Germeacutenio (Ge) ou de Seleneto de

Zinco (ZnSe) A radiaccedilatildeo infravermelha proveniente da fonte passa atraveacutes do cristal Quando o acircngulo de

incidecircncia na interface amostra cristal excede o acircngulo criacutetico a reflexatildeo total interna da radiaccedilatildeo ocorre e uma

onda evanescente eacute estabelecida na interface A radiaccedilatildeo eacute reflectida atraveacutes do cristal penetrando na amostra a

cada reflexatildeo ao longo da superfiacutecie do cristal (como esquematizado na figura seguinte Figura 44)

63

Figura 44 ndash Sistema ATR de muacuteltipla reflexatildeo

O feixe de radiaccedilatildeo perde energia no comprimento de onda em que o material da amostra absorve Apoacutes este

processo a radiaccedilatildeo atenuada resultante eacute direccionada do cristal para o percurso normal do feixe no espectro-

fotoacutemetro sendo medida pelo detector originando o espectro da amostra A profundidade da penetraccedilatildeo da

radiaccedilatildeo na amostra e o nuacutemero total de reflexotildees ao longo do cristal podem ser controlados pela variaccedilatildeo do

acircngulo de incidecircncia assim como pela selecccedilatildeo do tipo de cristal

Num espectrofotoacutemetro ATR tem de existir um contacto muito proacuteximo entre a amostra e a superfiacutecie do cris-

tal uma vez que o efeito ATR tem lugar nesta Daiacute que se utilize por vezes uma prensa de modo a garantir um

perfeito contacto entre a superfiacutecie da amostra e o cristal como no caso dos soacutelidos particulados

Nesta teacutecnica pouca ou nenhuma preparaccedilatildeo da amostra eacute requerida o que constitui uma grande vantagem nos

estudos de polimorfismo podendo ser usada na anaacutelise de uma grande variedade de soacutelidos e liacutequidos consoan-

te o tipo de cristal

Eacute importante realccedilar que apesar dos benefiacutecios esta teacutecnica possui algumas limitaccedilotildees que incluem a sensibili-

dade inferior em comparaccedilatildeo agrave proporcionada pelos meacutetodos convencionais

Procedimento experimental e equipamento utilizado

Os estudos de espectroscopia de absorccedilatildeo no infravermelho foram realizados num espectroacutemetro FTIR Ther-

moNicolet IR300 resoluccedilatildeo de 1cm-1 com a teacutecnica da pastilha de KBr e num PerkinElmer Spectrum 400 FT-

IRATR resoluccedilatildeo de 1cm-1

As amostras foram preparadas misturando-se uma certa quantidade de amostra com brometo de potaacutessio (cer-

ca de 07 mg de amostra e 100 mg de KBr)

4125 ndash Difracccedilatildeo de Raios X

Dentre as vaacuterias teacutecnicas de caracterizaccedilatildeo de materiais a teacutecnica de difracccedilatildeo de raios X eacute a mais indicada na

determinaccedilatildeo das fases cristalinas presentes nesses materiais Isto eacute possiacutevel porque nos cristais os aacutetomos se

64

ordenam em planos cristalinos separados entre si por distacircncias da mesma ordem de grandeza dos comprimen-

tos de onda dos raios X

Ao incidir um feixe de raios X num cristal o mesmo interage com os aacutetomos presentes originando o fenoacutemeno

de difracccedilatildeo A difracccedilatildeo de raios X ocorre segundo a Lei de Bragg (Equaccedilatildeo 1) a qual estabelece a relaccedilatildeo

entre o acircngulo de difracccedilatildeo e a distacircncia entre os planos que a originaram (caracteriacutesticos para cada fase cristali-

na)[55]

Figura 45 ndash Difracccedilatildeo de raios X e a Lei de Bragg[56]

A principal aplicaccedilatildeo da difracccedilatildeo de raios X refere-se agrave identificaccedilatildeo de compostos cristalinos sejam eles orgacirc-

nicos ou inorgacircnicos

Os planos de difracccedilatildeo e as suas respectivas distacircncias interplanares bem como as densidades de aacutetomos (elec-

trotildees) ao longo de cada plano cristalino satildeo caracteriacutesticas especiacuteficas e uacutenicas de cada substacircncia cristalina da

mesma forma que o padratildeo difractomeacutetrico por ela gerado Dentre as vantagens da teacutecnica de difracccedilatildeo de raios

X para a caracterizaccedilatildeo de fases destacam-se a simplicidade e rapidez do meacutetodo a confiabilidade dos resulta-

dos obtidos (pois o perfil de difracccedilatildeo obtido eacute caracteriacutestico para cada fase cristalina) a possibilidade de anaacutelise

de materiais compostos por uma mistura de fases e uma anaacutelise quantitativa destas fases[55]

Os ensaios de difracccedilatildeo de raios X de poacute foram realizados no Centro de Estudos de Materiais no Departamen-

to de Fiacutesica da Universidade de Coimbra

Procedimento experimental e equipamento utilizado

Foi preenchido um capilar de vidro com o poacute obtido pela moagem dos soacutelidos As amostras foram colocadas

num difractoacutemetro de poacute ENRAF-NONIUS (equipado com um detector CPS120 por INEL) e os dados foram

recolhidos durante 5h usando a geometria Debye-Scherrer Foi usada radiaccedilatildeo Cu Kα1 (λ = 1540598Aring) Como

calibrante externo foi usado o AlK(SO4)212H2O

Lei de Bragg nλ = 2d sen θ (Equaccedilatildeo 1) n nuacutemero inteiro (ordem de difracccedilatildeo) λ comprimento de onda dos raios X incidentes d distacircncia interplanar θ acircngulo de difracccedilatildeo

65

Bibliografia

[1] ndash Vencato I Estruturas Cristalinas por Difracccedilatildeo de Raios-X Caderno Brasileiro de Ensino de Fiacutesica Volume 5

(1988)

[2] ndash Atkins P Paula J Atkins Fiacutesico-Quiacutemica LTC Volume 1 7ordfEdiccedilatildeo (2003-2004)

[3] ndash Drago R Physical Methods For Chemists 2ordf Ed Saunders amp H B J College Publishers 17 (1992) 702

[4] ndash Giron D Thermochimica Acta 248 (1995) 1

[5] ndash Nangia A Accounts of Chemical Research 41 5 (2008) 595

[6] ndash Froehlich PE Gasparotto FS Journal of Basic and Applied Pharm Sciences 26 3 (2005) 205

[7] ndash Llinagraves A Goodman J Drug Discovery Today 13 516 (2008) 198

[8] ndash Costa L Universidade Federal do Rio Grande do Sul ldquoAvaliaccedilatildeo do Polimorfismo de Faacutermacos utiliza-

dos para a produccedilatildeo de medicamentos geneacutericos no Brasilrdquo (2005)

[9] ndash Lachman L Liebeman HA et all Teoria e Praacutetica na Induacutestria Farmacecircutica 1 (2005) 505

[10] ndash Bernstein J Crystal Polymorphism Engineering of Crystalline Materials Properties Springer Netherlands (2008) 87

[11] ndash Rodriacuteguez-Spong B Price C et all D Advanced Drug Delivery 56 (2004) 241

[12] ndash Buerger A Ramberger R Mikrochimica Acta 2 (1979) 259

[13] ndash Erdemir D Lee A et all Accounts of Chemical Research 42 (2009) 621

[14] ndash Manrich S Zanotto E et all Poliacutemeros Ciecircncia e Tecnologia ldquoAplicabilidade da Teoria Claacutessica da Nuclea-

ccedilatildeo Modificada (CD-CNT) agrave Cristalizaccedilatildeo de Poliacutemerosrdquo

[15] ndash Aaltonen J Allesoslash M et all European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics 71 (2009) 23

[16] ndash Chis V Picircrnau A et all Chemical Physics 316 (2005) 153

[17] ndash wwwffuppttoxicologiamonografiasano0304TuberculosedocPIRAZINAMIDAhtml

[18] ndash Becker C Dressman JB et all Journal of Pharmaceutical Sciences 97 9 (2008) 3709

[19] ndash Takaki Y Sasada Y Watanabeacute T Acta Crystallographica 13 (1960) 693

[20] ndash Ro G Sorum H Acta Crystallographica B28 (1972) 991

[21] ndash Ro G Sorum H Acta Crystallographica B28 (1972) 1677

[22] ndash Nakata K Takaki Y Memoirs of Osaka Kyoiku University Ser III Natural science and applied science 36 (1987)

93

[23] ndash Borba A Albrecht M et all Physical Chemistry Chemical Physics 10 (2008) 7010

[24] ndash Takano T Sasada Y et all Acta Crystallographica 21 (1966) 514

[25] ndash Borba A Zavaglia A et all Journal of Physical Chemistry A 112 (2008) 45

[26] ndash Marques L Departamento e Centro de Quiacutemica da Universidade de Eacutevora ldquoO Ibuprofeno Um faacutermaco com

sucessordquo

[27] ndash Perlovich G Kurkov S et all Journal of Pharmaceutical Sciences 93 (2004) 654

[28] ndash Rasenack N Muumlller B International Journal of Pharmaceutics 245 (2002) 9

[29] ndash Carvalho P Cass Q et all Brazilian Journal of Chemical Engineering 23 (2006) 291

[30] ndash Khan G Jiabi Z Drug Development and Industrial Pharmacy 24(5) (1998) 463

[31] ndash Rasenack N Muumlller W Development and Industrial Pharmacy 28 (2002) 1077

66

[32] ndash Dudognon E Danegravede F et all Pharmaceutical Research 25 (2008) 2853

[33] ndash wwwscribdcomdoc4003825Fisica-Difraccao-de-Raio-X (28082010)

[34] ndash Delgado M Marquez F et all Spectroscopy Lett 21 (1998) 841

[35] ndash Lautie A Froment F et all Spectroscopy Lett 9 (1976) 289

[36] ndash Chis V Pirnau A et all Chemical Physics 316 (2005) 153

[37] ndash Kalkar K Bhosekar M et all Spectrochimica Acta Part A 45 (1989) 635

[38] ndash Favila A Gallo M Mitnik D Journal of Molecular Modeling 13 (2007) 505

[39] ndash Gunasekaran S Sailatha E et all Indian Journal of Pure and Applied Physics 47 (2009) 259

[40] ndash Akyuz S Journal of Molecular Structure 651 (2003) 541

[41] ndash Jurneacuteen P Werngren J et all Antimicrobial Agents and Chemotheraphy 52 5 (2008) 1852

[42] ndash Garekani H Sadeghi F et all Drug Development and Industrial Pharmacy 27(8) (2001) 803

[43] ndash Kawakami K Miyoshi K et all Journal of Pharmaceuticals Sciences 95 (2006) 1354

[44] ndash Lee T Chang G Crystal Growth and Design 9 (2009) 3551

[45] ndash Xue Y Zhao Q et all Journal of Colloid and Interface Science 243 (2001) 388

[46] ndash Sabbah R An W et all Thermochimica Acta 331 (1999) 93

[47] ndash Gatta G Richardson J et all Pure and Applied Chemistry 78 (2006) 1455

[48] ndash Seefeldt K Miller J et all Journal of Pharmaceutical Sciences 96 5 (2007) 1147

[49] ndash Charsley E Stewart C et all Journal of Thermal Analysis and Calorimetry 72 (2003) 1087

[50] ndash Celis K Driessche I et all Measurement Science Review 1 1 (2001) 181

[51] ndash Wiedemann H Bayer G Journal of Thermal Analysis 30 (1985) 1273

[52] ndash wwwgooglept

[53] ndash Brittain H Journal of Pharmaceutical Sciences 86 4 (1997) 405

[54] ndash Norris T Aldridge P Sekulic S Analyst 122 (1997) 549

[55] ndash Albers A Melchiades F et all Ceracircmica 48 305 (2002) 34

[56] ndash Kahn H PMI-2201 Difracccedilatildeo de Raios X 1

[57] ndash Tuberculosis 88 2 (2008) 141

[58] ndash Akyuz S Journal of Molecular Structure 651-653 (2003) 541

[59] ndash Brittain H (ed) Physical Characterization of Pharmaceutical Solids (1995)

[60] ndash Šestaacutek J Comprehensive Analytical Chemistry XII XI (1984)

[61] ndash Casimiro MH Leal JP et all Anaacutelise Calorimeacutetrica aplicada a Poliacutemeros Bioloacutegicos 29

[62] ndash Yu-Chu M Li Thermochimica Acta 476 (2008) 1

[63] ndash Morbidoni H Quiacutemica Viva 3 (2004)

[64] ndash Yoshida S Pharmaceutical Society of Japan 11 5 (1963) 628

[65] ndash Sreevatsan S Pan X et all Antimicrobial Agents and Chemotheraphy 41 3 (1997) 636

[66] ndash Wesotowski M Konarski T Journal of Thermal Analysis 45 (1995) 1199

[67] ndash Vippagunta S Brittain H Grant D Advanced Drug Delivery 48 (2001) 3

[68] ndash Nunes S Euseacutebio M et all International Journal of Pharmaceutics 285 (2004) 13

[69] ndash Akalin E Akyuz S Vibrational Spectroscopy 42 (2006) 333

[70] ndash Szablowicz M Karpiński A et all Transition Metal Chemistry 31 (2006) 1075

67

[71] ndash Castro R Maria T et all Crystal Growth amp Design 10 (2010) 274

[72] ndash Correcirca R Lima D et all Laboratoacuterio de Cristalografia Instituto de Fiacutesica de Satildeo CarlosUSP

[73] - Buerger A Ramberger R Mikrochimica Acta 2 (1979) 273

[74] ndash Wirth D Stephenson G Organic Process Research amp Development 1 (1997) 55

[75] ndash Wang Y Li Y et all Spectrochimica Acta Part A 56 (2000) 2637

[76] ndash Byrn S Pfeiffer R et all Pharmaceutical Research 12 (1995) 945

[77] ndash Khankari R Grant D Thermochimica Acta 248 (1995) 61

[78] ndash Gavezzotti A Fillippini G Journal of the American Chemical Society 117 (1995) 12299

[79] ndash Hancock B Zografi G Journal of Pharmaceuticals Sciences 86 (1997) 1

[80] ndash Yu L Advanced Drug Delivery Reviews 48 (2001) 27

[81] ndash Kitamura M Journal of Crystal Growth 237-239 (2002) 2205

[82] ndash Snider D Addicks W et all Advanced Drug Delivery Reviews 56 (2004) 391

[83] ndash Allesoslash M Berg F et all Journal of Pharmaceuticals Sciences 97 (2008) 2145

[84] ndash Lerdkanchanaporn S Dollimore D Journal of Thermal Analysis 49 (1997) 879

[85] ndash Beach J Park M et all Pharmaceutical Development and Technology 10 (2005) 413

[86] ndash Passerini N Albertini B et all European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics 15 (2002) 71

68

69

Apecircndice

70

71

Algoriacutetmo de decisatildeo Q6A

(1)

Pesquisa de polimor-fos com o novo

faacutermaco

Apresenta diferentes polimorfos

NAtildeO Nenhuma acccedilatildeo a ser

tomada

SIM

Caracterizar as formas por - Difracccedilatildeo de raios-X de poacute - DSC Anaacutelise Teacutermica - Microscopia - Espectroscopia

IR PARA 2

72

(2)

Os polimorfos apre-sentam diferentes

propriedades

NAtildeO

SIM

Afecta a seguranccedila e a eficaacutecia do faacutermaco

Nenhum teste ou criteacuterio de aceitaccedilatildeo para o faacutermaco

NAtildeO

SIM

Estabelecer um criteacuterio de aceitaccedilatildeo para os polimorfos do faacutermaco IR PARA 3

73

(3)

Observa-se em (1) que primeiramente se estabelecem as caracteriacutesticas das possiacuteveis formas cristalinas do faacuter-

maco e as suas propriedades fiacutesico-quiacutemicas conforme o caso bem como a sua forma de detecccedilatildeo pelas meto-

dologias indicadas

Posteriormente a acccedilatildeo (2) visa estabelecer o impacto destas formas polimoacuterficas na seguranccedila e eficaacutecia do

faacutermaco auxiliando na determinaccedilatildeo de criteacuterios de aceitaccedilatildeo do faacutermaco e na avaliaccedilatildeo do risco sanitaacuterio que

representa tal fenoacutemeno num caso especiacutefico Havendo este risco o ICH estabeleceu em (3) vias de monitori-

zaccedilatildeo das alteraccedilotildees

O faacutermaco encontra-se dentro dos criteacuterios de

aceitaccedilatildeo dos ensaios de qualidade com modifica-

ccedilatildeo na proporccedilatildeo dos polimorfos

SIM Nenhum teste ou criteacuterio de aceitaccedilatildeo

para o faacutermaco

NAtildeO

Monitorar o polimorfismo durante a estabilidade do faacutermaco

A modificaccedilatildeo pode afectar a seguranccedila ou a

eficaacutecia

NAtildeO Natildeo haacute necessidade de estabelecer criteacuterios de aceitaccedilatildeo para polimorfis-

mo do faacutermaco

SIM

Estabelecer criteacuterios de aceitaccedilatildeo consis-tente com a seguranccedila eou eficaacutecia

26

cesso de cristalizaccedilatildeo Para poder ser utilizada com esta finalidade eacute necessaacuterio produzir amostras puras de cada

um dos polimorfos e caracterizaacute-los previamente

Nos estudos publicados sobre infravermelho da pirazinamida no estado soacutelido foi utilizada a forma α [3435] e

em muitos trabalhos natildeo eacute identificado o polimorfo utilizado [36ndash40] Neste trabalho estamos em condiccedilotildees de

fazer a caracterizaccedilatildeo espectroscoacutepica das formas α γ e δ da pirazinamida

Neste composto satildeo de particular relevacircncia os modos vibracionais envolvendo os grupos NndashH e C=O (grupos

envolvidos na formaccedilatildeo de ligaccedilotildees de hidrogeacutenio) que seratildeo alvo de anaacutelise mais detalhada

Os espectros de infravermelho registados para os polimorfos α δ e γ da pirazinamida satildeo apresentados nas

Figuras 25 a 27 Estes espectros foram obtidos em pastilha de KBr Espectros obtidos no modo de reflectacircncia

total atenuada provaram que a preparaccedilatildeo da pastilha natildeo tem efeito nas formas polimoacuterficas

3600 3500 3400 3300 3200 3100 3000 2900 2800

Absorvancia au

Numero de onda cm-1

3412

3289

3161

2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400

Absorvancia au

439

551

669

786

874

1022

1165

1389

1510

1598

Numero de onda cm-1

1707

1620

Figura 25 ndash Espectro de IV da pza comercial polimorfo α a) 3650 ndash 2800 cm-1 b) 2000 ndash 400 cm-1

Satildeo registadas diferenccedilas notoacuterias nos espectros dos trecircs polimorfos Iremos referir as mais significativas

O espectro de absorccedilatildeo na regiatildeo do infravermelho da pirazinamida comercial (Figura 25 polimorfo α) apre-

senta bandas intensas em 3412 3289 e 3161 cm-1 atribuiacutedas agrave elongaccedilatildeo do NndashH e em 1707 cm-1 atribuiacuteda ao

grupo amida (elongaccedilatildeo C=O e deformaccedilatildeo angular NH2 amida I)) No caso do polimorfo γ Figura 26 a

elongaccedilatildeo do NndashH daacute origem a bandas em 3433 3308 3252 e 3166 e a vibraccedilatildeo Amida I daacute lugar a bandas em

1707 e 1686 cm-1

a) b)

27

3600 3500 3400 3300 3200 3100 3000 2900 2800

00

05

10

15

Numero de onda cm-1

Absorvancia au 3433

3308

3252

3166

2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400

00

05

10

15

1585

434549

653779

876

1027

1053

1168

1373

1524

1603

Numero de onda cm-1

Absorvancia au 1707

1686

Figura 26 ndash Espectro de IV da pza liofilizada polimorfo γ a) 3650 ndash 2800 cm-1 b) 2000 ndash 400 cm-1

O espectro de IV do polimorfo δ Figura 27 apresenta na regiatildeo de elongaccedilatildeo do NndashH um perfil proacuteximo do

do polimorfo α mas os maacuteximos de absorvacircncia situam-se a 3426 3287 e 3168 cm-1 Recordar que na estrutura

cristalina de ambos os polimorfos estatildeo presentes diacutemeros centrossimeacutetricos os quais natildeo existem no polimorfo

γ A vibraccedilatildeo Amida I tem o maacuteximo de absorvacircncia no valor de energia mais baixo dos trecircs polimorfos 1674

cm-1

3600 3500 3400 3300 3200 3100 3000 2900 2800

02

04

06

08

10

12

14

16

18

20

Absorvancia au

Numero de onda cm-1

3426

3287

3168

2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400

02

04

06

08

10

12

14

16

18

20

439561657

873

1027

1063

1089

1176

1385

1436

1524

1591

Absorvancia au

Numero de onda cm-1

1674

Figura 27 ndash Espectro de IV da pza cristalizada de acetona a 25ordmC polimorfo δ a) 3650 ndash 2800 cm-1 b) 2000 ndash 400 cm-1

213 ndash Investigaccedilatildeo de relaccedilotildees de estabilidade dos polimorfos da Pirazinamida

Iniciou-se a investigaccedilatildeo com o estudo de pza comercial polimorfo α por calorimetria diferencial de varrimen-

to com velocidade de varrimento β = 10ordmCmin efectuando aquecimento entre 25ordmC e 197ordmC

A Figura 28 mostra um termograma tiacutepico obtido nestas condiccedilotildees para a pza comercial

a) b)

a) b)

28

60 80 100 120 140 160 180 200

20

30

40

50

60

70

Flu

xo

de

Ca

lor

(mw

)

Temperatura (C)

Figura 28 ndash Curva de DSC do polimorfo α da pirazinamida aquecimento de 75ordmC ateacute 197ordmC β = 10ordmCmin

m = 122mg

A curva de de DSC do polimorfo α apresenta dois sinais endoteacutermicos De um conjunto de 6 amostras inde-

pendentes obteve-se para o 1ordmpico os valores de Tonset = (1462 plusmn 03) ordmC e ∆H = (14 plusmn 03) kJmol e para o

2ordmpico Tonset = (1881 plusmn 05) ordmC e ∆H = (281 plusmn 02) kJmol A Tabela 22 sumaria os resultados obtidos

Tabela 22 ndash Valores de temperatura e de entalpia das transiccedilotildees observadas no aquecimento da

pirazinamida polimorfo α β = 10ordmCmin

1ordmPico 2ordmPico

Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) 1 1462 15 1883 280 2 1464 17 1886 284 3 1459 12 1878 281 4 1466 09 1873 280 5 1458 16 1881 283 6 1463 12 1883 279

Meacutedia e desvio padratildeo 1462plusmn03 14plusmn03 1881plusmn05 281plusmn02

A partir do conhecimento termodinacircmico que se tem e dos valores de entalpia calculados podemos prever que

o 1ordmpico da curva de DSC da Figura 28 corresponde a uma transiccedilatildeo de fase soacutelido-soacutelido do composto e o 2ordm

pico corresponde agrave sua fusatildeo uma vez que o valor de entalpia deste uacuteltimo eacute muito superior quando compara-

do com o primeiro Um processo de aquecimento de 25ordmC ateacute 197ordmC efectuado por termomicroscopia permitiu

registar as imagens apresentadas na Figura 29

29

34ordmC 97ordmC 135ordmC 153ordmC

155ordmC 158ordmC 172ordmC 177ordmC

184ordmC 187ordmC 189ordmC 192ordmC

Figura 29 ndash Transiccedilotildees de fase observadas para a pza comercial por termomicroscopia de luz polarizada no decurso do

aquecimento de 25ordmC a 197ordmC β = 10ordmCmin ampliaccedilatildeo 200x

Estas imagens confirmam a identificaccedilatildeo das transiccedilotildees discutidas acima

Seguidamente fez-se um estudo mais pormenorizado destes resultados realizando dois aquecimentos um pri-

meiro ateacute ao fim da transiccedilatildeo de fase (de 25ordmC ateacute 160ordmC) seguido de arrefecimento ateacute 25ordmC e depois de aque-

cimento ateacute agrave fusatildeo (de 25ordmC ateacute 197ordmC) Os resultados obtidos estatildeo exemplificados na Figura 210 Nos pro-

cessos de arrefecimento natildeo foi registado qualquer pico (arrefecimento conduzido a 20ordmCmin 10ordmCmin

5ordmCmin e 2ordmCmin)

20000 40000 60000 80000 100000 120000 140000 160000 180000 200000

200000

300000

400000

500000

600000

2

Flu

xo d

e C

alo

r (m

W)

Temperatura (C)

1

Figura 210 ndash Curva de DSC da pza comercial com β = 10ordmCmin e m = 115mg a) 1ordm aquecimento de 25ordmC a 160ordmC

b) 2ordm aquecimento de 25ordmC a 197ordmC apoacutes arrefecimento do soacutelido 2 ateacute agrave temperatura ambiente

a)

b)

20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

Temperatura (ordmC)

20

30

40

50

60

30

Os resultados de quatro experiecircncias levadas a cabo nestas condiccedilotildees estatildeo indicados na Tabela 23

Tabela 23 ndash Valores de temperatura e de entalpia de transiccedilatildeo obtidos por aquecimento da

pirazinamida polimorfo α nas condiccedilotildees indicadas na Figura 210 β = 10ordmCmin

Curva a) Curva b)

Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) 1 1464 14 1885 281 2 1462 12 1879 284 3 1462 16 1882 277 4 1465 14 1884 282

Meacutedia e desvio padratildeo 1463plusmn02 14plusmn02 1883plusmn02 281plusmn03

Com estes resultados podemos confirmar a existecircncia de uma transiccedilatildeo de fase por volta dos 146ordmC (no 1ordm

aquecimento) Tonset = (1463 plusmn 02)ordmC ∆H = (14 plusmn 02) kJmol n = 4 e apenas a ocorrecircncia de fusatildeo por

volta dos 188ordmC no 2ordm aquecimento Tonset = (1883 plusmn 02)ordmC ∆H = (281 plusmn 03) kJmol Pode concluir-se que a

forma inicial da pza comercial se transforma noutra e que eacute esta segunda que sofre fusatildeo

O espectro de infravermelho da amostra obtida apoacutes a transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido Figura 211 aponta para a trans-

formaccedilatildeo do polimorfo α no polimorfo γ

3600 3450 3300 3150 3000

-01

00

01

02

03

04

05

06

07

08

09

10

3285

3414

Absorvancia au

Numero de onda cm-1

a)

b)

3430

33073244

3164

3085

2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400

-01

00

01

02

03

04

05

06

07

08

09

10

4371523

1601

617

1157

1512

1578

1610

546

651775

877

1025

10541169

1374

1582

Absorvancia au

Numero de onda cm-1

a)

b)

1706

1687

Figura 211 ndash Espectro de IV da pza comercial a) composto de partida b) apoacutes transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido i) 3650 ndash 2800 cm-

1 ii) 2000 ndash 400 cm-1

Com a teacutecnica de difracccedilatildeo de raios X aplicada a uma amostra de pza comercial aquecida ateacute 160ordmC confirmou-

se que a forma cristalina final (apoacutes transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido) eacute a forma gama (γ-pirazinamida)

Uma amostra obtida por aquecimento do polimorfo α ateacute 160ordmC foi deixada agrave temperatura ambiente e foi

novamente analisada 3 meses depois efectuando um aquecimento ateacute 197ordmC verificando-se que mesmo apoacutes

este tempo natildeo sofreu alteraccedilatildeo o termograma obtido eacute similar ao apresentado na Figura 210 b)

Para o polimorfo obtido por liofilizaccedilatildeo polimorfo γ o estudo calorimeacutetrico por DSC conduziu a curvas

exemplificadas na Figura 212 o que era o esperado atendendo aos resultados jaacute referidos

i) ii)

31

20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

20

40

60

80

Temperatura (C)

Flu

xo

de

ca

lor

(mW

)

Figura 212 ndash Curva de DSC do polimorfo γ da pirazinamida aquecimento de 25ordmC ateacute 197ordmC β = 10ordmCmin

m = 303mg

Na curva de DSC do polimorfo γ (Figura 212) observa-se apenas um sinal endoteacutermico correspondente agrave

fusatildeo da amostra De um conjunto de 3 amostras independentes obteve-se para o processo de fusatildeo os valores

de Tonset = (1882 plusmn 01)ordmC e ∆H = (280 plusmn 02)kJmol Tabela 24

Tabela 24 ndash Valores de temperatura e de entalpia de transiccedilatildeo de fase registada no aque-

cimento da pirazinamida polimorfo γ β = 10ordmCmin

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

1 1881 280 2 1881 278 3 1883 282

Meacutedia e desvio padratildeo 1882plusmn01 280plusmn02

Com estes resultados podemos concluir que esta forma polimoacuterfica da pirazinamida natildeo experimenta qualquer

transformaccedilatildeo soacutelido-soacutelido antes da fusatildeo

A amostra de pza cristalizada de acetona (polimorfo δ) foi tambeacutem caracterizada por calorimetria diferencial de

varrimento realizando ensaios de aquecimento ateacute 197ordmC com velocidade de 10ordmCmin (Figura 213)

32

20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

20

40

60

Temperatura (C)

Flu

xo

de

ca

lor

(mW

)

Figura 213 ndash Curva de DSC do polimorfo δ da pirazinamida (aquecimento de 25ordmC ateacute 197ordmC β = 10ordmCmin

m = 147mg)

Podemos verificar novamente a ocorrecircncia de duas transformaccedilotildees endoteacutermicas sendo que a primeira corres-

ponde a transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido Tonset = (1305 plusmn 03) ordmC ∆H = (17 plusmn 02) kJmol n = 5 e a segunda agrave fusatildeo

Tonset = (1883 plusmn 01) ordmC ∆H = (276 plusmn 06) kJmol n = 5 A Tabela 25 resume os resultados obtidos

O polimorfo δ foi entatildeo aquecido ateacute 165ordmC (apoacutes a transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido) natildeo se tendo observado qualquer

transiccedilatildeo de fase no arrefecimento subsequente ateacute agrave temperatura ambiente O espectro de difracccedilatildeo de raios-X

de poacute da amostra resultante deste ciclo de aquecimento arrefecimento permitiu concluir que a forma delta se

transforma no polimorfo gama apoacutes aquecimento

Tabela 25 ndash Valores de temperatura e de entalpia das transiccedilotildees de fase registadas no aqueci-

mento da pirazinamida polimorfo δ β = 10ordmCmin

1ordmPico 2ordmPico

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) 1 1308 18 1884 279 2 1303 17 1881 268 3 1304 18 1884 275 4 1301 14 1883 279 5 1307 17 1882 278

Meacutedia e desvio padratildeo 1305plusmn03 17plusmn02 1883plusmn01 276plusmn06

Na Figura 214 a) podemos verificar a existecircncia de uma grande irregularidade no pico correspondente agrave transi-

ccedilatildeo soacutelido-soacutelido o que poderaacute indicar a co-existecircncia de vaacuterias transformaccedilotildees Sendo assim fez-se um novo

estudo efectuando um aquecimento ateacute 137ordmC que eacute a zona onde existem os vaacuterios picos (Figura 214 b)) O

espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute desta amostra confirmou tratar-se da forma γ da pirazinamida natildeo ocor-

33

rendo qualquer outra transiccedilatildeo de fase apesar da irregularidade apresentada nos picos que poderaacute resultar de

heterogeneidade das partiacuteculas soacutelidas

120 140

32

34

36

Flu

xo

de

Calo

r (m

W)

Temperatura (C)

b) Aquecimento ateacute 165 C

a) Aquecimento ateacute 137 C

Figura 214 ndash Curvas de DSC para a pza cristalizada em acetona β = 10ordmCmin a) aquecimento de 25ordmC ateacute 137ordmC m =

147 mg b) aquecimento de 25ordmC ateacute165ordmC m = 152 mg

Foram obtidas para a amostra de pirazinamida gerada por cristalizaccedilatildeo em acetonitrilo amostra 6 na Tabela

21 as curvas de DSC apresentadas na Figura 215 registadas em diferentes condiccedilotildees experimentais aquecimen-

to ateacute agrave fusatildeo no caso da curva a e num ciclo de aquecimentos arrefecimentos no caso das curvas b Os arrefe-

cimentos foram realizados a 10ordmCmin natildeo se registando qualquer transiccedilatildeo de fase nesses varrimentos

Figura 215 ndash Curvas de DSC para a pza cristalizada em acetonitrilo (polimorfos α e δ) a m = 161 mg aquecimento de

25ordmC ateacute 197ordmC b1 m = 181 mg aquecimento de 25ordmC ateacute 135ordmC b2 aquecimento de 25ordmC ateacute 165ordmC apoacutes

arrefecimento de b1 ateacute 25ordmC b3 aquecimento de 25ordmC ateacute 197ordmC apoacutes arrefecimento de b2 ateacute 25ordmC β =

10ordmCmin

Temperatura (ordmC)

Flu

xo d

e C

alo

r (m

W)

34

Na Figura 215 observam-se duas transiccedilotildees endoteacutermicas antes do pico de fusatildeo Estas transformaccedilotildees de fase

foram estudadas por espectroscopia de IV

O espectro de IV da amostra de partida Figura 216 a) confirma que na cristalizaccedilatildeo em acetonitrilo foi gerada

uma mistura dos polimorfos α e δ (Figura 216 a)) Registou-se tambeacutem espectros de IV da amostra aquecida ateacute

135ordmC (como na curva de DSC b1 da Figura 215) Figura 216 b)) seguida de arrefecimento ateacute 25ordmC e da

amostra aquecida ateacute 165ordmC Figura 216 c)

Figura 216 ndash Espectro de Infravermelho de a) amostra de pirazinamida cristalizada em acetonitrilo b) amostra anterior

apoacutes aquecimento ateacute 135ordmC c) amostra apoacutes aquecimento ateacute 165ordmC A) espectros dos polimorfos α e

δ puros B) espectro do polimorfo γ puro

Satildeo evidentes a partir da Figura 216 as transiccedilotildees do polimorfo δ para o polimorfo α que posteriormente se

transforma no polimorfo γ A identidade das fases soacutelidas foi ainda confirmada por difracccedilatildeo de raios-X reali-

zadas em amostras preparadas de forma similar

Apesar de natildeo poder ser obtida a forma polimoacuterfica β pura os dados de DSC e termomicroscopia realizados na

amostra 5 (β + γ) mostram uma transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido endoteacutermica aos 95ordmC β = 10ordmCmin (Figura 217)

originando o polimorfo γ como depois foi confirmado por espectroscopia de IV e pela temperatura de fusatildeo

caracteriacutestica

Numero de onda cm-1

Absorv

ancia

u

a

a)

b)

c)

A

B

35

Figura 217 ndash a) Curvas de aquecimento da pza cristalizada de dioxano polimorfos β e γ m = 166 mg β = 10ordmCmin b)

Imagens de termomicroscopia registadas antes e depois da transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido

Estabilidade relativa dos polimorfos de pirazinamida

Todas as transiccedilotildees de fase verificadas no estudo da pirazinamida satildeo endoteacutermicas e na ausecircncia de mudanccedilas

conformacionais significativas da moleacutecula de pza nos diferentes polimorfos este comportamento aponta para

uma relaccedilatildeo enantiotroacutepica entre as fases envolvidas [122641] De acordo com Burger e Ramberger esta regra

da entalpia da transiccedilatildeo faz previsotildees correctas em 99 dos casos [26] A partir do estudo do comportamento

teacutermico das formas α β δ e γ da pirazinamida pode-se prever o diagrama energia de Gibbs em funccedilatildeo da tem-

peratura que se apresenta na Figura 218

Figura 218 ndash Diagrama de energia temperatura das formas cristalinas (α β δ e γ) da pirazinamida G representa a ener-

gia de Gibbs T a temperatura de transiccedilatildeo

Temperatura (ordmC)

dQ

dt

(mW

)

a) b)

Antes da transiccedilatildeo Depois da Transiccedilatildeo

Temperatura

Energ

ia

36

De acordo com este diagrama o polimorfo δ eacute a forma soacutelida termodinamicamente estaacutevel agrave temperatura

ambiente e o polimorfo γ eacute a forma cristalina mais estaacutevel acima de ~ 145ordmC De realccedilar a elevada estabilidade

cineacutetica de todas as formas polimoacuterficas da pirazinamida

22 Estudo da Picolinamida

Na tabela satildeo apresentadas imagens registadas sob luz polarizada das formas soacutelidas obtidas por cristalizaccedilatildeo a

partir das soluccedilotildees e tambeacutem da amostra de partida

Tabela 26 ndash Picolinamida Imagens dos soacutelidos obtidos em diferentes condiccedilotildees experimentais (luz polarizada

ampliaccedilatildeo 200x)

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

1

-

Amostra comercial

4

Etanol

P1

2

Acetato de etilo

P1

5

Etanol

P2

3

Acetato de etilo

P2

Foram observadas formas cristalinas com diferentes morfologias Quer na utilizaccedilatildeo de acetato de etilo quer na

amostra comercial foram obtidos cristais com a forma de placas apesar de apresentarem tamanhos diferentes

Os cristais que precipitaram usando etanol como solvente apresentam a forma de aglomerados esfeacutericos

Devido a problemas teacutecnicos com o difractoacutemetro de raios-X de poacute do Departamento de Fiacutesica da Universida-

de de Coimbra natildeo foi possiacutevel caracterizar as amostras por este meacutetodo

221 ndash Estudo da Picolinamida comercial

Apenas a picolinamida comercial foi caracterizada num equipamento de difracccedilatildeo de raios-X de poacute sendo a

amostra sujeita a moagem antes do ensaio O difractograma obtido estaacute representado na Figura 219 juntamen-

te com o espectro simulado da forma cristalina de picolinamida que se encontra caracterizada estruturalmente

37

[24] O difractograma de poacute da picolinamida comercial tem picos caracteriacutesticos a 2θ = 1665 1737 2068

2516 2802 3500ordm

10 20 30 40

Inte

nsid

ade

2Theta

b) Simulado

a) Experimental

Figura 219 ndash Espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute da picolinamida comercial a) experimental b) simulado

Da comparaccedilatildeo entre os dois difractogramas natildeo eacute possiacutevel afirmar que nos dois casos as moleacuteculas tenham a

mesma orientaccedilatildeo cristalograacutefica Voltaremos a discutir estes resultados mais tarde

O comportamento teacutermico da amostra de picolinamida comercial foi investigado por calorimetria diferencial de

varrimento e por termomicroscopia com luz polarizada

Na Figura 220 eacute apresentada uma curva tiacutepica obtida no estudo da picolinamida comercial por calorimetria

diferencial de varrimento com uma velocidade de varrimento β = 10ordmCmin realizando um aquecimento de

25ordmC ateacute 115ordmC

20 40 60 80 100

20

40

Temperatura (C)

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Figura 220 ndash Curva de DSC para a PA comercial aquecimento de 25ordmC ateacute 115ordmC β = 10ordmCmin m = 138mg

A curva de DSC da PA comercial Figura 220 apresenta tipicamente trecircs sinais endoteacutermicos De um conjunto

de 3 amostras independentes obteve-se para o 1ordmpico os valores de Tonset = (802plusmn005) ordmC e ∆H =

38

(020plusmn001)kJmol para o 2ordmpico os valores de Tonset = (10175plusmn008) ordmC e ∆H = (022plusmn001) kJmol e para o

3ordmpico os valores de Tonset = (1067plusmn01) ordmC e ∆H = (187plusmn005) kJmol Tabela 27

Tabela 27 ndash Valores de temperatura e de entalpia das transiccedilotildees de fase registadas no aquecimento da pico-

linamida amostra comercial β = 10ordmCmin

1ordmPico 2ordmPico 3ordmPico

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) 1 802 020 1018 022 1066 187 2 802 019 1017 022 1068 187 3 802 020 1018 021 1067 188

Meacutedia e desvio padratildeo 802plusmn005 020plusmn001 10175plusmn008 022plusmn001 1067plusmn01 187plusmn005

Imagens de termomicroscopia obtidas num varrimento realizado em condiccedilotildees idecircnticas satildeo apresentadas na

Figura 221 e confirmam o primeiro processo endoteacutermico como uma transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido

25ordmC 86ordmC 96ordmC 98ordmC

108ordmC 115ordmC

Figura 221 ndash Transiccedilotildees de fase observadas para a PA comercial por termomicroscopia de luz polarizada no decurso do

aquecimento de 25ordmC a 115ordmC β = 10ordmCmin ampliaccedilatildeo 200x

Uma vez confirmada a existecircncia de transiccedilotildees soacutelido-soacutelido no aquecimento da amostra de picolinamida

comercial estudou-se este processo em mais pormenor Fizeram-se ciclos de aquecimento arrefecimento ateacute

95ordmC e ateacute 105ordmC (temperaturas a que se verifica o fim da transiccedilatildeo) que se encontram representadas nas Figu-

ras 222 e 223

39

20 30 40 50 60 70 80 90 100

19

20

21F

luxo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

Arrefecimento

1 Aquecimento

20 40 60 80 100 120

20

30

40

Temperatura (C)

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Figura 222 ndash Curvas de DSC para a PA comercial β = 10ordmCmin m = 147mg a) aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC segui-

do de arrefecimento ateacute 25ordmC b) 2ordm aquecimento de 25ordmC ateacute 115ordmC

20 30 40 50 60 70 80 90 100 110

19

20

21

22

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

Arrefecimento

1 Aquecimento

20 40 60 80 100 120

20

30

40

Temperatura (C)

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Figura 223 ndash Curvas de DSC para a PA comercial β = 10ordmCmin m = 143mg a) aquecimento de 25ordmC ateacute 105ordmC segui-

do de arrefecimento ateacute 25ordmC b) 2ordm aquecimento de 25ordmC ateacute 115ordmC

Como eacute visiacutevel na Figura 222 no processo de arrefecimento natildeo eacute registada qualquer transiccedilatildeo de fase o que se

confirma pela ausecircncia de endoteacutermica correspondente agrave transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido na curva b) Em contrapartida

no processo de arrefecimento ilustrado na Figura 223 regista-se um processo exoteacutermico de baixa energia e no

aquecimento subsequente apenas o principal pico de fusatildeo eacute observado

Antes de passar agrave avaliaccedilatildeo por espectroscopia de Infravermelho dos diferentes soacutelidos obtidos nestes ciclos de

aquecimento arrefecimento referiremos os resultados de estudos por DSC dos soacutelidos obtidos por arrefeci-

mento do fundido

Nas Figuras 224 e 225 ilustram-se alguns resultados de ciclos de aquecimento arrefecimento a partir do fun-

dido β = 10ordmCmin Como se vecirc na Figura 224 c) apoacutes a cristalizaccedilatildeo do fundido satildeo obtidos dois picos de

elevada entalpia com Tonset = 102ordmC e 106ordmC que indiciam fusatildeo de duas formas polimoacuterficas diferentes Com

base nestes resultados eacute razoaacutevel interpretar a transiccedilatildeo a 102ordmC como um processo de fusatildeo Neste sentido o

ciclo aquecimento arrefecimento ilustrado na Figura 223 a) terminaria com a fusatildeo de uma contribuiccedilatildeo resi-

a) b)

a) b)

40

dual de uma forma soacutelida que no arrefecimento cristaliza no polimorfo mais abundante obtendo-se em seguida

fusatildeo desta forma pura Figura 223 b) Pode concluir-se que da comparaccedilatildeo das Figuras 224 e 225 que o arre-

fecimento do fundido pode resultar em formaccedilatildeo de estruturas diferentes em ciclos diferentes

20 40 60 80 100 120

-20

-10

0

10

20

30

40

50

Flu

xo

de C

alo

r (m

W)

Temperatura (C)

c) 2 Aquecimento

b) Arrefecimento

a) 1 Aquecimento

Figura 224 ndash Curvas de DSC para a PA comercial β = 10ordmCmin m = 164mg aquecimento seguido de arrefecimento e

novo aquecimento

20 40 60 80 100 120

-50

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

50

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

e) 3 Aquecimento

d) 2 Arrefecimento

c) 2 Aquecimento

b) 1 Arrefecimento

a) 1 Aquecimento

Figura 225 ndash Curvas de DSC para a PA comercial m = 147mg 1ordmaquecimento β = 10ordmCmin 1ordmarrefecimento β =

1ordmCmin 2ordmaquecimento β = 10ordmCmin 2ordmarrefecimento β = 10ordmCmin 3ordmaquecimento β =

10ordmCmin

Foram registados os espectros de FTIRATR da amostra obtida em ciclos de aquecimento arrefecimento

como referidos na Figura 222 a) e 223 a) Os espectros satildeo apresentados na Figura 226 onde estatildeo tambeacutem

identificadas as bandas principais

41

000

005

010

015

1612

316832751294

695

749

784

825

996

1043

10881155

1221

1246

1288

1386

1440

1468

15671586

1668

C 105

000

007

014

16143060

327434113450

1567

695

749

793

825

910

996

104310911164

1250

1288

1386

1443

1468

1586

Ab

so

rva

ncia

u

a

C 95

3300 3000 2700 1600 1400 1200 1000 800

000

008

016

3060

3451

15671601

1662

31663432

698

755

793

828907

996

10401094

1145

1285

1386

1440

15861659

3166

3273

Numero de onda cm-1

C 253415

Figura 226 ndash Espectro de IVATR da PA comercial a) composto de partida b) apoacutes aquecimento ateacute 95ordmC c) apoacutes

aquecimento ateacute 105ordmC

Eacute interessante verificar a semelhanccedila do perfil das bandas do espectro da picolinamida comercial Figura 226 a)

na regiatildeo de elongaccedilatildeo do NndashH com o dos espectros dos polimorfos α e δ da pirazinamida (Figuras 25 e 27)

Relembremos que nestas duas fases da pirazinamida haacute associaccedilatildeo molecular com a formaccedilatildeo de dois diacutemeros

centrossimeacutetricos que estatildeo tambeacutem presentes no cristal da picolinamida

Os espectros dos soacutelidos resultantes dos diferentes tratamentos teacutermicos diferem principalmente como espera-

do na regiatildeo de elongaccedilatildeo do NndashH e na amida I O espectro c) apresenta grande semelhanccedila com o obtido por

Fausto e Colaboradores [23 25] para um cristal obtido por annealing dum filme de vidro a T = 280 K e corres-

ponde a um polimorfo diferente do que estaacute presente na amostra de partida

O espectro apresentado na Figura 226 b) na interpretaccedilatildeo que temos vindo a fazer seria originado por uma

mistura de polimorfos Para a validaccedilatildeo desta interpretaccedilatildeo seraacute essencial proceder ao estudo por difracccedilatildeo de

raios-X de poacute das amostras preparadas de modo idecircntico

Numa nota final apresenta-se na Figura 227 A o espectro FTIRATR registado apoacutes moagem da amostra de

picolinamida comercial em almofariz no procedimento habitualmente usado na preparaccedilatildeo de pastilha para

infravermelho Como eacute evidente da comparaccedilatildeo com o espectro da amostra analisada sem preparaccedilatildeo Figura

227 B a moagem produz alteraccedilatildeo da forma polimoacuterfica Lembremos que na obtenccedilatildeo do espectro de difrac-

ccedilatildeo de raios-X de poacute apresentado na Figura 219 se procedeu agrave moagem do composto Seraacute portanto necessaacute-

rio realizar mais ensaios sobre a amostra comercial para confirmar as conclusotildees que a Figura 219 indica as

diferenccedilas observadas nos difractogramas poderatildeo resultar da moagem da amostra

a)

b)

c)

42

3600 3500 3400 3300 3200 3100 3000 2900 2800

000

005

010

015

Ab

so

rvacircn

cia

(u

a)

Numero de onda (cm-1)

B Amostra comercial

A Amostra comercial sujeita a moagem

1600 1400 1200 1000 800 600

000

005

010

015

020

025

030

Abso

rvacirc

ncia

(u a

)

Numero de onda (cm-1)

B Amostra comercial

A Amostra comercial sujeita a moagem

Figura 227 ndash Espectro de IVATR da picolinamida a) 3600 ndash 2800 cm-1 b) 1700 ndash 600 cm-1 A amostra comercial sujeita

a moagem B amostra comercial

222 ndash Estudo da Picolinamida cristalizada em acetato de etilo e em etanol

A investigaccedilatildeo do comportamento teacutermico das diferentes amostras obtidas por cristalizaccedilatildeo em soluccedilatildeo por

calorimetria diferencial de varrimento de 25ordmC ateacute agrave fusatildeo estaacute ilustrado nas Figuras 228 a 229 Para os soacutelidos

obtidos por cristalizaccedilatildeo em etanol e em acetato de etilo agrave temperatura ambiente eacute registado um pico de fusatildeo

largo com temperatura de onset entre 96 e 97ordmC e entalpia compreendida entre 15 e 18 kJmol Os ensaios

foram efectuados 3 semanas apoacutes a preparaccedilatildeo das amostras e natildeo eacute expectaacutevel que a largura do pico possa ser

devida agrave contaminaccedilatildeo com o solvente Em ensaios realizados dois meses mais tarde verificou-se que natildeo ocor-

reu alteraccedilatildeo na amostra cristalizada de etanol enquanto que evoluccedilatildeo niacutetida teve lugar na amostra cristalizada

de acetato de etilo agrave temperatura ambiente Figuras 230 e 231

Na amostra obtida por cristalizaccedilatildeo em acetato de etilo com evaporaccedilatildeo do solvente a 4ordmC para aleacutem deste

primeiro pico eacute tambeacutem observado um segundo pico com temperatura de onset Tonset ~ 105ordmC Estes resulta-

dos apontam para a existecircncia de polimorfos gerados concomitantemente por este meacutetodo de cristalizaccedilatildeo

estando previstas novas experiecircncias para verificar a reprodutibilidade dos resultados e caso esta se confirme a

investigaccedilatildeo do soacutelido obtido por difracccedilatildeo de raios-X de poacute e de monocristal

a) b)

43

20 40 60 80 100 120

20

25

30

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

b) PA em acetato de etilo (frio)

a) PA em acetato de etilo (T amb)

Figura 228 ndash Curvas de DSC para a PA cristalizada em acetato de etilo β = 10ordmCmin a) meacutetodo P1prime m = 147 mg b)

meacutetodo P2prime m = 148 mg

20 40 60 80 100 120

20

25

30

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

b) PA em etanol (frio)

a) PA em etanol (T amb)

Figura 229 ndash Curvas de DSC para a PA cristalizada em etanol β = 10ordmCmin a) meacutetodo P1prime m = 152 mg b) meacutetodo

P2prime m = 149 mg

44

20 40 60 80 100 120

20

30

40

50

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

b) Aquecimento em Maio

a) Aquecimento em Marccedilo

Figura 230 ndash Curvas de DSC para a PA cristalizada em acetato de etilo agrave temperatura ambiente β = 10ordmCmin a) aque-

cimento em Marccedilo m = 138 mg b) aquecimento em Maio m = 135 mg

20 40 60 80 100 120

20

22

24

26

28

Flu

xo

de

Calo

r (m

W)

Temperatura (C)

b) Aquecimento em Maio

a) Aquecimento em Marccedilo

Figura 231 ndash Curvas de DSC para a PA cristalizada em etanol agrave temperatura ambiente β = 10ordmCmin a) aquecimento em

Marccedilo m = 139 mg b) aquecimento em Maio m = 144 mg

23 Estudo do Ibuprofeno

Como referido na secccedilatildeo 143 estaacute descrito que a mesma forma polimoacuterfica do ibuprofeno eacute obtida por crista-

lizaccedilatildeo em vaacuterios solventes e seguindo vaacuterios meacutetodos experimentais Os cristais tecircm morfologias diferentes e

propriedades mecacircnicas diferentes [28303142]

45

Neste capiacutetulo apresentam-se os resultados preliminares dum estudo calorimeacutetrico das amostras soacutelidas do ibu-

profeno cristalizadas em diferentes solventes e tambeacutem de amostras comerciais de duas origens distintas reali-

zado com o objectivo de averiguar o seu comportamento teacutermico

As formas soacutelidas obtidas por cristalizaccedilatildeo a partir das soluccedilotildees do ibuprofeno estatildeo apresentadas na tabela

seguinte

Tabela 28 ndash Imagens de formas soacutelidas do Ibuprofeno obtidas em diferentes condiccedilotildees experimentais (luz pola-

rizada 200x)

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

1

-

Comercial Sigma

4

Acetona

P2

2

Acetona

P1

5

n-Hexano

P2

3

n-Hexano

P1

Efectuou-se um estudo por difracccedilatildeo de raios-X de poacute das amostras de Ibuprofeno da Sigma e da amostra cris-

talizada de n-Hexano agrave temperatura ambiente O difractograma obtido experimentalmente para a amostra da

Sigma e o simulado para a forma I estatildeo representados na Figura 232 O espectro obtido para a amostra crista-

lizada em n-hexano era indistinguiacutevel destes

0 10 20 30 40

Inte

nsid

ad

e

2Theta

b) IBP Sigma

a) IBP forma I

Figura 232 ndash Espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute do ibuprofeno a) forma I b) Sigma

46

Da comparaccedilatildeo entre os dois difractogramas eacute possiacutevel afirmar que em ambos os casos as moleacuteculas tecircm a

mesma orientaccedilatildeo cristalograacutefica

Iniciou-se o estudo das amostras de ibuprofeno comercial da Sigma e da USP por Calorimetria Diferencial de

Varrimento com uma velocidade de varrimento β = 10ordmCmin realizando um aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC

(Figuras 233 e 234)

20 30 40 50 60 70 80 90

20

25

30

35

40

Temperatura (C)

Flu

xo d

e C

alo

r (m

W)

Figura 233 ndash Curva de DSC para o IBP comercial Sigma aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC β = 10ordmCmin m = 125mg

20 30 40 50 60 70 80 90

20

22

24

26

28

Temperatura (C)

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Figura 234 ndash Curva de DSC para o IBP USP aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC β = 10ordmCmin m = 134mg

As curvas de DSC apresentam apenas um sinal endoteacutermico estando os paracircmetros caracteriacutesticos da curva de

fusatildeo apresentados na Tabela 29

47

Tabela 29 ndash Valores de temperatura e de entalpia da transiccedilatildeo de fase registada no

aquecimento do ibuprofeno amostra da Sigma e da USP β = 10ordmCmin

Sigma USP

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

1 747 251 752 257 2 753 253 752 256 3 751 260 752 256 4 751 246 752 257

Meacutedia e desvio padratildeo 751plusmn03 253plusmn05 752plusmn005 257plusmn005

Natildeo haacute diferenccedilas significativas entre os resultados obtidos para as duas amostras apesar do pico de fusatildeo da

amostra da USP ser mais estreito

O estudo das amostras ibuprofeno obtidas por cristalizaccedilatildeo de acetona (P1 e P2) foi realizado por calorimetria

diferencial de varrimento na mesma gama de temperatura com velocidades de varrimento diferentes (β =

10ordmCmin e β = 2ordmCmin Figura 235)

70 75 80

18

20

22

24

26

28

30

32

34

36

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

2 - Cristalizaccedilao a frio

1 - Cristalizaccedilao agrave T amb

70 75 80

18

20

22

24

26

28

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

4 - Cristalizaccedilao a frio

3 - Cristalizaccedilao agrave T amb

Figura 235 ndash Curva de DSC para o IBP cristalizado de acetona procedimentos P1rsquo e P2rsquo aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC

a) β = 10ordmCmin m = 134mg b) β = 2ordmCmin 3 m = 138mg 4 m = 135 mg

O pico de fusatildeo obtido a partir da amostra cristalizada agrave temperatura ambiente apresenta-se parcialmente divi-

dido Uma explicaccedilatildeo comum para este facto eacute a existecircncia de polimorfismo Os paracircmetros caracteriacutesticos

destas curvas estatildeo apresentados na Tabela 210

a) b)

3

4

48

Tabela 210 ndash Valores de temperatura e de entalpia da transiccedilatildeo de fase registada no aquecimento do ibuprofeno

cristalizado de acetona β = 10ordmCmin e β = 2ordmCmin

A partir dos resultados apresentados na Tabela 210 podemos concluir que os cristais obtidos por cristalizaccedilatildeo a

baixa temperatura fundem aproximadamente 1ordmC abaixo dos cristais obtidos por cristalizaccedilatildeo agrave temperatura

ambiente Verifica-se ainda que mesmo a velocidades de varrimento diferentes os cristais obtidos nas mesmas

condiccedilotildees apresentam temperatura de fusatildeo muito semelhante

Os termogramas obtidos no estudo do ibuprofeno cristalizado de n-hexano (P1 e P2) por calorimetria dife-

rencial de varrimento com velocidades de varrimento diferentes (β = 10ordmCmin e β = 2ordmCmin) estatildeo apre-

sentados na Figura 236 e na Tabela 211

70 75 80

12

14

16

18

20

22

24

26

28

30

32

34

36

38

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

2 - Cristalizaccedilao a frio

1 - Cristalizaccedilao agrave T amb

70 75 80

20

22

24

26

28

30

Flu

xo d

e C

alo

r (m

W)

Temperatura (C)

4 - Cristalizaccedilao a frio

3 - Cristalizaccedilao agrave T amb

Figura 236 ndash Curva de DSC para o IBP cristalizado de n-hexano procedimentos P1rsquo e P2rsquo aquecimento de 25ordmC ateacute

95ordmC a) β = 10ordmCmin 1 m = 143mg 2 m = 139 mg b) β = 2ordmCmin 3 m = 140mg 4 m = 137 mg

A partir dos resultados podemos concluir que os cristais obtidos agrave temperatura ambiente e os cristais obtidos

com a cristalizaccedilatildeo a frio natildeo apresentam grande diferenccedila a niacutevel de temperatura e entalpia de fusatildeo No entan-

to o sinal obtido a partir da amostra cristalizada agrave temperatura ambiente aquecida tanto a 10ordmCmin como a

2ordmCmin apresenta-se dividido apesar da divisatildeo ser mais notoacuteria a 2ordmCmin

Cristalizaccedilatildeo agrave T amb Cristalizaccedilatildeo a frio

β 10ordmCmin 2ordmCmin 10ordmCmin 2ordmCmin

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

1 747 215 751 203 733 223 737 232

2 739 233 731 201 733 219 738 228

3 752 228 731 219 744 223 739 229

4 749 237 745 237 738 223 739 231

5 752 249 746 243 742 218 740 230

6 749 235 760 241 743 224 736 229

Meacutedia e desvio padratildeo 748plusmn05 233plusmn11 744plusmn10 224plusmn17 739plusmn05 222plusmn03 738plusmn02 230plusmn02

a) b)

49

Tabela 211 ndash Valores de temperatura e de entalpia da transiccedilatildeo de fase registada no aquecimento do ibuprofeno

cristalizado de n-hexano β = 10ordmCmin e β = 2ordmCmin

A partir dos resultados obtidos por DSC verificou-se que tanto a amostra cristalizada de acetona como a amos-

tra cristalizada de n-hexano ambas agrave temperatura ambiente apresentavam um pico de fusatildeo composto o que

pode indicar a ocorrecircncia de transiccedilotildees soacutelido-soacutelido e aleacutem disso temperatura de fusatildeo que difere da das

amostras obtidas na Sigma e na USP Sendo assim fez-se um estudo mais pormenorizado das amostras cristali-

zadas de n-hexano por comparaccedilatildeo com as amostras de ibp da Sigma e da USP por espectroscopia de IV para

caracterizaccedilatildeo da forma inicial A Figura 237 mostra os espectros de espectroscopia de IV-ATR das amostras

3000 2800 2600 2400

000

005

010

015

020

2540

2540

2540

2542

2601

2601

2601

2601

2631

2631

2631

2631

2729

2728

2728

2728

2850

2850

2850

2850

2868

2868

2868

2868

2877

2875

2875

2876

2924

2922

2922

2924

2954

2954

2956

Ab

so

rvacirc

ncia

(u

a

)

Numero de Onda (cm-1)

IBP USP

IBP comercial

IBP n-Hexano (frio)

IBP n-Hexano (Tamb)

2954

1800 1600 1400 1200 1000 800

000

005

010

015

020

025

030

035

040

045

050668

690747

779

849

867936

948

9701007

1070

1092

1124

1184

1231

12681320

1379

1419

14621506

Ab

so

rvacircncia

(u

a

)

Numero de Onda (cm-1)

IBP USP

IBP comercial

IBP n-Hexano (frio)

IBP n-Hexano (Tamb)

1712

Figura 237 ndash Espectro de IV (25ordmC) ibp USP ibp Sigma e ibp cristalizado de n-hexano a) 3100 ndash 2400 cm-1 b) 1800 ndash

650 cm-1

Os espectros de infravermelho das amostras a 25ordmC apontam para que se trate da mesma forma polimoacuterfica

Espectros de difracccedilatildeo de raios-X de poacute da amostra da Sigma e da amostra obtida por cristalizaccedilatildeo em n-

hexano natildeo mostraram tambeacutem diferenccedilas

Assim sendo a partir destes resultados natildeo satildeo detectadas diferenccedilas significativas entre as amostras de partida

e entatildeo as diferenccedilas registadas no comportamento teacutermico natildeo apontam para polimorfismo mas para altera-

ccedilotildees na formaccedilatildeo dos cristais nomeadamente no crescimento e tamanho das partiacuteculas[43ndash45] Estudos adicio-

nais satildeo necessaacuterios para confirmar esta hipoacutetese

Cristalizaccedilatildeo agrave T amb Cristalizaccedilatildeo a frio

β 10ordmCmin 2ordmCmin 10ordmCmin 2ordmCmin

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

1 741 224 744 236 742 247 744 249

2 744 223 748 234 746 242 742 247 3 740 225 745 238 743 246 740 242

4 743 227 747 237 743 243 745 240 Meacutedia e desvio padratildeo 742plusmn02 225plusmn02 746plusmn02 236plusmn02 743plusmn01 244plusmn02 743plusmn02 245plusmn04

50

51

Capiacutetulo 3

52

53

3 Conclusotildees

Alguns pontos discutidos nesta dissertaccedilatildeo merecem ser referidos como observaccedilotildees conclusivas A Calorime-

tria Diferencial de Varrimento (DSC) eacute um valioso instrumento de investigaccedilatildeo para caracterizar formas poli-

moacuterficas Com esta teacutecnica recolhe-se uma grande riqueza de informaccedilatildeo em relaccedilatildeo agrave estabilidade da substacircn-

cia em estudo tipo de transformaccedilatildeo que ocorre a uma dada temperatura por aquecimento ou arrefecimento e

mecanismo que preside a cada uma das transformaccedilotildees observadas Mas por si soacute esta teacutecnica natildeo eacute suficiente

para identificar a existecircncia de diferentes polimorfos de um mesmo composto Daiacute haver a necessidade de efec-

tuar um estudo mais completo utilizando teacutecnicas como a termomicroscopia espectroscopia de absorccedilatildeo no

infravermelho e ainda difracccedilatildeo de raios X de poacute

Conseguiram obter-se amostras puras de trecircs formas polimoacuterficas da pirazinamida a forma alfa (PZA comercial

e cristalizada em aacutegua) a forma delta (PZA cristalizada de acetona) e a forma gama (PZA obtida por liofiliza-

ccedilatildeo) as quais foram caracterizadas por espectroscopia de infravermelho

O polimorfo alfa da pirazinamida (α-PZA) e a forma delta (δ-PZA) por aquecimento transformam-se no poli-

morfo gama (γ-PZA) A forma gama por sua vez por aquecimento natildeo sofre qualquer transformaccedilatildeo de fase

ateacute agrave fusatildeo Foi possiacutevel tambeacutem identificar a transiccedilatildeo δrarrα em amostra do polimorfo delta quando contami-

nado com a forma alfa

Podemos ainda concluir mediante os resultados obtidos e com os conhecimentos adquiridos que estamos

perante casos de enantiotropia sendo o polimorfo delta a forma termodinamicamente estaacutevel agrave temperatura

ambiente Todos os polimorfos de pirazinamida satildeo cineticamente estaacuteveis agrave temperatura ambiente

No que diz respeito agrave picolinamida eacute interessante verificar a semelhanccedila do perfil das bandas do espectro da

picolinamida comercial na regiatildeo de elongaccedilatildeo do NndashH com o dos espectros dos polimorfos α e δ da pirazi-

namida Relembremos que nestas duas fases da pirazinamida haacute associaccedilatildeo molecular com a formaccedilatildeo de dois

diacutemeros centrossimeacutetricos que estatildeo tambeacutem presentes no cristal da forma I da picolinamida Verificou-se

ainda que a amostra comercial de picolinamida quando sujeita a moagem sofre alteraccedilatildeo da forma polimoacuterfica

No estudo realizado por DSC foi possiacutevel identificar pelo menos duas formas polimoacuterficas

Em ciclos de aquecimento arrefecimento verifica-se que o arrefecimento do fundido pode resultar em forma-

ccedilatildeo de estruturas diferentes em ciclos diferentes

A cristalizaccedilatildeo em acetato de etilo a 4ordmC aponta para a existecircncia de polimorfos gerados concomitantemente

por este meacutetodo de cristalizaccedilatildeo Estatildeo previstas novas experiecircncias para verificar a reprodutibilidade dos resul-

tados e caso esta se confirme a investigaccedilatildeo dos soacutelidos obtidos por difracccedilatildeo de raios-X de poacute e de monocris-

tal Quanto ao estudo das amostras cristalizadas em etanol e acetato de etilo em ensaios realizados dois meses

apoacutes a preparaccedilatildeo das amostras verificou-se que natildeo ocorreu alteraccedilatildeo na amostra cristalizada de etanol

enquanto que evoluccedilatildeo niacutetida teve lugar na amostra cristalizada de acetato de etilo por evaporaccedilatildeo do solvente agrave

temperatura ambiente

No estudo das amostras do ibuprofeno a partir dos resultados obtidos por DSC verificou-se que tanto a amos-

tra cristalizada de acetona como a amostra cristalizada de n-hexano ambas agrave temperatura ambiente apresenta-

54

vam um pico de fusatildeo composto o que poderia indicar a presenccedila de uma mistura de polimorfos mas atraveacutes

de um estudo mais pormenorizado usando Espectroscopia de Infravermelho e Difracccedilatildeo de Raios-X de poacute

esta hipoacutetese natildeo eacute aparentemente suportada podendo a divisatildeo dos picos dever-se ao tamanho das partiacuteculas

formadas durante o crescimento dos cristais Esta hipoacutetese teraacute de ser confirmada em trabalho futuro Este eacute

um exemplo interessante da importacircncia da utilizaccedilatildeo combinada de diferentes meacutetodos de estudo na investiga-

ccedilatildeo de polimorfismo

55

Capiacutetulo 4

56

57

4 Experimental

41 Materiais e Meacutetodos

411 ndash Materiais

4111 - Preparaccedilatildeo das amostras

A pirazinamida utilizada neste trabalho foi fornecida pela Fluka com uma pureza superior a 99 As amostras

de partida de picolinamida e ibuprofeno foram adquiridas agrave Sigma com purezas de 98 e 99 respectivamen-

te tendo-se usado tambeacutem ibuprofeno padratildeo USP

Na geraccedilatildeo das formas polimoacuterficas da pirazinamida foram usados diferentes processos de cristalizaccedilatildeo No

procedimento cristalizaccedilatildeo a partir de soluccedilotildees P1 usaram-se ~ 005 mmol do composto de partida dissolvidas

em 6 mL de um dado solvente agrave temperatura ambiente as soluccedilotildees foram filtradas para uma caixa de Petri e o

solvente evaporado agrave temperatura ambiente (~ 20ordmC) Foram usados como solventes aacutegua acetona dioxano

acetonitrilo e os soacutelidos obtidos foram analizados apoacutes um periacuteodo de duas semanas O segundo procedimento

ensaiado P2 consistiu num processo de liofilizaccedilatildeo efectuado num equipamento Labconco 5 soluccedilatildeo aquosa

preacute-congelada a -80ordmC ciclo de liofilizaccedilatildeo -30ordmC durante 2h -10ordmC durante 4h 0ordmC durante 6h 5ordmC durante

6h 10ordmC durante 48h e depois mantida agrave temperatura ambiente

No caso da picolinamida foi avaliada a formaccedilatildeo de formas soacutelidas usando o procedimento P1 descrito para a

pirazinamida (P1) empregando como solventes acetato de etilo e etanol tendo-se tambeacutem estudado cristaliza-

dos a partir do fundido (P2)

Na geraccedilatildeo das formas polimoacuterficas do ibuprofeno foram igualmente usados diferentes processos de cristaliza-

ccedilatildeo usando diferentes condiccedilotildees O procedimento 1 (P1) foi realizado da mesma forma da usada em P1 da

pirazinamida No procedimento 2 (P2) as soluccedilotildees foram preparadas da mesma forma que em P1 e apoacutes a

filtraccedilatildeo foram colocadas num frigoriacutefico a 4ordmC e o solvente evaporou a esta temperatura

Foram utilizados solventes de qualidade analiacutetica

412 ndash Meacutetodos

4121 ndash Calorimetria Diferencial de Varrimento (DSC)

A teacutecnica de Calorimetria Diferencial de Varrimento (DSC) ocupa um lugar de relevo de entre os meacutetodos de

investigaccedilatildeo da estrutura dos soacutelidos Trata-se de um meacutetodo largamente vulgarizado para o qual se dispotildee de

58

equipamento que apresenta na actualidade muitas potencialidades e que permite a obtenccedilatildeo de propriedades

termodinacircmicas com elevado grau de precisatildeo

A Calorimetria Diferencial de Varrimento eacute uma teacutecnica de anaacutelise teacutermica que regista a diferenccedila de fluxo teacuter-

mico entre a amostra e a referecircncia em funccedilatildeo do tempo ou da temperatura no decorrer de um programa de

temperatura preacute-seleccionado Eacute um meacutetodo de variaccedilatildeo entaacutelpica no qual a diferenccedila no fornecimento de

energia caloriacutefica entre uma substacircncia e um material de referecircncia eacute medida em funccedilatildeo da temperatura

enquanto a substacircncia em estudo e a referecircncia satildeo submetidas a um mesmo programa de aquecimento rigoro-

samente controlado

Estas medidas fornecem dados qualitativos e quantitativos em processos endoteacutermicos (absorccedilatildeo de energia

caloriacutefica) e exoteacutermicos (libertaccedilatildeo de energia caloriacutefica) permitindo obter informaccedilotildees referentes a alteraccedilotildees

de propriedades fiacutesicas eou quiacutemicas com por exemplo temperaturas caracteriacutesticas (temperatura de fusatildeo

cristalizaccedilatildeo transiccedilatildeo viacutetrea) grau de cristalinidade de um poliacutemero diagramas de fase entalpias de transiccedilatildeo

de fase e de reacccedilatildeo estabilidade teacutermica e oxidativa grau de pureza e cineacutetica de reacccedilotildees Por este motivo a

DSC eacute amplamente aplicada na caracterizaccedilatildeo de materiais orgacircnicos e inorgacircnicos cristalinos e amorfos assim

como nas induacutestrias farmacecircutica e cosmeacutetica alimentar etc

Como limitaccedilotildees desta teacutecnica refira-se a dificuldade de interpretaccedilatildeo (acontece algum processo mas qual)

requerendo normalmente outros meacutetodos complementares para a interpretaccedilatildeo dos resultados Para aleacutem dis-

so necessita de calibraccedilatildeo em toda a gama de temperatura

De acordo com os princiacutepios operacionais os caloriacutemetros diferenciais de varrimento podem ser divididos em

dois tipos de potecircncia compensada e de fluxo de energia caloriacutefica Neste trabalho utilizou-se o DSC do pri-

meiro tipo

Nos caloriacutemetros diferenciais de varrimento de potecircncia compensada (Figura 41) as ceacutelulas ou plataformas

onde se colocam a amostra e a referecircncia encontram-se equipadas individualmente com um sensor de resistecircn-

cia de platina que mede a temperatura de cada uma e uma resistecircncia de aquecimento

Figura 41 ndash Caloriacutemetro diferencial de varrimento de potecircncia compensada

Quando eacute detectada uma diferenccedila de temperatura entre a amostra e a referecircncia devido a uma alteraccedilatildeo da

amostra eacute alterada a energia teacutermica ( tH partpart ) fornecida agrave amostra de modo a manter um diferencial de tem-

peraturas nulo entre ambas (Tamostra = Treferecircncia) Uma vez que essa quantidade de energia eacute exactamente equiva-

1 ndash Resistecircncia de aquecimento 2 ndash Termoacutemetro

59

lente agrave quantidade de energia absorvida ou libertada na transformaccedilatildeo ocorrida na amostra o seu registo forne-

ce uma medida calorimeacutetrica directa da energia associada agrave transformaccedilatildeo

Como todos os instrumentos de medida os aparelhos de DSC apresentam um certo tempo de resposta devido

a alguma resistecircncia teacutermica o que se traduz pelo aparecimento de desvios da linha de base Para aumentar o

rigor das determinaccedilotildees o sinal calorimeacutetrico (SC) determinado pelo aparelho a aacuterea do pico eacute calibrado

determinando-se uma constante de calibraccedilatildeo K tal que realQ

SCK = sendo Qreal a energia caloriacutefica realmente

dissipado na ceacutelula A constante K eacute assim funccedilatildeo da temperatura da atmosfera em torno das ceacutelulas e de

quaisquer resistecircncias que conduzam a perdas de energia caloriacutefica As temperaturas de fusatildeo de padrotildees como

o iacutendio estanho chumbo por exemplo podem ser utilizadas para calibrar a temperatura indicada pelo equipa-

mento enquanto que a entalpia de fusatildeo destas substacircncias pode ser utilizada na calibraccedilatildeo do sinal calorimeacutetri-

co

Podem realizar-se ciclos de aquecimento arrefecimento percorridos entre a temperatura do azoto liacutequido e

700ordmC que eacute o limite superior de utilizaccedilatildeo da instrumentaccedilatildeo deste tipo recolhendo uma grande riqueza de

informaccedilatildeo relativamente agrave estabilidade da substacircncia em estudo tipo de transformaccedilatildeo que ocorre a uma dada

temperatura por aquecimento ou arrefecimento mecanismo que preside a cada uma das transformaccedilotildees obser-

vadas etc

Aproveitando as potencialidades do equipamento fazendo variar a velocidade de varrimento eacute ainda possiacutevel

estudar aspectos importantes relacionados com o mecanismo das transformaccedilotildees estruturais e pocircr em evidecircn-

cia a sobreposiccedilatildeo de sinais

Estes equipamentos aleacutem de possibilitarem medidas de baixos valores de variaccedilatildeo de entalpia possibilitam

ainda a utilizaccedilatildeo de pequenas quantidades de amostra (geralmente entre 1 e 20mg)

Procedimento experimental e equipamento utilizado

Os estudos de DSC foram realizados num caloriacutemetro Perkin-Elmer Pyris 1 equipado com sistema de refrige-

raccedilatildeo Intracooler com liacutequido de refrigeraccedilatildeo etilenoglicolaacutegua (11 vv) a ndash10ordmC usando azoto como gaacutes de

purga 20mLmin

As amostras foram preparadas em caacutepsulas em alumiacutenio de 10microl e 30microl Como ceacutelula de referecircncia usou-se uma

caacutepsula vazia idecircntica agrave usada para as amostras

A calibraccedilatildeo do aparelho foi feita de forma usual agrave velocidade de 10ordmCmin utilizada na grande maioria das

amostras A calibraccedilatildeo da temperatura [4647] foi realizada com padrotildees de elevada qualidade como o bifenilo

(CRM LGC 2610 Tfus = 6893plusmn003 ordmC) aacutecido benzoacuteico (CRM LGC 2606 Tfus = 12235 plusmn 002 ordmC) iacutendio

(Perkin-Elmer x = 9999 Tfus = 15660 ordmC) e cafeiacutena (substacircncia de calibraccedilatildeo Mettler Toledo ME 18 872

Tfus = 2356 plusmn 02 ordmC) A calibraccedilatildeo da entalpia foi realizada com iacutendio (∆fusH = 3286 plusmn 13 Jmol)

As amostras foram estudadas em ciclos de aquecimento arrefecimento a vaacuterias velocidade de varrimento

como seraacute referido posteriormente na apresentaccedilatildeo dos resultados e a calibraccedilatildeo confirmada a cada caso

60

4122 ndash Termomicroscopia

A termomicroscopia consiste na observaccedilatildeo microscoacutepica das amostras submetidas a aquecimento ou arrefeci-

mento usando luz polarizada As transformaccedilotildees que podem ocorrer na amostra em estudo podem ser obser-

vadas directamente na ocular do microscoacutepio ou registadas por meio de uma cacircmara fotograacutefica em viacutedeo com

a vantagem de serem gravadas e poderem ser estudadas em pormenor posteriormente Esta teacutecnica permite a

observaccedilatildeo dos efeitos dependentes da temperatura como por exemplo a fusatildeo dos cristais detecccedilatildeo de formas

cristalinas (polimorfismo)[48ndash49]

Com base no comportamento oacuteptico eacute costume dividir as substacircncias em dois grandes grupos Num o iacutendice

de refracccedilatildeo eacute independente da direcccedilatildeo de propagaccedilatildeo da radiaccedilatildeo apresenta um valor uacutenico para uma dada

substacircncia Estas substacircncias satildeo designadas opticamente por isotroacutepicas A este grupo pertencem os soacutelidos

amorfos e os soacutelidos cristalinos com arranjo reticular cuacutebico O outro grupo eacute caracterizado por apresentar um

iacutendice de refracccedilatildeo dependente da direcccedilatildeo de propagaccedilatildeo da luz As substacircncias que a ele pertencem satildeo

designadas opticamente por anisotroacutepicas Deste grupo fazem parte todos os soacutelidos cristalinos com excepccedilatildeo

daqueles que tecircm arranjo reticular cuacutebico

Na Figura 42 representa-se o dispositivo utilizado na observaccedilatildeo de uma amostra com luz polarizada

Figura 42 ndash Esquema de um sistema para observaccedilatildeo de uma amostra com luz polarizada

Um meio isotroacutepico natildeo altera a cor da radiaccedilatildeo que nela incide Contudo produz um decreacutescimo de intensida-

de da radiaccedilatildeo que torna visiacuteveis contornos na amostra e portanto permite acompanhar variaccedilotildees de forma e

volume que nela ocorram As amostras anisotroacutepicas apresentam cor diferente da luz incidente

Procedimento experimental e equipamento utilizado

O equipamento usado esquematicamente representado na Figura 43 eacute constituiacutedo por uma placa de aqueci-

mento DSC 600 da Linkam systems por um bloco central constituiacutedo por uma unidade CI94 cuja funccedilatildeo eacute

controlar a temperatura nas etapas de aquecimento arrefecimento uma unidade LNP942 que controla a

refrigeraccedilatildeo uma unidade VTO232 e um computador Intel (R) Pentium (R) 4 que controla todo o sistema A

ceacutelula eacute aquecida com um microforno cuja temperatura eacute controlada por sensores de Pt100 Para a observaccedilatildeo

Polarizador Amostra Analisador Detector

61

oacuteptica foi utilizado um microscoacutepio Leica DMRB uma cacircmara de viacutedeo Sony CCD-IRISRGB modelo DXC-

151 AP um monitor Sony HR Triniton modelo PVM-2053MD e um gravador de viacutedeo Sony SV0-1500P VHS

VCR Na anaacutelise de imagem usou-se o software da Linkam systems com RTVMS (Real Time Viacutedeo Measurement

System)

As amostras foram preparadas por dispersatildeo de uma pequena quantidade do material a estudar na ceacutelula da

amostra sendo esta coberta com uma tampa A dispersatildeo do material na ceacutelula permite estudar o comporta-

mento de partiacuteculas isoladas o que poderaacute ser uacutetil no caso da amostra ter comportamento heterogeacuteneo As

imagens foram obtidas por utilizaccedilatildeo combinada de luz polarizada e de compensadores de onda o que confere

agrave imagem de fundo uma cor uacutenica e natildeo negra Usou-se uma ampliaccedilatildeo de 200X

As amostras foram estudadas aquecendo a amostra entre os 25ordmC e a fusatildeo tendo sido usada uma velocidade

de 10ordmCmin

Figura 43 ndash Representaccedilatildeo esquemaacutetica do equipamento usado em termomicroscopia A ndash Placa de aquecimento B ndash

Microscoacutepio C ndash Cacircmara de viacutedeo D ndash Computador E ndash Interface graacutefica F ndash Sistema de controle da refri-

geraccedilatildeo G ndash Interface de computador H ndash Viacutedeo gravador I ndash Monitor J ndash Depoacutesito de azoto liacutequido

4123 ndash Conjugaccedilatildeo dos meacutetodos de Termomicroscopia e DSC

Os resultados obtidos a partir de medidas de DSC satildeo normalmente reprodutiacuteveis e quantitativos mas natildeo

podem estar sempre prontamente correlacionadas com a respectiva transformaccedilatildeo de fase ou reacccedilatildeo quiacutemica

que ocorre na substacircncia Tecircm sido feitas tentativas para melhorar alguns meacutetodos termoanaliacuteticos atraveacutes de

uma correlaccedilatildeo entre os seus resultados e as mudanccedilas fiacutesicas ou quiacutemicas da substacircncia em questatildeo As combi-

naccedilotildees destes dois meacutetodos tecircm demonstrado grande sucesso Os efeitos que natildeo mostram nenhuma mudanccedila

de entalpia significativa com DSC podem muitas vezes ser detectadas com microscopia Por outro lado as

investigaccedilotildees termomicroscoacutepicas requerem muitas vezes estimativas dos calores de transformaccedilatildeo fusatildeo e

cristalizaccedilatildeo[50ndash51]

62

4124 ndash Espectroscopia de Absorccedilatildeo no Infravermelho

A Espectroscopia de Absorccedilatildeo no IV estaacute associada ao uso de radiaccedilatildeo electromagneacutetica nesta regiatildeo do espec-

tro para estudar a composiccedilatildeo e a estrutura da mateacuteria

A energia associada agrave absorccedilatildeo na gama do infravermelho eacute capaz de promover transiccedilotildees vibracionais-

rotacionais vibracionais ou rotacionais Considerando que a faixa mais usual de utilizaccedilatildeo corresponde agrave regiatildeo

do infravermelho meacutedio (4000 a 400 cm-1) o estudo das transiccedilotildees vibracionais eacute o mais importante Para que

uma moleacutecula seja capaz de absorver no infravermelho eacute necessaacuterio que ela apresente variaccedilotildees de momento

dipolar associada ao modo vibracional considerado[3652ndash54]

Assim quando um material for avaliado utilizando radiaccedilatildeo infravermelha seraacute obtido um espectro que rela-

ciona absorvacircncia versus comprimento de onda (normalmente eacute utilizado o nuacutemero de onda que eacute o inverso do

comprimento de onda) que indica a ocorrecircncia ou natildeo de absorccedilatildeo pelo material de energia associada agravequele

comprimento de onda Como os grupos funcionais absorvem em diferentes comprimentos de onda eacute possiacutevel

identificar os grupos quiacutemicos presentes na amostra

O polimorfismo em cristais de compostos orgacircnicos eacute causado por diferentes arranjos estruturais da mesma

moleacutecula Se as interacccedilotildees moleculares no cristal satildeo bastantes fortes decorrentes de um fenoacutemeno como as

ligaccedilotildees de hidrogeacutenio as diferenccedilas nas formas polimoacuterficas podem ser evidenciadas com teacutecnicas como a

Espectroscopia de Absorccedilatildeo no Infravermelho IV

Reflectacircncia Total Atenuada (ATR)

Em 1961 Fahrenfort descreveu uma nova teacutecnica para obtenccedilatildeo de espectros de infravermelho para compostos

orgacircnicos a Reflectacircncia Total Atenuada (ATR ndash Attenuated Total Reflectance)

O modo de ATR eacute uma teacutecnica natildeo destrutiva que permite a obtenccedilatildeo de espectros de amostras soacutelidas ou

liacutequidas tais como soacutelidos pouco soluacuteveis poacutes pastas entre outras Eacute tambeacutem adequado para caracterizaccedilatildeo de

materiais que sejam demasiado finos ou que absorvam demasiado intensamente quando analisados por espec-

troscopia de transmitacircncia Na espectroscopia de infravermelhos por ATR a superfiacutecie da amostra eacute colocada

em contacto com a superfiacutecie de um cristal apropriado muitas vezes feito de Germeacutenio (Ge) ou de Seleneto de

Zinco (ZnSe) A radiaccedilatildeo infravermelha proveniente da fonte passa atraveacutes do cristal Quando o acircngulo de

incidecircncia na interface amostra cristal excede o acircngulo criacutetico a reflexatildeo total interna da radiaccedilatildeo ocorre e uma

onda evanescente eacute estabelecida na interface A radiaccedilatildeo eacute reflectida atraveacutes do cristal penetrando na amostra a

cada reflexatildeo ao longo da superfiacutecie do cristal (como esquematizado na figura seguinte Figura 44)

63

Figura 44 ndash Sistema ATR de muacuteltipla reflexatildeo

O feixe de radiaccedilatildeo perde energia no comprimento de onda em que o material da amostra absorve Apoacutes este

processo a radiaccedilatildeo atenuada resultante eacute direccionada do cristal para o percurso normal do feixe no espectro-

fotoacutemetro sendo medida pelo detector originando o espectro da amostra A profundidade da penetraccedilatildeo da

radiaccedilatildeo na amostra e o nuacutemero total de reflexotildees ao longo do cristal podem ser controlados pela variaccedilatildeo do

acircngulo de incidecircncia assim como pela selecccedilatildeo do tipo de cristal

Num espectrofotoacutemetro ATR tem de existir um contacto muito proacuteximo entre a amostra e a superfiacutecie do cris-

tal uma vez que o efeito ATR tem lugar nesta Daiacute que se utilize por vezes uma prensa de modo a garantir um

perfeito contacto entre a superfiacutecie da amostra e o cristal como no caso dos soacutelidos particulados

Nesta teacutecnica pouca ou nenhuma preparaccedilatildeo da amostra eacute requerida o que constitui uma grande vantagem nos

estudos de polimorfismo podendo ser usada na anaacutelise de uma grande variedade de soacutelidos e liacutequidos consoan-

te o tipo de cristal

Eacute importante realccedilar que apesar dos benefiacutecios esta teacutecnica possui algumas limitaccedilotildees que incluem a sensibili-

dade inferior em comparaccedilatildeo agrave proporcionada pelos meacutetodos convencionais

Procedimento experimental e equipamento utilizado

Os estudos de espectroscopia de absorccedilatildeo no infravermelho foram realizados num espectroacutemetro FTIR Ther-

moNicolet IR300 resoluccedilatildeo de 1cm-1 com a teacutecnica da pastilha de KBr e num PerkinElmer Spectrum 400 FT-

IRATR resoluccedilatildeo de 1cm-1

As amostras foram preparadas misturando-se uma certa quantidade de amostra com brometo de potaacutessio (cer-

ca de 07 mg de amostra e 100 mg de KBr)

4125 ndash Difracccedilatildeo de Raios X

Dentre as vaacuterias teacutecnicas de caracterizaccedilatildeo de materiais a teacutecnica de difracccedilatildeo de raios X eacute a mais indicada na

determinaccedilatildeo das fases cristalinas presentes nesses materiais Isto eacute possiacutevel porque nos cristais os aacutetomos se

64

ordenam em planos cristalinos separados entre si por distacircncias da mesma ordem de grandeza dos comprimen-

tos de onda dos raios X

Ao incidir um feixe de raios X num cristal o mesmo interage com os aacutetomos presentes originando o fenoacutemeno

de difracccedilatildeo A difracccedilatildeo de raios X ocorre segundo a Lei de Bragg (Equaccedilatildeo 1) a qual estabelece a relaccedilatildeo

entre o acircngulo de difracccedilatildeo e a distacircncia entre os planos que a originaram (caracteriacutesticos para cada fase cristali-

na)[55]

Figura 45 ndash Difracccedilatildeo de raios X e a Lei de Bragg[56]

A principal aplicaccedilatildeo da difracccedilatildeo de raios X refere-se agrave identificaccedilatildeo de compostos cristalinos sejam eles orgacirc-

nicos ou inorgacircnicos

Os planos de difracccedilatildeo e as suas respectivas distacircncias interplanares bem como as densidades de aacutetomos (elec-

trotildees) ao longo de cada plano cristalino satildeo caracteriacutesticas especiacuteficas e uacutenicas de cada substacircncia cristalina da

mesma forma que o padratildeo difractomeacutetrico por ela gerado Dentre as vantagens da teacutecnica de difracccedilatildeo de raios

X para a caracterizaccedilatildeo de fases destacam-se a simplicidade e rapidez do meacutetodo a confiabilidade dos resulta-

dos obtidos (pois o perfil de difracccedilatildeo obtido eacute caracteriacutestico para cada fase cristalina) a possibilidade de anaacutelise

de materiais compostos por uma mistura de fases e uma anaacutelise quantitativa destas fases[55]

Os ensaios de difracccedilatildeo de raios X de poacute foram realizados no Centro de Estudos de Materiais no Departamen-

to de Fiacutesica da Universidade de Coimbra

Procedimento experimental e equipamento utilizado

Foi preenchido um capilar de vidro com o poacute obtido pela moagem dos soacutelidos As amostras foram colocadas

num difractoacutemetro de poacute ENRAF-NONIUS (equipado com um detector CPS120 por INEL) e os dados foram

recolhidos durante 5h usando a geometria Debye-Scherrer Foi usada radiaccedilatildeo Cu Kα1 (λ = 1540598Aring) Como

calibrante externo foi usado o AlK(SO4)212H2O

Lei de Bragg nλ = 2d sen θ (Equaccedilatildeo 1) n nuacutemero inteiro (ordem de difracccedilatildeo) λ comprimento de onda dos raios X incidentes d distacircncia interplanar θ acircngulo de difracccedilatildeo

65

Bibliografia

[1] ndash Vencato I Estruturas Cristalinas por Difracccedilatildeo de Raios-X Caderno Brasileiro de Ensino de Fiacutesica Volume 5

(1988)

[2] ndash Atkins P Paula J Atkins Fiacutesico-Quiacutemica LTC Volume 1 7ordfEdiccedilatildeo (2003-2004)

[3] ndash Drago R Physical Methods For Chemists 2ordf Ed Saunders amp H B J College Publishers 17 (1992) 702

[4] ndash Giron D Thermochimica Acta 248 (1995) 1

[5] ndash Nangia A Accounts of Chemical Research 41 5 (2008) 595

[6] ndash Froehlich PE Gasparotto FS Journal of Basic and Applied Pharm Sciences 26 3 (2005) 205

[7] ndash Llinagraves A Goodman J Drug Discovery Today 13 516 (2008) 198

[8] ndash Costa L Universidade Federal do Rio Grande do Sul ldquoAvaliaccedilatildeo do Polimorfismo de Faacutermacos utiliza-

dos para a produccedilatildeo de medicamentos geneacutericos no Brasilrdquo (2005)

[9] ndash Lachman L Liebeman HA et all Teoria e Praacutetica na Induacutestria Farmacecircutica 1 (2005) 505

[10] ndash Bernstein J Crystal Polymorphism Engineering of Crystalline Materials Properties Springer Netherlands (2008) 87

[11] ndash Rodriacuteguez-Spong B Price C et all D Advanced Drug Delivery 56 (2004) 241

[12] ndash Buerger A Ramberger R Mikrochimica Acta 2 (1979) 259

[13] ndash Erdemir D Lee A et all Accounts of Chemical Research 42 (2009) 621

[14] ndash Manrich S Zanotto E et all Poliacutemeros Ciecircncia e Tecnologia ldquoAplicabilidade da Teoria Claacutessica da Nuclea-

ccedilatildeo Modificada (CD-CNT) agrave Cristalizaccedilatildeo de Poliacutemerosrdquo

[15] ndash Aaltonen J Allesoslash M et all European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics 71 (2009) 23

[16] ndash Chis V Picircrnau A et all Chemical Physics 316 (2005) 153

[17] ndash wwwffuppttoxicologiamonografiasano0304TuberculosedocPIRAZINAMIDAhtml

[18] ndash Becker C Dressman JB et all Journal of Pharmaceutical Sciences 97 9 (2008) 3709

[19] ndash Takaki Y Sasada Y Watanabeacute T Acta Crystallographica 13 (1960) 693

[20] ndash Ro G Sorum H Acta Crystallographica B28 (1972) 991

[21] ndash Ro G Sorum H Acta Crystallographica B28 (1972) 1677

[22] ndash Nakata K Takaki Y Memoirs of Osaka Kyoiku University Ser III Natural science and applied science 36 (1987)

93

[23] ndash Borba A Albrecht M et all Physical Chemistry Chemical Physics 10 (2008) 7010

[24] ndash Takano T Sasada Y et all Acta Crystallographica 21 (1966) 514

[25] ndash Borba A Zavaglia A et all Journal of Physical Chemistry A 112 (2008) 45

[26] ndash Marques L Departamento e Centro de Quiacutemica da Universidade de Eacutevora ldquoO Ibuprofeno Um faacutermaco com

sucessordquo

[27] ndash Perlovich G Kurkov S et all Journal of Pharmaceutical Sciences 93 (2004) 654

[28] ndash Rasenack N Muumlller B International Journal of Pharmaceutics 245 (2002) 9

[29] ndash Carvalho P Cass Q et all Brazilian Journal of Chemical Engineering 23 (2006) 291

[30] ndash Khan G Jiabi Z Drug Development and Industrial Pharmacy 24(5) (1998) 463

[31] ndash Rasenack N Muumlller W Development and Industrial Pharmacy 28 (2002) 1077

66

[32] ndash Dudognon E Danegravede F et all Pharmaceutical Research 25 (2008) 2853

[33] ndash wwwscribdcomdoc4003825Fisica-Difraccao-de-Raio-X (28082010)

[34] ndash Delgado M Marquez F et all Spectroscopy Lett 21 (1998) 841

[35] ndash Lautie A Froment F et all Spectroscopy Lett 9 (1976) 289

[36] ndash Chis V Pirnau A et all Chemical Physics 316 (2005) 153

[37] ndash Kalkar K Bhosekar M et all Spectrochimica Acta Part A 45 (1989) 635

[38] ndash Favila A Gallo M Mitnik D Journal of Molecular Modeling 13 (2007) 505

[39] ndash Gunasekaran S Sailatha E et all Indian Journal of Pure and Applied Physics 47 (2009) 259

[40] ndash Akyuz S Journal of Molecular Structure 651 (2003) 541

[41] ndash Jurneacuteen P Werngren J et all Antimicrobial Agents and Chemotheraphy 52 5 (2008) 1852

[42] ndash Garekani H Sadeghi F et all Drug Development and Industrial Pharmacy 27(8) (2001) 803

[43] ndash Kawakami K Miyoshi K et all Journal of Pharmaceuticals Sciences 95 (2006) 1354

[44] ndash Lee T Chang G Crystal Growth and Design 9 (2009) 3551

[45] ndash Xue Y Zhao Q et all Journal of Colloid and Interface Science 243 (2001) 388

[46] ndash Sabbah R An W et all Thermochimica Acta 331 (1999) 93

[47] ndash Gatta G Richardson J et all Pure and Applied Chemistry 78 (2006) 1455

[48] ndash Seefeldt K Miller J et all Journal of Pharmaceutical Sciences 96 5 (2007) 1147

[49] ndash Charsley E Stewart C et all Journal of Thermal Analysis and Calorimetry 72 (2003) 1087

[50] ndash Celis K Driessche I et all Measurement Science Review 1 1 (2001) 181

[51] ndash Wiedemann H Bayer G Journal of Thermal Analysis 30 (1985) 1273

[52] ndash wwwgooglept

[53] ndash Brittain H Journal of Pharmaceutical Sciences 86 4 (1997) 405

[54] ndash Norris T Aldridge P Sekulic S Analyst 122 (1997) 549

[55] ndash Albers A Melchiades F et all Ceracircmica 48 305 (2002) 34

[56] ndash Kahn H PMI-2201 Difracccedilatildeo de Raios X 1

[57] ndash Tuberculosis 88 2 (2008) 141

[58] ndash Akyuz S Journal of Molecular Structure 651-653 (2003) 541

[59] ndash Brittain H (ed) Physical Characterization of Pharmaceutical Solids (1995)

[60] ndash Šestaacutek J Comprehensive Analytical Chemistry XII XI (1984)

[61] ndash Casimiro MH Leal JP et all Anaacutelise Calorimeacutetrica aplicada a Poliacutemeros Bioloacutegicos 29

[62] ndash Yu-Chu M Li Thermochimica Acta 476 (2008) 1

[63] ndash Morbidoni H Quiacutemica Viva 3 (2004)

[64] ndash Yoshida S Pharmaceutical Society of Japan 11 5 (1963) 628

[65] ndash Sreevatsan S Pan X et all Antimicrobial Agents and Chemotheraphy 41 3 (1997) 636

[66] ndash Wesotowski M Konarski T Journal of Thermal Analysis 45 (1995) 1199

[67] ndash Vippagunta S Brittain H Grant D Advanced Drug Delivery 48 (2001) 3

[68] ndash Nunes S Euseacutebio M et all International Journal of Pharmaceutics 285 (2004) 13

[69] ndash Akalin E Akyuz S Vibrational Spectroscopy 42 (2006) 333

[70] ndash Szablowicz M Karpiński A et all Transition Metal Chemistry 31 (2006) 1075

67

[71] ndash Castro R Maria T et all Crystal Growth amp Design 10 (2010) 274

[72] ndash Correcirca R Lima D et all Laboratoacuterio de Cristalografia Instituto de Fiacutesica de Satildeo CarlosUSP

[73] - Buerger A Ramberger R Mikrochimica Acta 2 (1979) 273

[74] ndash Wirth D Stephenson G Organic Process Research amp Development 1 (1997) 55

[75] ndash Wang Y Li Y et all Spectrochimica Acta Part A 56 (2000) 2637

[76] ndash Byrn S Pfeiffer R et all Pharmaceutical Research 12 (1995) 945

[77] ndash Khankari R Grant D Thermochimica Acta 248 (1995) 61

[78] ndash Gavezzotti A Fillippini G Journal of the American Chemical Society 117 (1995) 12299

[79] ndash Hancock B Zografi G Journal of Pharmaceuticals Sciences 86 (1997) 1

[80] ndash Yu L Advanced Drug Delivery Reviews 48 (2001) 27

[81] ndash Kitamura M Journal of Crystal Growth 237-239 (2002) 2205

[82] ndash Snider D Addicks W et all Advanced Drug Delivery Reviews 56 (2004) 391

[83] ndash Allesoslash M Berg F et all Journal of Pharmaceuticals Sciences 97 (2008) 2145

[84] ndash Lerdkanchanaporn S Dollimore D Journal of Thermal Analysis 49 (1997) 879

[85] ndash Beach J Park M et all Pharmaceutical Development and Technology 10 (2005) 413

[86] ndash Passerini N Albertini B et all European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics 15 (2002) 71

68

69

Apecircndice

70

71

Algoriacutetmo de decisatildeo Q6A

(1)

Pesquisa de polimor-fos com o novo

faacutermaco

Apresenta diferentes polimorfos

NAtildeO Nenhuma acccedilatildeo a ser

tomada

SIM

Caracterizar as formas por - Difracccedilatildeo de raios-X de poacute - DSC Anaacutelise Teacutermica - Microscopia - Espectroscopia

IR PARA 2

72

(2)

Os polimorfos apre-sentam diferentes

propriedades

NAtildeO

SIM

Afecta a seguranccedila e a eficaacutecia do faacutermaco

Nenhum teste ou criteacuterio de aceitaccedilatildeo para o faacutermaco

NAtildeO

SIM

Estabelecer um criteacuterio de aceitaccedilatildeo para os polimorfos do faacutermaco IR PARA 3

73

(3)

Observa-se em (1) que primeiramente se estabelecem as caracteriacutesticas das possiacuteveis formas cristalinas do faacuter-

maco e as suas propriedades fiacutesico-quiacutemicas conforme o caso bem como a sua forma de detecccedilatildeo pelas meto-

dologias indicadas

Posteriormente a acccedilatildeo (2) visa estabelecer o impacto destas formas polimoacuterficas na seguranccedila e eficaacutecia do

faacutermaco auxiliando na determinaccedilatildeo de criteacuterios de aceitaccedilatildeo do faacutermaco e na avaliaccedilatildeo do risco sanitaacuterio que

representa tal fenoacutemeno num caso especiacutefico Havendo este risco o ICH estabeleceu em (3) vias de monitori-

zaccedilatildeo das alteraccedilotildees

O faacutermaco encontra-se dentro dos criteacuterios de

aceitaccedilatildeo dos ensaios de qualidade com modifica-

ccedilatildeo na proporccedilatildeo dos polimorfos

SIM Nenhum teste ou criteacuterio de aceitaccedilatildeo

para o faacutermaco

NAtildeO

Monitorar o polimorfismo durante a estabilidade do faacutermaco

A modificaccedilatildeo pode afectar a seguranccedila ou a

eficaacutecia

NAtildeO Natildeo haacute necessidade de estabelecer criteacuterios de aceitaccedilatildeo para polimorfis-

mo do faacutermaco

SIM

Estabelecer criteacuterios de aceitaccedilatildeo consis-tente com a seguranccedila eou eficaacutecia

27

3600 3500 3400 3300 3200 3100 3000 2900 2800

00

05

10

15

Numero de onda cm-1

Absorvancia au 3433

3308

3252

3166

2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400

00

05

10

15

1585

434549

653779

876

1027

1053

1168

1373

1524

1603

Numero de onda cm-1

Absorvancia au 1707

1686

Figura 26 ndash Espectro de IV da pza liofilizada polimorfo γ a) 3650 ndash 2800 cm-1 b) 2000 ndash 400 cm-1

O espectro de IV do polimorfo δ Figura 27 apresenta na regiatildeo de elongaccedilatildeo do NndashH um perfil proacuteximo do

do polimorfo α mas os maacuteximos de absorvacircncia situam-se a 3426 3287 e 3168 cm-1 Recordar que na estrutura

cristalina de ambos os polimorfos estatildeo presentes diacutemeros centrossimeacutetricos os quais natildeo existem no polimorfo

γ A vibraccedilatildeo Amida I tem o maacuteximo de absorvacircncia no valor de energia mais baixo dos trecircs polimorfos 1674

cm-1

3600 3500 3400 3300 3200 3100 3000 2900 2800

02

04

06

08

10

12

14

16

18

20

Absorvancia au

Numero de onda cm-1

3426

3287

3168

2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400

02

04

06

08

10

12

14

16

18

20

439561657

873

1027

1063

1089

1176

1385

1436

1524

1591

Absorvancia au

Numero de onda cm-1

1674

Figura 27 ndash Espectro de IV da pza cristalizada de acetona a 25ordmC polimorfo δ a) 3650 ndash 2800 cm-1 b) 2000 ndash 400 cm-1

213 ndash Investigaccedilatildeo de relaccedilotildees de estabilidade dos polimorfos da Pirazinamida

Iniciou-se a investigaccedilatildeo com o estudo de pza comercial polimorfo α por calorimetria diferencial de varrimen-

to com velocidade de varrimento β = 10ordmCmin efectuando aquecimento entre 25ordmC e 197ordmC

A Figura 28 mostra um termograma tiacutepico obtido nestas condiccedilotildees para a pza comercial

a) b)

a) b)

28

60 80 100 120 140 160 180 200

20

30

40

50

60

70

Flu

xo

de

Ca

lor

(mw

)

Temperatura (C)

Figura 28 ndash Curva de DSC do polimorfo α da pirazinamida aquecimento de 75ordmC ateacute 197ordmC β = 10ordmCmin

m = 122mg

A curva de de DSC do polimorfo α apresenta dois sinais endoteacutermicos De um conjunto de 6 amostras inde-

pendentes obteve-se para o 1ordmpico os valores de Tonset = (1462 plusmn 03) ordmC e ∆H = (14 plusmn 03) kJmol e para o

2ordmpico Tonset = (1881 plusmn 05) ordmC e ∆H = (281 plusmn 02) kJmol A Tabela 22 sumaria os resultados obtidos

Tabela 22 ndash Valores de temperatura e de entalpia das transiccedilotildees observadas no aquecimento da

pirazinamida polimorfo α β = 10ordmCmin

1ordmPico 2ordmPico

Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) 1 1462 15 1883 280 2 1464 17 1886 284 3 1459 12 1878 281 4 1466 09 1873 280 5 1458 16 1881 283 6 1463 12 1883 279

Meacutedia e desvio padratildeo 1462plusmn03 14plusmn03 1881plusmn05 281plusmn02

A partir do conhecimento termodinacircmico que se tem e dos valores de entalpia calculados podemos prever que

o 1ordmpico da curva de DSC da Figura 28 corresponde a uma transiccedilatildeo de fase soacutelido-soacutelido do composto e o 2ordm

pico corresponde agrave sua fusatildeo uma vez que o valor de entalpia deste uacuteltimo eacute muito superior quando compara-

do com o primeiro Um processo de aquecimento de 25ordmC ateacute 197ordmC efectuado por termomicroscopia permitiu

registar as imagens apresentadas na Figura 29

29

34ordmC 97ordmC 135ordmC 153ordmC

155ordmC 158ordmC 172ordmC 177ordmC

184ordmC 187ordmC 189ordmC 192ordmC

Figura 29 ndash Transiccedilotildees de fase observadas para a pza comercial por termomicroscopia de luz polarizada no decurso do

aquecimento de 25ordmC a 197ordmC β = 10ordmCmin ampliaccedilatildeo 200x

Estas imagens confirmam a identificaccedilatildeo das transiccedilotildees discutidas acima

Seguidamente fez-se um estudo mais pormenorizado destes resultados realizando dois aquecimentos um pri-

meiro ateacute ao fim da transiccedilatildeo de fase (de 25ordmC ateacute 160ordmC) seguido de arrefecimento ateacute 25ordmC e depois de aque-

cimento ateacute agrave fusatildeo (de 25ordmC ateacute 197ordmC) Os resultados obtidos estatildeo exemplificados na Figura 210 Nos pro-

cessos de arrefecimento natildeo foi registado qualquer pico (arrefecimento conduzido a 20ordmCmin 10ordmCmin

5ordmCmin e 2ordmCmin)

20000 40000 60000 80000 100000 120000 140000 160000 180000 200000

200000

300000

400000

500000

600000

2

Flu

xo d

e C

alo

r (m

W)

Temperatura (C)

1

Figura 210 ndash Curva de DSC da pza comercial com β = 10ordmCmin e m = 115mg a) 1ordm aquecimento de 25ordmC a 160ordmC

b) 2ordm aquecimento de 25ordmC a 197ordmC apoacutes arrefecimento do soacutelido 2 ateacute agrave temperatura ambiente

a)

b)

20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

Temperatura (ordmC)

20

30

40

50

60

30

Os resultados de quatro experiecircncias levadas a cabo nestas condiccedilotildees estatildeo indicados na Tabela 23

Tabela 23 ndash Valores de temperatura e de entalpia de transiccedilatildeo obtidos por aquecimento da

pirazinamida polimorfo α nas condiccedilotildees indicadas na Figura 210 β = 10ordmCmin

Curva a) Curva b)

Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) 1 1464 14 1885 281 2 1462 12 1879 284 3 1462 16 1882 277 4 1465 14 1884 282

Meacutedia e desvio padratildeo 1463plusmn02 14plusmn02 1883plusmn02 281plusmn03

Com estes resultados podemos confirmar a existecircncia de uma transiccedilatildeo de fase por volta dos 146ordmC (no 1ordm

aquecimento) Tonset = (1463 plusmn 02)ordmC ∆H = (14 plusmn 02) kJmol n = 4 e apenas a ocorrecircncia de fusatildeo por

volta dos 188ordmC no 2ordm aquecimento Tonset = (1883 plusmn 02)ordmC ∆H = (281 plusmn 03) kJmol Pode concluir-se que a

forma inicial da pza comercial se transforma noutra e que eacute esta segunda que sofre fusatildeo

O espectro de infravermelho da amostra obtida apoacutes a transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido Figura 211 aponta para a trans-

formaccedilatildeo do polimorfo α no polimorfo γ

3600 3450 3300 3150 3000

-01

00

01

02

03

04

05

06

07

08

09

10

3285

3414

Absorvancia au

Numero de onda cm-1

a)

b)

3430

33073244

3164

3085

2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400

-01

00

01

02

03

04

05

06

07

08

09

10

4371523

1601

617

1157

1512

1578

1610

546

651775

877

1025

10541169

1374

1582

Absorvancia au

Numero de onda cm-1

a)

b)

1706

1687

Figura 211 ndash Espectro de IV da pza comercial a) composto de partida b) apoacutes transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido i) 3650 ndash 2800 cm-

1 ii) 2000 ndash 400 cm-1

Com a teacutecnica de difracccedilatildeo de raios X aplicada a uma amostra de pza comercial aquecida ateacute 160ordmC confirmou-

se que a forma cristalina final (apoacutes transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido) eacute a forma gama (γ-pirazinamida)

Uma amostra obtida por aquecimento do polimorfo α ateacute 160ordmC foi deixada agrave temperatura ambiente e foi

novamente analisada 3 meses depois efectuando um aquecimento ateacute 197ordmC verificando-se que mesmo apoacutes

este tempo natildeo sofreu alteraccedilatildeo o termograma obtido eacute similar ao apresentado na Figura 210 b)

Para o polimorfo obtido por liofilizaccedilatildeo polimorfo γ o estudo calorimeacutetrico por DSC conduziu a curvas

exemplificadas na Figura 212 o que era o esperado atendendo aos resultados jaacute referidos

i) ii)

31

20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

20

40

60

80

Temperatura (C)

Flu

xo

de

ca

lor

(mW

)

Figura 212 ndash Curva de DSC do polimorfo γ da pirazinamida aquecimento de 25ordmC ateacute 197ordmC β = 10ordmCmin

m = 303mg

Na curva de DSC do polimorfo γ (Figura 212) observa-se apenas um sinal endoteacutermico correspondente agrave

fusatildeo da amostra De um conjunto de 3 amostras independentes obteve-se para o processo de fusatildeo os valores

de Tonset = (1882 plusmn 01)ordmC e ∆H = (280 plusmn 02)kJmol Tabela 24

Tabela 24 ndash Valores de temperatura e de entalpia de transiccedilatildeo de fase registada no aque-

cimento da pirazinamida polimorfo γ β = 10ordmCmin

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

1 1881 280 2 1881 278 3 1883 282

Meacutedia e desvio padratildeo 1882plusmn01 280plusmn02

Com estes resultados podemos concluir que esta forma polimoacuterfica da pirazinamida natildeo experimenta qualquer

transformaccedilatildeo soacutelido-soacutelido antes da fusatildeo

A amostra de pza cristalizada de acetona (polimorfo δ) foi tambeacutem caracterizada por calorimetria diferencial de

varrimento realizando ensaios de aquecimento ateacute 197ordmC com velocidade de 10ordmCmin (Figura 213)

32

20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

20

40

60

Temperatura (C)

Flu

xo

de

ca

lor

(mW

)

Figura 213 ndash Curva de DSC do polimorfo δ da pirazinamida (aquecimento de 25ordmC ateacute 197ordmC β = 10ordmCmin

m = 147mg)

Podemos verificar novamente a ocorrecircncia de duas transformaccedilotildees endoteacutermicas sendo que a primeira corres-

ponde a transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido Tonset = (1305 plusmn 03) ordmC ∆H = (17 plusmn 02) kJmol n = 5 e a segunda agrave fusatildeo

Tonset = (1883 plusmn 01) ordmC ∆H = (276 plusmn 06) kJmol n = 5 A Tabela 25 resume os resultados obtidos

O polimorfo δ foi entatildeo aquecido ateacute 165ordmC (apoacutes a transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido) natildeo se tendo observado qualquer

transiccedilatildeo de fase no arrefecimento subsequente ateacute agrave temperatura ambiente O espectro de difracccedilatildeo de raios-X

de poacute da amostra resultante deste ciclo de aquecimento arrefecimento permitiu concluir que a forma delta se

transforma no polimorfo gama apoacutes aquecimento

Tabela 25 ndash Valores de temperatura e de entalpia das transiccedilotildees de fase registadas no aqueci-

mento da pirazinamida polimorfo δ β = 10ordmCmin

1ordmPico 2ordmPico

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) 1 1308 18 1884 279 2 1303 17 1881 268 3 1304 18 1884 275 4 1301 14 1883 279 5 1307 17 1882 278

Meacutedia e desvio padratildeo 1305plusmn03 17plusmn02 1883plusmn01 276plusmn06

Na Figura 214 a) podemos verificar a existecircncia de uma grande irregularidade no pico correspondente agrave transi-

ccedilatildeo soacutelido-soacutelido o que poderaacute indicar a co-existecircncia de vaacuterias transformaccedilotildees Sendo assim fez-se um novo

estudo efectuando um aquecimento ateacute 137ordmC que eacute a zona onde existem os vaacuterios picos (Figura 214 b)) O

espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute desta amostra confirmou tratar-se da forma γ da pirazinamida natildeo ocor-

33

rendo qualquer outra transiccedilatildeo de fase apesar da irregularidade apresentada nos picos que poderaacute resultar de

heterogeneidade das partiacuteculas soacutelidas

120 140

32

34

36

Flu

xo

de

Calo

r (m

W)

Temperatura (C)

b) Aquecimento ateacute 165 C

a) Aquecimento ateacute 137 C

Figura 214 ndash Curvas de DSC para a pza cristalizada em acetona β = 10ordmCmin a) aquecimento de 25ordmC ateacute 137ordmC m =

147 mg b) aquecimento de 25ordmC ateacute165ordmC m = 152 mg

Foram obtidas para a amostra de pirazinamida gerada por cristalizaccedilatildeo em acetonitrilo amostra 6 na Tabela

21 as curvas de DSC apresentadas na Figura 215 registadas em diferentes condiccedilotildees experimentais aquecimen-

to ateacute agrave fusatildeo no caso da curva a e num ciclo de aquecimentos arrefecimentos no caso das curvas b Os arrefe-

cimentos foram realizados a 10ordmCmin natildeo se registando qualquer transiccedilatildeo de fase nesses varrimentos

Figura 215 ndash Curvas de DSC para a pza cristalizada em acetonitrilo (polimorfos α e δ) a m = 161 mg aquecimento de

25ordmC ateacute 197ordmC b1 m = 181 mg aquecimento de 25ordmC ateacute 135ordmC b2 aquecimento de 25ordmC ateacute 165ordmC apoacutes

arrefecimento de b1 ateacute 25ordmC b3 aquecimento de 25ordmC ateacute 197ordmC apoacutes arrefecimento de b2 ateacute 25ordmC β =

10ordmCmin

Temperatura (ordmC)

Flu

xo d

e C

alo

r (m

W)

34

Na Figura 215 observam-se duas transiccedilotildees endoteacutermicas antes do pico de fusatildeo Estas transformaccedilotildees de fase

foram estudadas por espectroscopia de IV

O espectro de IV da amostra de partida Figura 216 a) confirma que na cristalizaccedilatildeo em acetonitrilo foi gerada

uma mistura dos polimorfos α e δ (Figura 216 a)) Registou-se tambeacutem espectros de IV da amostra aquecida ateacute

135ordmC (como na curva de DSC b1 da Figura 215) Figura 216 b)) seguida de arrefecimento ateacute 25ordmC e da

amostra aquecida ateacute 165ordmC Figura 216 c)

Figura 216 ndash Espectro de Infravermelho de a) amostra de pirazinamida cristalizada em acetonitrilo b) amostra anterior

apoacutes aquecimento ateacute 135ordmC c) amostra apoacutes aquecimento ateacute 165ordmC A) espectros dos polimorfos α e

δ puros B) espectro do polimorfo γ puro

Satildeo evidentes a partir da Figura 216 as transiccedilotildees do polimorfo δ para o polimorfo α que posteriormente se

transforma no polimorfo γ A identidade das fases soacutelidas foi ainda confirmada por difracccedilatildeo de raios-X reali-

zadas em amostras preparadas de forma similar

Apesar de natildeo poder ser obtida a forma polimoacuterfica β pura os dados de DSC e termomicroscopia realizados na

amostra 5 (β + γ) mostram uma transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido endoteacutermica aos 95ordmC β = 10ordmCmin (Figura 217)

originando o polimorfo γ como depois foi confirmado por espectroscopia de IV e pela temperatura de fusatildeo

caracteriacutestica

Numero de onda cm-1

Absorv

ancia

u

a

a)

b)

c)

A

B

35

Figura 217 ndash a) Curvas de aquecimento da pza cristalizada de dioxano polimorfos β e γ m = 166 mg β = 10ordmCmin b)

Imagens de termomicroscopia registadas antes e depois da transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido

Estabilidade relativa dos polimorfos de pirazinamida

Todas as transiccedilotildees de fase verificadas no estudo da pirazinamida satildeo endoteacutermicas e na ausecircncia de mudanccedilas

conformacionais significativas da moleacutecula de pza nos diferentes polimorfos este comportamento aponta para

uma relaccedilatildeo enantiotroacutepica entre as fases envolvidas [122641] De acordo com Burger e Ramberger esta regra

da entalpia da transiccedilatildeo faz previsotildees correctas em 99 dos casos [26] A partir do estudo do comportamento

teacutermico das formas α β δ e γ da pirazinamida pode-se prever o diagrama energia de Gibbs em funccedilatildeo da tem-

peratura que se apresenta na Figura 218

Figura 218 ndash Diagrama de energia temperatura das formas cristalinas (α β δ e γ) da pirazinamida G representa a ener-

gia de Gibbs T a temperatura de transiccedilatildeo

Temperatura (ordmC)

dQ

dt

(mW

)

a) b)

Antes da transiccedilatildeo Depois da Transiccedilatildeo

Temperatura

Energ

ia

36

De acordo com este diagrama o polimorfo δ eacute a forma soacutelida termodinamicamente estaacutevel agrave temperatura

ambiente e o polimorfo γ eacute a forma cristalina mais estaacutevel acima de ~ 145ordmC De realccedilar a elevada estabilidade

cineacutetica de todas as formas polimoacuterficas da pirazinamida

22 Estudo da Picolinamida

Na tabela satildeo apresentadas imagens registadas sob luz polarizada das formas soacutelidas obtidas por cristalizaccedilatildeo a

partir das soluccedilotildees e tambeacutem da amostra de partida

Tabela 26 ndash Picolinamida Imagens dos soacutelidos obtidos em diferentes condiccedilotildees experimentais (luz polarizada

ampliaccedilatildeo 200x)

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

1

-

Amostra comercial

4

Etanol

P1

2

Acetato de etilo

P1

5

Etanol

P2

3

Acetato de etilo

P2

Foram observadas formas cristalinas com diferentes morfologias Quer na utilizaccedilatildeo de acetato de etilo quer na

amostra comercial foram obtidos cristais com a forma de placas apesar de apresentarem tamanhos diferentes

Os cristais que precipitaram usando etanol como solvente apresentam a forma de aglomerados esfeacutericos

Devido a problemas teacutecnicos com o difractoacutemetro de raios-X de poacute do Departamento de Fiacutesica da Universida-

de de Coimbra natildeo foi possiacutevel caracterizar as amostras por este meacutetodo

221 ndash Estudo da Picolinamida comercial

Apenas a picolinamida comercial foi caracterizada num equipamento de difracccedilatildeo de raios-X de poacute sendo a

amostra sujeita a moagem antes do ensaio O difractograma obtido estaacute representado na Figura 219 juntamen-

te com o espectro simulado da forma cristalina de picolinamida que se encontra caracterizada estruturalmente

37

[24] O difractograma de poacute da picolinamida comercial tem picos caracteriacutesticos a 2θ = 1665 1737 2068

2516 2802 3500ordm

10 20 30 40

Inte

nsid

ade

2Theta

b) Simulado

a) Experimental

Figura 219 ndash Espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute da picolinamida comercial a) experimental b) simulado

Da comparaccedilatildeo entre os dois difractogramas natildeo eacute possiacutevel afirmar que nos dois casos as moleacuteculas tenham a

mesma orientaccedilatildeo cristalograacutefica Voltaremos a discutir estes resultados mais tarde

O comportamento teacutermico da amostra de picolinamida comercial foi investigado por calorimetria diferencial de

varrimento e por termomicroscopia com luz polarizada

Na Figura 220 eacute apresentada uma curva tiacutepica obtida no estudo da picolinamida comercial por calorimetria

diferencial de varrimento com uma velocidade de varrimento β = 10ordmCmin realizando um aquecimento de

25ordmC ateacute 115ordmC

20 40 60 80 100

20

40

Temperatura (C)

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Figura 220 ndash Curva de DSC para a PA comercial aquecimento de 25ordmC ateacute 115ordmC β = 10ordmCmin m = 138mg

A curva de DSC da PA comercial Figura 220 apresenta tipicamente trecircs sinais endoteacutermicos De um conjunto

de 3 amostras independentes obteve-se para o 1ordmpico os valores de Tonset = (802plusmn005) ordmC e ∆H =

38

(020plusmn001)kJmol para o 2ordmpico os valores de Tonset = (10175plusmn008) ordmC e ∆H = (022plusmn001) kJmol e para o

3ordmpico os valores de Tonset = (1067plusmn01) ordmC e ∆H = (187plusmn005) kJmol Tabela 27

Tabela 27 ndash Valores de temperatura e de entalpia das transiccedilotildees de fase registadas no aquecimento da pico-

linamida amostra comercial β = 10ordmCmin

1ordmPico 2ordmPico 3ordmPico

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) 1 802 020 1018 022 1066 187 2 802 019 1017 022 1068 187 3 802 020 1018 021 1067 188

Meacutedia e desvio padratildeo 802plusmn005 020plusmn001 10175plusmn008 022plusmn001 1067plusmn01 187plusmn005

Imagens de termomicroscopia obtidas num varrimento realizado em condiccedilotildees idecircnticas satildeo apresentadas na

Figura 221 e confirmam o primeiro processo endoteacutermico como uma transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido

25ordmC 86ordmC 96ordmC 98ordmC

108ordmC 115ordmC

Figura 221 ndash Transiccedilotildees de fase observadas para a PA comercial por termomicroscopia de luz polarizada no decurso do

aquecimento de 25ordmC a 115ordmC β = 10ordmCmin ampliaccedilatildeo 200x

Uma vez confirmada a existecircncia de transiccedilotildees soacutelido-soacutelido no aquecimento da amostra de picolinamida

comercial estudou-se este processo em mais pormenor Fizeram-se ciclos de aquecimento arrefecimento ateacute

95ordmC e ateacute 105ordmC (temperaturas a que se verifica o fim da transiccedilatildeo) que se encontram representadas nas Figu-

ras 222 e 223

39

20 30 40 50 60 70 80 90 100

19

20

21F

luxo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

Arrefecimento

1 Aquecimento

20 40 60 80 100 120

20

30

40

Temperatura (C)

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Figura 222 ndash Curvas de DSC para a PA comercial β = 10ordmCmin m = 147mg a) aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC segui-

do de arrefecimento ateacute 25ordmC b) 2ordm aquecimento de 25ordmC ateacute 115ordmC

20 30 40 50 60 70 80 90 100 110

19

20

21

22

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

Arrefecimento

1 Aquecimento

20 40 60 80 100 120

20

30

40

Temperatura (C)

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Figura 223 ndash Curvas de DSC para a PA comercial β = 10ordmCmin m = 143mg a) aquecimento de 25ordmC ateacute 105ordmC segui-

do de arrefecimento ateacute 25ordmC b) 2ordm aquecimento de 25ordmC ateacute 115ordmC

Como eacute visiacutevel na Figura 222 no processo de arrefecimento natildeo eacute registada qualquer transiccedilatildeo de fase o que se

confirma pela ausecircncia de endoteacutermica correspondente agrave transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido na curva b) Em contrapartida

no processo de arrefecimento ilustrado na Figura 223 regista-se um processo exoteacutermico de baixa energia e no

aquecimento subsequente apenas o principal pico de fusatildeo eacute observado

Antes de passar agrave avaliaccedilatildeo por espectroscopia de Infravermelho dos diferentes soacutelidos obtidos nestes ciclos de

aquecimento arrefecimento referiremos os resultados de estudos por DSC dos soacutelidos obtidos por arrefeci-

mento do fundido

Nas Figuras 224 e 225 ilustram-se alguns resultados de ciclos de aquecimento arrefecimento a partir do fun-

dido β = 10ordmCmin Como se vecirc na Figura 224 c) apoacutes a cristalizaccedilatildeo do fundido satildeo obtidos dois picos de

elevada entalpia com Tonset = 102ordmC e 106ordmC que indiciam fusatildeo de duas formas polimoacuterficas diferentes Com

base nestes resultados eacute razoaacutevel interpretar a transiccedilatildeo a 102ordmC como um processo de fusatildeo Neste sentido o

ciclo aquecimento arrefecimento ilustrado na Figura 223 a) terminaria com a fusatildeo de uma contribuiccedilatildeo resi-

a) b)

a) b)

40

dual de uma forma soacutelida que no arrefecimento cristaliza no polimorfo mais abundante obtendo-se em seguida

fusatildeo desta forma pura Figura 223 b) Pode concluir-se que da comparaccedilatildeo das Figuras 224 e 225 que o arre-

fecimento do fundido pode resultar em formaccedilatildeo de estruturas diferentes em ciclos diferentes

20 40 60 80 100 120

-20

-10

0

10

20

30

40

50

Flu

xo

de C

alo

r (m

W)

Temperatura (C)

c) 2 Aquecimento

b) Arrefecimento

a) 1 Aquecimento

Figura 224 ndash Curvas de DSC para a PA comercial β = 10ordmCmin m = 164mg aquecimento seguido de arrefecimento e

novo aquecimento

20 40 60 80 100 120

-50

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

50

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

e) 3 Aquecimento

d) 2 Arrefecimento

c) 2 Aquecimento

b) 1 Arrefecimento

a) 1 Aquecimento

Figura 225 ndash Curvas de DSC para a PA comercial m = 147mg 1ordmaquecimento β = 10ordmCmin 1ordmarrefecimento β =

1ordmCmin 2ordmaquecimento β = 10ordmCmin 2ordmarrefecimento β = 10ordmCmin 3ordmaquecimento β =

10ordmCmin

Foram registados os espectros de FTIRATR da amostra obtida em ciclos de aquecimento arrefecimento

como referidos na Figura 222 a) e 223 a) Os espectros satildeo apresentados na Figura 226 onde estatildeo tambeacutem

identificadas as bandas principais

41

000

005

010

015

1612

316832751294

695

749

784

825

996

1043

10881155

1221

1246

1288

1386

1440

1468

15671586

1668

C 105

000

007

014

16143060

327434113450

1567

695

749

793

825

910

996

104310911164

1250

1288

1386

1443

1468

1586

Ab

so

rva

ncia

u

a

C 95

3300 3000 2700 1600 1400 1200 1000 800

000

008

016

3060

3451

15671601

1662

31663432

698

755

793

828907

996

10401094

1145

1285

1386

1440

15861659

3166

3273

Numero de onda cm-1

C 253415

Figura 226 ndash Espectro de IVATR da PA comercial a) composto de partida b) apoacutes aquecimento ateacute 95ordmC c) apoacutes

aquecimento ateacute 105ordmC

Eacute interessante verificar a semelhanccedila do perfil das bandas do espectro da picolinamida comercial Figura 226 a)

na regiatildeo de elongaccedilatildeo do NndashH com o dos espectros dos polimorfos α e δ da pirazinamida (Figuras 25 e 27)

Relembremos que nestas duas fases da pirazinamida haacute associaccedilatildeo molecular com a formaccedilatildeo de dois diacutemeros

centrossimeacutetricos que estatildeo tambeacutem presentes no cristal da picolinamida

Os espectros dos soacutelidos resultantes dos diferentes tratamentos teacutermicos diferem principalmente como espera-

do na regiatildeo de elongaccedilatildeo do NndashH e na amida I O espectro c) apresenta grande semelhanccedila com o obtido por

Fausto e Colaboradores [23 25] para um cristal obtido por annealing dum filme de vidro a T = 280 K e corres-

ponde a um polimorfo diferente do que estaacute presente na amostra de partida

O espectro apresentado na Figura 226 b) na interpretaccedilatildeo que temos vindo a fazer seria originado por uma

mistura de polimorfos Para a validaccedilatildeo desta interpretaccedilatildeo seraacute essencial proceder ao estudo por difracccedilatildeo de

raios-X de poacute das amostras preparadas de modo idecircntico

Numa nota final apresenta-se na Figura 227 A o espectro FTIRATR registado apoacutes moagem da amostra de

picolinamida comercial em almofariz no procedimento habitualmente usado na preparaccedilatildeo de pastilha para

infravermelho Como eacute evidente da comparaccedilatildeo com o espectro da amostra analisada sem preparaccedilatildeo Figura

227 B a moagem produz alteraccedilatildeo da forma polimoacuterfica Lembremos que na obtenccedilatildeo do espectro de difrac-

ccedilatildeo de raios-X de poacute apresentado na Figura 219 se procedeu agrave moagem do composto Seraacute portanto necessaacute-

rio realizar mais ensaios sobre a amostra comercial para confirmar as conclusotildees que a Figura 219 indica as

diferenccedilas observadas nos difractogramas poderatildeo resultar da moagem da amostra

a)

b)

c)

42

3600 3500 3400 3300 3200 3100 3000 2900 2800

000

005

010

015

Ab

so

rvacircn

cia

(u

a)

Numero de onda (cm-1)

B Amostra comercial

A Amostra comercial sujeita a moagem

1600 1400 1200 1000 800 600

000

005

010

015

020

025

030

Abso

rvacirc

ncia

(u a

)

Numero de onda (cm-1)

B Amostra comercial

A Amostra comercial sujeita a moagem

Figura 227 ndash Espectro de IVATR da picolinamida a) 3600 ndash 2800 cm-1 b) 1700 ndash 600 cm-1 A amostra comercial sujeita

a moagem B amostra comercial

222 ndash Estudo da Picolinamida cristalizada em acetato de etilo e em etanol

A investigaccedilatildeo do comportamento teacutermico das diferentes amostras obtidas por cristalizaccedilatildeo em soluccedilatildeo por

calorimetria diferencial de varrimento de 25ordmC ateacute agrave fusatildeo estaacute ilustrado nas Figuras 228 a 229 Para os soacutelidos

obtidos por cristalizaccedilatildeo em etanol e em acetato de etilo agrave temperatura ambiente eacute registado um pico de fusatildeo

largo com temperatura de onset entre 96 e 97ordmC e entalpia compreendida entre 15 e 18 kJmol Os ensaios

foram efectuados 3 semanas apoacutes a preparaccedilatildeo das amostras e natildeo eacute expectaacutevel que a largura do pico possa ser

devida agrave contaminaccedilatildeo com o solvente Em ensaios realizados dois meses mais tarde verificou-se que natildeo ocor-

reu alteraccedilatildeo na amostra cristalizada de etanol enquanto que evoluccedilatildeo niacutetida teve lugar na amostra cristalizada

de acetato de etilo agrave temperatura ambiente Figuras 230 e 231

Na amostra obtida por cristalizaccedilatildeo em acetato de etilo com evaporaccedilatildeo do solvente a 4ordmC para aleacutem deste

primeiro pico eacute tambeacutem observado um segundo pico com temperatura de onset Tonset ~ 105ordmC Estes resulta-

dos apontam para a existecircncia de polimorfos gerados concomitantemente por este meacutetodo de cristalizaccedilatildeo

estando previstas novas experiecircncias para verificar a reprodutibilidade dos resultados e caso esta se confirme a

investigaccedilatildeo do soacutelido obtido por difracccedilatildeo de raios-X de poacute e de monocristal

a) b)

43

20 40 60 80 100 120

20

25

30

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

b) PA em acetato de etilo (frio)

a) PA em acetato de etilo (T amb)

Figura 228 ndash Curvas de DSC para a PA cristalizada em acetato de etilo β = 10ordmCmin a) meacutetodo P1prime m = 147 mg b)

meacutetodo P2prime m = 148 mg

20 40 60 80 100 120

20

25

30

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

b) PA em etanol (frio)

a) PA em etanol (T amb)

Figura 229 ndash Curvas de DSC para a PA cristalizada em etanol β = 10ordmCmin a) meacutetodo P1prime m = 152 mg b) meacutetodo

P2prime m = 149 mg

44

20 40 60 80 100 120

20

30

40

50

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

b) Aquecimento em Maio

a) Aquecimento em Marccedilo

Figura 230 ndash Curvas de DSC para a PA cristalizada em acetato de etilo agrave temperatura ambiente β = 10ordmCmin a) aque-

cimento em Marccedilo m = 138 mg b) aquecimento em Maio m = 135 mg

20 40 60 80 100 120

20

22

24

26

28

Flu

xo

de

Calo

r (m

W)

Temperatura (C)

b) Aquecimento em Maio

a) Aquecimento em Marccedilo

Figura 231 ndash Curvas de DSC para a PA cristalizada em etanol agrave temperatura ambiente β = 10ordmCmin a) aquecimento em

Marccedilo m = 139 mg b) aquecimento em Maio m = 144 mg

23 Estudo do Ibuprofeno

Como referido na secccedilatildeo 143 estaacute descrito que a mesma forma polimoacuterfica do ibuprofeno eacute obtida por crista-

lizaccedilatildeo em vaacuterios solventes e seguindo vaacuterios meacutetodos experimentais Os cristais tecircm morfologias diferentes e

propriedades mecacircnicas diferentes [28303142]

45

Neste capiacutetulo apresentam-se os resultados preliminares dum estudo calorimeacutetrico das amostras soacutelidas do ibu-

profeno cristalizadas em diferentes solventes e tambeacutem de amostras comerciais de duas origens distintas reali-

zado com o objectivo de averiguar o seu comportamento teacutermico

As formas soacutelidas obtidas por cristalizaccedilatildeo a partir das soluccedilotildees do ibuprofeno estatildeo apresentadas na tabela

seguinte

Tabela 28 ndash Imagens de formas soacutelidas do Ibuprofeno obtidas em diferentes condiccedilotildees experimentais (luz pola-

rizada 200x)

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

1

-

Comercial Sigma

4

Acetona

P2

2

Acetona

P1

5

n-Hexano

P2

3

n-Hexano

P1

Efectuou-se um estudo por difracccedilatildeo de raios-X de poacute das amostras de Ibuprofeno da Sigma e da amostra cris-

talizada de n-Hexano agrave temperatura ambiente O difractograma obtido experimentalmente para a amostra da

Sigma e o simulado para a forma I estatildeo representados na Figura 232 O espectro obtido para a amostra crista-

lizada em n-hexano era indistinguiacutevel destes

0 10 20 30 40

Inte

nsid

ad

e

2Theta

b) IBP Sigma

a) IBP forma I

Figura 232 ndash Espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute do ibuprofeno a) forma I b) Sigma

46

Da comparaccedilatildeo entre os dois difractogramas eacute possiacutevel afirmar que em ambos os casos as moleacuteculas tecircm a

mesma orientaccedilatildeo cristalograacutefica

Iniciou-se o estudo das amostras de ibuprofeno comercial da Sigma e da USP por Calorimetria Diferencial de

Varrimento com uma velocidade de varrimento β = 10ordmCmin realizando um aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC

(Figuras 233 e 234)

20 30 40 50 60 70 80 90

20

25

30

35

40

Temperatura (C)

Flu

xo d

e C

alo

r (m

W)

Figura 233 ndash Curva de DSC para o IBP comercial Sigma aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC β = 10ordmCmin m = 125mg

20 30 40 50 60 70 80 90

20

22

24

26

28

Temperatura (C)

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Figura 234 ndash Curva de DSC para o IBP USP aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC β = 10ordmCmin m = 134mg

As curvas de DSC apresentam apenas um sinal endoteacutermico estando os paracircmetros caracteriacutesticos da curva de

fusatildeo apresentados na Tabela 29

47

Tabela 29 ndash Valores de temperatura e de entalpia da transiccedilatildeo de fase registada no

aquecimento do ibuprofeno amostra da Sigma e da USP β = 10ordmCmin

Sigma USP

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

1 747 251 752 257 2 753 253 752 256 3 751 260 752 256 4 751 246 752 257

Meacutedia e desvio padratildeo 751plusmn03 253plusmn05 752plusmn005 257plusmn005

Natildeo haacute diferenccedilas significativas entre os resultados obtidos para as duas amostras apesar do pico de fusatildeo da

amostra da USP ser mais estreito

O estudo das amostras ibuprofeno obtidas por cristalizaccedilatildeo de acetona (P1 e P2) foi realizado por calorimetria

diferencial de varrimento na mesma gama de temperatura com velocidades de varrimento diferentes (β =

10ordmCmin e β = 2ordmCmin Figura 235)

70 75 80

18

20

22

24

26

28

30

32

34

36

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

2 - Cristalizaccedilao a frio

1 - Cristalizaccedilao agrave T amb

70 75 80

18

20

22

24

26

28

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

4 - Cristalizaccedilao a frio

3 - Cristalizaccedilao agrave T amb

Figura 235 ndash Curva de DSC para o IBP cristalizado de acetona procedimentos P1rsquo e P2rsquo aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC

a) β = 10ordmCmin m = 134mg b) β = 2ordmCmin 3 m = 138mg 4 m = 135 mg

O pico de fusatildeo obtido a partir da amostra cristalizada agrave temperatura ambiente apresenta-se parcialmente divi-

dido Uma explicaccedilatildeo comum para este facto eacute a existecircncia de polimorfismo Os paracircmetros caracteriacutesticos

destas curvas estatildeo apresentados na Tabela 210

a) b)

3

4

48

Tabela 210 ndash Valores de temperatura e de entalpia da transiccedilatildeo de fase registada no aquecimento do ibuprofeno

cristalizado de acetona β = 10ordmCmin e β = 2ordmCmin

A partir dos resultados apresentados na Tabela 210 podemos concluir que os cristais obtidos por cristalizaccedilatildeo a

baixa temperatura fundem aproximadamente 1ordmC abaixo dos cristais obtidos por cristalizaccedilatildeo agrave temperatura

ambiente Verifica-se ainda que mesmo a velocidades de varrimento diferentes os cristais obtidos nas mesmas

condiccedilotildees apresentam temperatura de fusatildeo muito semelhante

Os termogramas obtidos no estudo do ibuprofeno cristalizado de n-hexano (P1 e P2) por calorimetria dife-

rencial de varrimento com velocidades de varrimento diferentes (β = 10ordmCmin e β = 2ordmCmin) estatildeo apre-

sentados na Figura 236 e na Tabela 211

70 75 80

12

14

16

18

20

22

24

26

28

30

32

34

36

38

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

2 - Cristalizaccedilao a frio

1 - Cristalizaccedilao agrave T amb

70 75 80

20

22

24

26

28

30

Flu

xo d

e C

alo

r (m

W)

Temperatura (C)

4 - Cristalizaccedilao a frio

3 - Cristalizaccedilao agrave T amb

Figura 236 ndash Curva de DSC para o IBP cristalizado de n-hexano procedimentos P1rsquo e P2rsquo aquecimento de 25ordmC ateacute

95ordmC a) β = 10ordmCmin 1 m = 143mg 2 m = 139 mg b) β = 2ordmCmin 3 m = 140mg 4 m = 137 mg

A partir dos resultados podemos concluir que os cristais obtidos agrave temperatura ambiente e os cristais obtidos

com a cristalizaccedilatildeo a frio natildeo apresentam grande diferenccedila a niacutevel de temperatura e entalpia de fusatildeo No entan-

to o sinal obtido a partir da amostra cristalizada agrave temperatura ambiente aquecida tanto a 10ordmCmin como a

2ordmCmin apresenta-se dividido apesar da divisatildeo ser mais notoacuteria a 2ordmCmin

Cristalizaccedilatildeo agrave T amb Cristalizaccedilatildeo a frio

β 10ordmCmin 2ordmCmin 10ordmCmin 2ordmCmin

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

1 747 215 751 203 733 223 737 232

2 739 233 731 201 733 219 738 228

3 752 228 731 219 744 223 739 229

4 749 237 745 237 738 223 739 231

5 752 249 746 243 742 218 740 230

6 749 235 760 241 743 224 736 229

Meacutedia e desvio padratildeo 748plusmn05 233plusmn11 744plusmn10 224plusmn17 739plusmn05 222plusmn03 738plusmn02 230plusmn02

a) b)

49

Tabela 211 ndash Valores de temperatura e de entalpia da transiccedilatildeo de fase registada no aquecimento do ibuprofeno

cristalizado de n-hexano β = 10ordmCmin e β = 2ordmCmin

A partir dos resultados obtidos por DSC verificou-se que tanto a amostra cristalizada de acetona como a amos-

tra cristalizada de n-hexano ambas agrave temperatura ambiente apresentavam um pico de fusatildeo composto o que

pode indicar a ocorrecircncia de transiccedilotildees soacutelido-soacutelido e aleacutem disso temperatura de fusatildeo que difere da das

amostras obtidas na Sigma e na USP Sendo assim fez-se um estudo mais pormenorizado das amostras cristali-

zadas de n-hexano por comparaccedilatildeo com as amostras de ibp da Sigma e da USP por espectroscopia de IV para

caracterizaccedilatildeo da forma inicial A Figura 237 mostra os espectros de espectroscopia de IV-ATR das amostras

3000 2800 2600 2400

000

005

010

015

020

2540

2540

2540

2542

2601

2601

2601

2601

2631

2631

2631

2631

2729

2728

2728

2728

2850

2850

2850

2850

2868

2868

2868

2868

2877

2875

2875

2876

2924

2922

2922

2924

2954

2954

2956

Ab

so

rvacirc

ncia

(u

a

)

Numero de Onda (cm-1)

IBP USP

IBP comercial

IBP n-Hexano (frio)

IBP n-Hexano (Tamb)

2954

1800 1600 1400 1200 1000 800

000

005

010

015

020

025

030

035

040

045

050668

690747

779

849

867936

948

9701007

1070

1092

1124

1184

1231

12681320

1379

1419

14621506

Ab

so

rvacircncia

(u

a

)

Numero de Onda (cm-1)

IBP USP

IBP comercial

IBP n-Hexano (frio)

IBP n-Hexano (Tamb)

1712

Figura 237 ndash Espectro de IV (25ordmC) ibp USP ibp Sigma e ibp cristalizado de n-hexano a) 3100 ndash 2400 cm-1 b) 1800 ndash

650 cm-1

Os espectros de infravermelho das amostras a 25ordmC apontam para que se trate da mesma forma polimoacuterfica

Espectros de difracccedilatildeo de raios-X de poacute da amostra da Sigma e da amostra obtida por cristalizaccedilatildeo em n-

hexano natildeo mostraram tambeacutem diferenccedilas

Assim sendo a partir destes resultados natildeo satildeo detectadas diferenccedilas significativas entre as amostras de partida

e entatildeo as diferenccedilas registadas no comportamento teacutermico natildeo apontam para polimorfismo mas para altera-

ccedilotildees na formaccedilatildeo dos cristais nomeadamente no crescimento e tamanho das partiacuteculas[43ndash45] Estudos adicio-

nais satildeo necessaacuterios para confirmar esta hipoacutetese

Cristalizaccedilatildeo agrave T amb Cristalizaccedilatildeo a frio

β 10ordmCmin 2ordmCmin 10ordmCmin 2ordmCmin

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

1 741 224 744 236 742 247 744 249

2 744 223 748 234 746 242 742 247 3 740 225 745 238 743 246 740 242

4 743 227 747 237 743 243 745 240 Meacutedia e desvio padratildeo 742plusmn02 225plusmn02 746plusmn02 236plusmn02 743plusmn01 244plusmn02 743plusmn02 245plusmn04

50

51

Capiacutetulo 3

52

53

3 Conclusotildees

Alguns pontos discutidos nesta dissertaccedilatildeo merecem ser referidos como observaccedilotildees conclusivas A Calorime-

tria Diferencial de Varrimento (DSC) eacute um valioso instrumento de investigaccedilatildeo para caracterizar formas poli-

moacuterficas Com esta teacutecnica recolhe-se uma grande riqueza de informaccedilatildeo em relaccedilatildeo agrave estabilidade da substacircn-

cia em estudo tipo de transformaccedilatildeo que ocorre a uma dada temperatura por aquecimento ou arrefecimento e

mecanismo que preside a cada uma das transformaccedilotildees observadas Mas por si soacute esta teacutecnica natildeo eacute suficiente

para identificar a existecircncia de diferentes polimorfos de um mesmo composto Daiacute haver a necessidade de efec-

tuar um estudo mais completo utilizando teacutecnicas como a termomicroscopia espectroscopia de absorccedilatildeo no

infravermelho e ainda difracccedilatildeo de raios X de poacute

Conseguiram obter-se amostras puras de trecircs formas polimoacuterficas da pirazinamida a forma alfa (PZA comercial

e cristalizada em aacutegua) a forma delta (PZA cristalizada de acetona) e a forma gama (PZA obtida por liofiliza-

ccedilatildeo) as quais foram caracterizadas por espectroscopia de infravermelho

O polimorfo alfa da pirazinamida (α-PZA) e a forma delta (δ-PZA) por aquecimento transformam-se no poli-

morfo gama (γ-PZA) A forma gama por sua vez por aquecimento natildeo sofre qualquer transformaccedilatildeo de fase

ateacute agrave fusatildeo Foi possiacutevel tambeacutem identificar a transiccedilatildeo δrarrα em amostra do polimorfo delta quando contami-

nado com a forma alfa

Podemos ainda concluir mediante os resultados obtidos e com os conhecimentos adquiridos que estamos

perante casos de enantiotropia sendo o polimorfo delta a forma termodinamicamente estaacutevel agrave temperatura

ambiente Todos os polimorfos de pirazinamida satildeo cineticamente estaacuteveis agrave temperatura ambiente

No que diz respeito agrave picolinamida eacute interessante verificar a semelhanccedila do perfil das bandas do espectro da

picolinamida comercial na regiatildeo de elongaccedilatildeo do NndashH com o dos espectros dos polimorfos α e δ da pirazi-

namida Relembremos que nestas duas fases da pirazinamida haacute associaccedilatildeo molecular com a formaccedilatildeo de dois

diacutemeros centrossimeacutetricos que estatildeo tambeacutem presentes no cristal da forma I da picolinamida Verificou-se

ainda que a amostra comercial de picolinamida quando sujeita a moagem sofre alteraccedilatildeo da forma polimoacuterfica

No estudo realizado por DSC foi possiacutevel identificar pelo menos duas formas polimoacuterficas

Em ciclos de aquecimento arrefecimento verifica-se que o arrefecimento do fundido pode resultar em forma-

ccedilatildeo de estruturas diferentes em ciclos diferentes

A cristalizaccedilatildeo em acetato de etilo a 4ordmC aponta para a existecircncia de polimorfos gerados concomitantemente

por este meacutetodo de cristalizaccedilatildeo Estatildeo previstas novas experiecircncias para verificar a reprodutibilidade dos resul-

tados e caso esta se confirme a investigaccedilatildeo dos soacutelidos obtidos por difracccedilatildeo de raios-X de poacute e de monocris-

tal Quanto ao estudo das amostras cristalizadas em etanol e acetato de etilo em ensaios realizados dois meses

apoacutes a preparaccedilatildeo das amostras verificou-se que natildeo ocorreu alteraccedilatildeo na amostra cristalizada de etanol

enquanto que evoluccedilatildeo niacutetida teve lugar na amostra cristalizada de acetato de etilo por evaporaccedilatildeo do solvente agrave

temperatura ambiente

No estudo das amostras do ibuprofeno a partir dos resultados obtidos por DSC verificou-se que tanto a amos-

tra cristalizada de acetona como a amostra cristalizada de n-hexano ambas agrave temperatura ambiente apresenta-

54

vam um pico de fusatildeo composto o que poderia indicar a presenccedila de uma mistura de polimorfos mas atraveacutes

de um estudo mais pormenorizado usando Espectroscopia de Infravermelho e Difracccedilatildeo de Raios-X de poacute

esta hipoacutetese natildeo eacute aparentemente suportada podendo a divisatildeo dos picos dever-se ao tamanho das partiacuteculas

formadas durante o crescimento dos cristais Esta hipoacutetese teraacute de ser confirmada em trabalho futuro Este eacute

um exemplo interessante da importacircncia da utilizaccedilatildeo combinada de diferentes meacutetodos de estudo na investiga-

ccedilatildeo de polimorfismo

55

Capiacutetulo 4

56

57

4 Experimental

41 Materiais e Meacutetodos

411 ndash Materiais

4111 - Preparaccedilatildeo das amostras

A pirazinamida utilizada neste trabalho foi fornecida pela Fluka com uma pureza superior a 99 As amostras

de partida de picolinamida e ibuprofeno foram adquiridas agrave Sigma com purezas de 98 e 99 respectivamen-

te tendo-se usado tambeacutem ibuprofeno padratildeo USP

Na geraccedilatildeo das formas polimoacuterficas da pirazinamida foram usados diferentes processos de cristalizaccedilatildeo No

procedimento cristalizaccedilatildeo a partir de soluccedilotildees P1 usaram-se ~ 005 mmol do composto de partida dissolvidas

em 6 mL de um dado solvente agrave temperatura ambiente as soluccedilotildees foram filtradas para uma caixa de Petri e o

solvente evaporado agrave temperatura ambiente (~ 20ordmC) Foram usados como solventes aacutegua acetona dioxano

acetonitrilo e os soacutelidos obtidos foram analizados apoacutes um periacuteodo de duas semanas O segundo procedimento

ensaiado P2 consistiu num processo de liofilizaccedilatildeo efectuado num equipamento Labconco 5 soluccedilatildeo aquosa

preacute-congelada a -80ordmC ciclo de liofilizaccedilatildeo -30ordmC durante 2h -10ordmC durante 4h 0ordmC durante 6h 5ordmC durante

6h 10ordmC durante 48h e depois mantida agrave temperatura ambiente

No caso da picolinamida foi avaliada a formaccedilatildeo de formas soacutelidas usando o procedimento P1 descrito para a

pirazinamida (P1) empregando como solventes acetato de etilo e etanol tendo-se tambeacutem estudado cristaliza-

dos a partir do fundido (P2)

Na geraccedilatildeo das formas polimoacuterficas do ibuprofeno foram igualmente usados diferentes processos de cristaliza-

ccedilatildeo usando diferentes condiccedilotildees O procedimento 1 (P1) foi realizado da mesma forma da usada em P1 da

pirazinamida No procedimento 2 (P2) as soluccedilotildees foram preparadas da mesma forma que em P1 e apoacutes a

filtraccedilatildeo foram colocadas num frigoriacutefico a 4ordmC e o solvente evaporou a esta temperatura

Foram utilizados solventes de qualidade analiacutetica

412 ndash Meacutetodos

4121 ndash Calorimetria Diferencial de Varrimento (DSC)

A teacutecnica de Calorimetria Diferencial de Varrimento (DSC) ocupa um lugar de relevo de entre os meacutetodos de

investigaccedilatildeo da estrutura dos soacutelidos Trata-se de um meacutetodo largamente vulgarizado para o qual se dispotildee de

58

equipamento que apresenta na actualidade muitas potencialidades e que permite a obtenccedilatildeo de propriedades

termodinacircmicas com elevado grau de precisatildeo

A Calorimetria Diferencial de Varrimento eacute uma teacutecnica de anaacutelise teacutermica que regista a diferenccedila de fluxo teacuter-

mico entre a amostra e a referecircncia em funccedilatildeo do tempo ou da temperatura no decorrer de um programa de

temperatura preacute-seleccionado Eacute um meacutetodo de variaccedilatildeo entaacutelpica no qual a diferenccedila no fornecimento de

energia caloriacutefica entre uma substacircncia e um material de referecircncia eacute medida em funccedilatildeo da temperatura

enquanto a substacircncia em estudo e a referecircncia satildeo submetidas a um mesmo programa de aquecimento rigoro-

samente controlado

Estas medidas fornecem dados qualitativos e quantitativos em processos endoteacutermicos (absorccedilatildeo de energia

caloriacutefica) e exoteacutermicos (libertaccedilatildeo de energia caloriacutefica) permitindo obter informaccedilotildees referentes a alteraccedilotildees

de propriedades fiacutesicas eou quiacutemicas com por exemplo temperaturas caracteriacutesticas (temperatura de fusatildeo

cristalizaccedilatildeo transiccedilatildeo viacutetrea) grau de cristalinidade de um poliacutemero diagramas de fase entalpias de transiccedilatildeo

de fase e de reacccedilatildeo estabilidade teacutermica e oxidativa grau de pureza e cineacutetica de reacccedilotildees Por este motivo a

DSC eacute amplamente aplicada na caracterizaccedilatildeo de materiais orgacircnicos e inorgacircnicos cristalinos e amorfos assim

como nas induacutestrias farmacecircutica e cosmeacutetica alimentar etc

Como limitaccedilotildees desta teacutecnica refira-se a dificuldade de interpretaccedilatildeo (acontece algum processo mas qual)

requerendo normalmente outros meacutetodos complementares para a interpretaccedilatildeo dos resultados Para aleacutem dis-

so necessita de calibraccedilatildeo em toda a gama de temperatura

De acordo com os princiacutepios operacionais os caloriacutemetros diferenciais de varrimento podem ser divididos em

dois tipos de potecircncia compensada e de fluxo de energia caloriacutefica Neste trabalho utilizou-se o DSC do pri-

meiro tipo

Nos caloriacutemetros diferenciais de varrimento de potecircncia compensada (Figura 41) as ceacutelulas ou plataformas

onde se colocam a amostra e a referecircncia encontram-se equipadas individualmente com um sensor de resistecircn-

cia de platina que mede a temperatura de cada uma e uma resistecircncia de aquecimento

Figura 41 ndash Caloriacutemetro diferencial de varrimento de potecircncia compensada

Quando eacute detectada uma diferenccedila de temperatura entre a amostra e a referecircncia devido a uma alteraccedilatildeo da

amostra eacute alterada a energia teacutermica ( tH partpart ) fornecida agrave amostra de modo a manter um diferencial de tem-

peraturas nulo entre ambas (Tamostra = Treferecircncia) Uma vez que essa quantidade de energia eacute exactamente equiva-

1 ndash Resistecircncia de aquecimento 2 ndash Termoacutemetro

59

lente agrave quantidade de energia absorvida ou libertada na transformaccedilatildeo ocorrida na amostra o seu registo forne-

ce uma medida calorimeacutetrica directa da energia associada agrave transformaccedilatildeo

Como todos os instrumentos de medida os aparelhos de DSC apresentam um certo tempo de resposta devido

a alguma resistecircncia teacutermica o que se traduz pelo aparecimento de desvios da linha de base Para aumentar o

rigor das determinaccedilotildees o sinal calorimeacutetrico (SC) determinado pelo aparelho a aacuterea do pico eacute calibrado

determinando-se uma constante de calibraccedilatildeo K tal que realQ

SCK = sendo Qreal a energia caloriacutefica realmente

dissipado na ceacutelula A constante K eacute assim funccedilatildeo da temperatura da atmosfera em torno das ceacutelulas e de

quaisquer resistecircncias que conduzam a perdas de energia caloriacutefica As temperaturas de fusatildeo de padrotildees como

o iacutendio estanho chumbo por exemplo podem ser utilizadas para calibrar a temperatura indicada pelo equipa-

mento enquanto que a entalpia de fusatildeo destas substacircncias pode ser utilizada na calibraccedilatildeo do sinal calorimeacutetri-

co

Podem realizar-se ciclos de aquecimento arrefecimento percorridos entre a temperatura do azoto liacutequido e

700ordmC que eacute o limite superior de utilizaccedilatildeo da instrumentaccedilatildeo deste tipo recolhendo uma grande riqueza de

informaccedilatildeo relativamente agrave estabilidade da substacircncia em estudo tipo de transformaccedilatildeo que ocorre a uma dada

temperatura por aquecimento ou arrefecimento mecanismo que preside a cada uma das transformaccedilotildees obser-

vadas etc

Aproveitando as potencialidades do equipamento fazendo variar a velocidade de varrimento eacute ainda possiacutevel

estudar aspectos importantes relacionados com o mecanismo das transformaccedilotildees estruturais e pocircr em evidecircn-

cia a sobreposiccedilatildeo de sinais

Estes equipamentos aleacutem de possibilitarem medidas de baixos valores de variaccedilatildeo de entalpia possibilitam

ainda a utilizaccedilatildeo de pequenas quantidades de amostra (geralmente entre 1 e 20mg)

Procedimento experimental e equipamento utilizado

Os estudos de DSC foram realizados num caloriacutemetro Perkin-Elmer Pyris 1 equipado com sistema de refrige-

raccedilatildeo Intracooler com liacutequido de refrigeraccedilatildeo etilenoglicolaacutegua (11 vv) a ndash10ordmC usando azoto como gaacutes de

purga 20mLmin

As amostras foram preparadas em caacutepsulas em alumiacutenio de 10microl e 30microl Como ceacutelula de referecircncia usou-se uma

caacutepsula vazia idecircntica agrave usada para as amostras

A calibraccedilatildeo do aparelho foi feita de forma usual agrave velocidade de 10ordmCmin utilizada na grande maioria das

amostras A calibraccedilatildeo da temperatura [4647] foi realizada com padrotildees de elevada qualidade como o bifenilo

(CRM LGC 2610 Tfus = 6893plusmn003 ordmC) aacutecido benzoacuteico (CRM LGC 2606 Tfus = 12235 plusmn 002 ordmC) iacutendio

(Perkin-Elmer x = 9999 Tfus = 15660 ordmC) e cafeiacutena (substacircncia de calibraccedilatildeo Mettler Toledo ME 18 872

Tfus = 2356 plusmn 02 ordmC) A calibraccedilatildeo da entalpia foi realizada com iacutendio (∆fusH = 3286 plusmn 13 Jmol)

As amostras foram estudadas em ciclos de aquecimento arrefecimento a vaacuterias velocidade de varrimento

como seraacute referido posteriormente na apresentaccedilatildeo dos resultados e a calibraccedilatildeo confirmada a cada caso

60

4122 ndash Termomicroscopia

A termomicroscopia consiste na observaccedilatildeo microscoacutepica das amostras submetidas a aquecimento ou arrefeci-

mento usando luz polarizada As transformaccedilotildees que podem ocorrer na amostra em estudo podem ser obser-

vadas directamente na ocular do microscoacutepio ou registadas por meio de uma cacircmara fotograacutefica em viacutedeo com

a vantagem de serem gravadas e poderem ser estudadas em pormenor posteriormente Esta teacutecnica permite a

observaccedilatildeo dos efeitos dependentes da temperatura como por exemplo a fusatildeo dos cristais detecccedilatildeo de formas

cristalinas (polimorfismo)[48ndash49]

Com base no comportamento oacuteptico eacute costume dividir as substacircncias em dois grandes grupos Num o iacutendice

de refracccedilatildeo eacute independente da direcccedilatildeo de propagaccedilatildeo da radiaccedilatildeo apresenta um valor uacutenico para uma dada

substacircncia Estas substacircncias satildeo designadas opticamente por isotroacutepicas A este grupo pertencem os soacutelidos

amorfos e os soacutelidos cristalinos com arranjo reticular cuacutebico O outro grupo eacute caracterizado por apresentar um

iacutendice de refracccedilatildeo dependente da direcccedilatildeo de propagaccedilatildeo da luz As substacircncias que a ele pertencem satildeo

designadas opticamente por anisotroacutepicas Deste grupo fazem parte todos os soacutelidos cristalinos com excepccedilatildeo

daqueles que tecircm arranjo reticular cuacutebico

Na Figura 42 representa-se o dispositivo utilizado na observaccedilatildeo de uma amostra com luz polarizada

Figura 42 ndash Esquema de um sistema para observaccedilatildeo de uma amostra com luz polarizada

Um meio isotroacutepico natildeo altera a cor da radiaccedilatildeo que nela incide Contudo produz um decreacutescimo de intensida-

de da radiaccedilatildeo que torna visiacuteveis contornos na amostra e portanto permite acompanhar variaccedilotildees de forma e

volume que nela ocorram As amostras anisotroacutepicas apresentam cor diferente da luz incidente

Procedimento experimental e equipamento utilizado

O equipamento usado esquematicamente representado na Figura 43 eacute constituiacutedo por uma placa de aqueci-

mento DSC 600 da Linkam systems por um bloco central constituiacutedo por uma unidade CI94 cuja funccedilatildeo eacute

controlar a temperatura nas etapas de aquecimento arrefecimento uma unidade LNP942 que controla a

refrigeraccedilatildeo uma unidade VTO232 e um computador Intel (R) Pentium (R) 4 que controla todo o sistema A

ceacutelula eacute aquecida com um microforno cuja temperatura eacute controlada por sensores de Pt100 Para a observaccedilatildeo

Polarizador Amostra Analisador Detector

61

oacuteptica foi utilizado um microscoacutepio Leica DMRB uma cacircmara de viacutedeo Sony CCD-IRISRGB modelo DXC-

151 AP um monitor Sony HR Triniton modelo PVM-2053MD e um gravador de viacutedeo Sony SV0-1500P VHS

VCR Na anaacutelise de imagem usou-se o software da Linkam systems com RTVMS (Real Time Viacutedeo Measurement

System)

As amostras foram preparadas por dispersatildeo de uma pequena quantidade do material a estudar na ceacutelula da

amostra sendo esta coberta com uma tampa A dispersatildeo do material na ceacutelula permite estudar o comporta-

mento de partiacuteculas isoladas o que poderaacute ser uacutetil no caso da amostra ter comportamento heterogeacuteneo As

imagens foram obtidas por utilizaccedilatildeo combinada de luz polarizada e de compensadores de onda o que confere

agrave imagem de fundo uma cor uacutenica e natildeo negra Usou-se uma ampliaccedilatildeo de 200X

As amostras foram estudadas aquecendo a amostra entre os 25ordmC e a fusatildeo tendo sido usada uma velocidade

de 10ordmCmin

Figura 43 ndash Representaccedilatildeo esquemaacutetica do equipamento usado em termomicroscopia A ndash Placa de aquecimento B ndash

Microscoacutepio C ndash Cacircmara de viacutedeo D ndash Computador E ndash Interface graacutefica F ndash Sistema de controle da refri-

geraccedilatildeo G ndash Interface de computador H ndash Viacutedeo gravador I ndash Monitor J ndash Depoacutesito de azoto liacutequido

4123 ndash Conjugaccedilatildeo dos meacutetodos de Termomicroscopia e DSC

Os resultados obtidos a partir de medidas de DSC satildeo normalmente reprodutiacuteveis e quantitativos mas natildeo

podem estar sempre prontamente correlacionadas com a respectiva transformaccedilatildeo de fase ou reacccedilatildeo quiacutemica

que ocorre na substacircncia Tecircm sido feitas tentativas para melhorar alguns meacutetodos termoanaliacuteticos atraveacutes de

uma correlaccedilatildeo entre os seus resultados e as mudanccedilas fiacutesicas ou quiacutemicas da substacircncia em questatildeo As combi-

naccedilotildees destes dois meacutetodos tecircm demonstrado grande sucesso Os efeitos que natildeo mostram nenhuma mudanccedila

de entalpia significativa com DSC podem muitas vezes ser detectadas com microscopia Por outro lado as

investigaccedilotildees termomicroscoacutepicas requerem muitas vezes estimativas dos calores de transformaccedilatildeo fusatildeo e

cristalizaccedilatildeo[50ndash51]

62

4124 ndash Espectroscopia de Absorccedilatildeo no Infravermelho

A Espectroscopia de Absorccedilatildeo no IV estaacute associada ao uso de radiaccedilatildeo electromagneacutetica nesta regiatildeo do espec-

tro para estudar a composiccedilatildeo e a estrutura da mateacuteria

A energia associada agrave absorccedilatildeo na gama do infravermelho eacute capaz de promover transiccedilotildees vibracionais-

rotacionais vibracionais ou rotacionais Considerando que a faixa mais usual de utilizaccedilatildeo corresponde agrave regiatildeo

do infravermelho meacutedio (4000 a 400 cm-1) o estudo das transiccedilotildees vibracionais eacute o mais importante Para que

uma moleacutecula seja capaz de absorver no infravermelho eacute necessaacuterio que ela apresente variaccedilotildees de momento

dipolar associada ao modo vibracional considerado[3652ndash54]

Assim quando um material for avaliado utilizando radiaccedilatildeo infravermelha seraacute obtido um espectro que rela-

ciona absorvacircncia versus comprimento de onda (normalmente eacute utilizado o nuacutemero de onda que eacute o inverso do

comprimento de onda) que indica a ocorrecircncia ou natildeo de absorccedilatildeo pelo material de energia associada agravequele

comprimento de onda Como os grupos funcionais absorvem em diferentes comprimentos de onda eacute possiacutevel

identificar os grupos quiacutemicos presentes na amostra

O polimorfismo em cristais de compostos orgacircnicos eacute causado por diferentes arranjos estruturais da mesma

moleacutecula Se as interacccedilotildees moleculares no cristal satildeo bastantes fortes decorrentes de um fenoacutemeno como as

ligaccedilotildees de hidrogeacutenio as diferenccedilas nas formas polimoacuterficas podem ser evidenciadas com teacutecnicas como a

Espectroscopia de Absorccedilatildeo no Infravermelho IV

Reflectacircncia Total Atenuada (ATR)

Em 1961 Fahrenfort descreveu uma nova teacutecnica para obtenccedilatildeo de espectros de infravermelho para compostos

orgacircnicos a Reflectacircncia Total Atenuada (ATR ndash Attenuated Total Reflectance)

O modo de ATR eacute uma teacutecnica natildeo destrutiva que permite a obtenccedilatildeo de espectros de amostras soacutelidas ou

liacutequidas tais como soacutelidos pouco soluacuteveis poacutes pastas entre outras Eacute tambeacutem adequado para caracterizaccedilatildeo de

materiais que sejam demasiado finos ou que absorvam demasiado intensamente quando analisados por espec-

troscopia de transmitacircncia Na espectroscopia de infravermelhos por ATR a superfiacutecie da amostra eacute colocada

em contacto com a superfiacutecie de um cristal apropriado muitas vezes feito de Germeacutenio (Ge) ou de Seleneto de

Zinco (ZnSe) A radiaccedilatildeo infravermelha proveniente da fonte passa atraveacutes do cristal Quando o acircngulo de

incidecircncia na interface amostra cristal excede o acircngulo criacutetico a reflexatildeo total interna da radiaccedilatildeo ocorre e uma

onda evanescente eacute estabelecida na interface A radiaccedilatildeo eacute reflectida atraveacutes do cristal penetrando na amostra a

cada reflexatildeo ao longo da superfiacutecie do cristal (como esquematizado na figura seguinte Figura 44)

63

Figura 44 ndash Sistema ATR de muacuteltipla reflexatildeo

O feixe de radiaccedilatildeo perde energia no comprimento de onda em que o material da amostra absorve Apoacutes este

processo a radiaccedilatildeo atenuada resultante eacute direccionada do cristal para o percurso normal do feixe no espectro-

fotoacutemetro sendo medida pelo detector originando o espectro da amostra A profundidade da penetraccedilatildeo da

radiaccedilatildeo na amostra e o nuacutemero total de reflexotildees ao longo do cristal podem ser controlados pela variaccedilatildeo do

acircngulo de incidecircncia assim como pela selecccedilatildeo do tipo de cristal

Num espectrofotoacutemetro ATR tem de existir um contacto muito proacuteximo entre a amostra e a superfiacutecie do cris-

tal uma vez que o efeito ATR tem lugar nesta Daiacute que se utilize por vezes uma prensa de modo a garantir um

perfeito contacto entre a superfiacutecie da amostra e o cristal como no caso dos soacutelidos particulados

Nesta teacutecnica pouca ou nenhuma preparaccedilatildeo da amostra eacute requerida o que constitui uma grande vantagem nos

estudos de polimorfismo podendo ser usada na anaacutelise de uma grande variedade de soacutelidos e liacutequidos consoan-

te o tipo de cristal

Eacute importante realccedilar que apesar dos benefiacutecios esta teacutecnica possui algumas limitaccedilotildees que incluem a sensibili-

dade inferior em comparaccedilatildeo agrave proporcionada pelos meacutetodos convencionais

Procedimento experimental e equipamento utilizado

Os estudos de espectroscopia de absorccedilatildeo no infravermelho foram realizados num espectroacutemetro FTIR Ther-

moNicolet IR300 resoluccedilatildeo de 1cm-1 com a teacutecnica da pastilha de KBr e num PerkinElmer Spectrum 400 FT-

IRATR resoluccedilatildeo de 1cm-1

As amostras foram preparadas misturando-se uma certa quantidade de amostra com brometo de potaacutessio (cer-

ca de 07 mg de amostra e 100 mg de KBr)

4125 ndash Difracccedilatildeo de Raios X

Dentre as vaacuterias teacutecnicas de caracterizaccedilatildeo de materiais a teacutecnica de difracccedilatildeo de raios X eacute a mais indicada na

determinaccedilatildeo das fases cristalinas presentes nesses materiais Isto eacute possiacutevel porque nos cristais os aacutetomos se

64

ordenam em planos cristalinos separados entre si por distacircncias da mesma ordem de grandeza dos comprimen-

tos de onda dos raios X

Ao incidir um feixe de raios X num cristal o mesmo interage com os aacutetomos presentes originando o fenoacutemeno

de difracccedilatildeo A difracccedilatildeo de raios X ocorre segundo a Lei de Bragg (Equaccedilatildeo 1) a qual estabelece a relaccedilatildeo

entre o acircngulo de difracccedilatildeo e a distacircncia entre os planos que a originaram (caracteriacutesticos para cada fase cristali-

na)[55]

Figura 45 ndash Difracccedilatildeo de raios X e a Lei de Bragg[56]

A principal aplicaccedilatildeo da difracccedilatildeo de raios X refere-se agrave identificaccedilatildeo de compostos cristalinos sejam eles orgacirc-

nicos ou inorgacircnicos

Os planos de difracccedilatildeo e as suas respectivas distacircncias interplanares bem como as densidades de aacutetomos (elec-

trotildees) ao longo de cada plano cristalino satildeo caracteriacutesticas especiacuteficas e uacutenicas de cada substacircncia cristalina da

mesma forma que o padratildeo difractomeacutetrico por ela gerado Dentre as vantagens da teacutecnica de difracccedilatildeo de raios

X para a caracterizaccedilatildeo de fases destacam-se a simplicidade e rapidez do meacutetodo a confiabilidade dos resulta-

dos obtidos (pois o perfil de difracccedilatildeo obtido eacute caracteriacutestico para cada fase cristalina) a possibilidade de anaacutelise

de materiais compostos por uma mistura de fases e uma anaacutelise quantitativa destas fases[55]

Os ensaios de difracccedilatildeo de raios X de poacute foram realizados no Centro de Estudos de Materiais no Departamen-

to de Fiacutesica da Universidade de Coimbra

Procedimento experimental e equipamento utilizado

Foi preenchido um capilar de vidro com o poacute obtido pela moagem dos soacutelidos As amostras foram colocadas

num difractoacutemetro de poacute ENRAF-NONIUS (equipado com um detector CPS120 por INEL) e os dados foram

recolhidos durante 5h usando a geometria Debye-Scherrer Foi usada radiaccedilatildeo Cu Kα1 (λ = 1540598Aring) Como

calibrante externo foi usado o AlK(SO4)212H2O

Lei de Bragg nλ = 2d sen θ (Equaccedilatildeo 1) n nuacutemero inteiro (ordem de difracccedilatildeo) λ comprimento de onda dos raios X incidentes d distacircncia interplanar θ acircngulo de difracccedilatildeo

65

Bibliografia

[1] ndash Vencato I Estruturas Cristalinas por Difracccedilatildeo de Raios-X Caderno Brasileiro de Ensino de Fiacutesica Volume 5

(1988)

[2] ndash Atkins P Paula J Atkins Fiacutesico-Quiacutemica LTC Volume 1 7ordfEdiccedilatildeo (2003-2004)

[3] ndash Drago R Physical Methods For Chemists 2ordf Ed Saunders amp H B J College Publishers 17 (1992) 702

[4] ndash Giron D Thermochimica Acta 248 (1995) 1

[5] ndash Nangia A Accounts of Chemical Research 41 5 (2008) 595

[6] ndash Froehlich PE Gasparotto FS Journal of Basic and Applied Pharm Sciences 26 3 (2005) 205

[7] ndash Llinagraves A Goodman J Drug Discovery Today 13 516 (2008) 198

[8] ndash Costa L Universidade Federal do Rio Grande do Sul ldquoAvaliaccedilatildeo do Polimorfismo de Faacutermacos utiliza-

dos para a produccedilatildeo de medicamentos geneacutericos no Brasilrdquo (2005)

[9] ndash Lachman L Liebeman HA et all Teoria e Praacutetica na Induacutestria Farmacecircutica 1 (2005) 505

[10] ndash Bernstein J Crystal Polymorphism Engineering of Crystalline Materials Properties Springer Netherlands (2008) 87

[11] ndash Rodriacuteguez-Spong B Price C et all D Advanced Drug Delivery 56 (2004) 241

[12] ndash Buerger A Ramberger R Mikrochimica Acta 2 (1979) 259

[13] ndash Erdemir D Lee A et all Accounts of Chemical Research 42 (2009) 621

[14] ndash Manrich S Zanotto E et all Poliacutemeros Ciecircncia e Tecnologia ldquoAplicabilidade da Teoria Claacutessica da Nuclea-

ccedilatildeo Modificada (CD-CNT) agrave Cristalizaccedilatildeo de Poliacutemerosrdquo

[15] ndash Aaltonen J Allesoslash M et all European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics 71 (2009) 23

[16] ndash Chis V Picircrnau A et all Chemical Physics 316 (2005) 153

[17] ndash wwwffuppttoxicologiamonografiasano0304TuberculosedocPIRAZINAMIDAhtml

[18] ndash Becker C Dressman JB et all Journal of Pharmaceutical Sciences 97 9 (2008) 3709

[19] ndash Takaki Y Sasada Y Watanabeacute T Acta Crystallographica 13 (1960) 693

[20] ndash Ro G Sorum H Acta Crystallographica B28 (1972) 991

[21] ndash Ro G Sorum H Acta Crystallographica B28 (1972) 1677

[22] ndash Nakata K Takaki Y Memoirs of Osaka Kyoiku University Ser III Natural science and applied science 36 (1987)

93

[23] ndash Borba A Albrecht M et all Physical Chemistry Chemical Physics 10 (2008) 7010

[24] ndash Takano T Sasada Y et all Acta Crystallographica 21 (1966) 514

[25] ndash Borba A Zavaglia A et all Journal of Physical Chemistry A 112 (2008) 45

[26] ndash Marques L Departamento e Centro de Quiacutemica da Universidade de Eacutevora ldquoO Ibuprofeno Um faacutermaco com

sucessordquo

[27] ndash Perlovich G Kurkov S et all Journal of Pharmaceutical Sciences 93 (2004) 654

[28] ndash Rasenack N Muumlller B International Journal of Pharmaceutics 245 (2002) 9

[29] ndash Carvalho P Cass Q et all Brazilian Journal of Chemical Engineering 23 (2006) 291

[30] ndash Khan G Jiabi Z Drug Development and Industrial Pharmacy 24(5) (1998) 463

[31] ndash Rasenack N Muumlller W Development and Industrial Pharmacy 28 (2002) 1077

66

[32] ndash Dudognon E Danegravede F et all Pharmaceutical Research 25 (2008) 2853

[33] ndash wwwscribdcomdoc4003825Fisica-Difraccao-de-Raio-X (28082010)

[34] ndash Delgado M Marquez F et all Spectroscopy Lett 21 (1998) 841

[35] ndash Lautie A Froment F et all Spectroscopy Lett 9 (1976) 289

[36] ndash Chis V Pirnau A et all Chemical Physics 316 (2005) 153

[37] ndash Kalkar K Bhosekar M et all Spectrochimica Acta Part A 45 (1989) 635

[38] ndash Favila A Gallo M Mitnik D Journal of Molecular Modeling 13 (2007) 505

[39] ndash Gunasekaran S Sailatha E et all Indian Journal of Pure and Applied Physics 47 (2009) 259

[40] ndash Akyuz S Journal of Molecular Structure 651 (2003) 541

[41] ndash Jurneacuteen P Werngren J et all Antimicrobial Agents and Chemotheraphy 52 5 (2008) 1852

[42] ndash Garekani H Sadeghi F et all Drug Development and Industrial Pharmacy 27(8) (2001) 803

[43] ndash Kawakami K Miyoshi K et all Journal of Pharmaceuticals Sciences 95 (2006) 1354

[44] ndash Lee T Chang G Crystal Growth and Design 9 (2009) 3551

[45] ndash Xue Y Zhao Q et all Journal of Colloid and Interface Science 243 (2001) 388

[46] ndash Sabbah R An W et all Thermochimica Acta 331 (1999) 93

[47] ndash Gatta G Richardson J et all Pure and Applied Chemistry 78 (2006) 1455

[48] ndash Seefeldt K Miller J et all Journal of Pharmaceutical Sciences 96 5 (2007) 1147

[49] ndash Charsley E Stewart C et all Journal of Thermal Analysis and Calorimetry 72 (2003) 1087

[50] ndash Celis K Driessche I et all Measurement Science Review 1 1 (2001) 181

[51] ndash Wiedemann H Bayer G Journal of Thermal Analysis 30 (1985) 1273

[52] ndash wwwgooglept

[53] ndash Brittain H Journal of Pharmaceutical Sciences 86 4 (1997) 405

[54] ndash Norris T Aldridge P Sekulic S Analyst 122 (1997) 549

[55] ndash Albers A Melchiades F et all Ceracircmica 48 305 (2002) 34

[56] ndash Kahn H PMI-2201 Difracccedilatildeo de Raios X 1

[57] ndash Tuberculosis 88 2 (2008) 141

[58] ndash Akyuz S Journal of Molecular Structure 651-653 (2003) 541

[59] ndash Brittain H (ed) Physical Characterization of Pharmaceutical Solids (1995)

[60] ndash Šestaacutek J Comprehensive Analytical Chemistry XII XI (1984)

[61] ndash Casimiro MH Leal JP et all Anaacutelise Calorimeacutetrica aplicada a Poliacutemeros Bioloacutegicos 29

[62] ndash Yu-Chu M Li Thermochimica Acta 476 (2008) 1

[63] ndash Morbidoni H Quiacutemica Viva 3 (2004)

[64] ndash Yoshida S Pharmaceutical Society of Japan 11 5 (1963) 628

[65] ndash Sreevatsan S Pan X et all Antimicrobial Agents and Chemotheraphy 41 3 (1997) 636

[66] ndash Wesotowski M Konarski T Journal of Thermal Analysis 45 (1995) 1199

[67] ndash Vippagunta S Brittain H Grant D Advanced Drug Delivery 48 (2001) 3

[68] ndash Nunes S Euseacutebio M et all International Journal of Pharmaceutics 285 (2004) 13

[69] ndash Akalin E Akyuz S Vibrational Spectroscopy 42 (2006) 333

[70] ndash Szablowicz M Karpiński A et all Transition Metal Chemistry 31 (2006) 1075

67

[71] ndash Castro R Maria T et all Crystal Growth amp Design 10 (2010) 274

[72] ndash Correcirca R Lima D et all Laboratoacuterio de Cristalografia Instituto de Fiacutesica de Satildeo CarlosUSP

[73] - Buerger A Ramberger R Mikrochimica Acta 2 (1979) 273

[74] ndash Wirth D Stephenson G Organic Process Research amp Development 1 (1997) 55

[75] ndash Wang Y Li Y et all Spectrochimica Acta Part A 56 (2000) 2637

[76] ndash Byrn S Pfeiffer R et all Pharmaceutical Research 12 (1995) 945

[77] ndash Khankari R Grant D Thermochimica Acta 248 (1995) 61

[78] ndash Gavezzotti A Fillippini G Journal of the American Chemical Society 117 (1995) 12299

[79] ndash Hancock B Zografi G Journal of Pharmaceuticals Sciences 86 (1997) 1

[80] ndash Yu L Advanced Drug Delivery Reviews 48 (2001) 27

[81] ndash Kitamura M Journal of Crystal Growth 237-239 (2002) 2205

[82] ndash Snider D Addicks W et all Advanced Drug Delivery Reviews 56 (2004) 391

[83] ndash Allesoslash M Berg F et all Journal of Pharmaceuticals Sciences 97 (2008) 2145

[84] ndash Lerdkanchanaporn S Dollimore D Journal of Thermal Analysis 49 (1997) 879

[85] ndash Beach J Park M et all Pharmaceutical Development and Technology 10 (2005) 413

[86] ndash Passerini N Albertini B et all European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics 15 (2002) 71

68

69

Apecircndice

70

71

Algoriacutetmo de decisatildeo Q6A

(1)

Pesquisa de polimor-fos com o novo

faacutermaco

Apresenta diferentes polimorfos

NAtildeO Nenhuma acccedilatildeo a ser

tomada

SIM

Caracterizar as formas por - Difracccedilatildeo de raios-X de poacute - DSC Anaacutelise Teacutermica - Microscopia - Espectroscopia

IR PARA 2

72

(2)

Os polimorfos apre-sentam diferentes

propriedades

NAtildeO

SIM

Afecta a seguranccedila e a eficaacutecia do faacutermaco

Nenhum teste ou criteacuterio de aceitaccedilatildeo para o faacutermaco

NAtildeO

SIM

Estabelecer um criteacuterio de aceitaccedilatildeo para os polimorfos do faacutermaco IR PARA 3

73

(3)

Observa-se em (1) que primeiramente se estabelecem as caracteriacutesticas das possiacuteveis formas cristalinas do faacuter-

maco e as suas propriedades fiacutesico-quiacutemicas conforme o caso bem como a sua forma de detecccedilatildeo pelas meto-

dologias indicadas

Posteriormente a acccedilatildeo (2) visa estabelecer o impacto destas formas polimoacuterficas na seguranccedila e eficaacutecia do

faacutermaco auxiliando na determinaccedilatildeo de criteacuterios de aceitaccedilatildeo do faacutermaco e na avaliaccedilatildeo do risco sanitaacuterio que

representa tal fenoacutemeno num caso especiacutefico Havendo este risco o ICH estabeleceu em (3) vias de monitori-

zaccedilatildeo das alteraccedilotildees

O faacutermaco encontra-se dentro dos criteacuterios de

aceitaccedilatildeo dos ensaios de qualidade com modifica-

ccedilatildeo na proporccedilatildeo dos polimorfos

SIM Nenhum teste ou criteacuterio de aceitaccedilatildeo

para o faacutermaco

NAtildeO

Monitorar o polimorfismo durante a estabilidade do faacutermaco

A modificaccedilatildeo pode afectar a seguranccedila ou a

eficaacutecia

NAtildeO Natildeo haacute necessidade de estabelecer criteacuterios de aceitaccedilatildeo para polimorfis-

mo do faacutermaco

SIM

Estabelecer criteacuterios de aceitaccedilatildeo consis-tente com a seguranccedila eou eficaacutecia

28

60 80 100 120 140 160 180 200

20

30

40

50

60

70

Flu

xo

de

Ca

lor

(mw

)

Temperatura (C)

Figura 28 ndash Curva de DSC do polimorfo α da pirazinamida aquecimento de 75ordmC ateacute 197ordmC β = 10ordmCmin

m = 122mg

A curva de de DSC do polimorfo α apresenta dois sinais endoteacutermicos De um conjunto de 6 amostras inde-

pendentes obteve-se para o 1ordmpico os valores de Tonset = (1462 plusmn 03) ordmC e ∆H = (14 plusmn 03) kJmol e para o

2ordmpico Tonset = (1881 plusmn 05) ordmC e ∆H = (281 plusmn 02) kJmol A Tabela 22 sumaria os resultados obtidos

Tabela 22 ndash Valores de temperatura e de entalpia das transiccedilotildees observadas no aquecimento da

pirazinamida polimorfo α β = 10ordmCmin

1ordmPico 2ordmPico

Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) 1 1462 15 1883 280 2 1464 17 1886 284 3 1459 12 1878 281 4 1466 09 1873 280 5 1458 16 1881 283 6 1463 12 1883 279

Meacutedia e desvio padratildeo 1462plusmn03 14plusmn03 1881plusmn05 281plusmn02

A partir do conhecimento termodinacircmico que se tem e dos valores de entalpia calculados podemos prever que

o 1ordmpico da curva de DSC da Figura 28 corresponde a uma transiccedilatildeo de fase soacutelido-soacutelido do composto e o 2ordm

pico corresponde agrave sua fusatildeo uma vez que o valor de entalpia deste uacuteltimo eacute muito superior quando compara-

do com o primeiro Um processo de aquecimento de 25ordmC ateacute 197ordmC efectuado por termomicroscopia permitiu

registar as imagens apresentadas na Figura 29

29

34ordmC 97ordmC 135ordmC 153ordmC

155ordmC 158ordmC 172ordmC 177ordmC

184ordmC 187ordmC 189ordmC 192ordmC

Figura 29 ndash Transiccedilotildees de fase observadas para a pza comercial por termomicroscopia de luz polarizada no decurso do

aquecimento de 25ordmC a 197ordmC β = 10ordmCmin ampliaccedilatildeo 200x

Estas imagens confirmam a identificaccedilatildeo das transiccedilotildees discutidas acima

Seguidamente fez-se um estudo mais pormenorizado destes resultados realizando dois aquecimentos um pri-

meiro ateacute ao fim da transiccedilatildeo de fase (de 25ordmC ateacute 160ordmC) seguido de arrefecimento ateacute 25ordmC e depois de aque-

cimento ateacute agrave fusatildeo (de 25ordmC ateacute 197ordmC) Os resultados obtidos estatildeo exemplificados na Figura 210 Nos pro-

cessos de arrefecimento natildeo foi registado qualquer pico (arrefecimento conduzido a 20ordmCmin 10ordmCmin

5ordmCmin e 2ordmCmin)

20000 40000 60000 80000 100000 120000 140000 160000 180000 200000

200000

300000

400000

500000

600000

2

Flu

xo d

e C

alo

r (m

W)

Temperatura (C)

1

Figura 210 ndash Curva de DSC da pza comercial com β = 10ordmCmin e m = 115mg a) 1ordm aquecimento de 25ordmC a 160ordmC

b) 2ordm aquecimento de 25ordmC a 197ordmC apoacutes arrefecimento do soacutelido 2 ateacute agrave temperatura ambiente

a)

b)

20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

Temperatura (ordmC)

20

30

40

50

60

30

Os resultados de quatro experiecircncias levadas a cabo nestas condiccedilotildees estatildeo indicados na Tabela 23

Tabela 23 ndash Valores de temperatura e de entalpia de transiccedilatildeo obtidos por aquecimento da

pirazinamida polimorfo α nas condiccedilotildees indicadas na Figura 210 β = 10ordmCmin

Curva a) Curva b)

Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) 1 1464 14 1885 281 2 1462 12 1879 284 3 1462 16 1882 277 4 1465 14 1884 282

Meacutedia e desvio padratildeo 1463plusmn02 14plusmn02 1883plusmn02 281plusmn03

Com estes resultados podemos confirmar a existecircncia de uma transiccedilatildeo de fase por volta dos 146ordmC (no 1ordm

aquecimento) Tonset = (1463 plusmn 02)ordmC ∆H = (14 plusmn 02) kJmol n = 4 e apenas a ocorrecircncia de fusatildeo por

volta dos 188ordmC no 2ordm aquecimento Tonset = (1883 plusmn 02)ordmC ∆H = (281 plusmn 03) kJmol Pode concluir-se que a

forma inicial da pza comercial se transforma noutra e que eacute esta segunda que sofre fusatildeo

O espectro de infravermelho da amostra obtida apoacutes a transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido Figura 211 aponta para a trans-

formaccedilatildeo do polimorfo α no polimorfo γ

3600 3450 3300 3150 3000

-01

00

01

02

03

04

05

06

07

08

09

10

3285

3414

Absorvancia au

Numero de onda cm-1

a)

b)

3430

33073244

3164

3085

2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400

-01

00

01

02

03

04

05

06

07

08

09

10

4371523

1601

617

1157

1512

1578

1610

546

651775

877

1025

10541169

1374

1582

Absorvancia au

Numero de onda cm-1

a)

b)

1706

1687

Figura 211 ndash Espectro de IV da pza comercial a) composto de partida b) apoacutes transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido i) 3650 ndash 2800 cm-

1 ii) 2000 ndash 400 cm-1

Com a teacutecnica de difracccedilatildeo de raios X aplicada a uma amostra de pza comercial aquecida ateacute 160ordmC confirmou-

se que a forma cristalina final (apoacutes transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido) eacute a forma gama (γ-pirazinamida)

Uma amostra obtida por aquecimento do polimorfo α ateacute 160ordmC foi deixada agrave temperatura ambiente e foi

novamente analisada 3 meses depois efectuando um aquecimento ateacute 197ordmC verificando-se que mesmo apoacutes

este tempo natildeo sofreu alteraccedilatildeo o termograma obtido eacute similar ao apresentado na Figura 210 b)

Para o polimorfo obtido por liofilizaccedilatildeo polimorfo γ o estudo calorimeacutetrico por DSC conduziu a curvas

exemplificadas na Figura 212 o que era o esperado atendendo aos resultados jaacute referidos

i) ii)

31

20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

20

40

60

80

Temperatura (C)

Flu

xo

de

ca

lor

(mW

)

Figura 212 ndash Curva de DSC do polimorfo γ da pirazinamida aquecimento de 25ordmC ateacute 197ordmC β = 10ordmCmin

m = 303mg

Na curva de DSC do polimorfo γ (Figura 212) observa-se apenas um sinal endoteacutermico correspondente agrave

fusatildeo da amostra De um conjunto de 3 amostras independentes obteve-se para o processo de fusatildeo os valores

de Tonset = (1882 plusmn 01)ordmC e ∆H = (280 plusmn 02)kJmol Tabela 24

Tabela 24 ndash Valores de temperatura e de entalpia de transiccedilatildeo de fase registada no aque-

cimento da pirazinamida polimorfo γ β = 10ordmCmin

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

1 1881 280 2 1881 278 3 1883 282

Meacutedia e desvio padratildeo 1882plusmn01 280plusmn02

Com estes resultados podemos concluir que esta forma polimoacuterfica da pirazinamida natildeo experimenta qualquer

transformaccedilatildeo soacutelido-soacutelido antes da fusatildeo

A amostra de pza cristalizada de acetona (polimorfo δ) foi tambeacutem caracterizada por calorimetria diferencial de

varrimento realizando ensaios de aquecimento ateacute 197ordmC com velocidade de 10ordmCmin (Figura 213)

32

20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

20

40

60

Temperatura (C)

Flu

xo

de

ca

lor

(mW

)

Figura 213 ndash Curva de DSC do polimorfo δ da pirazinamida (aquecimento de 25ordmC ateacute 197ordmC β = 10ordmCmin

m = 147mg)

Podemos verificar novamente a ocorrecircncia de duas transformaccedilotildees endoteacutermicas sendo que a primeira corres-

ponde a transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido Tonset = (1305 plusmn 03) ordmC ∆H = (17 plusmn 02) kJmol n = 5 e a segunda agrave fusatildeo

Tonset = (1883 plusmn 01) ordmC ∆H = (276 plusmn 06) kJmol n = 5 A Tabela 25 resume os resultados obtidos

O polimorfo δ foi entatildeo aquecido ateacute 165ordmC (apoacutes a transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido) natildeo se tendo observado qualquer

transiccedilatildeo de fase no arrefecimento subsequente ateacute agrave temperatura ambiente O espectro de difracccedilatildeo de raios-X

de poacute da amostra resultante deste ciclo de aquecimento arrefecimento permitiu concluir que a forma delta se

transforma no polimorfo gama apoacutes aquecimento

Tabela 25 ndash Valores de temperatura e de entalpia das transiccedilotildees de fase registadas no aqueci-

mento da pirazinamida polimorfo δ β = 10ordmCmin

1ordmPico 2ordmPico

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) 1 1308 18 1884 279 2 1303 17 1881 268 3 1304 18 1884 275 4 1301 14 1883 279 5 1307 17 1882 278

Meacutedia e desvio padratildeo 1305plusmn03 17plusmn02 1883plusmn01 276plusmn06

Na Figura 214 a) podemos verificar a existecircncia de uma grande irregularidade no pico correspondente agrave transi-

ccedilatildeo soacutelido-soacutelido o que poderaacute indicar a co-existecircncia de vaacuterias transformaccedilotildees Sendo assim fez-se um novo

estudo efectuando um aquecimento ateacute 137ordmC que eacute a zona onde existem os vaacuterios picos (Figura 214 b)) O

espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute desta amostra confirmou tratar-se da forma γ da pirazinamida natildeo ocor-

33

rendo qualquer outra transiccedilatildeo de fase apesar da irregularidade apresentada nos picos que poderaacute resultar de

heterogeneidade das partiacuteculas soacutelidas

120 140

32

34

36

Flu

xo

de

Calo

r (m

W)

Temperatura (C)

b) Aquecimento ateacute 165 C

a) Aquecimento ateacute 137 C

Figura 214 ndash Curvas de DSC para a pza cristalizada em acetona β = 10ordmCmin a) aquecimento de 25ordmC ateacute 137ordmC m =

147 mg b) aquecimento de 25ordmC ateacute165ordmC m = 152 mg

Foram obtidas para a amostra de pirazinamida gerada por cristalizaccedilatildeo em acetonitrilo amostra 6 na Tabela

21 as curvas de DSC apresentadas na Figura 215 registadas em diferentes condiccedilotildees experimentais aquecimen-

to ateacute agrave fusatildeo no caso da curva a e num ciclo de aquecimentos arrefecimentos no caso das curvas b Os arrefe-

cimentos foram realizados a 10ordmCmin natildeo se registando qualquer transiccedilatildeo de fase nesses varrimentos

Figura 215 ndash Curvas de DSC para a pza cristalizada em acetonitrilo (polimorfos α e δ) a m = 161 mg aquecimento de

25ordmC ateacute 197ordmC b1 m = 181 mg aquecimento de 25ordmC ateacute 135ordmC b2 aquecimento de 25ordmC ateacute 165ordmC apoacutes

arrefecimento de b1 ateacute 25ordmC b3 aquecimento de 25ordmC ateacute 197ordmC apoacutes arrefecimento de b2 ateacute 25ordmC β =

10ordmCmin

Temperatura (ordmC)

Flu

xo d

e C

alo

r (m

W)

34

Na Figura 215 observam-se duas transiccedilotildees endoteacutermicas antes do pico de fusatildeo Estas transformaccedilotildees de fase

foram estudadas por espectroscopia de IV

O espectro de IV da amostra de partida Figura 216 a) confirma que na cristalizaccedilatildeo em acetonitrilo foi gerada

uma mistura dos polimorfos α e δ (Figura 216 a)) Registou-se tambeacutem espectros de IV da amostra aquecida ateacute

135ordmC (como na curva de DSC b1 da Figura 215) Figura 216 b)) seguida de arrefecimento ateacute 25ordmC e da

amostra aquecida ateacute 165ordmC Figura 216 c)

Figura 216 ndash Espectro de Infravermelho de a) amostra de pirazinamida cristalizada em acetonitrilo b) amostra anterior

apoacutes aquecimento ateacute 135ordmC c) amostra apoacutes aquecimento ateacute 165ordmC A) espectros dos polimorfos α e

δ puros B) espectro do polimorfo γ puro

Satildeo evidentes a partir da Figura 216 as transiccedilotildees do polimorfo δ para o polimorfo α que posteriormente se

transforma no polimorfo γ A identidade das fases soacutelidas foi ainda confirmada por difracccedilatildeo de raios-X reali-

zadas em amostras preparadas de forma similar

Apesar de natildeo poder ser obtida a forma polimoacuterfica β pura os dados de DSC e termomicroscopia realizados na

amostra 5 (β + γ) mostram uma transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido endoteacutermica aos 95ordmC β = 10ordmCmin (Figura 217)

originando o polimorfo γ como depois foi confirmado por espectroscopia de IV e pela temperatura de fusatildeo

caracteriacutestica

Numero de onda cm-1

Absorv

ancia

u

a

a)

b)

c)

A

B

35

Figura 217 ndash a) Curvas de aquecimento da pza cristalizada de dioxano polimorfos β e γ m = 166 mg β = 10ordmCmin b)

Imagens de termomicroscopia registadas antes e depois da transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido

Estabilidade relativa dos polimorfos de pirazinamida

Todas as transiccedilotildees de fase verificadas no estudo da pirazinamida satildeo endoteacutermicas e na ausecircncia de mudanccedilas

conformacionais significativas da moleacutecula de pza nos diferentes polimorfos este comportamento aponta para

uma relaccedilatildeo enantiotroacutepica entre as fases envolvidas [122641] De acordo com Burger e Ramberger esta regra

da entalpia da transiccedilatildeo faz previsotildees correctas em 99 dos casos [26] A partir do estudo do comportamento

teacutermico das formas α β δ e γ da pirazinamida pode-se prever o diagrama energia de Gibbs em funccedilatildeo da tem-

peratura que se apresenta na Figura 218

Figura 218 ndash Diagrama de energia temperatura das formas cristalinas (α β δ e γ) da pirazinamida G representa a ener-

gia de Gibbs T a temperatura de transiccedilatildeo

Temperatura (ordmC)

dQ

dt

(mW

)

a) b)

Antes da transiccedilatildeo Depois da Transiccedilatildeo

Temperatura

Energ

ia

36

De acordo com este diagrama o polimorfo δ eacute a forma soacutelida termodinamicamente estaacutevel agrave temperatura

ambiente e o polimorfo γ eacute a forma cristalina mais estaacutevel acima de ~ 145ordmC De realccedilar a elevada estabilidade

cineacutetica de todas as formas polimoacuterficas da pirazinamida

22 Estudo da Picolinamida

Na tabela satildeo apresentadas imagens registadas sob luz polarizada das formas soacutelidas obtidas por cristalizaccedilatildeo a

partir das soluccedilotildees e tambeacutem da amostra de partida

Tabela 26 ndash Picolinamida Imagens dos soacutelidos obtidos em diferentes condiccedilotildees experimentais (luz polarizada

ampliaccedilatildeo 200x)

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

1

-

Amostra comercial

4

Etanol

P1

2

Acetato de etilo

P1

5

Etanol

P2

3

Acetato de etilo

P2

Foram observadas formas cristalinas com diferentes morfologias Quer na utilizaccedilatildeo de acetato de etilo quer na

amostra comercial foram obtidos cristais com a forma de placas apesar de apresentarem tamanhos diferentes

Os cristais que precipitaram usando etanol como solvente apresentam a forma de aglomerados esfeacutericos

Devido a problemas teacutecnicos com o difractoacutemetro de raios-X de poacute do Departamento de Fiacutesica da Universida-

de de Coimbra natildeo foi possiacutevel caracterizar as amostras por este meacutetodo

221 ndash Estudo da Picolinamida comercial

Apenas a picolinamida comercial foi caracterizada num equipamento de difracccedilatildeo de raios-X de poacute sendo a

amostra sujeita a moagem antes do ensaio O difractograma obtido estaacute representado na Figura 219 juntamen-

te com o espectro simulado da forma cristalina de picolinamida que se encontra caracterizada estruturalmente

37

[24] O difractograma de poacute da picolinamida comercial tem picos caracteriacutesticos a 2θ = 1665 1737 2068

2516 2802 3500ordm

10 20 30 40

Inte

nsid

ade

2Theta

b) Simulado

a) Experimental

Figura 219 ndash Espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute da picolinamida comercial a) experimental b) simulado

Da comparaccedilatildeo entre os dois difractogramas natildeo eacute possiacutevel afirmar que nos dois casos as moleacuteculas tenham a

mesma orientaccedilatildeo cristalograacutefica Voltaremos a discutir estes resultados mais tarde

O comportamento teacutermico da amostra de picolinamida comercial foi investigado por calorimetria diferencial de

varrimento e por termomicroscopia com luz polarizada

Na Figura 220 eacute apresentada uma curva tiacutepica obtida no estudo da picolinamida comercial por calorimetria

diferencial de varrimento com uma velocidade de varrimento β = 10ordmCmin realizando um aquecimento de

25ordmC ateacute 115ordmC

20 40 60 80 100

20

40

Temperatura (C)

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Figura 220 ndash Curva de DSC para a PA comercial aquecimento de 25ordmC ateacute 115ordmC β = 10ordmCmin m = 138mg

A curva de DSC da PA comercial Figura 220 apresenta tipicamente trecircs sinais endoteacutermicos De um conjunto

de 3 amostras independentes obteve-se para o 1ordmpico os valores de Tonset = (802plusmn005) ordmC e ∆H =

38

(020plusmn001)kJmol para o 2ordmpico os valores de Tonset = (10175plusmn008) ordmC e ∆H = (022plusmn001) kJmol e para o

3ordmpico os valores de Tonset = (1067plusmn01) ordmC e ∆H = (187plusmn005) kJmol Tabela 27

Tabela 27 ndash Valores de temperatura e de entalpia das transiccedilotildees de fase registadas no aquecimento da pico-

linamida amostra comercial β = 10ordmCmin

1ordmPico 2ordmPico 3ordmPico

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) 1 802 020 1018 022 1066 187 2 802 019 1017 022 1068 187 3 802 020 1018 021 1067 188

Meacutedia e desvio padratildeo 802plusmn005 020plusmn001 10175plusmn008 022plusmn001 1067plusmn01 187plusmn005

Imagens de termomicroscopia obtidas num varrimento realizado em condiccedilotildees idecircnticas satildeo apresentadas na

Figura 221 e confirmam o primeiro processo endoteacutermico como uma transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido

25ordmC 86ordmC 96ordmC 98ordmC

108ordmC 115ordmC

Figura 221 ndash Transiccedilotildees de fase observadas para a PA comercial por termomicroscopia de luz polarizada no decurso do

aquecimento de 25ordmC a 115ordmC β = 10ordmCmin ampliaccedilatildeo 200x

Uma vez confirmada a existecircncia de transiccedilotildees soacutelido-soacutelido no aquecimento da amostra de picolinamida

comercial estudou-se este processo em mais pormenor Fizeram-se ciclos de aquecimento arrefecimento ateacute

95ordmC e ateacute 105ordmC (temperaturas a que se verifica o fim da transiccedilatildeo) que se encontram representadas nas Figu-

ras 222 e 223

39

20 30 40 50 60 70 80 90 100

19

20

21F

luxo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

Arrefecimento

1 Aquecimento

20 40 60 80 100 120

20

30

40

Temperatura (C)

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Figura 222 ndash Curvas de DSC para a PA comercial β = 10ordmCmin m = 147mg a) aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC segui-

do de arrefecimento ateacute 25ordmC b) 2ordm aquecimento de 25ordmC ateacute 115ordmC

20 30 40 50 60 70 80 90 100 110

19

20

21

22

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

Arrefecimento

1 Aquecimento

20 40 60 80 100 120

20

30

40

Temperatura (C)

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Figura 223 ndash Curvas de DSC para a PA comercial β = 10ordmCmin m = 143mg a) aquecimento de 25ordmC ateacute 105ordmC segui-

do de arrefecimento ateacute 25ordmC b) 2ordm aquecimento de 25ordmC ateacute 115ordmC

Como eacute visiacutevel na Figura 222 no processo de arrefecimento natildeo eacute registada qualquer transiccedilatildeo de fase o que se

confirma pela ausecircncia de endoteacutermica correspondente agrave transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido na curva b) Em contrapartida

no processo de arrefecimento ilustrado na Figura 223 regista-se um processo exoteacutermico de baixa energia e no

aquecimento subsequente apenas o principal pico de fusatildeo eacute observado

Antes de passar agrave avaliaccedilatildeo por espectroscopia de Infravermelho dos diferentes soacutelidos obtidos nestes ciclos de

aquecimento arrefecimento referiremos os resultados de estudos por DSC dos soacutelidos obtidos por arrefeci-

mento do fundido

Nas Figuras 224 e 225 ilustram-se alguns resultados de ciclos de aquecimento arrefecimento a partir do fun-

dido β = 10ordmCmin Como se vecirc na Figura 224 c) apoacutes a cristalizaccedilatildeo do fundido satildeo obtidos dois picos de

elevada entalpia com Tonset = 102ordmC e 106ordmC que indiciam fusatildeo de duas formas polimoacuterficas diferentes Com

base nestes resultados eacute razoaacutevel interpretar a transiccedilatildeo a 102ordmC como um processo de fusatildeo Neste sentido o

ciclo aquecimento arrefecimento ilustrado na Figura 223 a) terminaria com a fusatildeo de uma contribuiccedilatildeo resi-

a) b)

a) b)

40

dual de uma forma soacutelida que no arrefecimento cristaliza no polimorfo mais abundante obtendo-se em seguida

fusatildeo desta forma pura Figura 223 b) Pode concluir-se que da comparaccedilatildeo das Figuras 224 e 225 que o arre-

fecimento do fundido pode resultar em formaccedilatildeo de estruturas diferentes em ciclos diferentes

20 40 60 80 100 120

-20

-10

0

10

20

30

40

50

Flu

xo

de C

alo

r (m

W)

Temperatura (C)

c) 2 Aquecimento

b) Arrefecimento

a) 1 Aquecimento

Figura 224 ndash Curvas de DSC para a PA comercial β = 10ordmCmin m = 164mg aquecimento seguido de arrefecimento e

novo aquecimento

20 40 60 80 100 120

-50

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

50

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

e) 3 Aquecimento

d) 2 Arrefecimento

c) 2 Aquecimento

b) 1 Arrefecimento

a) 1 Aquecimento

Figura 225 ndash Curvas de DSC para a PA comercial m = 147mg 1ordmaquecimento β = 10ordmCmin 1ordmarrefecimento β =

1ordmCmin 2ordmaquecimento β = 10ordmCmin 2ordmarrefecimento β = 10ordmCmin 3ordmaquecimento β =

10ordmCmin

Foram registados os espectros de FTIRATR da amostra obtida em ciclos de aquecimento arrefecimento

como referidos na Figura 222 a) e 223 a) Os espectros satildeo apresentados na Figura 226 onde estatildeo tambeacutem

identificadas as bandas principais

41

000

005

010

015

1612

316832751294

695

749

784

825

996

1043

10881155

1221

1246

1288

1386

1440

1468

15671586

1668

C 105

000

007

014

16143060

327434113450

1567

695

749

793

825

910

996

104310911164

1250

1288

1386

1443

1468

1586

Ab

so

rva

ncia

u

a

C 95

3300 3000 2700 1600 1400 1200 1000 800

000

008

016

3060

3451

15671601

1662

31663432

698

755

793

828907

996

10401094

1145

1285

1386

1440

15861659

3166

3273

Numero de onda cm-1

C 253415

Figura 226 ndash Espectro de IVATR da PA comercial a) composto de partida b) apoacutes aquecimento ateacute 95ordmC c) apoacutes

aquecimento ateacute 105ordmC

Eacute interessante verificar a semelhanccedila do perfil das bandas do espectro da picolinamida comercial Figura 226 a)

na regiatildeo de elongaccedilatildeo do NndashH com o dos espectros dos polimorfos α e δ da pirazinamida (Figuras 25 e 27)

Relembremos que nestas duas fases da pirazinamida haacute associaccedilatildeo molecular com a formaccedilatildeo de dois diacutemeros

centrossimeacutetricos que estatildeo tambeacutem presentes no cristal da picolinamida

Os espectros dos soacutelidos resultantes dos diferentes tratamentos teacutermicos diferem principalmente como espera-

do na regiatildeo de elongaccedilatildeo do NndashH e na amida I O espectro c) apresenta grande semelhanccedila com o obtido por

Fausto e Colaboradores [23 25] para um cristal obtido por annealing dum filme de vidro a T = 280 K e corres-

ponde a um polimorfo diferente do que estaacute presente na amostra de partida

O espectro apresentado na Figura 226 b) na interpretaccedilatildeo que temos vindo a fazer seria originado por uma

mistura de polimorfos Para a validaccedilatildeo desta interpretaccedilatildeo seraacute essencial proceder ao estudo por difracccedilatildeo de

raios-X de poacute das amostras preparadas de modo idecircntico

Numa nota final apresenta-se na Figura 227 A o espectro FTIRATR registado apoacutes moagem da amostra de

picolinamida comercial em almofariz no procedimento habitualmente usado na preparaccedilatildeo de pastilha para

infravermelho Como eacute evidente da comparaccedilatildeo com o espectro da amostra analisada sem preparaccedilatildeo Figura

227 B a moagem produz alteraccedilatildeo da forma polimoacuterfica Lembremos que na obtenccedilatildeo do espectro de difrac-

ccedilatildeo de raios-X de poacute apresentado na Figura 219 se procedeu agrave moagem do composto Seraacute portanto necessaacute-

rio realizar mais ensaios sobre a amostra comercial para confirmar as conclusotildees que a Figura 219 indica as

diferenccedilas observadas nos difractogramas poderatildeo resultar da moagem da amostra

a)

b)

c)

42

3600 3500 3400 3300 3200 3100 3000 2900 2800

000

005

010

015

Ab

so

rvacircn

cia

(u

a)

Numero de onda (cm-1)

B Amostra comercial

A Amostra comercial sujeita a moagem

1600 1400 1200 1000 800 600

000

005

010

015

020

025

030

Abso

rvacirc

ncia

(u a

)

Numero de onda (cm-1)

B Amostra comercial

A Amostra comercial sujeita a moagem

Figura 227 ndash Espectro de IVATR da picolinamida a) 3600 ndash 2800 cm-1 b) 1700 ndash 600 cm-1 A amostra comercial sujeita

a moagem B amostra comercial

222 ndash Estudo da Picolinamida cristalizada em acetato de etilo e em etanol

A investigaccedilatildeo do comportamento teacutermico das diferentes amostras obtidas por cristalizaccedilatildeo em soluccedilatildeo por

calorimetria diferencial de varrimento de 25ordmC ateacute agrave fusatildeo estaacute ilustrado nas Figuras 228 a 229 Para os soacutelidos

obtidos por cristalizaccedilatildeo em etanol e em acetato de etilo agrave temperatura ambiente eacute registado um pico de fusatildeo

largo com temperatura de onset entre 96 e 97ordmC e entalpia compreendida entre 15 e 18 kJmol Os ensaios

foram efectuados 3 semanas apoacutes a preparaccedilatildeo das amostras e natildeo eacute expectaacutevel que a largura do pico possa ser

devida agrave contaminaccedilatildeo com o solvente Em ensaios realizados dois meses mais tarde verificou-se que natildeo ocor-

reu alteraccedilatildeo na amostra cristalizada de etanol enquanto que evoluccedilatildeo niacutetida teve lugar na amostra cristalizada

de acetato de etilo agrave temperatura ambiente Figuras 230 e 231

Na amostra obtida por cristalizaccedilatildeo em acetato de etilo com evaporaccedilatildeo do solvente a 4ordmC para aleacutem deste

primeiro pico eacute tambeacutem observado um segundo pico com temperatura de onset Tonset ~ 105ordmC Estes resulta-

dos apontam para a existecircncia de polimorfos gerados concomitantemente por este meacutetodo de cristalizaccedilatildeo

estando previstas novas experiecircncias para verificar a reprodutibilidade dos resultados e caso esta se confirme a

investigaccedilatildeo do soacutelido obtido por difracccedilatildeo de raios-X de poacute e de monocristal

a) b)

43

20 40 60 80 100 120

20

25

30

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

b) PA em acetato de etilo (frio)

a) PA em acetato de etilo (T amb)

Figura 228 ndash Curvas de DSC para a PA cristalizada em acetato de etilo β = 10ordmCmin a) meacutetodo P1prime m = 147 mg b)

meacutetodo P2prime m = 148 mg

20 40 60 80 100 120

20

25

30

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

b) PA em etanol (frio)

a) PA em etanol (T amb)

Figura 229 ndash Curvas de DSC para a PA cristalizada em etanol β = 10ordmCmin a) meacutetodo P1prime m = 152 mg b) meacutetodo

P2prime m = 149 mg

44

20 40 60 80 100 120

20

30

40

50

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

b) Aquecimento em Maio

a) Aquecimento em Marccedilo

Figura 230 ndash Curvas de DSC para a PA cristalizada em acetato de etilo agrave temperatura ambiente β = 10ordmCmin a) aque-

cimento em Marccedilo m = 138 mg b) aquecimento em Maio m = 135 mg

20 40 60 80 100 120

20

22

24

26

28

Flu

xo

de

Calo

r (m

W)

Temperatura (C)

b) Aquecimento em Maio

a) Aquecimento em Marccedilo

Figura 231 ndash Curvas de DSC para a PA cristalizada em etanol agrave temperatura ambiente β = 10ordmCmin a) aquecimento em

Marccedilo m = 139 mg b) aquecimento em Maio m = 144 mg

23 Estudo do Ibuprofeno

Como referido na secccedilatildeo 143 estaacute descrito que a mesma forma polimoacuterfica do ibuprofeno eacute obtida por crista-

lizaccedilatildeo em vaacuterios solventes e seguindo vaacuterios meacutetodos experimentais Os cristais tecircm morfologias diferentes e

propriedades mecacircnicas diferentes [28303142]

45

Neste capiacutetulo apresentam-se os resultados preliminares dum estudo calorimeacutetrico das amostras soacutelidas do ibu-

profeno cristalizadas em diferentes solventes e tambeacutem de amostras comerciais de duas origens distintas reali-

zado com o objectivo de averiguar o seu comportamento teacutermico

As formas soacutelidas obtidas por cristalizaccedilatildeo a partir das soluccedilotildees do ibuprofeno estatildeo apresentadas na tabela

seguinte

Tabela 28 ndash Imagens de formas soacutelidas do Ibuprofeno obtidas em diferentes condiccedilotildees experimentais (luz pola-

rizada 200x)

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

1

-

Comercial Sigma

4

Acetona

P2

2

Acetona

P1

5

n-Hexano

P2

3

n-Hexano

P1

Efectuou-se um estudo por difracccedilatildeo de raios-X de poacute das amostras de Ibuprofeno da Sigma e da amostra cris-

talizada de n-Hexano agrave temperatura ambiente O difractograma obtido experimentalmente para a amostra da

Sigma e o simulado para a forma I estatildeo representados na Figura 232 O espectro obtido para a amostra crista-

lizada em n-hexano era indistinguiacutevel destes

0 10 20 30 40

Inte

nsid

ad

e

2Theta

b) IBP Sigma

a) IBP forma I

Figura 232 ndash Espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute do ibuprofeno a) forma I b) Sigma

46

Da comparaccedilatildeo entre os dois difractogramas eacute possiacutevel afirmar que em ambos os casos as moleacuteculas tecircm a

mesma orientaccedilatildeo cristalograacutefica

Iniciou-se o estudo das amostras de ibuprofeno comercial da Sigma e da USP por Calorimetria Diferencial de

Varrimento com uma velocidade de varrimento β = 10ordmCmin realizando um aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC

(Figuras 233 e 234)

20 30 40 50 60 70 80 90

20

25

30

35

40

Temperatura (C)

Flu

xo d

e C

alo

r (m

W)

Figura 233 ndash Curva de DSC para o IBP comercial Sigma aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC β = 10ordmCmin m = 125mg

20 30 40 50 60 70 80 90

20

22

24

26

28

Temperatura (C)

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Figura 234 ndash Curva de DSC para o IBP USP aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC β = 10ordmCmin m = 134mg

As curvas de DSC apresentam apenas um sinal endoteacutermico estando os paracircmetros caracteriacutesticos da curva de

fusatildeo apresentados na Tabela 29

47

Tabela 29 ndash Valores de temperatura e de entalpia da transiccedilatildeo de fase registada no

aquecimento do ibuprofeno amostra da Sigma e da USP β = 10ordmCmin

Sigma USP

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

1 747 251 752 257 2 753 253 752 256 3 751 260 752 256 4 751 246 752 257

Meacutedia e desvio padratildeo 751plusmn03 253plusmn05 752plusmn005 257plusmn005

Natildeo haacute diferenccedilas significativas entre os resultados obtidos para as duas amostras apesar do pico de fusatildeo da

amostra da USP ser mais estreito

O estudo das amostras ibuprofeno obtidas por cristalizaccedilatildeo de acetona (P1 e P2) foi realizado por calorimetria

diferencial de varrimento na mesma gama de temperatura com velocidades de varrimento diferentes (β =

10ordmCmin e β = 2ordmCmin Figura 235)

70 75 80

18

20

22

24

26

28

30

32

34

36

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

2 - Cristalizaccedilao a frio

1 - Cristalizaccedilao agrave T amb

70 75 80

18

20

22

24

26

28

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

4 - Cristalizaccedilao a frio

3 - Cristalizaccedilao agrave T amb

Figura 235 ndash Curva de DSC para o IBP cristalizado de acetona procedimentos P1rsquo e P2rsquo aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC

a) β = 10ordmCmin m = 134mg b) β = 2ordmCmin 3 m = 138mg 4 m = 135 mg

O pico de fusatildeo obtido a partir da amostra cristalizada agrave temperatura ambiente apresenta-se parcialmente divi-

dido Uma explicaccedilatildeo comum para este facto eacute a existecircncia de polimorfismo Os paracircmetros caracteriacutesticos

destas curvas estatildeo apresentados na Tabela 210

a) b)

3

4

48

Tabela 210 ndash Valores de temperatura e de entalpia da transiccedilatildeo de fase registada no aquecimento do ibuprofeno

cristalizado de acetona β = 10ordmCmin e β = 2ordmCmin

A partir dos resultados apresentados na Tabela 210 podemos concluir que os cristais obtidos por cristalizaccedilatildeo a

baixa temperatura fundem aproximadamente 1ordmC abaixo dos cristais obtidos por cristalizaccedilatildeo agrave temperatura

ambiente Verifica-se ainda que mesmo a velocidades de varrimento diferentes os cristais obtidos nas mesmas

condiccedilotildees apresentam temperatura de fusatildeo muito semelhante

Os termogramas obtidos no estudo do ibuprofeno cristalizado de n-hexano (P1 e P2) por calorimetria dife-

rencial de varrimento com velocidades de varrimento diferentes (β = 10ordmCmin e β = 2ordmCmin) estatildeo apre-

sentados na Figura 236 e na Tabela 211

70 75 80

12

14

16

18

20

22

24

26

28

30

32

34

36

38

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

2 - Cristalizaccedilao a frio

1 - Cristalizaccedilao agrave T amb

70 75 80

20

22

24

26

28

30

Flu

xo d

e C

alo

r (m

W)

Temperatura (C)

4 - Cristalizaccedilao a frio

3 - Cristalizaccedilao agrave T amb

Figura 236 ndash Curva de DSC para o IBP cristalizado de n-hexano procedimentos P1rsquo e P2rsquo aquecimento de 25ordmC ateacute

95ordmC a) β = 10ordmCmin 1 m = 143mg 2 m = 139 mg b) β = 2ordmCmin 3 m = 140mg 4 m = 137 mg

A partir dos resultados podemos concluir que os cristais obtidos agrave temperatura ambiente e os cristais obtidos

com a cristalizaccedilatildeo a frio natildeo apresentam grande diferenccedila a niacutevel de temperatura e entalpia de fusatildeo No entan-

to o sinal obtido a partir da amostra cristalizada agrave temperatura ambiente aquecida tanto a 10ordmCmin como a

2ordmCmin apresenta-se dividido apesar da divisatildeo ser mais notoacuteria a 2ordmCmin

Cristalizaccedilatildeo agrave T amb Cristalizaccedilatildeo a frio

β 10ordmCmin 2ordmCmin 10ordmCmin 2ordmCmin

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

1 747 215 751 203 733 223 737 232

2 739 233 731 201 733 219 738 228

3 752 228 731 219 744 223 739 229

4 749 237 745 237 738 223 739 231

5 752 249 746 243 742 218 740 230

6 749 235 760 241 743 224 736 229

Meacutedia e desvio padratildeo 748plusmn05 233plusmn11 744plusmn10 224plusmn17 739plusmn05 222plusmn03 738plusmn02 230plusmn02

a) b)

49

Tabela 211 ndash Valores de temperatura e de entalpia da transiccedilatildeo de fase registada no aquecimento do ibuprofeno

cristalizado de n-hexano β = 10ordmCmin e β = 2ordmCmin

A partir dos resultados obtidos por DSC verificou-se que tanto a amostra cristalizada de acetona como a amos-

tra cristalizada de n-hexano ambas agrave temperatura ambiente apresentavam um pico de fusatildeo composto o que

pode indicar a ocorrecircncia de transiccedilotildees soacutelido-soacutelido e aleacutem disso temperatura de fusatildeo que difere da das

amostras obtidas na Sigma e na USP Sendo assim fez-se um estudo mais pormenorizado das amostras cristali-

zadas de n-hexano por comparaccedilatildeo com as amostras de ibp da Sigma e da USP por espectroscopia de IV para

caracterizaccedilatildeo da forma inicial A Figura 237 mostra os espectros de espectroscopia de IV-ATR das amostras

3000 2800 2600 2400

000

005

010

015

020

2540

2540

2540

2542

2601

2601

2601

2601

2631

2631

2631

2631

2729

2728

2728

2728

2850

2850

2850

2850

2868

2868

2868

2868

2877

2875

2875

2876

2924

2922

2922

2924

2954

2954

2956

Ab

so

rvacirc

ncia

(u

a

)

Numero de Onda (cm-1)

IBP USP

IBP comercial

IBP n-Hexano (frio)

IBP n-Hexano (Tamb)

2954

1800 1600 1400 1200 1000 800

000

005

010

015

020

025

030

035

040

045

050668

690747

779

849

867936

948

9701007

1070

1092

1124

1184

1231

12681320

1379

1419

14621506

Ab

so

rvacircncia

(u

a

)

Numero de Onda (cm-1)

IBP USP

IBP comercial

IBP n-Hexano (frio)

IBP n-Hexano (Tamb)

1712

Figura 237 ndash Espectro de IV (25ordmC) ibp USP ibp Sigma e ibp cristalizado de n-hexano a) 3100 ndash 2400 cm-1 b) 1800 ndash

650 cm-1

Os espectros de infravermelho das amostras a 25ordmC apontam para que se trate da mesma forma polimoacuterfica

Espectros de difracccedilatildeo de raios-X de poacute da amostra da Sigma e da amostra obtida por cristalizaccedilatildeo em n-

hexano natildeo mostraram tambeacutem diferenccedilas

Assim sendo a partir destes resultados natildeo satildeo detectadas diferenccedilas significativas entre as amostras de partida

e entatildeo as diferenccedilas registadas no comportamento teacutermico natildeo apontam para polimorfismo mas para altera-

ccedilotildees na formaccedilatildeo dos cristais nomeadamente no crescimento e tamanho das partiacuteculas[43ndash45] Estudos adicio-

nais satildeo necessaacuterios para confirmar esta hipoacutetese

Cristalizaccedilatildeo agrave T amb Cristalizaccedilatildeo a frio

β 10ordmCmin 2ordmCmin 10ordmCmin 2ordmCmin

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

1 741 224 744 236 742 247 744 249

2 744 223 748 234 746 242 742 247 3 740 225 745 238 743 246 740 242

4 743 227 747 237 743 243 745 240 Meacutedia e desvio padratildeo 742plusmn02 225plusmn02 746plusmn02 236plusmn02 743plusmn01 244plusmn02 743plusmn02 245plusmn04

50

51

Capiacutetulo 3

52

53

3 Conclusotildees

Alguns pontos discutidos nesta dissertaccedilatildeo merecem ser referidos como observaccedilotildees conclusivas A Calorime-

tria Diferencial de Varrimento (DSC) eacute um valioso instrumento de investigaccedilatildeo para caracterizar formas poli-

moacuterficas Com esta teacutecnica recolhe-se uma grande riqueza de informaccedilatildeo em relaccedilatildeo agrave estabilidade da substacircn-

cia em estudo tipo de transformaccedilatildeo que ocorre a uma dada temperatura por aquecimento ou arrefecimento e

mecanismo que preside a cada uma das transformaccedilotildees observadas Mas por si soacute esta teacutecnica natildeo eacute suficiente

para identificar a existecircncia de diferentes polimorfos de um mesmo composto Daiacute haver a necessidade de efec-

tuar um estudo mais completo utilizando teacutecnicas como a termomicroscopia espectroscopia de absorccedilatildeo no

infravermelho e ainda difracccedilatildeo de raios X de poacute

Conseguiram obter-se amostras puras de trecircs formas polimoacuterficas da pirazinamida a forma alfa (PZA comercial

e cristalizada em aacutegua) a forma delta (PZA cristalizada de acetona) e a forma gama (PZA obtida por liofiliza-

ccedilatildeo) as quais foram caracterizadas por espectroscopia de infravermelho

O polimorfo alfa da pirazinamida (α-PZA) e a forma delta (δ-PZA) por aquecimento transformam-se no poli-

morfo gama (γ-PZA) A forma gama por sua vez por aquecimento natildeo sofre qualquer transformaccedilatildeo de fase

ateacute agrave fusatildeo Foi possiacutevel tambeacutem identificar a transiccedilatildeo δrarrα em amostra do polimorfo delta quando contami-

nado com a forma alfa

Podemos ainda concluir mediante os resultados obtidos e com os conhecimentos adquiridos que estamos

perante casos de enantiotropia sendo o polimorfo delta a forma termodinamicamente estaacutevel agrave temperatura

ambiente Todos os polimorfos de pirazinamida satildeo cineticamente estaacuteveis agrave temperatura ambiente

No que diz respeito agrave picolinamida eacute interessante verificar a semelhanccedila do perfil das bandas do espectro da

picolinamida comercial na regiatildeo de elongaccedilatildeo do NndashH com o dos espectros dos polimorfos α e δ da pirazi-

namida Relembremos que nestas duas fases da pirazinamida haacute associaccedilatildeo molecular com a formaccedilatildeo de dois

diacutemeros centrossimeacutetricos que estatildeo tambeacutem presentes no cristal da forma I da picolinamida Verificou-se

ainda que a amostra comercial de picolinamida quando sujeita a moagem sofre alteraccedilatildeo da forma polimoacuterfica

No estudo realizado por DSC foi possiacutevel identificar pelo menos duas formas polimoacuterficas

Em ciclos de aquecimento arrefecimento verifica-se que o arrefecimento do fundido pode resultar em forma-

ccedilatildeo de estruturas diferentes em ciclos diferentes

A cristalizaccedilatildeo em acetato de etilo a 4ordmC aponta para a existecircncia de polimorfos gerados concomitantemente

por este meacutetodo de cristalizaccedilatildeo Estatildeo previstas novas experiecircncias para verificar a reprodutibilidade dos resul-

tados e caso esta se confirme a investigaccedilatildeo dos soacutelidos obtidos por difracccedilatildeo de raios-X de poacute e de monocris-

tal Quanto ao estudo das amostras cristalizadas em etanol e acetato de etilo em ensaios realizados dois meses

apoacutes a preparaccedilatildeo das amostras verificou-se que natildeo ocorreu alteraccedilatildeo na amostra cristalizada de etanol

enquanto que evoluccedilatildeo niacutetida teve lugar na amostra cristalizada de acetato de etilo por evaporaccedilatildeo do solvente agrave

temperatura ambiente

No estudo das amostras do ibuprofeno a partir dos resultados obtidos por DSC verificou-se que tanto a amos-

tra cristalizada de acetona como a amostra cristalizada de n-hexano ambas agrave temperatura ambiente apresenta-

54

vam um pico de fusatildeo composto o que poderia indicar a presenccedila de uma mistura de polimorfos mas atraveacutes

de um estudo mais pormenorizado usando Espectroscopia de Infravermelho e Difracccedilatildeo de Raios-X de poacute

esta hipoacutetese natildeo eacute aparentemente suportada podendo a divisatildeo dos picos dever-se ao tamanho das partiacuteculas

formadas durante o crescimento dos cristais Esta hipoacutetese teraacute de ser confirmada em trabalho futuro Este eacute

um exemplo interessante da importacircncia da utilizaccedilatildeo combinada de diferentes meacutetodos de estudo na investiga-

ccedilatildeo de polimorfismo

55

Capiacutetulo 4

56

57

4 Experimental

41 Materiais e Meacutetodos

411 ndash Materiais

4111 - Preparaccedilatildeo das amostras

A pirazinamida utilizada neste trabalho foi fornecida pela Fluka com uma pureza superior a 99 As amostras

de partida de picolinamida e ibuprofeno foram adquiridas agrave Sigma com purezas de 98 e 99 respectivamen-

te tendo-se usado tambeacutem ibuprofeno padratildeo USP

Na geraccedilatildeo das formas polimoacuterficas da pirazinamida foram usados diferentes processos de cristalizaccedilatildeo No

procedimento cristalizaccedilatildeo a partir de soluccedilotildees P1 usaram-se ~ 005 mmol do composto de partida dissolvidas

em 6 mL de um dado solvente agrave temperatura ambiente as soluccedilotildees foram filtradas para uma caixa de Petri e o

solvente evaporado agrave temperatura ambiente (~ 20ordmC) Foram usados como solventes aacutegua acetona dioxano

acetonitrilo e os soacutelidos obtidos foram analizados apoacutes um periacuteodo de duas semanas O segundo procedimento

ensaiado P2 consistiu num processo de liofilizaccedilatildeo efectuado num equipamento Labconco 5 soluccedilatildeo aquosa

preacute-congelada a -80ordmC ciclo de liofilizaccedilatildeo -30ordmC durante 2h -10ordmC durante 4h 0ordmC durante 6h 5ordmC durante

6h 10ordmC durante 48h e depois mantida agrave temperatura ambiente

No caso da picolinamida foi avaliada a formaccedilatildeo de formas soacutelidas usando o procedimento P1 descrito para a

pirazinamida (P1) empregando como solventes acetato de etilo e etanol tendo-se tambeacutem estudado cristaliza-

dos a partir do fundido (P2)

Na geraccedilatildeo das formas polimoacuterficas do ibuprofeno foram igualmente usados diferentes processos de cristaliza-

ccedilatildeo usando diferentes condiccedilotildees O procedimento 1 (P1) foi realizado da mesma forma da usada em P1 da

pirazinamida No procedimento 2 (P2) as soluccedilotildees foram preparadas da mesma forma que em P1 e apoacutes a

filtraccedilatildeo foram colocadas num frigoriacutefico a 4ordmC e o solvente evaporou a esta temperatura

Foram utilizados solventes de qualidade analiacutetica

412 ndash Meacutetodos

4121 ndash Calorimetria Diferencial de Varrimento (DSC)

A teacutecnica de Calorimetria Diferencial de Varrimento (DSC) ocupa um lugar de relevo de entre os meacutetodos de

investigaccedilatildeo da estrutura dos soacutelidos Trata-se de um meacutetodo largamente vulgarizado para o qual se dispotildee de

58

equipamento que apresenta na actualidade muitas potencialidades e que permite a obtenccedilatildeo de propriedades

termodinacircmicas com elevado grau de precisatildeo

A Calorimetria Diferencial de Varrimento eacute uma teacutecnica de anaacutelise teacutermica que regista a diferenccedila de fluxo teacuter-

mico entre a amostra e a referecircncia em funccedilatildeo do tempo ou da temperatura no decorrer de um programa de

temperatura preacute-seleccionado Eacute um meacutetodo de variaccedilatildeo entaacutelpica no qual a diferenccedila no fornecimento de

energia caloriacutefica entre uma substacircncia e um material de referecircncia eacute medida em funccedilatildeo da temperatura

enquanto a substacircncia em estudo e a referecircncia satildeo submetidas a um mesmo programa de aquecimento rigoro-

samente controlado

Estas medidas fornecem dados qualitativos e quantitativos em processos endoteacutermicos (absorccedilatildeo de energia

caloriacutefica) e exoteacutermicos (libertaccedilatildeo de energia caloriacutefica) permitindo obter informaccedilotildees referentes a alteraccedilotildees

de propriedades fiacutesicas eou quiacutemicas com por exemplo temperaturas caracteriacutesticas (temperatura de fusatildeo

cristalizaccedilatildeo transiccedilatildeo viacutetrea) grau de cristalinidade de um poliacutemero diagramas de fase entalpias de transiccedilatildeo

de fase e de reacccedilatildeo estabilidade teacutermica e oxidativa grau de pureza e cineacutetica de reacccedilotildees Por este motivo a

DSC eacute amplamente aplicada na caracterizaccedilatildeo de materiais orgacircnicos e inorgacircnicos cristalinos e amorfos assim

como nas induacutestrias farmacecircutica e cosmeacutetica alimentar etc

Como limitaccedilotildees desta teacutecnica refira-se a dificuldade de interpretaccedilatildeo (acontece algum processo mas qual)

requerendo normalmente outros meacutetodos complementares para a interpretaccedilatildeo dos resultados Para aleacutem dis-

so necessita de calibraccedilatildeo em toda a gama de temperatura

De acordo com os princiacutepios operacionais os caloriacutemetros diferenciais de varrimento podem ser divididos em

dois tipos de potecircncia compensada e de fluxo de energia caloriacutefica Neste trabalho utilizou-se o DSC do pri-

meiro tipo

Nos caloriacutemetros diferenciais de varrimento de potecircncia compensada (Figura 41) as ceacutelulas ou plataformas

onde se colocam a amostra e a referecircncia encontram-se equipadas individualmente com um sensor de resistecircn-

cia de platina que mede a temperatura de cada uma e uma resistecircncia de aquecimento

Figura 41 ndash Caloriacutemetro diferencial de varrimento de potecircncia compensada

Quando eacute detectada uma diferenccedila de temperatura entre a amostra e a referecircncia devido a uma alteraccedilatildeo da

amostra eacute alterada a energia teacutermica ( tH partpart ) fornecida agrave amostra de modo a manter um diferencial de tem-

peraturas nulo entre ambas (Tamostra = Treferecircncia) Uma vez que essa quantidade de energia eacute exactamente equiva-

1 ndash Resistecircncia de aquecimento 2 ndash Termoacutemetro

59

lente agrave quantidade de energia absorvida ou libertada na transformaccedilatildeo ocorrida na amostra o seu registo forne-

ce uma medida calorimeacutetrica directa da energia associada agrave transformaccedilatildeo

Como todos os instrumentos de medida os aparelhos de DSC apresentam um certo tempo de resposta devido

a alguma resistecircncia teacutermica o que se traduz pelo aparecimento de desvios da linha de base Para aumentar o

rigor das determinaccedilotildees o sinal calorimeacutetrico (SC) determinado pelo aparelho a aacuterea do pico eacute calibrado

determinando-se uma constante de calibraccedilatildeo K tal que realQ

SCK = sendo Qreal a energia caloriacutefica realmente

dissipado na ceacutelula A constante K eacute assim funccedilatildeo da temperatura da atmosfera em torno das ceacutelulas e de

quaisquer resistecircncias que conduzam a perdas de energia caloriacutefica As temperaturas de fusatildeo de padrotildees como

o iacutendio estanho chumbo por exemplo podem ser utilizadas para calibrar a temperatura indicada pelo equipa-

mento enquanto que a entalpia de fusatildeo destas substacircncias pode ser utilizada na calibraccedilatildeo do sinal calorimeacutetri-

co

Podem realizar-se ciclos de aquecimento arrefecimento percorridos entre a temperatura do azoto liacutequido e

700ordmC que eacute o limite superior de utilizaccedilatildeo da instrumentaccedilatildeo deste tipo recolhendo uma grande riqueza de

informaccedilatildeo relativamente agrave estabilidade da substacircncia em estudo tipo de transformaccedilatildeo que ocorre a uma dada

temperatura por aquecimento ou arrefecimento mecanismo que preside a cada uma das transformaccedilotildees obser-

vadas etc

Aproveitando as potencialidades do equipamento fazendo variar a velocidade de varrimento eacute ainda possiacutevel

estudar aspectos importantes relacionados com o mecanismo das transformaccedilotildees estruturais e pocircr em evidecircn-

cia a sobreposiccedilatildeo de sinais

Estes equipamentos aleacutem de possibilitarem medidas de baixos valores de variaccedilatildeo de entalpia possibilitam

ainda a utilizaccedilatildeo de pequenas quantidades de amostra (geralmente entre 1 e 20mg)

Procedimento experimental e equipamento utilizado

Os estudos de DSC foram realizados num caloriacutemetro Perkin-Elmer Pyris 1 equipado com sistema de refrige-

raccedilatildeo Intracooler com liacutequido de refrigeraccedilatildeo etilenoglicolaacutegua (11 vv) a ndash10ordmC usando azoto como gaacutes de

purga 20mLmin

As amostras foram preparadas em caacutepsulas em alumiacutenio de 10microl e 30microl Como ceacutelula de referecircncia usou-se uma

caacutepsula vazia idecircntica agrave usada para as amostras

A calibraccedilatildeo do aparelho foi feita de forma usual agrave velocidade de 10ordmCmin utilizada na grande maioria das

amostras A calibraccedilatildeo da temperatura [4647] foi realizada com padrotildees de elevada qualidade como o bifenilo

(CRM LGC 2610 Tfus = 6893plusmn003 ordmC) aacutecido benzoacuteico (CRM LGC 2606 Tfus = 12235 plusmn 002 ordmC) iacutendio

(Perkin-Elmer x = 9999 Tfus = 15660 ordmC) e cafeiacutena (substacircncia de calibraccedilatildeo Mettler Toledo ME 18 872

Tfus = 2356 plusmn 02 ordmC) A calibraccedilatildeo da entalpia foi realizada com iacutendio (∆fusH = 3286 plusmn 13 Jmol)

As amostras foram estudadas em ciclos de aquecimento arrefecimento a vaacuterias velocidade de varrimento

como seraacute referido posteriormente na apresentaccedilatildeo dos resultados e a calibraccedilatildeo confirmada a cada caso

60

4122 ndash Termomicroscopia

A termomicroscopia consiste na observaccedilatildeo microscoacutepica das amostras submetidas a aquecimento ou arrefeci-

mento usando luz polarizada As transformaccedilotildees que podem ocorrer na amostra em estudo podem ser obser-

vadas directamente na ocular do microscoacutepio ou registadas por meio de uma cacircmara fotograacutefica em viacutedeo com

a vantagem de serem gravadas e poderem ser estudadas em pormenor posteriormente Esta teacutecnica permite a

observaccedilatildeo dos efeitos dependentes da temperatura como por exemplo a fusatildeo dos cristais detecccedilatildeo de formas

cristalinas (polimorfismo)[48ndash49]

Com base no comportamento oacuteptico eacute costume dividir as substacircncias em dois grandes grupos Num o iacutendice

de refracccedilatildeo eacute independente da direcccedilatildeo de propagaccedilatildeo da radiaccedilatildeo apresenta um valor uacutenico para uma dada

substacircncia Estas substacircncias satildeo designadas opticamente por isotroacutepicas A este grupo pertencem os soacutelidos

amorfos e os soacutelidos cristalinos com arranjo reticular cuacutebico O outro grupo eacute caracterizado por apresentar um

iacutendice de refracccedilatildeo dependente da direcccedilatildeo de propagaccedilatildeo da luz As substacircncias que a ele pertencem satildeo

designadas opticamente por anisotroacutepicas Deste grupo fazem parte todos os soacutelidos cristalinos com excepccedilatildeo

daqueles que tecircm arranjo reticular cuacutebico

Na Figura 42 representa-se o dispositivo utilizado na observaccedilatildeo de uma amostra com luz polarizada

Figura 42 ndash Esquema de um sistema para observaccedilatildeo de uma amostra com luz polarizada

Um meio isotroacutepico natildeo altera a cor da radiaccedilatildeo que nela incide Contudo produz um decreacutescimo de intensida-

de da radiaccedilatildeo que torna visiacuteveis contornos na amostra e portanto permite acompanhar variaccedilotildees de forma e

volume que nela ocorram As amostras anisotroacutepicas apresentam cor diferente da luz incidente

Procedimento experimental e equipamento utilizado

O equipamento usado esquematicamente representado na Figura 43 eacute constituiacutedo por uma placa de aqueci-

mento DSC 600 da Linkam systems por um bloco central constituiacutedo por uma unidade CI94 cuja funccedilatildeo eacute

controlar a temperatura nas etapas de aquecimento arrefecimento uma unidade LNP942 que controla a

refrigeraccedilatildeo uma unidade VTO232 e um computador Intel (R) Pentium (R) 4 que controla todo o sistema A

ceacutelula eacute aquecida com um microforno cuja temperatura eacute controlada por sensores de Pt100 Para a observaccedilatildeo

Polarizador Amostra Analisador Detector

61

oacuteptica foi utilizado um microscoacutepio Leica DMRB uma cacircmara de viacutedeo Sony CCD-IRISRGB modelo DXC-

151 AP um monitor Sony HR Triniton modelo PVM-2053MD e um gravador de viacutedeo Sony SV0-1500P VHS

VCR Na anaacutelise de imagem usou-se o software da Linkam systems com RTVMS (Real Time Viacutedeo Measurement

System)

As amostras foram preparadas por dispersatildeo de uma pequena quantidade do material a estudar na ceacutelula da

amostra sendo esta coberta com uma tampa A dispersatildeo do material na ceacutelula permite estudar o comporta-

mento de partiacuteculas isoladas o que poderaacute ser uacutetil no caso da amostra ter comportamento heterogeacuteneo As

imagens foram obtidas por utilizaccedilatildeo combinada de luz polarizada e de compensadores de onda o que confere

agrave imagem de fundo uma cor uacutenica e natildeo negra Usou-se uma ampliaccedilatildeo de 200X

As amostras foram estudadas aquecendo a amostra entre os 25ordmC e a fusatildeo tendo sido usada uma velocidade

de 10ordmCmin

Figura 43 ndash Representaccedilatildeo esquemaacutetica do equipamento usado em termomicroscopia A ndash Placa de aquecimento B ndash

Microscoacutepio C ndash Cacircmara de viacutedeo D ndash Computador E ndash Interface graacutefica F ndash Sistema de controle da refri-

geraccedilatildeo G ndash Interface de computador H ndash Viacutedeo gravador I ndash Monitor J ndash Depoacutesito de azoto liacutequido

4123 ndash Conjugaccedilatildeo dos meacutetodos de Termomicroscopia e DSC

Os resultados obtidos a partir de medidas de DSC satildeo normalmente reprodutiacuteveis e quantitativos mas natildeo

podem estar sempre prontamente correlacionadas com a respectiva transformaccedilatildeo de fase ou reacccedilatildeo quiacutemica

que ocorre na substacircncia Tecircm sido feitas tentativas para melhorar alguns meacutetodos termoanaliacuteticos atraveacutes de

uma correlaccedilatildeo entre os seus resultados e as mudanccedilas fiacutesicas ou quiacutemicas da substacircncia em questatildeo As combi-

naccedilotildees destes dois meacutetodos tecircm demonstrado grande sucesso Os efeitos que natildeo mostram nenhuma mudanccedila

de entalpia significativa com DSC podem muitas vezes ser detectadas com microscopia Por outro lado as

investigaccedilotildees termomicroscoacutepicas requerem muitas vezes estimativas dos calores de transformaccedilatildeo fusatildeo e

cristalizaccedilatildeo[50ndash51]

62

4124 ndash Espectroscopia de Absorccedilatildeo no Infravermelho

A Espectroscopia de Absorccedilatildeo no IV estaacute associada ao uso de radiaccedilatildeo electromagneacutetica nesta regiatildeo do espec-

tro para estudar a composiccedilatildeo e a estrutura da mateacuteria

A energia associada agrave absorccedilatildeo na gama do infravermelho eacute capaz de promover transiccedilotildees vibracionais-

rotacionais vibracionais ou rotacionais Considerando que a faixa mais usual de utilizaccedilatildeo corresponde agrave regiatildeo

do infravermelho meacutedio (4000 a 400 cm-1) o estudo das transiccedilotildees vibracionais eacute o mais importante Para que

uma moleacutecula seja capaz de absorver no infravermelho eacute necessaacuterio que ela apresente variaccedilotildees de momento

dipolar associada ao modo vibracional considerado[3652ndash54]

Assim quando um material for avaliado utilizando radiaccedilatildeo infravermelha seraacute obtido um espectro que rela-

ciona absorvacircncia versus comprimento de onda (normalmente eacute utilizado o nuacutemero de onda que eacute o inverso do

comprimento de onda) que indica a ocorrecircncia ou natildeo de absorccedilatildeo pelo material de energia associada agravequele

comprimento de onda Como os grupos funcionais absorvem em diferentes comprimentos de onda eacute possiacutevel

identificar os grupos quiacutemicos presentes na amostra

O polimorfismo em cristais de compostos orgacircnicos eacute causado por diferentes arranjos estruturais da mesma

moleacutecula Se as interacccedilotildees moleculares no cristal satildeo bastantes fortes decorrentes de um fenoacutemeno como as

ligaccedilotildees de hidrogeacutenio as diferenccedilas nas formas polimoacuterficas podem ser evidenciadas com teacutecnicas como a

Espectroscopia de Absorccedilatildeo no Infravermelho IV

Reflectacircncia Total Atenuada (ATR)

Em 1961 Fahrenfort descreveu uma nova teacutecnica para obtenccedilatildeo de espectros de infravermelho para compostos

orgacircnicos a Reflectacircncia Total Atenuada (ATR ndash Attenuated Total Reflectance)

O modo de ATR eacute uma teacutecnica natildeo destrutiva que permite a obtenccedilatildeo de espectros de amostras soacutelidas ou

liacutequidas tais como soacutelidos pouco soluacuteveis poacutes pastas entre outras Eacute tambeacutem adequado para caracterizaccedilatildeo de

materiais que sejam demasiado finos ou que absorvam demasiado intensamente quando analisados por espec-

troscopia de transmitacircncia Na espectroscopia de infravermelhos por ATR a superfiacutecie da amostra eacute colocada

em contacto com a superfiacutecie de um cristal apropriado muitas vezes feito de Germeacutenio (Ge) ou de Seleneto de

Zinco (ZnSe) A radiaccedilatildeo infravermelha proveniente da fonte passa atraveacutes do cristal Quando o acircngulo de

incidecircncia na interface amostra cristal excede o acircngulo criacutetico a reflexatildeo total interna da radiaccedilatildeo ocorre e uma

onda evanescente eacute estabelecida na interface A radiaccedilatildeo eacute reflectida atraveacutes do cristal penetrando na amostra a

cada reflexatildeo ao longo da superfiacutecie do cristal (como esquematizado na figura seguinte Figura 44)

63

Figura 44 ndash Sistema ATR de muacuteltipla reflexatildeo

O feixe de radiaccedilatildeo perde energia no comprimento de onda em que o material da amostra absorve Apoacutes este

processo a radiaccedilatildeo atenuada resultante eacute direccionada do cristal para o percurso normal do feixe no espectro-

fotoacutemetro sendo medida pelo detector originando o espectro da amostra A profundidade da penetraccedilatildeo da

radiaccedilatildeo na amostra e o nuacutemero total de reflexotildees ao longo do cristal podem ser controlados pela variaccedilatildeo do

acircngulo de incidecircncia assim como pela selecccedilatildeo do tipo de cristal

Num espectrofotoacutemetro ATR tem de existir um contacto muito proacuteximo entre a amostra e a superfiacutecie do cris-

tal uma vez que o efeito ATR tem lugar nesta Daiacute que se utilize por vezes uma prensa de modo a garantir um

perfeito contacto entre a superfiacutecie da amostra e o cristal como no caso dos soacutelidos particulados

Nesta teacutecnica pouca ou nenhuma preparaccedilatildeo da amostra eacute requerida o que constitui uma grande vantagem nos

estudos de polimorfismo podendo ser usada na anaacutelise de uma grande variedade de soacutelidos e liacutequidos consoan-

te o tipo de cristal

Eacute importante realccedilar que apesar dos benefiacutecios esta teacutecnica possui algumas limitaccedilotildees que incluem a sensibili-

dade inferior em comparaccedilatildeo agrave proporcionada pelos meacutetodos convencionais

Procedimento experimental e equipamento utilizado

Os estudos de espectroscopia de absorccedilatildeo no infravermelho foram realizados num espectroacutemetro FTIR Ther-

moNicolet IR300 resoluccedilatildeo de 1cm-1 com a teacutecnica da pastilha de KBr e num PerkinElmer Spectrum 400 FT-

IRATR resoluccedilatildeo de 1cm-1

As amostras foram preparadas misturando-se uma certa quantidade de amostra com brometo de potaacutessio (cer-

ca de 07 mg de amostra e 100 mg de KBr)

4125 ndash Difracccedilatildeo de Raios X

Dentre as vaacuterias teacutecnicas de caracterizaccedilatildeo de materiais a teacutecnica de difracccedilatildeo de raios X eacute a mais indicada na

determinaccedilatildeo das fases cristalinas presentes nesses materiais Isto eacute possiacutevel porque nos cristais os aacutetomos se

64

ordenam em planos cristalinos separados entre si por distacircncias da mesma ordem de grandeza dos comprimen-

tos de onda dos raios X

Ao incidir um feixe de raios X num cristal o mesmo interage com os aacutetomos presentes originando o fenoacutemeno

de difracccedilatildeo A difracccedilatildeo de raios X ocorre segundo a Lei de Bragg (Equaccedilatildeo 1) a qual estabelece a relaccedilatildeo

entre o acircngulo de difracccedilatildeo e a distacircncia entre os planos que a originaram (caracteriacutesticos para cada fase cristali-

na)[55]

Figura 45 ndash Difracccedilatildeo de raios X e a Lei de Bragg[56]

A principal aplicaccedilatildeo da difracccedilatildeo de raios X refere-se agrave identificaccedilatildeo de compostos cristalinos sejam eles orgacirc-

nicos ou inorgacircnicos

Os planos de difracccedilatildeo e as suas respectivas distacircncias interplanares bem como as densidades de aacutetomos (elec-

trotildees) ao longo de cada plano cristalino satildeo caracteriacutesticas especiacuteficas e uacutenicas de cada substacircncia cristalina da

mesma forma que o padratildeo difractomeacutetrico por ela gerado Dentre as vantagens da teacutecnica de difracccedilatildeo de raios

X para a caracterizaccedilatildeo de fases destacam-se a simplicidade e rapidez do meacutetodo a confiabilidade dos resulta-

dos obtidos (pois o perfil de difracccedilatildeo obtido eacute caracteriacutestico para cada fase cristalina) a possibilidade de anaacutelise

de materiais compostos por uma mistura de fases e uma anaacutelise quantitativa destas fases[55]

Os ensaios de difracccedilatildeo de raios X de poacute foram realizados no Centro de Estudos de Materiais no Departamen-

to de Fiacutesica da Universidade de Coimbra

Procedimento experimental e equipamento utilizado

Foi preenchido um capilar de vidro com o poacute obtido pela moagem dos soacutelidos As amostras foram colocadas

num difractoacutemetro de poacute ENRAF-NONIUS (equipado com um detector CPS120 por INEL) e os dados foram

recolhidos durante 5h usando a geometria Debye-Scherrer Foi usada radiaccedilatildeo Cu Kα1 (λ = 1540598Aring) Como

calibrante externo foi usado o AlK(SO4)212H2O

Lei de Bragg nλ = 2d sen θ (Equaccedilatildeo 1) n nuacutemero inteiro (ordem de difracccedilatildeo) λ comprimento de onda dos raios X incidentes d distacircncia interplanar θ acircngulo de difracccedilatildeo

65

Bibliografia

[1] ndash Vencato I Estruturas Cristalinas por Difracccedilatildeo de Raios-X Caderno Brasileiro de Ensino de Fiacutesica Volume 5

(1988)

[2] ndash Atkins P Paula J Atkins Fiacutesico-Quiacutemica LTC Volume 1 7ordfEdiccedilatildeo (2003-2004)

[3] ndash Drago R Physical Methods For Chemists 2ordf Ed Saunders amp H B J College Publishers 17 (1992) 702

[4] ndash Giron D Thermochimica Acta 248 (1995) 1

[5] ndash Nangia A Accounts of Chemical Research 41 5 (2008) 595

[6] ndash Froehlich PE Gasparotto FS Journal of Basic and Applied Pharm Sciences 26 3 (2005) 205

[7] ndash Llinagraves A Goodman J Drug Discovery Today 13 516 (2008) 198

[8] ndash Costa L Universidade Federal do Rio Grande do Sul ldquoAvaliaccedilatildeo do Polimorfismo de Faacutermacos utiliza-

dos para a produccedilatildeo de medicamentos geneacutericos no Brasilrdquo (2005)

[9] ndash Lachman L Liebeman HA et all Teoria e Praacutetica na Induacutestria Farmacecircutica 1 (2005) 505

[10] ndash Bernstein J Crystal Polymorphism Engineering of Crystalline Materials Properties Springer Netherlands (2008) 87

[11] ndash Rodriacuteguez-Spong B Price C et all D Advanced Drug Delivery 56 (2004) 241

[12] ndash Buerger A Ramberger R Mikrochimica Acta 2 (1979) 259

[13] ndash Erdemir D Lee A et all Accounts of Chemical Research 42 (2009) 621

[14] ndash Manrich S Zanotto E et all Poliacutemeros Ciecircncia e Tecnologia ldquoAplicabilidade da Teoria Claacutessica da Nuclea-

ccedilatildeo Modificada (CD-CNT) agrave Cristalizaccedilatildeo de Poliacutemerosrdquo

[15] ndash Aaltonen J Allesoslash M et all European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics 71 (2009) 23

[16] ndash Chis V Picircrnau A et all Chemical Physics 316 (2005) 153

[17] ndash wwwffuppttoxicologiamonografiasano0304TuberculosedocPIRAZINAMIDAhtml

[18] ndash Becker C Dressman JB et all Journal of Pharmaceutical Sciences 97 9 (2008) 3709

[19] ndash Takaki Y Sasada Y Watanabeacute T Acta Crystallographica 13 (1960) 693

[20] ndash Ro G Sorum H Acta Crystallographica B28 (1972) 991

[21] ndash Ro G Sorum H Acta Crystallographica B28 (1972) 1677

[22] ndash Nakata K Takaki Y Memoirs of Osaka Kyoiku University Ser III Natural science and applied science 36 (1987)

93

[23] ndash Borba A Albrecht M et all Physical Chemistry Chemical Physics 10 (2008) 7010

[24] ndash Takano T Sasada Y et all Acta Crystallographica 21 (1966) 514

[25] ndash Borba A Zavaglia A et all Journal of Physical Chemistry A 112 (2008) 45

[26] ndash Marques L Departamento e Centro de Quiacutemica da Universidade de Eacutevora ldquoO Ibuprofeno Um faacutermaco com

sucessordquo

[27] ndash Perlovich G Kurkov S et all Journal of Pharmaceutical Sciences 93 (2004) 654

[28] ndash Rasenack N Muumlller B International Journal of Pharmaceutics 245 (2002) 9

[29] ndash Carvalho P Cass Q et all Brazilian Journal of Chemical Engineering 23 (2006) 291

[30] ndash Khan G Jiabi Z Drug Development and Industrial Pharmacy 24(5) (1998) 463

[31] ndash Rasenack N Muumlller W Development and Industrial Pharmacy 28 (2002) 1077

66

[32] ndash Dudognon E Danegravede F et all Pharmaceutical Research 25 (2008) 2853

[33] ndash wwwscribdcomdoc4003825Fisica-Difraccao-de-Raio-X (28082010)

[34] ndash Delgado M Marquez F et all Spectroscopy Lett 21 (1998) 841

[35] ndash Lautie A Froment F et all Spectroscopy Lett 9 (1976) 289

[36] ndash Chis V Pirnau A et all Chemical Physics 316 (2005) 153

[37] ndash Kalkar K Bhosekar M et all Spectrochimica Acta Part A 45 (1989) 635

[38] ndash Favila A Gallo M Mitnik D Journal of Molecular Modeling 13 (2007) 505

[39] ndash Gunasekaran S Sailatha E et all Indian Journal of Pure and Applied Physics 47 (2009) 259

[40] ndash Akyuz S Journal of Molecular Structure 651 (2003) 541

[41] ndash Jurneacuteen P Werngren J et all Antimicrobial Agents and Chemotheraphy 52 5 (2008) 1852

[42] ndash Garekani H Sadeghi F et all Drug Development and Industrial Pharmacy 27(8) (2001) 803

[43] ndash Kawakami K Miyoshi K et all Journal of Pharmaceuticals Sciences 95 (2006) 1354

[44] ndash Lee T Chang G Crystal Growth and Design 9 (2009) 3551

[45] ndash Xue Y Zhao Q et all Journal of Colloid and Interface Science 243 (2001) 388

[46] ndash Sabbah R An W et all Thermochimica Acta 331 (1999) 93

[47] ndash Gatta G Richardson J et all Pure and Applied Chemistry 78 (2006) 1455

[48] ndash Seefeldt K Miller J et all Journal of Pharmaceutical Sciences 96 5 (2007) 1147

[49] ndash Charsley E Stewart C et all Journal of Thermal Analysis and Calorimetry 72 (2003) 1087

[50] ndash Celis K Driessche I et all Measurement Science Review 1 1 (2001) 181

[51] ndash Wiedemann H Bayer G Journal of Thermal Analysis 30 (1985) 1273

[52] ndash wwwgooglept

[53] ndash Brittain H Journal of Pharmaceutical Sciences 86 4 (1997) 405

[54] ndash Norris T Aldridge P Sekulic S Analyst 122 (1997) 549

[55] ndash Albers A Melchiades F et all Ceracircmica 48 305 (2002) 34

[56] ndash Kahn H PMI-2201 Difracccedilatildeo de Raios X 1

[57] ndash Tuberculosis 88 2 (2008) 141

[58] ndash Akyuz S Journal of Molecular Structure 651-653 (2003) 541

[59] ndash Brittain H (ed) Physical Characterization of Pharmaceutical Solids (1995)

[60] ndash Šestaacutek J Comprehensive Analytical Chemistry XII XI (1984)

[61] ndash Casimiro MH Leal JP et all Anaacutelise Calorimeacutetrica aplicada a Poliacutemeros Bioloacutegicos 29

[62] ndash Yu-Chu M Li Thermochimica Acta 476 (2008) 1

[63] ndash Morbidoni H Quiacutemica Viva 3 (2004)

[64] ndash Yoshida S Pharmaceutical Society of Japan 11 5 (1963) 628

[65] ndash Sreevatsan S Pan X et all Antimicrobial Agents and Chemotheraphy 41 3 (1997) 636

[66] ndash Wesotowski M Konarski T Journal of Thermal Analysis 45 (1995) 1199

[67] ndash Vippagunta S Brittain H Grant D Advanced Drug Delivery 48 (2001) 3

[68] ndash Nunes S Euseacutebio M et all International Journal of Pharmaceutics 285 (2004) 13

[69] ndash Akalin E Akyuz S Vibrational Spectroscopy 42 (2006) 333

[70] ndash Szablowicz M Karpiński A et all Transition Metal Chemistry 31 (2006) 1075

67

[71] ndash Castro R Maria T et all Crystal Growth amp Design 10 (2010) 274

[72] ndash Correcirca R Lima D et all Laboratoacuterio de Cristalografia Instituto de Fiacutesica de Satildeo CarlosUSP

[73] - Buerger A Ramberger R Mikrochimica Acta 2 (1979) 273

[74] ndash Wirth D Stephenson G Organic Process Research amp Development 1 (1997) 55

[75] ndash Wang Y Li Y et all Spectrochimica Acta Part A 56 (2000) 2637

[76] ndash Byrn S Pfeiffer R et all Pharmaceutical Research 12 (1995) 945

[77] ndash Khankari R Grant D Thermochimica Acta 248 (1995) 61

[78] ndash Gavezzotti A Fillippini G Journal of the American Chemical Society 117 (1995) 12299

[79] ndash Hancock B Zografi G Journal of Pharmaceuticals Sciences 86 (1997) 1

[80] ndash Yu L Advanced Drug Delivery Reviews 48 (2001) 27

[81] ndash Kitamura M Journal of Crystal Growth 237-239 (2002) 2205

[82] ndash Snider D Addicks W et all Advanced Drug Delivery Reviews 56 (2004) 391

[83] ndash Allesoslash M Berg F et all Journal of Pharmaceuticals Sciences 97 (2008) 2145

[84] ndash Lerdkanchanaporn S Dollimore D Journal of Thermal Analysis 49 (1997) 879

[85] ndash Beach J Park M et all Pharmaceutical Development and Technology 10 (2005) 413

[86] ndash Passerini N Albertini B et all European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics 15 (2002) 71

68

69

Apecircndice

70

71

Algoriacutetmo de decisatildeo Q6A

(1)

Pesquisa de polimor-fos com o novo

faacutermaco

Apresenta diferentes polimorfos

NAtildeO Nenhuma acccedilatildeo a ser

tomada

SIM

Caracterizar as formas por - Difracccedilatildeo de raios-X de poacute - DSC Anaacutelise Teacutermica - Microscopia - Espectroscopia

IR PARA 2

72

(2)

Os polimorfos apre-sentam diferentes

propriedades

NAtildeO

SIM

Afecta a seguranccedila e a eficaacutecia do faacutermaco

Nenhum teste ou criteacuterio de aceitaccedilatildeo para o faacutermaco

NAtildeO

SIM

Estabelecer um criteacuterio de aceitaccedilatildeo para os polimorfos do faacutermaco IR PARA 3

73

(3)

Observa-se em (1) que primeiramente se estabelecem as caracteriacutesticas das possiacuteveis formas cristalinas do faacuter-

maco e as suas propriedades fiacutesico-quiacutemicas conforme o caso bem como a sua forma de detecccedilatildeo pelas meto-

dologias indicadas

Posteriormente a acccedilatildeo (2) visa estabelecer o impacto destas formas polimoacuterficas na seguranccedila e eficaacutecia do

faacutermaco auxiliando na determinaccedilatildeo de criteacuterios de aceitaccedilatildeo do faacutermaco e na avaliaccedilatildeo do risco sanitaacuterio que

representa tal fenoacutemeno num caso especiacutefico Havendo este risco o ICH estabeleceu em (3) vias de monitori-

zaccedilatildeo das alteraccedilotildees

O faacutermaco encontra-se dentro dos criteacuterios de

aceitaccedilatildeo dos ensaios de qualidade com modifica-

ccedilatildeo na proporccedilatildeo dos polimorfos

SIM Nenhum teste ou criteacuterio de aceitaccedilatildeo

para o faacutermaco

NAtildeO

Monitorar o polimorfismo durante a estabilidade do faacutermaco

A modificaccedilatildeo pode afectar a seguranccedila ou a

eficaacutecia

NAtildeO Natildeo haacute necessidade de estabelecer criteacuterios de aceitaccedilatildeo para polimorfis-

mo do faacutermaco

SIM

Estabelecer criteacuterios de aceitaccedilatildeo consis-tente com a seguranccedila eou eficaacutecia

29

34ordmC 97ordmC 135ordmC 153ordmC

155ordmC 158ordmC 172ordmC 177ordmC

184ordmC 187ordmC 189ordmC 192ordmC

Figura 29 ndash Transiccedilotildees de fase observadas para a pza comercial por termomicroscopia de luz polarizada no decurso do

aquecimento de 25ordmC a 197ordmC β = 10ordmCmin ampliaccedilatildeo 200x

Estas imagens confirmam a identificaccedilatildeo das transiccedilotildees discutidas acima

Seguidamente fez-se um estudo mais pormenorizado destes resultados realizando dois aquecimentos um pri-

meiro ateacute ao fim da transiccedilatildeo de fase (de 25ordmC ateacute 160ordmC) seguido de arrefecimento ateacute 25ordmC e depois de aque-

cimento ateacute agrave fusatildeo (de 25ordmC ateacute 197ordmC) Os resultados obtidos estatildeo exemplificados na Figura 210 Nos pro-

cessos de arrefecimento natildeo foi registado qualquer pico (arrefecimento conduzido a 20ordmCmin 10ordmCmin

5ordmCmin e 2ordmCmin)

20000 40000 60000 80000 100000 120000 140000 160000 180000 200000

200000

300000

400000

500000

600000

2

Flu

xo d

e C

alo

r (m

W)

Temperatura (C)

1

Figura 210 ndash Curva de DSC da pza comercial com β = 10ordmCmin e m = 115mg a) 1ordm aquecimento de 25ordmC a 160ordmC

b) 2ordm aquecimento de 25ordmC a 197ordmC apoacutes arrefecimento do soacutelido 2 ateacute agrave temperatura ambiente

a)

b)

20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

Temperatura (ordmC)

20

30

40

50

60

30

Os resultados de quatro experiecircncias levadas a cabo nestas condiccedilotildees estatildeo indicados na Tabela 23

Tabela 23 ndash Valores de temperatura e de entalpia de transiccedilatildeo obtidos por aquecimento da

pirazinamida polimorfo α nas condiccedilotildees indicadas na Figura 210 β = 10ordmCmin

Curva a) Curva b)

Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) 1 1464 14 1885 281 2 1462 12 1879 284 3 1462 16 1882 277 4 1465 14 1884 282

Meacutedia e desvio padratildeo 1463plusmn02 14plusmn02 1883plusmn02 281plusmn03

Com estes resultados podemos confirmar a existecircncia de uma transiccedilatildeo de fase por volta dos 146ordmC (no 1ordm

aquecimento) Tonset = (1463 plusmn 02)ordmC ∆H = (14 plusmn 02) kJmol n = 4 e apenas a ocorrecircncia de fusatildeo por

volta dos 188ordmC no 2ordm aquecimento Tonset = (1883 plusmn 02)ordmC ∆H = (281 plusmn 03) kJmol Pode concluir-se que a

forma inicial da pza comercial se transforma noutra e que eacute esta segunda que sofre fusatildeo

O espectro de infravermelho da amostra obtida apoacutes a transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido Figura 211 aponta para a trans-

formaccedilatildeo do polimorfo α no polimorfo γ

3600 3450 3300 3150 3000

-01

00

01

02

03

04

05

06

07

08

09

10

3285

3414

Absorvancia au

Numero de onda cm-1

a)

b)

3430

33073244

3164

3085

2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400

-01

00

01

02

03

04

05

06

07

08

09

10

4371523

1601

617

1157

1512

1578

1610

546

651775

877

1025

10541169

1374

1582

Absorvancia au

Numero de onda cm-1

a)

b)

1706

1687

Figura 211 ndash Espectro de IV da pza comercial a) composto de partida b) apoacutes transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido i) 3650 ndash 2800 cm-

1 ii) 2000 ndash 400 cm-1

Com a teacutecnica de difracccedilatildeo de raios X aplicada a uma amostra de pza comercial aquecida ateacute 160ordmC confirmou-

se que a forma cristalina final (apoacutes transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido) eacute a forma gama (γ-pirazinamida)

Uma amostra obtida por aquecimento do polimorfo α ateacute 160ordmC foi deixada agrave temperatura ambiente e foi

novamente analisada 3 meses depois efectuando um aquecimento ateacute 197ordmC verificando-se que mesmo apoacutes

este tempo natildeo sofreu alteraccedilatildeo o termograma obtido eacute similar ao apresentado na Figura 210 b)

Para o polimorfo obtido por liofilizaccedilatildeo polimorfo γ o estudo calorimeacutetrico por DSC conduziu a curvas

exemplificadas na Figura 212 o que era o esperado atendendo aos resultados jaacute referidos

i) ii)

31

20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

20

40

60

80

Temperatura (C)

Flu

xo

de

ca

lor

(mW

)

Figura 212 ndash Curva de DSC do polimorfo γ da pirazinamida aquecimento de 25ordmC ateacute 197ordmC β = 10ordmCmin

m = 303mg

Na curva de DSC do polimorfo γ (Figura 212) observa-se apenas um sinal endoteacutermico correspondente agrave

fusatildeo da amostra De um conjunto de 3 amostras independentes obteve-se para o processo de fusatildeo os valores

de Tonset = (1882 plusmn 01)ordmC e ∆H = (280 plusmn 02)kJmol Tabela 24

Tabela 24 ndash Valores de temperatura e de entalpia de transiccedilatildeo de fase registada no aque-

cimento da pirazinamida polimorfo γ β = 10ordmCmin

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

1 1881 280 2 1881 278 3 1883 282

Meacutedia e desvio padratildeo 1882plusmn01 280plusmn02

Com estes resultados podemos concluir que esta forma polimoacuterfica da pirazinamida natildeo experimenta qualquer

transformaccedilatildeo soacutelido-soacutelido antes da fusatildeo

A amostra de pza cristalizada de acetona (polimorfo δ) foi tambeacutem caracterizada por calorimetria diferencial de

varrimento realizando ensaios de aquecimento ateacute 197ordmC com velocidade de 10ordmCmin (Figura 213)

32

20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

20

40

60

Temperatura (C)

Flu

xo

de

ca

lor

(mW

)

Figura 213 ndash Curva de DSC do polimorfo δ da pirazinamida (aquecimento de 25ordmC ateacute 197ordmC β = 10ordmCmin

m = 147mg)

Podemos verificar novamente a ocorrecircncia de duas transformaccedilotildees endoteacutermicas sendo que a primeira corres-

ponde a transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido Tonset = (1305 plusmn 03) ordmC ∆H = (17 plusmn 02) kJmol n = 5 e a segunda agrave fusatildeo

Tonset = (1883 plusmn 01) ordmC ∆H = (276 plusmn 06) kJmol n = 5 A Tabela 25 resume os resultados obtidos

O polimorfo δ foi entatildeo aquecido ateacute 165ordmC (apoacutes a transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido) natildeo se tendo observado qualquer

transiccedilatildeo de fase no arrefecimento subsequente ateacute agrave temperatura ambiente O espectro de difracccedilatildeo de raios-X

de poacute da amostra resultante deste ciclo de aquecimento arrefecimento permitiu concluir que a forma delta se

transforma no polimorfo gama apoacutes aquecimento

Tabela 25 ndash Valores de temperatura e de entalpia das transiccedilotildees de fase registadas no aqueci-

mento da pirazinamida polimorfo δ β = 10ordmCmin

1ordmPico 2ordmPico

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) 1 1308 18 1884 279 2 1303 17 1881 268 3 1304 18 1884 275 4 1301 14 1883 279 5 1307 17 1882 278

Meacutedia e desvio padratildeo 1305plusmn03 17plusmn02 1883plusmn01 276plusmn06

Na Figura 214 a) podemos verificar a existecircncia de uma grande irregularidade no pico correspondente agrave transi-

ccedilatildeo soacutelido-soacutelido o que poderaacute indicar a co-existecircncia de vaacuterias transformaccedilotildees Sendo assim fez-se um novo

estudo efectuando um aquecimento ateacute 137ordmC que eacute a zona onde existem os vaacuterios picos (Figura 214 b)) O

espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute desta amostra confirmou tratar-se da forma γ da pirazinamida natildeo ocor-

33

rendo qualquer outra transiccedilatildeo de fase apesar da irregularidade apresentada nos picos que poderaacute resultar de

heterogeneidade das partiacuteculas soacutelidas

120 140

32

34

36

Flu

xo

de

Calo

r (m

W)

Temperatura (C)

b) Aquecimento ateacute 165 C

a) Aquecimento ateacute 137 C

Figura 214 ndash Curvas de DSC para a pza cristalizada em acetona β = 10ordmCmin a) aquecimento de 25ordmC ateacute 137ordmC m =

147 mg b) aquecimento de 25ordmC ateacute165ordmC m = 152 mg

Foram obtidas para a amostra de pirazinamida gerada por cristalizaccedilatildeo em acetonitrilo amostra 6 na Tabela

21 as curvas de DSC apresentadas na Figura 215 registadas em diferentes condiccedilotildees experimentais aquecimen-

to ateacute agrave fusatildeo no caso da curva a e num ciclo de aquecimentos arrefecimentos no caso das curvas b Os arrefe-

cimentos foram realizados a 10ordmCmin natildeo se registando qualquer transiccedilatildeo de fase nesses varrimentos

Figura 215 ndash Curvas de DSC para a pza cristalizada em acetonitrilo (polimorfos α e δ) a m = 161 mg aquecimento de

25ordmC ateacute 197ordmC b1 m = 181 mg aquecimento de 25ordmC ateacute 135ordmC b2 aquecimento de 25ordmC ateacute 165ordmC apoacutes

arrefecimento de b1 ateacute 25ordmC b3 aquecimento de 25ordmC ateacute 197ordmC apoacutes arrefecimento de b2 ateacute 25ordmC β =

10ordmCmin

Temperatura (ordmC)

Flu

xo d

e C

alo

r (m

W)

34

Na Figura 215 observam-se duas transiccedilotildees endoteacutermicas antes do pico de fusatildeo Estas transformaccedilotildees de fase

foram estudadas por espectroscopia de IV

O espectro de IV da amostra de partida Figura 216 a) confirma que na cristalizaccedilatildeo em acetonitrilo foi gerada

uma mistura dos polimorfos α e δ (Figura 216 a)) Registou-se tambeacutem espectros de IV da amostra aquecida ateacute

135ordmC (como na curva de DSC b1 da Figura 215) Figura 216 b)) seguida de arrefecimento ateacute 25ordmC e da

amostra aquecida ateacute 165ordmC Figura 216 c)

Figura 216 ndash Espectro de Infravermelho de a) amostra de pirazinamida cristalizada em acetonitrilo b) amostra anterior

apoacutes aquecimento ateacute 135ordmC c) amostra apoacutes aquecimento ateacute 165ordmC A) espectros dos polimorfos α e

δ puros B) espectro do polimorfo γ puro

Satildeo evidentes a partir da Figura 216 as transiccedilotildees do polimorfo δ para o polimorfo α que posteriormente se

transforma no polimorfo γ A identidade das fases soacutelidas foi ainda confirmada por difracccedilatildeo de raios-X reali-

zadas em amostras preparadas de forma similar

Apesar de natildeo poder ser obtida a forma polimoacuterfica β pura os dados de DSC e termomicroscopia realizados na

amostra 5 (β + γ) mostram uma transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido endoteacutermica aos 95ordmC β = 10ordmCmin (Figura 217)

originando o polimorfo γ como depois foi confirmado por espectroscopia de IV e pela temperatura de fusatildeo

caracteriacutestica

Numero de onda cm-1

Absorv

ancia

u

a

a)

b)

c)

A

B

35

Figura 217 ndash a) Curvas de aquecimento da pza cristalizada de dioxano polimorfos β e γ m = 166 mg β = 10ordmCmin b)

Imagens de termomicroscopia registadas antes e depois da transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido

Estabilidade relativa dos polimorfos de pirazinamida

Todas as transiccedilotildees de fase verificadas no estudo da pirazinamida satildeo endoteacutermicas e na ausecircncia de mudanccedilas

conformacionais significativas da moleacutecula de pza nos diferentes polimorfos este comportamento aponta para

uma relaccedilatildeo enantiotroacutepica entre as fases envolvidas [122641] De acordo com Burger e Ramberger esta regra

da entalpia da transiccedilatildeo faz previsotildees correctas em 99 dos casos [26] A partir do estudo do comportamento

teacutermico das formas α β δ e γ da pirazinamida pode-se prever o diagrama energia de Gibbs em funccedilatildeo da tem-

peratura que se apresenta na Figura 218

Figura 218 ndash Diagrama de energia temperatura das formas cristalinas (α β δ e γ) da pirazinamida G representa a ener-

gia de Gibbs T a temperatura de transiccedilatildeo

Temperatura (ordmC)

dQ

dt

(mW

)

a) b)

Antes da transiccedilatildeo Depois da Transiccedilatildeo

Temperatura

Energ

ia

36

De acordo com este diagrama o polimorfo δ eacute a forma soacutelida termodinamicamente estaacutevel agrave temperatura

ambiente e o polimorfo γ eacute a forma cristalina mais estaacutevel acima de ~ 145ordmC De realccedilar a elevada estabilidade

cineacutetica de todas as formas polimoacuterficas da pirazinamida

22 Estudo da Picolinamida

Na tabela satildeo apresentadas imagens registadas sob luz polarizada das formas soacutelidas obtidas por cristalizaccedilatildeo a

partir das soluccedilotildees e tambeacutem da amostra de partida

Tabela 26 ndash Picolinamida Imagens dos soacutelidos obtidos em diferentes condiccedilotildees experimentais (luz polarizada

ampliaccedilatildeo 200x)

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

1

-

Amostra comercial

4

Etanol

P1

2

Acetato de etilo

P1

5

Etanol

P2

3

Acetato de etilo

P2

Foram observadas formas cristalinas com diferentes morfologias Quer na utilizaccedilatildeo de acetato de etilo quer na

amostra comercial foram obtidos cristais com a forma de placas apesar de apresentarem tamanhos diferentes

Os cristais que precipitaram usando etanol como solvente apresentam a forma de aglomerados esfeacutericos

Devido a problemas teacutecnicos com o difractoacutemetro de raios-X de poacute do Departamento de Fiacutesica da Universida-

de de Coimbra natildeo foi possiacutevel caracterizar as amostras por este meacutetodo

221 ndash Estudo da Picolinamida comercial

Apenas a picolinamida comercial foi caracterizada num equipamento de difracccedilatildeo de raios-X de poacute sendo a

amostra sujeita a moagem antes do ensaio O difractograma obtido estaacute representado na Figura 219 juntamen-

te com o espectro simulado da forma cristalina de picolinamida que se encontra caracterizada estruturalmente

37

[24] O difractograma de poacute da picolinamida comercial tem picos caracteriacutesticos a 2θ = 1665 1737 2068

2516 2802 3500ordm

10 20 30 40

Inte

nsid

ade

2Theta

b) Simulado

a) Experimental

Figura 219 ndash Espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute da picolinamida comercial a) experimental b) simulado

Da comparaccedilatildeo entre os dois difractogramas natildeo eacute possiacutevel afirmar que nos dois casos as moleacuteculas tenham a

mesma orientaccedilatildeo cristalograacutefica Voltaremos a discutir estes resultados mais tarde

O comportamento teacutermico da amostra de picolinamida comercial foi investigado por calorimetria diferencial de

varrimento e por termomicroscopia com luz polarizada

Na Figura 220 eacute apresentada uma curva tiacutepica obtida no estudo da picolinamida comercial por calorimetria

diferencial de varrimento com uma velocidade de varrimento β = 10ordmCmin realizando um aquecimento de

25ordmC ateacute 115ordmC

20 40 60 80 100

20

40

Temperatura (C)

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Figura 220 ndash Curva de DSC para a PA comercial aquecimento de 25ordmC ateacute 115ordmC β = 10ordmCmin m = 138mg

A curva de DSC da PA comercial Figura 220 apresenta tipicamente trecircs sinais endoteacutermicos De um conjunto

de 3 amostras independentes obteve-se para o 1ordmpico os valores de Tonset = (802plusmn005) ordmC e ∆H =

38

(020plusmn001)kJmol para o 2ordmpico os valores de Tonset = (10175plusmn008) ordmC e ∆H = (022plusmn001) kJmol e para o

3ordmpico os valores de Tonset = (1067plusmn01) ordmC e ∆H = (187plusmn005) kJmol Tabela 27

Tabela 27 ndash Valores de temperatura e de entalpia das transiccedilotildees de fase registadas no aquecimento da pico-

linamida amostra comercial β = 10ordmCmin

1ordmPico 2ordmPico 3ordmPico

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) 1 802 020 1018 022 1066 187 2 802 019 1017 022 1068 187 3 802 020 1018 021 1067 188

Meacutedia e desvio padratildeo 802plusmn005 020plusmn001 10175plusmn008 022plusmn001 1067plusmn01 187plusmn005

Imagens de termomicroscopia obtidas num varrimento realizado em condiccedilotildees idecircnticas satildeo apresentadas na

Figura 221 e confirmam o primeiro processo endoteacutermico como uma transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido

25ordmC 86ordmC 96ordmC 98ordmC

108ordmC 115ordmC

Figura 221 ndash Transiccedilotildees de fase observadas para a PA comercial por termomicroscopia de luz polarizada no decurso do

aquecimento de 25ordmC a 115ordmC β = 10ordmCmin ampliaccedilatildeo 200x

Uma vez confirmada a existecircncia de transiccedilotildees soacutelido-soacutelido no aquecimento da amostra de picolinamida

comercial estudou-se este processo em mais pormenor Fizeram-se ciclos de aquecimento arrefecimento ateacute

95ordmC e ateacute 105ordmC (temperaturas a que se verifica o fim da transiccedilatildeo) que se encontram representadas nas Figu-

ras 222 e 223

39

20 30 40 50 60 70 80 90 100

19

20

21F

luxo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

Arrefecimento

1 Aquecimento

20 40 60 80 100 120

20

30

40

Temperatura (C)

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Figura 222 ndash Curvas de DSC para a PA comercial β = 10ordmCmin m = 147mg a) aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC segui-

do de arrefecimento ateacute 25ordmC b) 2ordm aquecimento de 25ordmC ateacute 115ordmC

20 30 40 50 60 70 80 90 100 110

19

20

21

22

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

Arrefecimento

1 Aquecimento

20 40 60 80 100 120

20

30

40

Temperatura (C)

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Figura 223 ndash Curvas de DSC para a PA comercial β = 10ordmCmin m = 143mg a) aquecimento de 25ordmC ateacute 105ordmC segui-

do de arrefecimento ateacute 25ordmC b) 2ordm aquecimento de 25ordmC ateacute 115ordmC

Como eacute visiacutevel na Figura 222 no processo de arrefecimento natildeo eacute registada qualquer transiccedilatildeo de fase o que se

confirma pela ausecircncia de endoteacutermica correspondente agrave transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido na curva b) Em contrapartida

no processo de arrefecimento ilustrado na Figura 223 regista-se um processo exoteacutermico de baixa energia e no

aquecimento subsequente apenas o principal pico de fusatildeo eacute observado

Antes de passar agrave avaliaccedilatildeo por espectroscopia de Infravermelho dos diferentes soacutelidos obtidos nestes ciclos de

aquecimento arrefecimento referiremos os resultados de estudos por DSC dos soacutelidos obtidos por arrefeci-

mento do fundido

Nas Figuras 224 e 225 ilustram-se alguns resultados de ciclos de aquecimento arrefecimento a partir do fun-

dido β = 10ordmCmin Como se vecirc na Figura 224 c) apoacutes a cristalizaccedilatildeo do fundido satildeo obtidos dois picos de

elevada entalpia com Tonset = 102ordmC e 106ordmC que indiciam fusatildeo de duas formas polimoacuterficas diferentes Com

base nestes resultados eacute razoaacutevel interpretar a transiccedilatildeo a 102ordmC como um processo de fusatildeo Neste sentido o

ciclo aquecimento arrefecimento ilustrado na Figura 223 a) terminaria com a fusatildeo de uma contribuiccedilatildeo resi-

a) b)

a) b)

40

dual de uma forma soacutelida que no arrefecimento cristaliza no polimorfo mais abundante obtendo-se em seguida

fusatildeo desta forma pura Figura 223 b) Pode concluir-se que da comparaccedilatildeo das Figuras 224 e 225 que o arre-

fecimento do fundido pode resultar em formaccedilatildeo de estruturas diferentes em ciclos diferentes

20 40 60 80 100 120

-20

-10

0

10

20

30

40

50

Flu

xo

de C

alo

r (m

W)

Temperatura (C)

c) 2 Aquecimento

b) Arrefecimento

a) 1 Aquecimento

Figura 224 ndash Curvas de DSC para a PA comercial β = 10ordmCmin m = 164mg aquecimento seguido de arrefecimento e

novo aquecimento

20 40 60 80 100 120

-50

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

50

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

e) 3 Aquecimento

d) 2 Arrefecimento

c) 2 Aquecimento

b) 1 Arrefecimento

a) 1 Aquecimento

Figura 225 ndash Curvas de DSC para a PA comercial m = 147mg 1ordmaquecimento β = 10ordmCmin 1ordmarrefecimento β =

1ordmCmin 2ordmaquecimento β = 10ordmCmin 2ordmarrefecimento β = 10ordmCmin 3ordmaquecimento β =

10ordmCmin

Foram registados os espectros de FTIRATR da amostra obtida em ciclos de aquecimento arrefecimento

como referidos na Figura 222 a) e 223 a) Os espectros satildeo apresentados na Figura 226 onde estatildeo tambeacutem

identificadas as bandas principais

41

000

005

010

015

1612

316832751294

695

749

784

825

996

1043

10881155

1221

1246

1288

1386

1440

1468

15671586

1668

C 105

000

007

014

16143060

327434113450

1567

695

749

793

825

910

996

104310911164

1250

1288

1386

1443

1468

1586

Ab

so

rva

ncia

u

a

C 95

3300 3000 2700 1600 1400 1200 1000 800

000

008

016

3060

3451

15671601

1662

31663432

698

755

793

828907

996

10401094

1145

1285

1386

1440

15861659

3166

3273

Numero de onda cm-1

C 253415

Figura 226 ndash Espectro de IVATR da PA comercial a) composto de partida b) apoacutes aquecimento ateacute 95ordmC c) apoacutes

aquecimento ateacute 105ordmC

Eacute interessante verificar a semelhanccedila do perfil das bandas do espectro da picolinamida comercial Figura 226 a)

na regiatildeo de elongaccedilatildeo do NndashH com o dos espectros dos polimorfos α e δ da pirazinamida (Figuras 25 e 27)

Relembremos que nestas duas fases da pirazinamida haacute associaccedilatildeo molecular com a formaccedilatildeo de dois diacutemeros

centrossimeacutetricos que estatildeo tambeacutem presentes no cristal da picolinamida

Os espectros dos soacutelidos resultantes dos diferentes tratamentos teacutermicos diferem principalmente como espera-

do na regiatildeo de elongaccedilatildeo do NndashH e na amida I O espectro c) apresenta grande semelhanccedila com o obtido por

Fausto e Colaboradores [23 25] para um cristal obtido por annealing dum filme de vidro a T = 280 K e corres-

ponde a um polimorfo diferente do que estaacute presente na amostra de partida

O espectro apresentado na Figura 226 b) na interpretaccedilatildeo que temos vindo a fazer seria originado por uma

mistura de polimorfos Para a validaccedilatildeo desta interpretaccedilatildeo seraacute essencial proceder ao estudo por difracccedilatildeo de

raios-X de poacute das amostras preparadas de modo idecircntico

Numa nota final apresenta-se na Figura 227 A o espectro FTIRATR registado apoacutes moagem da amostra de

picolinamida comercial em almofariz no procedimento habitualmente usado na preparaccedilatildeo de pastilha para

infravermelho Como eacute evidente da comparaccedilatildeo com o espectro da amostra analisada sem preparaccedilatildeo Figura

227 B a moagem produz alteraccedilatildeo da forma polimoacuterfica Lembremos que na obtenccedilatildeo do espectro de difrac-

ccedilatildeo de raios-X de poacute apresentado na Figura 219 se procedeu agrave moagem do composto Seraacute portanto necessaacute-

rio realizar mais ensaios sobre a amostra comercial para confirmar as conclusotildees que a Figura 219 indica as

diferenccedilas observadas nos difractogramas poderatildeo resultar da moagem da amostra

a)

b)

c)

42

3600 3500 3400 3300 3200 3100 3000 2900 2800

000

005

010

015

Ab

so

rvacircn

cia

(u

a)

Numero de onda (cm-1)

B Amostra comercial

A Amostra comercial sujeita a moagem

1600 1400 1200 1000 800 600

000

005

010

015

020

025

030

Abso

rvacirc

ncia

(u a

)

Numero de onda (cm-1)

B Amostra comercial

A Amostra comercial sujeita a moagem

Figura 227 ndash Espectro de IVATR da picolinamida a) 3600 ndash 2800 cm-1 b) 1700 ndash 600 cm-1 A amostra comercial sujeita

a moagem B amostra comercial

222 ndash Estudo da Picolinamida cristalizada em acetato de etilo e em etanol

A investigaccedilatildeo do comportamento teacutermico das diferentes amostras obtidas por cristalizaccedilatildeo em soluccedilatildeo por

calorimetria diferencial de varrimento de 25ordmC ateacute agrave fusatildeo estaacute ilustrado nas Figuras 228 a 229 Para os soacutelidos

obtidos por cristalizaccedilatildeo em etanol e em acetato de etilo agrave temperatura ambiente eacute registado um pico de fusatildeo

largo com temperatura de onset entre 96 e 97ordmC e entalpia compreendida entre 15 e 18 kJmol Os ensaios

foram efectuados 3 semanas apoacutes a preparaccedilatildeo das amostras e natildeo eacute expectaacutevel que a largura do pico possa ser

devida agrave contaminaccedilatildeo com o solvente Em ensaios realizados dois meses mais tarde verificou-se que natildeo ocor-

reu alteraccedilatildeo na amostra cristalizada de etanol enquanto que evoluccedilatildeo niacutetida teve lugar na amostra cristalizada

de acetato de etilo agrave temperatura ambiente Figuras 230 e 231

Na amostra obtida por cristalizaccedilatildeo em acetato de etilo com evaporaccedilatildeo do solvente a 4ordmC para aleacutem deste

primeiro pico eacute tambeacutem observado um segundo pico com temperatura de onset Tonset ~ 105ordmC Estes resulta-

dos apontam para a existecircncia de polimorfos gerados concomitantemente por este meacutetodo de cristalizaccedilatildeo

estando previstas novas experiecircncias para verificar a reprodutibilidade dos resultados e caso esta se confirme a

investigaccedilatildeo do soacutelido obtido por difracccedilatildeo de raios-X de poacute e de monocristal

a) b)

43

20 40 60 80 100 120

20

25

30

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

b) PA em acetato de etilo (frio)

a) PA em acetato de etilo (T amb)

Figura 228 ndash Curvas de DSC para a PA cristalizada em acetato de etilo β = 10ordmCmin a) meacutetodo P1prime m = 147 mg b)

meacutetodo P2prime m = 148 mg

20 40 60 80 100 120

20

25

30

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

b) PA em etanol (frio)

a) PA em etanol (T amb)

Figura 229 ndash Curvas de DSC para a PA cristalizada em etanol β = 10ordmCmin a) meacutetodo P1prime m = 152 mg b) meacutetodo

P2prime m = 149 mg

44

20 40 60 80 100 120

20

30

40

50

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

b) Aquecimento em Maio

a) Aquecimento em Marccedilo

Figura 230 ndash Curvas de DSC para a PA cristalizada em acetato de etilo agrave temperatura ambiente β = 10ordmCmin a) aque-

cimento em Marccedilo m = 138 mg b) aquecimento em Maio m = 135 mg

20 40 60 80 100 120

20

22

24

26

28

Flu

xo

de

Calo

r (m

W)

Temperatura (C)

b) Aquecimento em Maio

a) Aquecimento em Marccedilo

Figura 231 ndash Curvas de DSC para a PA cristalizada em etanol agrave temperatura ambiente β = 10ordmCmin a) aquecimento em

Marccedilo m = 139 mg b) aquecimento em Maio m = 144 mg

23 Estudo do Ibuprofeno

Como referido na secccedilatildeo 143 estaacute descrito que a mesma forma polimoacuterfica do ibuprofeno eacute obtida por crista-

lizaccedilatildeo em vaacuterios solventes e seguindo vaacuterios meacutetodos experimentais Os cristais tecircm morfologias diferentes e

propriedades mecacircnicas diferentes [28303142]

45

Neste capiacutetulo apresentam-se os resultados preliminares dum estudo calorimeacutetrico das amostras soacutelidas do ibu-

profeno cristalizadas em diferentes solventes e tambeacutem de amostras comerciais de duas origens distintas reali-

zado com o objectivo de averiguar o seu comportamento teacutermico

As formas soacutelidas obtidas por cristalizaccedilatildeo a partir das soluccedilotildees do ibuprofeno estatildeo apresentadas na tabela

seguinte

Tabela 28 ndash Imagens de formas soacutelidas do Ibuprofeno obtidas em diferentes condiccedilotildees experimentais (luz pola-

rizada 200x)

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

1

-

Comercial Sigma

4

Acetona

P2

2

Acetona

P1

5

n-Hexano

P2

3

n-Hexano

P1

Efectuou-se um estudo por difracccedilatildeo de raios-X de poacute das amostras de Ibuprofeno da Sigma e da amostra cris-

talizada de n-Hexano agrave temperatura ambiente O difractograma obtido experimentalmente para a amostra da

Sigma e o simulado para a forma I estatildeo representados na Figura 232 O espectro obtido para a amostra crista-

lizada em n-hexano era indistinguiacutevel destes

0 10 20 30 40

Inte

nsid

ad

e

2Theta

b) IBP Sigma

a) IBP forma I

Figura 232 ndash Espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute do ibuprofeno a) forma I b) Sigma

46

Da comparaccedilatildeo entre os dois difractogramas eacute possiacutevel afirmar que em ambos os casos as moleacuteculas tecircm a

mesma orientaccedilatildeo cristalograacutefica

Iniciou-se o estudo das amostras de ibuprofeno comercial da Sigma e da USP por Calorimetria Diferencial de

Varrimento com uma velocidade de varrimento β = 10ordmCmin realizando um aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC

(Figuras 233 e 234)

20 30 40 50 60 70 80 90

20

25

30

35

40

Temperatura (C)

Flu

xo d

e C

alo

r (m

W)

Figura 233 ndash Curva de DSC para o IBP comercial Sigma aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC β = 10ordmCmin m = 125mg

20 30 40 50 60 70 80 90

20

22

24

26

28

Temperatura (C)

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Figura 234 ndash Curva de DSC para o IBP USP aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC β = 10ordmCmin m = 134mg

As curvas de DSC apresentam apenas um sinal endoteacutermico estando os paracircmetros caracteriacutesticos da curva de

fusatildeo apresentados na Tabela 29

47

Tabela 29 ndash Valores de temperatura e de entalpia da transiccedilatildeo de fase registada no

aquecimento do ibuprofeno amostra da Sigma e da USP β = 10ordmCmin

Sigma USP

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

1 747 251 752 257 2 753 253 752 256 3 751 260 752 256 4 751 246 752 257

Meacutedia e desvio padratildeo 751plusmn03 253plusmn05 752plusmn005 257plusmn005

Natildeo haacute diferenccedilas significativas entre os resultados obtidos para as duas amostras apesar do pico de fusatildeo da

amostra da USP ser mais estreito

O estudo das amostras ibuprofeno obtidas por cristalizaccedilatildeo de acetona (P1 e P2) foi realizado por calorimetria

diferencial de varrimento na mesma gama de temperatura com velocidades de varrimento diferentes (β =

10ordmCmin e β = 2ordmCmin Figura 235)

70 75 80

18

20

22

24

26

28

30

32

34

36

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

2 - Cristalizaccedilao a frio

1 - Cristalizaccedilao agrave T amb

70 75 80

18

20

22

24

26

28

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

4 - Cristalizaccedilao a frio

3 - Cristalizaccedilao agrave T amb

Figura 235 ndash Curva de DSC para o IBP cristalizado de acetona procedimentos P1rsquo e P2rsquo aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC

a) β = 10ordmCmin m = 134mg b) β = 2ordmCmin 3 m = 138mg 4 m = 135 mg

O pico de fusatildeo obtido a partir da amostra cristalizada agrave temperatura ambiente apresenta-se parcialmente divi-

dido Uma explicaccedilatildeo comum para este facto eacute a existecircncia de polimorfismo Os paracircmetros caracteriacutesticos

destas curvas estatildeo apresentados na Tabela 210

a) b)

3

4

48

Tabela 210 ndash Valores de temperatura e de entalpia da transiccedilatildeo de fase registada no aquecimento do ibuprofeno

cristalizado de acetona β = 10ordmCmin e β = 2ordmCmin

A partir dos resultados apresentados na Tabela 210 podemos concluir que os cristais obtidos por cristalizaccedilatildeo a

baixa temperatura fundem aproximadamente 1ordmC abaixo dos cristais obtidos por cristalizaccedilatildeo agrave temperatura

ambiente Verifica-se ainda que mesmo a velocidades de varrimento diferentes os cristais obtidos nas mesmas

condiccedilotildees apresentam temperatura de fusatildeo muito semelhante

Os termogramas obtidos no estudo do ibuprofeno cristalizado de n-hexano (P1 e P2) por calorimetria dife-

rencial de varrimento com velocidades de varrimento diferentes (β = 10ordmCmin e β = 2ordmCmin) estatildeo apre-

sentados na Figura 236 e na Tabela 211

70 75 80

12

14

16

18

20

22

24

26

28

30

32

34

36

38

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

2 - Cristalizaccedilao a frio

1 - Cristalizaccedilao agrave T amb

70 75 80

20

22

24

26

28

30

Flu

xo d

e C

alo

r (m

W)

Temperatura (C)

4 - Cristalizaccedilao a frio

3 - Cristalizaccedilao agrave T amb

Figura 236 ndash Curva de DSC para o IBP cristalizado de n-hexano procedimentos P1rsquo e P2rsquo aquecimento de 25ordmC ateacute

95ordmC a) β = 10ordmCmin 1 m = 143mg 2 m = 139 mg b) β = 2ordmCmin 3 m = 140mg 4 m = 137 mg

A partir dos resultados podemos concluir que os cristais obtidos agrave temperatura ambiente e os cristais obtidos

com a cristalizaccedilatildeo a frio natildeo apresentam grande diferenccedila a niacutevel de temperatura e entalpia de fusatildeo No entan-

to o sinal obtido a partir da amostra cristalizada agrave temperatura ambiente aquecida tanto a 10ordmCmin como a

2ordmCmin apresenta-se dividido apesar da divisatildeo ser mais notoacuteria a 2ordmCmin

Cristalizaccedilatildeo agrave T amb Cristalizaccedilatildeo a frio

β 10ordmCmin 2ordmCmin 10ordmCmin 2ordmCmin

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

1 747 215 751 203 733 223 737 232

2 739 233 731 201 733 219 738 228

3 752 228 731 219 744 223 739 229

4 749 237 745 237 738 223 739 231

5 752 249 746 243 742 218 740 230

6 749 235 760 241 743 224 736 229

Meacutedia e desvio padratildeo 748plusmn05 233plusmn11 744plusmn10 224plusmn17 739plusmn05 222plusmn03 738plusmn02 230plusmn02

a) b)

49

Tabela 211 ndash Valores de temperatura e de entalpia da transiccedilatildeo de fase registada no aquecimento do ibuprofeno

cristalizado de n-hexano β = 10ordmCmin e β = 2ordmCmin

A partir dos resultados obtidos por DSC verificou-se que tanto a amostra cristalizada de acetona como a amos-

tra cristalizada de n-hexano ambas agrave temperatura ambiente apresentavam um pico de fusatildeo composto o que

pode indicar a ocorrecircncia de transiccedilotildees soacutelido-soacutelido e aleacutem disso temperatura de fusatildeo que difere da das

amostras obtidas na Sigma e na USP Sendo assim fez-se um estudo mais pormenorizado das amostras cristali-

zadas de n-hexano por comparaccedilatildeo com as amostras de ibp da Sigma e da USP por espectroscopia de IV para

caracterizaccedilatildeo da forma inicial A Figura 237 mostra os espectros de espectroscopia de IV-ATR das amostras

3000 2800 2600 2400

000

005

010

015

020

2540

2540

2540

2542

2601

2601

2601

2601

2631

2631

2631

2631

2729

2728

2728

2728

2850

2850

2850

2850

2868

2868

2868

2868

2877

2875

2875

2876

2924

2922

2922

2924

2954

2954

2956

Ab

so

rvacirc

ncia

(u

a

)

Numero de Onda (cm-1)

IBP USP

IBP comercial

IBP n-Hexano (frio)

IBP n-Hexano (Tamb)

2954

1800 1600 1400 1200 1000 800

000

005

010

015

020

025

030

035

040

045

050668

690747

779

849

867936

948

9701007

1070

1092

1124

1184

1231

12681320

1379

1419

14621506

Ab

so

rvacircncia

(u

a

)

Numero de Onda (cm-1)

IBP USP

IBP comercial

IBP n-Hexano (frio)

IBP n-Hexano (Tamb)

1712

Figura 237 ndash Espectro de IV (25ordmC) ibp USP ibp Sigma e ibp cristalizado de n-hexano a) 3100 ndash 2400 cm-1 b) 1800 ndash

650 cm-1

Os espectros de infravermelho das amostras a 25ordmC apontam para que se trate da mesma forma polimoacuterfica

Espectros de difracccedilatildeo de raios-X de poacute da amostra da Sigma e da amostra obtida por cristalizaccedilatildeo em n-

hexano natildeo mostraram tambeacutem diferenccedilas

Assim sendo a partir destes resultados natildeo satildeo detectadas diferenccedilas significativas entre as amostras de partida

e entatildeo as diferenccedilas registadas no comportamento teacutermico natildeo apontam para polimorfismo mas para altera-

ccedilotildees na formaccedilatildeo dos cristais nomeadamente no crescimento e tamanho das partiacuteculas[43ndash45] Estudos adicio-

nais satildeo necessaacuterios para confirmar esta hipoacutetese

Cristalizaccedilatildeo agrave T amb Cristalizaccedilatildeo a frio

β 10ordmCmin 2ordmCmin 10ordmCmin 2ordmCmin

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

1 741 224 744 236 742 247 744 249

2 744 223 748 234 746 242 742 247 3 740 225 745 238 743 246 740 242

4 743 227 747 237 743 243 745 240 Meacutedia e desvio padratildeo 742plusmn02 225plusmn02 746plusmn02 236plusmn02 743plusmn01 244plusmn02 743plusmn02 245plusmn04

50

51

Capiacutetulo 3

52

53

3 Conclusotildees

Alguns pontos discutidos nesta dissertaccedilatildeo merecem ser referidos como observaccedilotildees conclusivas A Calorime-

tria Diferencial de Varrimento (DSC) eacute um valioso instrumento de investigaccedilatildeo para caracterizar formas poli-

moacuterficas Com esta teacutecnica recolhe-se uma grande riqueza de informaccedilatildeo em relaccedilatildeo agrave estabilidade da substacircn-

cia em estudo tipo de transformaccedilatildeo que ocorre a uma dada temperatura por aquecimento ou arrefecimento e

mecanismo que preside a cada uma das transformaccedilotildees observadas Mas por si soacute esta teacutecnica natildeo eacute suficiente

para identificar a existecircncia de diferentes polimorfos de um mesmo composto Daiacute haver a necessidade de efec-

tuar um estudo mais completo utilizando teacutecnicas como a termomicroscopia espectroscopia de absorccedilatildeo no

infravermelho e ainda difracccedilatildeo de raios X de poacute

Conseguiram obter-se amostras puras de trecircs formas polimoacuterficas da pirazinamida a forma alfa (PZA comercial

e cristalizada em aacutegua) a forma delta (PZA cristalizada de acetona) e a forma gama (PZA obtida por liofiliza-

ccedilatildeo) as quais foram caracterizadas por espectroscopia de infravermelho

O polimorfo alfa da pirazinamida (α-PZA) e a forma delta (δ-PZA) por aquecimento transformam-se no poli-

morfo gama (γ-PZA) A forma gama por sua vez por aquecimento natildeo sofre qualquer transformaccedilatildeo de fase

ateacute agrave fusatildeo Foi possiacutevel tambeacutem identificar a transiccedilatildeo δrarrα em amostra do polimorfo delta quando contami-

nado com a forma alfa

Podemos ainda concluir mediante os resultados obtidos e com os conhecimentos adquiridos que estamos

perante casos de enantiotropia sendo o polimorfo delta a forma termodinamicamente estaacutevel agrave temperatura

ambiente Todos os polimorfos de pirazinamida satildeo cineticamente estaacuteveis agrave temperatura ambiente

No que diz respeito agrave picolinamida eacute interessante verificar a semelhanccedila do perfil das bandas do espectro da

picolinamida comercial na regiatildeo de elongaccedilatildeo do NndashH com o dos espectros dos polimorfos α e δ da pirazi-

namida Relembremos que nestas duas fases da pirazinamida haacute associaccedilatildeo molecular com a formaccedilatildeo de dois

diacutemeros centrossimeacutetricos que estatildeo tambeacutem presentes no cristal da forma I da picolinamida Verificou-se

ainda que a amostra comercial de picolinamida quando sujeita a moagem sofre alteraccedilatildeo da forma polimoacuterfica

No estudo realizado por DSC foi possiacutevel identificar pelo menos duas formas polimoacuterficas

Em ciclos de aquecimento arrefecimento verifica-se que o arrefecimento do fundido pode resultar em forma-

ccedilatildeo de estruturas diferentes em ciclos diferentes

A cristalizaccedilatildeo em acetato de etilo a 4ordmC aponta para a existecircncia de polimorfos gerados concomitantemente

por este meacutetodo de cristalizaccedilatildeo Estatildeo previstas novas experiecircncias para verificar a reprodutibilidade dos resul-

tados e caso esta se confirme a investigaccedilatildeo dos soacutelidos obtidos por difracccedilatildeo de raios-X de poacute e de monocris-

tal Quanto ao estudo das amostras cristalizadas em etanol e acetato de etilo em ensaios realizados dois meses

apoacutes a preparaccedilatildeo das amostras verificou-se que natildeo ocorreu alteraccedilatildeo na amostra cristalizada de etanol

enquanto que evoluccedilatildeo niacutetida teve lugar na amostra cristalizada de acetato de etilo por evaporaccedilatildeo do solvente agrave

temperatura ambiente

No estudo das amostras do ibuprofeno a partir dos resultados obtidos por DSC verificou-se que tanto a amos-

tra cristalizada de acetona como a amostra cristalizada de n-hexano ambas agrave temperatura ambiente apresenta-

54

vam um pico de fusatildeo composto o que poderia indicar a presenccedila de uma mistura de polimorfos mas atraveacutes

de um estudo mais pormenorizado usando Espectroscopia de Infravermelho e Difracccedilatildeo de Raios-X de poacute

esta hipoacutetese natildeo eacute aparentemente suportada podendo a divisatildeo dos picos dever-se ao tamanho das partiacuteculas

formadas durante o crescimento dos cristais Esta hipoacutetese teraacute de ser confirmada em trabalho futuro Este eacute

um exemplo interessante da importacircncia da utilizaccedilatildeo combinada de diferentes meacutetodos de estudo na investiga-

ccedilatildeo de polimorfismo

55

Capiacutetulo 4

56

57

4 Experimental

41 Materiais e Meacutetodos

411 ndash Materiais

4111 - Preparaccedilatildeo das amostras

A pirazinamida utilizada neste trabalho foi fornecida pela Fluka com uma pureza superior a 99 As amostras

de partida de picolinamida e ibuprofeno foram adquiridas agrave Sigma com purezas de 98 e 99 respectivamen-

te tendo-se usado tambeacutem ibuprofeno padratildeo USP

Na geraccedilatildeo das formas polimoacuterficas da pirazinamida foram usados diferentes processos de cristalizaccedilatildeo No

procedimento cristalizaccedilatildeo a partir de soluccedilotildees P1 usaram-se ~ 005 mmol do composto de partida dissolvidas

em 6 mL de um dado solvente agrave temperatura ambiente as soluccedilotildees foram filtradas para uma caixa de Petri e o

solvente evaporado agrave temperatura ambiente (~ 20ordmC) Foram usados como solventes aacutegua acetona dioxano

acetonitrilo e os soacutelidos obtidos foram analizados apoacutes um periacuteodo de duas semanas O segundo procedimento

ensaiado P2 consistiu num processo de liofilizaccedilatildeo efectuado num equipamento Labconco 5 soluccedilatildeo aquosa

preacute-congelada a -80ordmC ciclo de liofilizaccedilatildeo -30ordmC durante 2h -10ordmC durante 4h 0ordmC durante 6h 5ordmC durante

6h 10ordmC durante 48h e depois mantida agrave temperatura ambiente

No caso da picolinamida foi avaliada a formaccedilatildeo de formas soacutelidas usando o procedimento P1 descrito para a

pirazinamida (P1) empregando como solventes acetato de etilo e etanol tendo-se tambeacutem estudado cristaliza-

dos a partir do fundido (P2)

Na geraccedilatildeo das formas polimoacuterficas do ibuprofeno foram igualmente usados diferentes processos de cristaliza-

ccedilatildeo usando diferentes condiccedilotildees O procedimento 1 (P1) foi realizado da mesma forma da usada em P1 da

pirazinamida No procedimento 2 (P2) as soluccedilotildees foram preparadas da mesma forma que em P1 e apoacutes a

filtraccedilatildeo foram colocadas num frigoriacutefico a 4ordmC e o solvente evaporou a esta temperatura

Foram utilizados solventes de qualidade analiacutetica

412 ndash Meacutetodos

4121 ndash Calorimetria Diferencial de Varrimento (DSC)

A teacutecnica de Calorimetria Diferencial de Varrimento (DSC) ocupa um lugar de relevo de entre os meacutetodos de

investigaccedilatildeo da estrutura dos soacutelidos Trata-se de um meacutetodo largamente vulgarizado para o qual se dispotildee de

58

equipamento que apresenta na actualidade muitas potencialidades e que permite a obtenccedilatildeo de propriedades

termodinacircmicas com elevado grau de precisatildeo

A Calorimetria Diferencial de Varrimento eacute uma teacutecnica de anaacutelise teacutermica que regista a diferenccedila de fluxo teacuter-

mico entre a amostra e a referecircncia em funccedilatildeo do tempo ou da temperatura no decorrer de um programa de

temperatura preacute-seleccionado Eacute um meacutetodo de variaccedilatildeo entaacutelpica no qual a diferenccedila no fornecimento de

energia caloriacutefica entre uma substacircncia e um material de referecircncia eacute medida em funccedilatildeo da temperatura

enquanto a substacircncia em estudo e a referecircncia satildeo submetidas a um mesmo programa de aquecimento rigoro-

samente controlado

Estas medidas fornecem dados qualitativos e quantitativos em processos endoteacutermicos (absorccedilatildeo de energia

caloriacutefica) e exoteacutermicos (libertaccedilatildeo de energia caloriacutefica) permitindo obter informaccedilotildees referentes a alteraccedilotildees

de propriedades fiacutesicas eou quiacutemicas com por exemplo temperaturas caracteriacutesticas (temperatura de fusatildeo

cristalizaccedilatildeo transiccedilatildeo viacutetrea) grau de cristalinidade de um poliacutemero diagramas de fase entalpias de transiccedilatildeo

de fase e de reacccedilatildeo estabilidade teacutermica e oxidativa grau de pureza e cineacutetica de reacccedilotildees Por este motivo a

DSC eacute amplamente aplicada na caracterizaccedilatildeo de materiais orgacircnicos e inorgacircnicos cristalinos e amorfos assim

como nas induacutestrias farmacecircutica e cosmeacutetica alimentar etc

Como limitaccedilotildees desta teacutecnica refira-se a dificuldade de interpretaccedilatildeo (acontece algum processo mas qual)

requerendo normalmente outros meacutetodos complementares para a interpretaccedilatildeo dos resultados Para aleacutem dis-

so necessita de calibraccedilatildeo em toda a gama de temperatura

De acordo com os princiacutepios operacionais os caloriacutemetros diferenciais de varrimento podem ser divididos em

dois tipos de potecircncia compensada e de fluxo de energia caloriacutefica Neste trabalho utilizou-se o DSC do pri-

meiro tipo

Nos caloriacutemetros diferenciais de varrimento de potecircncia compensada (Figura 41) as ceacutelulas ou plataformas

onde se colocam a amostra e a referecircncia encontram-se equipadas individualmente com um sensor de resistecircn-

cia de platina que mede a temperatura de cada uma e uma resistecircncia de aquecimento

Figura 41 ndash Caloriacutemetro diferencial de varrimento de potecircncia compensada

Quando eacute detectada uma diferenccedila de temperatura entre a amostra e a referecircncia devido a uma alteraccedilatildeo da

amostra eacute alterada a energia teacutermica ( tH partpart ) fornecida agrave amostra de modo a manter um diferencial de tem-

peraturas nulo entre ambas (Tamostra = Treferecircncia) Uma vez que essa quantidade de energia eacute exactamente equiva-

1 ndash Resistecircncia de aquecimento 2 ndash Termoacutemetro

59

lente agrave quantidade de energia absorvida ou libertada na transformaccedilatildeo ocorrida na amostra o seu registo forne-

ce uma medida calorimeacutetrica directa da energia associada agrave transformaccedilatildeo

Como todos os instrumentos de medida os aparelhos de DSC apresentam um certo tempo de resposta devido

a alguma resistecircncia teacutermica o que se traduz pelo aparecimento de desvios da linha de base Para aumentar o

rigor das determinaccedilotildees o sinal calorimeacutetrico (SC) determinado pelo aparelho a aacuterea do pico eacute calibrado

determinando-se uma constante de calibraccedilatildeo K tal que realQ

SCK = sendo Qreal a energia caloriacutefica realmente

dissipado na ceacutelula A constante K eacute assim funccedilatildeo da temperatura da atmosfera em torno das ceacutelulas e de

quaisquer resistecircncias que conduzam a perdas de energia caloriacutefica As temperaturas de fusatildeo de padrotildees como

o iacutendio estanho chumbo por exemplo podem ser utilizadas para calibrar a temperatura indicada pelo equipa-

mento enquanto que a entalpia de fusatildeo destas substacircncias pode ser utilizada na calibraccedilatildeo do sinal calorimeacutetri-

co

Podem realizar-se ciclos de aquecimento arrefecimento percorridos entre a temperatura do azoto liacutequido e

700ordmC que eacute o limite superior de utilizaccedilatildeo da instrumentaccedilatildeo deste tipo recolhendo uma grande riqueza de

informaccedilatildeo relativamente agrave estabilidade da substacircncia em estudo tipo de transformaccedilatildeo que ocorre a uma dada

temperatura por aquecimento ou arrefecimento mecanismo que preside a cada uma das transformaccedilotildees obser-

vadas etc

Aproveitando as potencialidades do equipamento fazendo variar a velocidade de varrimento eacute ainda possiacutevel

estudar aspectos importantes relacionados com o mecanismo das transformaccedilotildees estruturais e pocircr em evidecircn-

cia a sobreposiccedilatildeo de sinais

Estes equipamentos aleacutem de possibilitarem medidas de baixos valores de variaccedilatildeo de entalpia possibilitam

ainda a utilizaccedilatildeo de pequenas quantidades de amostra (geralmente entre 1 e 20mg)

Procedimento experimental e equipamento utilizado

Os estudos de DSC foram realizados num caloriacutemetro Perkin-Elmer Pyris 1 equipado com sistema de refrige-

raccedilatildeo Intracooler com liacutequido de refrigeraccedilatildeo etilenoglicolaacutegua (11 vv) a ndash10ordmC usando azoto como gaacutes de

purga 20mLmin

As amostras foram preparadas em caacutepsulas em alumiacutenio de 10microl e 30microl Como ceacutelula de referecircncia usou-se uma

caacutepsula vazia idecircntica agrave usada para as amostras

A calibraccedilatildeo do aparelho foi feita de forma usual agrave velocidade de 10ordmCmin utilizada na grande maioria das

amostras A calibraccedilatildeo da temperatura [4647] foi realizada com padrotildees de elevada qualidade como o bifenilo

(CRM LGC 2610 Tfus = 6893plusmn003 ordmC) aacutecido benzoacuteico (CRM LGC 2606 Tfus = 12235 plusmn 002 ordmC) iacutendio

(Perkin-Elmer x = 9999 Tfus = 15660 ordmC) e cafeiacutena (substacircncia de calibraccedilatildeo Mettler Toledo ME 18 872

Tfus = 2356 plusmn 02 ordmC) A calibraccedilatildeo da entalpia foi realizada com iacutendio (∆fusH = 3286 plusmn 13 Jmol)

As amostras foram estudadas em ciclos de aquecimento arrefecimento a vaacuterias velocidade de varrimento

como seraacute referido posteriormente na apresentaccedilatildeo dos resultados e a calibraccedilatildeo confirmada a cada caso

60

4122 ndash Termomicroscopia

A termomicroscopia consiste na observaccedilatildeo microscoacutepica das amostras submetidas a aquecimento ou arrefeci-

mento usando luz polarizada As transformaccedilotildees que podem ocorrer na amostra em estudo podem ser obser-

vadas directamente na ocular do microscoacutepio ou registadas por meio de uma cacircmara fotograacutefica em viacutedeo com

a vantagem de serem gravadas e poderem ser estudadas em pormenor posteriormente Esta teacutecnica permite a

observaccedilatildeo dos efeitos dependentes da temperatura como por exemplo a fusatildeo dos cristais detecccedilatildeo de formas

cristalinas (polimorfismo)[48ndash49]

Com base no comportamento oacuteptico eacute costume dividir as substacircncias em dois grandes grupos Num o iacutendice

de refracccedilatildeo eacute independente da direcccedilatildeo de propagaccedilatildeo da radiaccedilatildeo apresenta um valor uacutenico para uma dada

substacircncia Estas substacircncias satildeo designadas opticamente por isotroacutepicas A este grupo pertencem os soacutelidos

amorfos e os soacutelidos cristalinos com arranjo reticular cuacutebico O outro grupo eacute caracterizado por apresentar um

iacutendice de refracccedilatildeo dependente da direcccedilatildeo de propagaccedilatildeo da luz As substacircncias que a ele pertencem satildeo

designadas opticamente por anisotroacutepicas Deste grupo fazem parte todos os soacutelidos cristalinos com excepccedilatildeo

daqueles que tecircm arranjo reticular cuacutebico

Na Figura 42 representa-se o dispositivo utilizado na observaccedilatildeo de uma amostra com luz polarizada

Figura 42 ndash Esquema de um sistema para observaccedilatildeo de uma amostra com luz polarizada

Um meio isotroacutepico natildeo altera a cor da radiaccedilatildeo que nela incide Contudo produz um decreacutescimo de intensida-

de da radiaccedilatildeo que torna visiacuteveis contornos na amostra e portanto permite acompanhar variaccedilotildees de forma e

volume que nela ocorram As amostras anisotroacutepicas apresentam cor diferente da luz incidente

Procedimento experimental e equipamento utilizado

O equipamento usado esquematicamente representado na Figura 43 eacute constituiacutedo por uma placa de aqueci-

mento DSC 600 da Linkam systems por um bloco central constituiacutedo por uma unidade CI94 cuja funccedilatildeo eacute

controlar a temperatura nas etapas de aquecimento arrefecimento uma unidade LNP942 que controla a

refrigeraccedilatildeo uma unidade VTO232 e um computador Intel (R) Pentium (R) 4 que controla todo o sistema A

ceacutelula eacute aquecida com um microforno cuja temperatura eacute controlada por sensores de Pt100 Para a observaccedilatildeo

Polarizador Amostra Analisador Detector

61

oacuteptica foi utilizado um microscoacutepio Leica DMRB uma cacircmara de viacutedeo Sony CCD-IRISRGB modelo DXC-

151 AP um monitor Sony HR Triniton modelo PVM-2053MD e um gravador de viacutedeo Sony SV0-1500P VHS

VCR Na anaacutelise de imagem usou-se o software da Linkam systems com RTVMS (Real Time Viacutedeo Measurement

System)

As amostras foram preparadas por dispersatildeo de uma pequena quantidade do material a estudar na ceacutelula da

amostra sendo esta coberta com uma tampa A dispersatildeo do material na ceacutelula permite estudar o comporta-

mento de partiacuteculas isoladas o que poderaacute ser uacutetil no caso da amostra ter comportamento heterogeacuteneo As

imagens foram obtidas por utilizaccedilatildeo combinada de luz polarizada e de compensadores de onda o que confere

agrave imagem de fundo uma cor uacutenica e natildeo negra Usou-se uma ampliaccedilatildeo de 200X

As amostras foram estudadas aquecendo a amostra entre os 25ordmC e a fusatildeo tendo sido usada uma velocidade

de 10ordmCmin

Figura 43 ndash Representaccedilatildeo esquemaacutetica do equipamento usado em termomicroscopia A ndash Placa de aquecimento B ndash

Microscoacutepio C ndash Cacircmara de viacutedeo D ndash Computador E ndash Interface graacutefica F ndash Sistema de controle da refri-

geraccedilatildeo G ndash Interface de computador H ndash Viacutedeo gravador I ndash Monitor J ndash Depoacutesito de azoto liacutequido

4123 ndash Conjugaccedilatildeo dos meacutetodos de Termomicroscopia e DSC

Os resultados obtidos a partir de medidas de DSC satildeo normalmente reprodutiacuteveis e quantitativos mas natildeo

podem estar sempre prontamente correlacionadas com a respectiva transformaccedilatildeo de fase ou reacccedilatildeo quiacutemica

que ocorre na substacircncia Tecircm sido feitas tentativas para melhorar alguns meacutetodos termoanaliacuteticos atraveacutes de

uma correlaccedilatildeo entre os seus resultados e as mudanccedilas fiacutesicas ou quiacutemicas da substacircncia em questatildeo As combi-

naccedilotildees destes dois meacutetodos tecircm demonstrado grande sucesso Os efeitos que natildeo mostram nenhuma mudanccedila

de entalpia significativa com DSC podem muitas vezes ser detectadas com microscopia Por outro lado as

investigaccedilotildees termomicroscoacutepicas requerem muitas vezes estimativas dos calores de transformaccedilatildeo fusatildeo e

cristalizaccedilatildeo[50ndash51]

62

4124 ndash Espectroscopia de Absorccedilatildeo no Infravermelho

A Espectroscopia de Absorccedilatildeo no IV estaacute associada ao uso de radiaccedilatildeo electromagneacutetica nesta regiatildeo do espec-

tro para estudar a composiccedilatildeo e a estrutura da mateacuteria

A energia associada agrave absorccedilatildeo na gama do infravermelho eacute capaz de promover transiccedilotildees vibracionais-

rotacionais vibracionais ou rotacionais Considerando que a faixa mais usual de utilizaccedilatildeo corresponde agrave regiatildeo

do infravermelho meacutedio (4000 a 400 cm-1) o estudo das transiccedilotildees vibracionais eacute o mais importante Para que

uma moleacutecula seja capaz de absorver no infravermelho eacute necessaacuterio que ela apresente variaccedilotildees de momento

dipolar associada ao modo vibracional considerado[3652ndash54]

Assim quando um material for avaliado utilizando radiaccedilatildeo infravermelha seraacute obtido um espectro que rela-

ciona absorvacircncia versus comprimento de onda (normalmente eacute utilizado o nuacutemero de onda que eacute o inverso do

comprimento de onda) que indica a ocorrecircncia ou natildeo de absorccedilatildeo pelo material de energia associada agravequele

comprimento de onda Como os grupos funcionais absorvem em diferentes comprimentos de onda eacute possiacutevel

identificar os grupos quiacutemicos presentes na amostra

O polimorfismo em cristais de compostos orgacircnicos eacute causado por diferentes arranjos estruturais da mesma

moleacutecula Se as interacccedilotildees moleculares no cristal satildeo bastantes fortes decorrentes de um fenoacutemeno como as

ligaccedilotildees de hidrogeacutenio as diferenccedilas nas formas polimoacuterficas podem ser evidenciadas com teacutecnicas como a

Espectroscopia de Absorccedilatildeo no Infravermelho IV

Reflectacircncia Total Atenuada (ATR)

Em 1961 Fahrenfort descreveu uma nova teacutecnica para obtenccedilatildeo de espectros de infravermelho para compostos

orgacircnicos a Reflectacircncia Total Atenuada (ATR ndash Attenuated Total Reflectance)

O modo de ATR eacute uma teacutecnica natildeo destrutiva que permite a obtenccedilatildeo de espectros de amostras soacutelidas ou

liacutequidas tais como soacutelidos pouco soluacuteveis poacutes pastas entre outras Eacute tambeacutem adequado para caracterizaccedilatildeo de

materiais que sejam demasiado finos ou que absorvam demasiado intensamente quando analisados por espec-

troscopia de transmitacircncia Na espectroscopia de infravermelhos por ATR a superfiacutecie da amostra eacute colocada

em contacto com a superfiacutecie de um cristal apropriado muitas vezes feito de Germeacutenio (Ge) ou de Seleneto de

Zinco (ZnSe) A radiaccedilatildeo infravermelha proveniente da fonte passa atraveacutes do cristal Quando o acircngulo de

incidecircncia na interface amostra cristal excede o acircngulo criacutetico a reflexatildeo total interna da radiaccedilatildeo ocorre e uma

onda evanescente eacute estabelecida na interface A radiaccedilatildeo eacute reflectida atraveacutes do cristal penetrando na amostra a

cada reflexatildeo ao longo da superfiacutecie do cristal (como esquematizado na figura seguinte Figura 44)

63

Figura 44 ndash Sistema ATR de muacuteltipla reflexatildeo

O feixe de radiaccedilatildeo perde energia no comprimento de onda em que o material da amostra absorve Apoacutes este

processo a radiaccedilatildeo atenuada resultante eacute direccionada do cristal para o percurso normal do feixe no espectro-

fotoacutemetro sendo medida pelo detector originando o espectro da amostra A profundidade da penetraccedilatildeo da

radiaccedilatildeo na amostra e o nuacutemero total de reflexotildees ao longo do cristal podem ser controlados pela variaccedilatildeo do

acircngulo de incidecircncia assim como pela selecccedilatildeo do tipo de cristal

Num espectrofotoacutemetro ATR tem de existir um contacto muito proacuteximo entre a amostra e a superfiacutecie do cris-

tal uma vez que o efeito ATR tem lugar nesta Daiacute que se utilize por vezes uma prensa de modo a garantir um

perfeito contacto entre a superfiacutecie da amostra e o cristal como no caso dos soacutelidos particulados

Nesta teacutecnica pouca ou nenhuma preparaccedilatildeo da amostra eacute requerida o que constitui uma grande vantagem nos

estudos de polimorfismo podendo ser usada na anaacutelise de uma grande variedade de soacutelidos e liacutequidos consoan-

te o tipo de cristal

Eacute importante realccedilar que apesar dos benefiacutecios esta teacutecnica possui algumas limitaccedilotildees que incluem a sensibili-

dade inferior em comparaccedilatildeo agrave proporcionada pelos meacutetodos convencionais

Procedimento experimental e equipamento utilizado

Os estudos de espectroscopia de absorccedilatildeo no infravermelho foram realizados num espectroacutemetro FTIR Ther-

moNicolet IR300 resoluccedilatildeo de 1cm-1 com a teacutecnica da pastilha de KBr e num PerkinElmer Spectrum 400 FT-

IRATR resoluccedilatildeo de 1cm-1

As amostras foram preparadas misturando-se uma certa quantidade de amostra com brometo de potaacutessio (cer-

ca de 07 mg de amostra e 100 mg de KBr)

4125 ndash Difracccedilatildeo de Raios X

Dentre as vaacuterias teacutecnicas de caracterizaccedilatildeo de materiais a teacutecnica de difracccedilatildeo de raios X eacute a mais indicada na

determinaccedilatildeo das fases cristalinas presentes nesses materiais Isto eacute possiacutevel porque nos cristais os aacutetomos se

64

ordenam em planos cristalinos separados entre si por distacircncias da mesma ordem de grandeza dos comprimen-

tos de onda dos raios X

Ao incidir um feixe de raios X num cristal o mesmo interage com os aacutetomos presentes originando o fenoacutemeno

de difracccedilatildeo A difracccedilatildeo de raios X ocorre segundo a Lei de Bragg (Equaccedilatildeo 1) a qual estabelece a relaccedilatildeo

entre o acircngulo de difracccedilatildeo e a distacircncia entre os planos que a originaram (caracteriacutesticos para cada fase cristali-

na)[55]

Figura 45 ndash Difracccedilatildeo de raios X e a Lei de Bragg[56]

A principal aplicaccedilatildeo da difracccedilatildeo de raios X refere-se agrave identificaccedilatildeo de compostos cristalinos sejam eles orgacirc-

nicos ou inorgacircnicos

Os planos de difracccedilatildeo e as suas respectivas distacircncias interplanares bem como as densidades de aacutetomos (elec-

trotildees) ao longo de cada plano cristalino satildeo caracteriacutesticas especiacuteficas e uacutenicas de cada substacircncia cristalina da

mesma forma que o padratildeo difractomeacutetrico por ela gerado Dentre as vantagens da teacutecnica de difracccedilatildeo de raios

X para a caracterizaccedilatildeo de fases destacam-se a simplicidade e rapidez do meacutetodo a confiabilidade dos resulta-

dos obtidos (pois o perfil de difracccedilatildeo obtido eacute caracteriacutestico para cada fase cristalina) a possibilidade de anaacutelise

de materiais compostos por uma mistura de fases e uma anaacutelise quantitativa destas fases[55]

Os ensaios de difracccedilatildeo de raios X de poacute foram realizados no Centro de Estudos de Materiais no Departamen-

to de Fiacutesica da Universidade de Coimbra

Procedimento experimental e equipamento utilizado

Foi preenchido um capilar de vidro com o poacute obtido pela moagem dos soacutelidos As amostras foram colocadas

num difractoacutemetro de poacute ENRAF-NONIUS (equipado com um detector CPS120 por INEL) e os dados foram

recolhidos durante 5h usando a geometria Debye-Scherrer Foi usada radiaccedilatildeo Cu Kα1 (λ = 1540598Aring) Como

calibrante externo foi usado o AlK(SO4)212H2O

Lei de Bragg nλ = 2d sen θ (Equaccedilatildeo 1) n nuacutemero inteiro (ordem de difracccedilatildeo) λ comprimento de onda dos raios X incidentes d distacircncia interplanar θ acircngulo de difracccedilatildeo

65

Bibliografia

[1] ndash Vencato I Estruturas Cristalinas por Difracccedilatildeo de Raios-X Caderno Brasileiro de Ensino de Fiacutesica Volume 5

(1988)

[2] ndash Atkins P Paula J Atkins Fiacutesico-Quiacutemica LTC Volume 1 7ordfEdiccedilatildeo (2003-2004)

[3] ndash Drago R Physical Methods For Chemists 2ordf Ed Saunders amp H B J College Publishers 17 (1992) 702

[4] ndash Giron D Thermochimica Acta 248 (1995) 1

[5] ndash Nangia A Accounts of Chemical Research 41 5 (2008) 595

[6] ndash Froehlich PE Gasparotto FS Journal of Basic and Applied Pharm Sciences 26 3 (2005) 205

[7] ndash Llinagraves A Goodman J Drug Discovery Today 13 516 (2008) 198

[8] ndash Costa L Universidade Federal do Rio Grande do Sul ldquoAvaliaccedilatildeo do Polimorfismo de Faacutermacos utiliza-

dos para a produccedilatildeo de medicamentos geneacutericos no Brasilrdquo (2005)

[9] ndash Lachman L Liebeman HA et all Teoria e Praacutetica na Induacutestria Farmacecircutica 1 (2005) 505

[10] ndash Bernstein J Crystal Polymorphism Engineering of Crystalline Materials Properties Springer Netherlands (2008) 87

[11] ndash Rodriacuteguez-Spong B Price C et all D Advanced Drug Delivery 56 (2004) 241

[12] ndash Buerger A Ramberger R Mikrochimica Acta 2 (1979) 259

[13] ndash Erdemir D Lee A et all Accounts of Chemical Research 42 (2009) 621

[14] ndash Manrich S Zanotto E et all Poliacutemeros Ciecircncia e Tecnologia ldquoAplicabilidade da Teoria Claacutessica da Nuclea-

ccedilatildeo Modificada (CD-CNT) agrave Cristalizaccedilatildeo de Poliacutemerosrdquo

[15] ndash Aaltonen J Allesoslash M et all European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics 71 (2009) 23

[16] ndash Chis V Picircrnau A et all Chemical Physics 316 (2005) 153

[17] ndash wwwffuppttoxicologiamonografiasano0304TuberculosedocPIRAZINAMIDAhtml

[18] ndash Becker C Dressman JB et all Journal of Pharmaceutical Sciences 97 9 (2008) 3709

[19] ndash Takaki Y Sasada Y Watanabeacute T Acta Crystallographica 13 (1960) 693

[20] ndash Ro G Sorum H Acta Crystallographica B28 (1972) 991

[21] ndash Ro G Sorum H Acta Crystallographica B28 (1972) 1677

[22] ndash Nakata K Takaki Y Memoirs of Osaka Kyoiku University Ser III Natural science and applied science 36 (1987)

93

[23] ndash Borba A Albrecht M et all Physical Chemistry Chemical Physics 10 (2008) 7010

[24] ndash Takano T Sasada Y et all Acta Crystallographica 21 (1966) 514

[25] ndash Borba A Zavaglia A et all Journal of Physical Chemistry A 112 (2008) 45

[26] ndash Marques L Departamento e Centro de Quiacutemica da Universidade de Eacutevora ldquoO Ibuprofeno Um faacutermaco com

sucessordquo

[27] ndash Perlovich G Kurkov S et all Journal of Pharmaceutical Sciences 93 (2004) 654

[28] ndash Rasenack N Muumlller B International Journal of Pharmaceutics 245 (2002) 9

[29] ndash Carvalho P Cass Q et all Brazilian Journal of Chemical Engineering 23 (2006) 291

[30] ndash Khan G Jiabi Z Drug Development and Industrial Pharmacy 24(5) (1998) 463

[31] ndash Rasenack N Muumlller W Development and Industrial Pharmacy 28 (2002) 1077

66

[32] ndash Dudognon E Danegravede F et all Pharmaceutical Research 25 (2008) 2853

[33] ndash wwwscribdcomdoc4003825Fisica-Difraccao-de-Raio-X (28082010)

[34] ndash Delgado M Marquez F et all Spectroscopy Lett 21 (1998) 841

[35] ndash Lautie A Froment F et all Spectroscopy Lett 9 (1976) 289

[36] ndash Chis V Pirnau A et all Chemical Physics 316 (2005) 153

[37] ndash Kalkar K Bhosekar M et all Spectrochimica Acta Part A 45 (1989) 635

[38] ndash Favila A Gallo M Mitnik D Journal of Molecular Modeling 13 (2007) 505

[39] ndash Gunasekaran S Sailatha E et all Indian Journal of Pure and Applied Physics 47 (2009) 259

[40] ndash Akyuz S Journal of Molecular Structure 651 (2003) 541

[41] ndash Jurneacuteen P Werngren J et all Antimicrobial Agents and Chemotheraphy 52 5 (2008) 1852

[42] ndash Garekani H Sadeghi F et all Drug Development and Industrial Pharmacy 27(8) (2001) 803

[43] ndash Kawakami K Miyoshi K et all Journal of Pharmaceuticals Sciences 95 (2006) 1354

[44] ndash Lee T Chang G Crystal Growth and Design 9 (2009) 3551

[45] ndash Xue Y Zhao Q et all Journal of Colloid and Interface Science 243 (2001) 388

[46] ndash Sabbah R An W et all Thermochimica Acta 331 (1999) 93

[47] ndash Gatta G Richardson J et all Pure and Applied Chemistry 78 (2006) 1455

[48] ndash Seefeldt K Miller J et all Journal of Pharmaceutical Sciences 96 5 (2007) 1147

[49] ndash Charsley E Stewart C et all Journal of Thermal Analysis and Calorimetry 72 (2003) 1087

[50] ndash Celis K Driessche I et all Measurement Science Review 1 1 (2001) 181

[51] ndash Wiedemann H Bayer G Journal of Thermal Analysis 30 (1985) 1273

[52] ndash wwwgooglept

[53] ndash Brittain H Journal of Pharmaceutical Sciences 86 4 (1997) 405

[54] ndash Norris T Aldridge P Sekulic S Analyst 122 (1997) 549

[55] ndash Albers A Melchiades F et all Ceracircmica 48 305 (2002) 34

[56] ndash Kahn H PMI-2201 Difracccedilatildeo de Raios X 1

[57] ndash Tuberculosis 88 2 (2008) 141

[58] ndash Akyuz S Journal of Molecular Structure 651-653 (2003) 541

[59] ndash Brittain H (ed) Physical Characterization of Pharmaceutical Solids (1995)

[60] ndash Šestaacutek J Comprehensive Analytical Chemistry XII XI (1984)

[61] ndash Casimiro MH Leal JP et all Anaacutelise Calorimeacutetrica aplicada a Poliacutemeros Bioloacutegicos 29

[62] ndash Yu-Chu M Li Thermochimica Acta 476 (2008) 1

[63] ndash Morbidoni H Quiacutemica Viva 3 (2004)

[64] ndash Yoshida S Pharmaceutical Society of Japan 11 5 (1963) 628

[65] ndash Sreevatsan S Pan X et all Antimicrobial Agents and Chemotheraphy 41 3 (1997) 636

[66] ndash Wesotowski M Konarski T Journal of Thermal Analysis 45 (1995) 1199

[67] ndash Vippagunta S Brittain H Grant D Advanced Drug Delivery 48 (2001) 3

[68] ndash Nunes S Euseacutebio M et all International Journal of Pharmaceutics 285 (2004) 13

[69] ndash Akalin E Akyuz S Vibrational Spectroscopy 42 (2006) 333

[70] ndash Szablowicz M Karpiński A et all Transition Metal Chemistry 31 (2006) 1075

67

[71] ndash Castro R Maria T et all Crystal Growth amp Design 10 (2010) 274

[72] ndash Correcirca R Lima D et all Laboratoacuterio de Cristalografia Instituto de Fiacutesica de Satildeo CarlosUSP

[73] - Buerger A Ramberger R Mikrochimica Acta 2 (1979) 273

[74] ndash Wirth D Stephenson G Organic Process Research amp Development 1 (1997) 55

[75] ndash Wang Y Li Y et all Spectrochimica Acta Part A 56 (2000) 2637

[76] ndash Byrn S Pfeiffer R et all Pharmaceutical Research 12 (1995) 945

[77] ndash Khankari R Grant D Thermochimica Acta 248 (1995) 61

[78] ndash Gavezzotti A Fillippini G Journal of the American Chemical Society 117 (1995) 12299

[79] ndash Hancock B Zografi G Journal of Pharmaceuticals Sciences 86 (1997) 1

[80] ndash Yu L Advanced Drug Delivery Reviews 48 (2001) 27

[81] ndash Kitamura M Journal of Crystal Growth 237-239 (2002) 2205

[82] ndash Snider D Addicks W et all Advanced Drug Delivery Reviews 56 (2004) 391

[83] ndash Allesoslash M Berg F et all Journal of Pharmaceuticals Sciences 97 (2008) 2145

[84] ndash Lerdkanchanaporn S Dollimore D Journal of Thermal Analysis 49 (1997) 879

[85] ndash Beach J Park M et all Pharmaceutical Development and Technology 10 (2005) 413

[86] ndash Passerini N Albertini B et all European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics 15 (2002) 71

68

69

Apecircndice

70

71

Algoriacutetmo de decisatildeo Q6A

(1)

Pesquisa de polimor-fos com o novo

faacutermaco

Apresenta diferentes polimorfos

NAtildeO Nenhuma acccedilatildeo a ser

tomada

SIM

Caracterizar as formas por - Difracccedilatildeo de raios-X de poacute - DSC Anaacutelise Teacutermica - Microscopia - Espectroscopia

IR PARA 2

72

(2)

Os polimorfos apre-sentam diferentes

propriedades

NAtildeO

SIM

Afecta a seguranccedila e a eficaacutecia do faacutermaco

Nenhum teste ou criteacuterio de aceitaccedilatildeo para o faacutermaco

NAtildeO

SIM

Estabelecer um criteacuterio de aceitaccedilatildeo para os polimorfos do faacutermaco IR PARA 3

73

(3)

Observa-se em (1) que primeiramente se estabelecem as caracteriacutesticas das possiacuteveis formas cristalinas do faacuter-

maco e as suas propriedades fiacutesico-quiacutemicas conforme o caso bem como a sua forma de detecccedilatildeo pelas meto-

dologias indicadas

Posteriormente a acccedilatildeo (2) visa estabelecer o impacto destas formas polimoacuterficas na seguranccedila e eficaacutecia do

faacutermaco auxiliando na determinaccedilatildeo de criteacuterios de aceitaccedilatildeo do faacutermaco e na avaliaccedilatildeo do risco sanitaacuterio que

representa tal fenoacutemeno num caso especiacutefico Havendo este risco o ICH estabeleceu em (3) vias de monitori-

zaccedilatildeo das alteraccedilotildees

O faacutermaco encontra-se dentro dos criteacuterios de

aceitaccedilatildeo dos ensaios de qualidade com modifica-

ccedilatildeo na proporccedilatildeo dos polimorfos

SIM Nenhum teste ou criteacuterio de aceitaccedilatildeo

para o faacutermaco

NAtildeO

Monitorar o polimorfismo durante a estabilidade do faacutermaco

A modificaccedilatildeo pode afectar a seguranccedila ou a

eficaacutecia

NAtildeO Natildeo haacute necessidade de estabelecer criteacuterios de aceitaccedilatildeo para polimorfis-

mo do faacutermaco

SIM

Estabelecer criteacuterios de aceitaccedilatildeo consis-tente com a seguranccedila eou eficaacutecia

30

Os resultados de quatro experiecircncias levadas a cabo nestas condiccedilotildees estatildeo indicados na Tabela 23

Tabela 23 ndash Valores de temperatura e de entalpia de transiccedilatildeo obtidos por aquecimento da

pirazinamida polimorfo α nas condiccedilotildees indicadas na Figura 210 β = 10ordmCmin

Curva a) Curva b)

Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) 1 1464 14 1885 281 2 1462 12 1879 284 3 1462 16 1882 277 4 1465 14 1884 282

Meacutedia e desvio padratildeo 1463plusmn02 14plusmn02 1883plusmn02 281plusmn03

Com estes resultados podemos confirmar a existecircncia de uma transiccedilatildeo de fase por volta dos 146ordmC (no 1ordm

aquecimento) Tonset = (1463 plusmn 02)ordmC ∆H = (14 plusmn 02) kJmol n = 4 e apenas a ocorrecircncia de fusatildeo por

volta dos 188ordmC no 2ordm aquecimento Tonset = (1883 plusmn 02)ordmC ∆H = (281 plusmn 03) kJmol Pode concluir-se que a

forma inicial da pza comercial se transforma noutra e que eacute esta segunda que sofre fusatildeo

O espectro de infravermelho da amostra obtida apoacutes a transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido Figura 211 aponta para a trans-

formaccedilatildeo do polimorfo α no polimorfo γ

3600 3450 3300 3150 3000

-01

00

01

02

03

04

05

06

07

08

09

10

3285

3414

Absorvancia au

Numero de onda cm-1

a)

b)

3430

33073244

3164

3085

2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400

-01

00

01

02

03

04

05

06

07

08

09

10

4371523

1601

617

1157

1512

1578

1610

546

651775

877

1025

10541169

1374

1582

Absorvancia au

Numero de onda cm-1

a)

b)

1706

1687

Figura 211 ndash Espectro de IV da pza comercial a) composto de partida b) apoacutes transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido i) 3650 ndash 2800 cm-

1 ii) 2000 ndash 400 cm-1

Com a teacutecnica de difracccedilatildeo de raios X aplicada a uma amostra de pza comercial aquecida ateacute 160ordmC confirmou-

se que a forma cristalina final (apoacutes transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido) eacute a forma gama (γ-pirazinamida)

Uma amostra obtida por aquecimento do polimorfo α ateacute 160ordmC foi deixada agrave temperatura ambiente e foi

novamente analisada 3 meses depois efectuando um aquecimento ateacute 197ordmC verificando-se que mesmo apoacutes

este tempo natildeo sofreu alteraccedilatildeo o termograma obtido eacute similar ao apresentado na Figura 210 b)

Para o polimorfo obtido por liofilizaccedilatildeo polimorfo γ o estudo calorimeacutetrico por DSC conduziu a curvas

exemplificadas na Figura 212 o que era o esperado atendendo aos resultados jaacute referidos

i) ii)

31

20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

20

40

60

80

Temperatura (C)

Flu

xo

de

ca

lor

(mW

)

Figura 212 ndash Curva de DSC do polimorfo γ da pirazinamida aquecimento de 25ordmC ateacute 197ordmC β = 10ordmCmin

m = 303mg

Na curva de DSC do polimorfo γ (Figura 212) observa-se apenas um sinal endoteacutermico correspondente agrave

fusatildeo da amostra De um conjunto de 3 amostras independentes obteve-se para o processo de fusatildeo os valores

de Tonset = (1882 plusmn 01)ordmC e ∆H = (280 plusmn 02)kJmol Tabela 24

Tabela 24 ndash Valores de temperatura e de entalpia de transiccedilatildeo de fase registada no aque-

cimento da pirazinamida polimorfo γ β = 10ordmCmin

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

1 1881 280 2 1881 278 3 1883 282

Meacutedia e desvio padratildeo 1882plusmn01 280plusmn02

Com estes resultados podemos concluir que esta forma polimoacuterfica da pirazinamida natildeo experimenta qualquer

transformaccedilatildeo soacutelido-soacutelido antes da fusatildeo

A amostra de pza cristalizada de acetona (polimorfo δ) foi tambeacutem caracterizada por calorimetria diferencial de

varrimento realizando ensaios de aquecimento ateacute 197ordmC com velocidade de 10ordmCmin (Figura 213)

32

20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

20

40

60

Temperatura (C)

Flu

xo

de

ca

lor

(mW

)

Figura 213 ndash Curva de DSC do polimorfo δ da pirazinamida (aquecimento de 25ordmC ateacute 197ordmC β = 10ordmCmin

m = 147mg)

Podemos verificar novamente a ocorrecircncia de duas transformaccedilotildees endoteacutermicas sendo que a primeira corres-

ponde a transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido Tonset = (1305 plusmn 03) ordmC ∆H = (17 plusmn 02) kJmol n = 5 e a segunda agrave fusatildeo

Tonset = (1883 plusmn 01) ordmC ∆H = (276 plusmn 06) kJmol n = 5 A Tabela 25 resume os resultados obtidos

O polimorfo δ foi entatildeo aquecido ateacute 165ordmC (apoacutes a transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido) natildeo se tendo observado qualquer

transiccedilatildeo de fase no arrefecimento subsequente ateacute agrave temperatura ambiente O espectro de difracccedilatildeo de raios-X

de poacute da amostra resultante deste ciclo de aquecimento arrefecimento permitiu concluir que a forma delta se

transforma no polimorfo gama apoacutes aquecimento

Tabela 25 ndash Valores de temperatura e de entalpia das transiccedilotildees de fase registadas no aqueci-

mento da pirazinamida polimorfo δ β = 10ordmCmin

1ordmPico 2ordmPico

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) 1 1308 18 1884 279 2 1303 17 1881 268 3 1304 18 1884 275 4 1301 14 1883 279 5 1307 17 1882 278

Meacutedia e desvio padratildeo 1305plusmn03 17plusmn02 1883plusmn01 276plusmn06

Na Figura 214 a) podemos verificar a existecircncia de uma grande irregularidade no pico correspondente agrave transi-

ccedilatildeo soacutelido-soacutelido o que poderaacute indicar a co-existecircncia de vaacuterias transformaccedilotildees Sendo assim fez-se um novo

estudo efectuando um aquecimento ateacute 137ordmC que eacute a zona onde existem os vaacuterios picos (Figura 214 b)) O

espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute desta amostra confirmou tratar-se da forma γ da pirazinamida natildeo ocor-

33

rendo qualquer outra transiccedilatildeo de fase apesar da irregularidade apresentada nos picos que poderaacute resultar de

heterogeneidade das partiacuteculas soacutelidas

120 140

32

34

36

Flu

xo

de

Calo

r (m

W)

Temperatura (C)

b) Aquecimento ateacute 165 C

a) Aquecimento ateacute 137 C

Figura 214 ndash Curvas de DSC para a pza cristalizada em acetona β = 10ordmCmin a) aquecimento de 25ordmC ateacute 137ordmC m =

147 mg b) aquecimento de 25ordmC ateacute165ordmC m = 152 mg

Foram obtidas para a amostra de pirazinamida gerada por cristalizaccedilatildeo em acetonitrilo amostra 6 na Tabela

21 as curvas de DSC apresentadas na Figura 215 registadas em diferentes condiccedilotildees experimentais aquecimen-

to ateacute agrave fusatildeo no caso da curva a e num ciclo de aquecimentos arrefecimentos no caso das curvas b Os arrefe-

cimentos foram realizados a 10ordmCmin natildeo se registando qualquer transiccedilatildeo de fase nesses varrimentos

Figura 215 ndash Curvas de DSC para a pza cristalizada em acetonitrilo (polimorfos α e δ) a m = 161 mg aquecimento de

25ordmC ateacute 197ordmC b1 m = 181 mg aquecimento de 25ordmC ateacute 135ordmC b2 aquecimento de 25ordmC ateacute 165ordmC apoacutes

arrefecimento de b1 ateacute 25ordmC b3 aquecimento de 25ordmC ateacute 197ordmC apoacutes arrefecimento de b2 ateacute 25ordmC β =

10ordmCmin

Temperatura (ordmC)

Flu

xo d

e C

alo

r (m

W)

34

Na Figura 215 observam-se duas transiccedilotildees endoteacutermicas antes do pico de fusatildeo Estas transformaccedilotildees de fase

foram estudadas por espectroscopia de IV

O espectro de IV da amostra de partida Figura 216 a) confirma que na cristalizaccedilatildeo em acetonitrilo foi gerada

uma mistura dos polimorfos α e δ (Figura 216 a)) Registou-se tambeacutem espectros de IV da amostra aquecida ateacute

135ordmC (como na curva de DSC b1 da Figura 215) Figura 216 b)) seguida de arrefecimento ateacute 25ordmC e da

amostra aquecida ateacute 165ordmC Figura 216 c)

Figura 216 ndash Espectro de Infravermelho de a) amostra de pirazinamida cristalizada em acetonitrilo b) amostra anterior

apoacutes aquecimento ateacute 135ordmC c) amostra apoacutes aquecimento ateacute 165ordmC A) espectros dos polimorfos α e

δ puros B) espectro do polimorfo γ puro

Satildeo evidentes a partir da Figura 216 as transiccedilotildees do polimorfo δ para o polimorfo α que posteriormente se

transforma no polimorfo γ A identidade das fases soacutelidas foi ainda confirmada por difracccedilatildeo de raios-X reali-

zadas em amostras preparadas de forma similar

Apesar de natildeo poder ser obtida a forma polimoacuterfica β pura os dados de DSC e termomicroscopia realizados na

amostra 5 (β + γ) mostram uma transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido endoteacutermica aos 95ordmC β = 10ordmCmin (Figura 217)

originando o polimorfo γ como depois foi confirmado por espectroscopia de IV e pela temperatura de fusatildeo

caracteriacutestica

Numero de onda cm-1

Absorv

ancia

u

a

a)

b)

c)

A

B

35

Figura 217 ndash a) Curvas de aquecimento da pza cristalizada de dioxano polimorfos β e γ m = 166 mg β = 10ordmCmin b)

Imagens de termomicroscopia registadas antes e depois da transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido

Estabilidade relativa dos polimorfos de pirazinamida

Todas as transiccedilotildees de fase verificadas no estudo da pirazinamida satildeo endoteacutermicas e na ausecircncia de mudanccedilas

conformacionais significativas da moleacutecula de pza nos diferentes polimorfos este comportamento aponta para

uma relaccedilatildeo enantiotroacutepica entre as fases envolvidas [122641] De acordo com Burger e Ramberger esta regra

da entalpia da transiccedilatildeo faz previsotildees correctas em 99 dos casos [26] A partir do estudo do comportamento

teacutermico das formas α β δ e γ da pirazinamida pode-se prever o diagrama energia de Gibbs em funccedilatildeo da tem-

peratura que se apresenta na Figura 218

Figura 218 ndash Diagrama de energia temperatura das formas cristalinas (α β δ e γ) da pirazinamida G representa a ener-

gia de Gibbs T a temperatura de transiccedilatildeo

Temperatura (ordmC)

dQ

dt

(mW

)

a) b)

Antes da transiccedilatildeo Depois da Transiccedilatildeo

Temperatura

Energ

ia

36

De acordo com este diagrama o polimorfo δ eacute a forma soacutelida termodinamicamente estaacutevel agrave temperatura

ambiente e o polimorfo γ eacute a forma cristalina mais estaacutevel acima de ~ 145ordmC De realccedilar a elevada estabilidade

cineacutetica de todas as formas polimoacuterficas da pirazinamida

22 Estudo da Picolinamida

Na tabela satildeo apresentadas imagens registadas sob luz polarizada das formas soacutelidas obtidas por cristalizaccedilatildeo a

partir das soluccedilotildees e tambeacutem da amostra de partida

Tabela 26 ndash Picolinamida Imagens dos soacutelidos obtidos em diferentes condiccedilotildees experimentais (luz polarizada

ampliaccedilatildeo 200x)

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

1

-

Amostra comercial

4

Etanol

P1

2

Acetato de etilo

P1

5

Etanol

P2

3

Acetato de etilo

P2

Foram observadas formas cristalinas com diferentes morfologias Quer na utilizaccedilatildeo de acetato de etilo quer na

amostra comercial foram obtidos cristais com a forma de placas apesar de apresentarem tamanhos diferentes

Os cristais que precipitaram usando etanol como solvente apresentam a forma de aglomerados esfeacutericos

Devido a problemas teacutecnicos com o difractoacutemetro de raios-X de poacute do Departamento de Fiacutesica da Universida-

de de Coimbra natildeo foi possiacutevel caracterizar as amostras por este meacutetodo

221 ndash Estudo da Picolinamida comercial

Apenas a picolinamida comercial foi caracterizada num equipamento de difracccedilatildeo de raios-X de poacute sendo a

amostra sujeita a moagem antes do ensaio O difractograma obtido estaacute representado na Figura 219 juntamen-

te com o espectro simulado da forma cristalina de picolinamida que se encontra caracterizada estruturalmente

37

[24] O difractograma de poacute da picolinamida comercial tem picos caracteriacutesticos a 2θ = 1665 1737 2068

2516 2802 3500ordm

10 20 30 40

Inte

nsid

ade

2Theta

b) Simulado

a) Experimental

Figura 219 ndash Espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute da picolinamida comercial a) experimental b) simulado

Da comparaccedilatildeo entre os dois difractogramas natildeo eacute possiacutevel afirmar que nos dois casos as moleacuteculas tenham a

mesma orientaccedilatildeo cristalograacutefica Voltaremos a discutir estes resultados mais tarde

O comportamento teacutermico da amostra de picolinamida comercial foi investigado por calorimetria diferencial de

varrimento e por termomicroscopia com luz polarizada

Na Figura 220 eacute apresentada uma curva tiacutepica obtida no estudo da picolinamida comercial por calorimetria

diferencial de varrimento com uma velocidade de varrimento β = 10ordmCmin realizando um aquecimento de

25ordmC ateacute 115ordmC

20 40 60 80 100

20

40

Temperatura (C)

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Figura 220 ndash Curva de DSC para a PA comercial aquecimento de 25ordmC ateacute 115ordmC β = 10ordmCmin m = 138mg

A curva de DSC da PA comercial Figura 220 apresenta tipicamente trecircs sinais endoteacutermicos De um conjunto

de 3 amostras independentes obteve-se para o 1ordmpico os valores de Tonset = (802plusmn005) ordmC e ∆H =

38

(020plusmn001)kJmol para o 2ordmpico os valores de Tonset = (10175plusmn008) ordmC e ∆H = (022plusmn001) kJmol e para o

3ordmpico os valores de Tonset = (1067plusmn01) ordmC e ∆H = (187plusmn005) kJmol Tabela 27

Tabela 27 ndash Valores de temperatura e de entalpia das transiccedilotildees de fase registadas no aquecimento da pico-

linamida amostra comercial β = 10ordmCmin

1ordmPico 2ordmPico 3ordmPico

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) 1 802 020 1018 022 1066 187 2 802 019 1017 022 1068 187 3 802 020 1018 021 1067 188

Meacutedia e desvio padratildeo 802plusmn005 020plusmn001 10175plusmn008 022plusmn001 1067plusmn01 187plusmn005

Imagens de termomicroscopia obtidas num varrimento realizado em condiccedilotildees idecircnticas satildeo apresentadas na

Figura 221 e confirmam o primeiro processo endoteacutermico como uma transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido

25ordmC 86ordmC 96ordmC 98ordmC

108ordmC 115ordmC

Figura 221 ndash Transiccedilotildees de fase observadas para a PA comercial por termomicroscopia de luz polarizada no decurso do

aquecimento de 25ordmC a 115ordmC β = 10ordmCmin ampliaccedilatildeo 200x

Uma vez confirmada a existecircncia de transiccedilotildees soacutelido-soacutelido no aquecimento da amostra de picolinamida

comercial estudou-se este processo em mais pormenor Fizeram-se ciclos de aquecimento arrefecimento ateacute

95ordmC e ateacute 105ordmC (temperaturas a que se verifica o fim da transiccedilatildeo) que se encontram representadas nas Figu-

ras 222 e 223

39

20 30 40 50 60 70 80 90 100

19

20

21F

luxo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

Arrefecimento

1 Aquecimento

20 40 60 80 100 120

20

30

40

Temperatura (C)

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Figura 222 ndash Curvas de DSC para a PA comercial β = 10ordmCmin m = 147mg a) aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC segui-

do de arrefecimento ateacute 25ordmC b) 2ordm aquecimento de 25ordmC ateacute 115ordmC

20 30 40 50 60 70 80 90 100 110

19

20

21

22

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

Arrefecimento

1 Aquecimento

20 40 60 80 100 120

20

30

40

Temperatura (C)

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Figura 223 ndash Curvas de DSC para a PA comercial β = 10ordmCmin m = 143mg a) aquecimento de 25ordmC ateacute 105ordmC segui-

do de arrefecimento ateacute 25ordmC b) 2ordm aquecimento de 25ordmC ateacute 115ordmC

Como eacute visiacutevel na Figura 222 no processo de arrefecimento natildeo eacute registada qualquer transiccedilatildeo de fase o que se

confirma pela ausecircncia de endoteacutermica correspondente agrave transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido na curva b) Em contrapartida

no processo de arrefecimento ilustrado na Figura 223 regista-se um processo exoteacutermico de baixa energia e no

aquecimento subsequente apenas o principal pico de fusatildeo eacute observado

Antes de passar agrave avaliaccedilatildeo por espectroscopia de Infravermelho dos diferentes soacutelidos obtidos nestes ciclos de

aquecimento arrefecimento referiremos os resultados de estudos por DSC dos soacutelidos obtidos por arrefeci-

mento do fundido

Nas Figuras 224 e 225 ilustram-se alguns resultados de ciclos de aquecimento arrefecimento a partir do fun-

dido β = 10ordmCmin Como se vecirc na Figura 224 c) apoacutes a cristalizaccedilatildeo do fundido satildeo obtidos dois picos de

elevada entalpia com Tonset = 102ordmC e 106ordmC que indiciam fusatildeo de duas formas polimoacuterficas diferentes Com

base nestes resultados eacute razoaacutevel interpretar a transiccedilatildeo a 102ordmC como um processo de fusatildeo Neste sentido o

ciclo aquecimento arrefecimento ilustrado na Figura 223 a) terminaria com a fusatildeo de uma contribuiccedilatildeo resi-

a) b)

a) b)

40

dual de uma forma soacutelida que no arrefecimento cristaliza no polimorfo mais abundante obtendo-se em seguida

fusatildeo desta forma pura Figura 223 b) Pode concluir-se que da comparaccedilatildeo das Figuras 224 e 225 que o arre-

fecimento do fundido pode resultar em formaccedilatildeo de estruturas diferentes em ciclos diferentes

20 40 60 80 100 120

-20

-10

0

10

20

30

40

50

Flu

xo

de C

alo

r (m

W)

Temperatura (C)

c) 2 Aquecimento

b) Arrefecimento

a) 1 Aquecimento

Figura 224 ndash Curvas de DSC para a PA comercial β = 10ordmCmin m = 164mg aquecimento seguido de arrefecimento e

novo aquecimento

20 40 60 80 100 120

-50

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

50

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

e) 3 Aquecimento

d) 2 Arrefecimento

c) 2 Aquecimento

b) 1 Arrefecimento

a) 1 Aquecimento

Figura 225 ndash Curvas de DSC para a PA comercial m = 147mg 1ordmaquecimento β = 10ordmCmin 1ordmarrefecimento β =

1ordmCmin 2ordmaquecimento β = 10ordmCmin 2ordmarrefecimento β = 10ordmCmin 3ordmaquecimento β =

10ordmCmin

Foram registados os espectros de FTIRATR da amostra obtida em ciclos de aquecimento arrefecimento

como referidos na Figura 222 a) e 223 a) Os espectros satildeo apresentados na Figura 226 onde estatildeo tambeacutem

identificadas as bandas principais

41

000

005

010

015

1612

316832751294

695

749

784

825

996

1043

10881155

1221

1246

1288

1386

1440

1468

15671586

1668

C 105

000

007

014

16143060

327434113450

1567

695

749

793

825

910

996

104310911164

1250

1288

1386

1443

1468

1586

Ab

so

rva

ncia

u

a

C 95

3300 3000 2700 1600 1400 1200 1000 800

000

008

016

3060

3451

15671601

1662

31663432

698

755

793

828907

996

10401094

1145

1285

1386

1440

15861659

3166

3273

Numero de onda cm-1

C 253415

Figura 226 ndash Espectro de IVATR da PA comercial a) composto de partida b) apoacutes aquecimento ateacute 95ordmC c) apoacutes

aquecimento ateacute 105ordmC

Eacute interessante verificar a semelhanccedila do perfil das bandas do espectro da picolinamida comercial Figura 226 a)

na regiatildeo de elongaccedilatildeo do NndashH com o dos espectros dos polimorfos α e δ da pirazinamida (Figuras 25 e 27)

Relembremos que nestas duas fases da pirazinamida haacute associaccedilatildeo molecular com a formaccedilatildeo de dois diacutemeros

centrossimeacutetricos que estatildeo tambeacutem presentes no cristal da picolinamida

Os espectros dos soacutelidos resultantes dos diferentes tratamentos teacutermicos diferem principalmente como espera-

do na regiatildeo de elongaccedilatildeo do NndashH e na amida I O espectro c) apresenta grande semelhanccedila com o obtido por

Fausto e Colaboradores [23 25] para um cristal obtido por annealing dum filme de vidro a T = 280 K e corres-

ponde a um polimorfo diferente do que estaacute presente na amostra de partida

O espectro apresentado na Figura 226 b) na interpretaccedilatildeo que temos vindo a fazer seria originado por uma

mistura de polimorfos Para a validaccedilatildeo desta interpretaccedilatildeo seraacute essencial proceder ao estudo por difracccedilatildeo de

raios-X de poacute das amostras preparadas de modo idecircntico

Numa nota final apresenta-se na Figura 227 A o espectro FTIRATR registado apoacutes moagem da amostra de

picolinamida comercial em almofariz no procedimento habitualmente usado na preparaccedilatildeo de pastilha para

infravermelho Como eacute evidente da comparaccedilatildeo com o espectro da amostra analisada sem preparaccedilatildeo Figura

227 B a moagem produz alteraccedilatildeo da forma polimoacuterfica Lembremos que na obtenccedilatildeo do espectro de difrac-

ccedilatildeo de raios-X de poacute apresentado na Figura 219 se procedeu agrave moagem do composto Seraacute portanto necessaacute-

rio realizar mais ensaios sobre a amostra comercial para confirmar as conclusotildees que a Figura 219 indica as

diferenccedilas observadas nos difractogramas poderatildeo resultar da moagem da amostra

a)

b)

c)

42

3600 3500 3400 3300 3200 3100 3000 2900 2800

000

005

010

015

Ab

so

rvacircn

cia

(u

a)

Numero de onda (cm-1)

B Amostra comercial

A Amostra comercial sujeita a moagem

1600 1400 1200 1000 800 600

000

005

010

015

020

025

030

Abso

rvacirc

ncia

(u a

)

Numero de onda (cm-1)

B Amostra comercial

A Amostra comercial sujeita a moagem

Figura 227 ndash Espectro de IVATR da picolinamida a) 3600 ndash 2800 cm-1 b) 1700 ndash 600 cm-1 A amostra comercial sujeita

a moagem B amostra comercial

222 ndash Estudo da Picolinamida cristalizada em acetato de etilo e em etanol

A investigaccedilatildeo do comportamento teacutermico das diferentes amostras obtidas por cristalizaccedilatildeo em soluccedilatildeo por

calorimetria diferencial de varrimento de 25ordmC ateacute agrave fusatildeo estaacute ilustrado nas Figuras 228 a 229 Para os soacutelidos

obtidos por cristalizaccedilatildeo em etanol e em acetato de etilo agrave temperatura ambiente eacute registado um pico de fusatildeo

largo com temperatura de onset entre 96 e 97ordmC e entalpia compreendida entre 15 e 18 kJmol Os ensaios

foram efectuados 3 semanas apoacutes a preparaccedilatildeo das amostras e natildeo eacute expectaacutevel que a largura do pico possa ser

devida agrave contaminaccedilatildeo com o solvente Em ensaios realizados dois meses mais tarde verificou-se que natildeo ocor-

reu alteraccedilatildeo na amostra cristalizada de etanol enquanto que evoluccedilatildeo niacutetida teve lugar na amostra cristalizada

de acetato de etilo agrave temperatura ambiente Figuras 230 e 231

Na amostra obtida por cristalizaccedilatildeo em acetato de etilo com evaporaccedilatildeo do solvente a 4ordmC para aleacutem deste

primeiro pico eacute tambeacutem observado um segundo pico com temperatura de onset Tonset ~ 105ordmC Estes resulta-

dos apontam para a existecircncia de polimorfos gerados concomitantemente por este meacutetodo de cristalizaccedilatildeo

estando previstas novas experiecircncias para verificar a reprodutibilidade dos resultados e caso esta se confirme a

investigaccedilatildeo do soacutelido obtido por difracccedilatildeo de raios-X de poacute e de monocristal

a) b)

43

20 40 60 80 100 120

20

25

30

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

b) PA em acetato de etilo (frio)

a) PA em acetato de etilo (T amb)

Figura 228 ndash Curvas de DSC para a PA cristalizada em acetato de etilo β = 10ordmCmin a) meacutetodo P1prime m = 147 mg b)

meacutetodo P2prime m = 148 mg

20 40 60 80 100 120

20

25

30

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

b) PA em etanol (frio)

a) PA em etanol (T amb)

Figura 229 ndash Curvas de DSC para a PA cristalizada em etanol β = 10ordmCmin a) meacutetodo P1prime m = 152 mg b) meacutetodo

P2prime m = 149 mg

44

20 40 60 80 100 120

20

30

40

50

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

b) Aquecimento em Maio

a) Aquecimento em Marccedilo

Figura 230 ndash Curvas de DSC para a PA cristalizada em acetato de etilo agrave temperatura ambiente β = 10ordmCmin a) aque-

cimento em Marccedilo m = 138 mg b) aquecimento em Maio m = 135 mg

20 40 60 80 100 120

20

22

24

26

28

Flu

xo

de

Calo

r (m

W)

Temperatura (C)

b) Aquecimento em Maio

a) Aquecimento em Marccedilo

Figura 231 ndash Curvas de DSC para a PA cristalizada em etanol agrave temperatura ambiente β = 10ordmCmin a) aquecimento em

Marccedilo m = 139 mg b) aquecimento em Maio m = 144 mg

23 Estudo do Ibuprofeno

Como referido na secccedilatildeo 143 estaacute descrito que a mesma forma polimoacuterfica do ibuprofeno eacute obtida por crista-

lizaccedilatildeo em vaacuterios solventes e seguindo vaacuterios meacutetodos experimentais Os cristais tecircm morfologias diferentes e

propriedades mecacircnicas diferentes [28303142]

45

Neste capiacutetulo apresentam-se os resultados preliminares dum estudo calorimeacutetrico das amostras soacutelidas do ibu-

profeno cristalizadas em diferentes solventes e tambeacutem de amostras comerciais de duas origens distintas reali-

zado com o objectivo de averiguar o seu comportamento teacutermico

As formas soacutelidas obtidas por cristalizaccedilatildeo a partir das soluccedilotildees do ibuprofeno estatildeo apresentadas na tabela

seguinte

Tabela 28 ndash Imagens de formas soacutelidas do Ibuprofeno obtidas em diferentes condiccedilotildees experimentais (luz pola-

rizada 200x)

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

1

-

Comercial Sigma

4

Acetona

P2

2

Acetona

P1

5

n-Hexano

P2

3

n-Hexano

P1

Efectuou-se um estudo por difracccedilatildeo de raios-X de poacute das amostras de Ibuprofeno da Sigma e da amostra cris-

talizada de n-Hexano agrave temperatura ambiente O difractograma obtido experimentalmente para a amostra da

Sigma e o simulado para a forma I estatildeo representados na Figura 232 O espectro obtido para a amostra crista-

lizada em n-hexano era indistinguiacutevel destes

0 10 20 30 40

Inte

nsid

ad

e

2Theta

b) IBP Sigma

a) IBP forma I

Figura 232 ndash Espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute do ibuprofeno a) forma I b) Sigma

46

Da comparaccedilatildeo entre os dois difractogramas eacute possiacutevel afirmar que em ambos os casos as moleacuteculas tecircm a

mesma orientaccedilatildeo cristalograacutefica

Iniciou-se o estudo das amostras de ibuprofeno comercial da Sigma e da USP por Calorimetria Diferencial de

Varrimento com uma velocidade de varrimento β = 10ordmCmin realizando um aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC

(Figuras 233 e 234)

20 30 40 50 60 70 80 90

20

25

30

35

40

Temperatura (C)

Flu

xo d

e C

alo

r (m

W)

Figura 233 ndash Curva de DSC para o IBP comercial Sigma aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC β = 10ordmCmin m = 125mg

20 30 40 50 60 70 80 90

20

22

24

26

28

Temperatura (C)

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Figura 234 ndash Curva de DSC para o IBP USP aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC β = 10ordmCmin m = 134mg

As curvas de DSC apresentam apenas um sinal endoteacutermico estando os paracircmetros caracteriacutesticos da curva de

fusatildeo apresentados na Tabela 29

47

Tabela 29 ndash Valores de temperatura e de entalpia da transiccedilatildeo de fase registada no

aquecimento do ibuprofeno amostra da Sigma e da USP β = 10ordmCmin

Sigma USP

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

1 747 251 752 257 2 753 253 752 256 3 751 260 752 256 4 751 246 752 257

Meacutedia e desvio padratildeo 751plusmn03 253plusmn05 752plusmn005 257plusmn005

Natildeo haacute diferenccedilas significativas entre os resultados obtidos para as duas amostras apesar do pico de fusatildeo da

amostra da USP ser mais estreito

O estudo das amostras ibuprofeno obtidas por cristalizaccedilatildeo de acetona (P1 e P2) foi realizado por calorimetria

diferencial de varrimento na mesma gama de temperatura com velocidades de varrimento diferentes (β =

10ordmCmin e β = 2ordmCmin Figura 235)

70 75 80

18

20

22

24

26

28

30

32

34

36

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

2 - Cristalizaccedilao a frio

1 - Cristalizaccedilao agrave T amb

70 75 80

18

20

22

24

26

28

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

4 - Cristalizaccedilao a frio

3 - Cristalizaccedilao agrave T amb

Figura 235 ndash Curva de DSC para o IBP cristalizado de acetona procedimentos P1rsquo e P2rsquo aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC

a) β = 10ordmCmin m = 134mg b) β = 2ordmCmin 3 m = 138mg 4 m = 135 mg

O pico de fusatildeo obtido a partir da amostra cristalizada agrave temperatura ambiente apresenta-se parcialmente divi-

dido Uma explicaccedilatildeo comum para este facto eacute a existecircncia de polimorfismo Os paracircmetros caracteriacutesticos

destas curvas estatildeo apresentados na Tabela 210

a) b)

3

4

48

Tabela 210 ndash Valores de temperatura e de entalpia da transiccedilatildeo de fase registada no aquecimento do ibuprofeno

cristalizado de acetona β = 10ordmCmin e β = 2ordmCmin

A partir dos resultados apresentados na Tabela 210 podemos concluir que os cristais obtidos por cristalizaccedilatildeo a

baixa temperatura fundem aproximadamente 1ordmC abaixo dos cristais obtidos por cristalizaccedilatildeo agrave temperatura

ambiente Verifica-se ainda que mesmo a velocidades de varrimento diferentes os cristais obtidos nas mesmas

condiccedilotildees apresentam temperatura de fusatildeo muito semelhante

Os termogramas obtidos no estudo do ibuprofeno cristalizado de n-hexano (P1 e P2) por calorimetria dife-

rencial de varrimento com velocidades de varrimento diferentes (β = 10ordmCmin e β = 2ordmCmin) estatildeo apre-

sentados na Figura 236 e na Tabela 211

70 75 80

12

14

16

18

20

22

24

26

28

30

32

34

36

38

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

2 - Cristalizaccedilao a frio

1 - Cristalizaccedilao agrave T amb

70 75 80

20

22

24

26

28

30

Flu

xo d

e C

alo

r (m

W)

Temperatura (C)

4 - Cristalizaccedilao a frio

3 - Cristalizaccedilao agrave T amb

Figura 236 ndash Curva de DSC para o IBP cristalizado de n-hexano procedimentos P1rsquo e P2rsquo aquecimento de 25ordmC ateacute

95ordmC a) β = 10ordmCmin 1 m = 143mg 2 m = 139 mg b) β = 2ordmCmin 3 m = 140mg 4 m = 137 mg

A partir dos resultados podemos concluir que os cristais obtidos agrave temperatura ambiente e os cristais obtidos

com a cristalizaccedilatildeo a frio natildeo apresentam grande diferenccedila a niacutevel de temperatura e entalpia de fusatildeo No entan-

to o sinal obtido a partir da amostra cristalizada agrave temperatura ambiente aquecida tanto a 10ordmCmin como a

2ordmCmin apresenta-se dividido apesar da divisatildeo ser mais notoacuteria a 2ordmCmin

Cristalizaccedilatildeo agrave T amb Cristalizaccedilatildeo a frio

β 10ordmCmin 2ordmCmin 10ordmCmin 2ordmCmin

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

1 747 215 751 203 733 223 737 232

2 739 233 731 201 733 219 738 228

3 752 228 731 219 744 223 739 229

4 749 237 745 237 738 223 739 231

5 752 249 746 243 742 218 740 230

6 749 235 760 241 743 224 736 229

Meacutedia e desvio padratildeo 748plusmn05 233plusmn11 744plusmn10 224plusmn17 739plusmn05 222plusmn03 738plusmn02 230plusmn02

a) b)

49

Tabela 211 ndash Valores de temperatura e de entalpia da transiccedilatildeo de fase registada no aquecimento do ibuprofeno

cristalizado de n-hexano β = 10ordmCmin e β = 2ordmCmin

A partir dos resultados obtidos por DSC verificou-se que tanto a amostra cristalizada de acetona como a amos-

tra cristalizada de n-hexano ambas agrave temperatura ambiente apresentavam um pico de fusatildeo composto o que

pode indicar a ocorrecircncia de transiccedilotildees soacutelido-soacutelido e aleacutem disso temperatura de fusatildeo que difere da das

amostras obtidas na Sigma e na USP Sendo assim fez-se um estudo mais pormenorizado das amostras cristali-

zadas de n-hexano por comparaccedilatildeo com as amostras de ibp da Sigma e da USP por espectroscopia de IV para

caracterizaccedilatildeo da forma inicial A Figura 237 mostra os espectros de espectroscopia de IV-ATR das amostras

3000 2800 2600 2400

000

005

010

015

020

2540

2540

2540

2542

2601

2601

2601

2601

2631

2631

2631

2631

2729

2728

2728

2728

2850

2850

2850

2850

2868

2868

2868

2868

2877

2875

2875

2876

2924

2922

2922

2924

2954

2954

2956

Ab

so

rvacirc

ncia

(u

a

)

Numero de Onda (cm-1)

IBP USP

IBP comercial

IBP n-Hexano (frio)

IBP n-Hexano (Tamb)

2954

1800 1600 1400 1200 1000 800

000

005

010

015

020

025

030

035

040

045

050668

690747

779

849

867936

948

9701007

1070

1092

1124

1184

1231

12681320

1379

1419

14621506

Ab

so

rvacircncia

(u

a

)

Numero de Onda (cm-1)

IBP USP

IBP comercial

IBP n-Hexano (frio)

IBP n-Hexano (Tamb)

1712

Figura 237 ndash Espectro de IV (25ordmC) ibp USP ibp Sigma e ibp cristalizado de n-hexano a) 3100 ndash 2400 cm-1 b) 1800 ndash

650 cm-1

Os espectros de infravermelho das amostras a 25ordmC apontam para que se trate da mesma forma polimoacuterfica

Espectros de difracccedilatildeo de raios-X de poacute da amostra da Sigma e da amostra obtida por cristalizaccedilatildeo em n-

hexano natildeo mostraram tambeacutem diferenccedilas

Assim sendo a partir destes resultados natildeo satildeo detectadas diferenccedilas significativas entre as amostras de partida

e entatildeo as diferenccedilas registadas no comportamento teacutermico natildeo apontam para polimorfismo mas para altera-

ccedilotildees na formaccedilatildeo dos cristais nomeadamente no crescimento e tamanho das partiacuteculas[43ndash45] Estudos adicio-

nais satildeo necessaacuterios para confirmar esta hipoacutetese

Cristalizaccedilatildeo agrave T amb Cristalizaccedilatildeo a frio

β 10ordmCmin 2ordmCmin 10ordmCmin 2ordmCmin

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

1 741 224 744 236 742 247 744 249

2 744 223 748 234 746 242 742 247 3 740 225 745 238 743 246 740 242

4 743 227 747 237 743 243 745 240 Meacutedia e desvio padratildeo 742plusmn02 225plusmn02 746plusmn02 236plusmn02 743plusmn01 244plusmn02 743plusmn02 245plusmn04

50

51

Capiacutetulo 3

52

53

3 Conclusotildees

Alguns pontos discutidos nesta dissertaccedilatildeo merecem ser referidos como observaccedilotildees conclusivas A Calorime-

tria Diferencial de Varrimento (DSC) eacute um valioso instrumento de investigaccedilatildeo para caracterizar formas poli-

moacuterficas Com esta teacutecnica recolhe-se uma grande riqueza de informaccedilatildeo em relaccedilatildeo agrave estabilidade da substacircn-

cia em estudo tipo de transformaccedilatildeo que ocorre a uma dada temperatura por aquecimento ou arrefecimento e

mecanismo que preside a cada uma das transformaccedilotildees observadas Mas por si soacute esta teacutecnica natildeo eacute suficiente

para identificar a existecircncia de diferentes polimorfos de um mesmo composto Daiacute haver a necessidade de efec-

tuar um estudo mais completo utilizando teacutecnicas como a termomicroscopia espectroscopia de absorccedilatildeo no

infravermelho e ainda difracccedilatildeo de raios X de poacute

Conseguiram obter-se amostras puras de trecircs formas polimoacuterficas da pirazinamida a forma alfa (PZA comercial

e cristalizada em aacutegua) a forma delta (PZA cristalizada de acetona) e a forma gama (PZA obtida por liofiliza-

ccedilatildeo) as quais foram caracterizadas por espectroscopia de infravermelho

O polimorfo alfa da pirazinamida (α-PZA) e a forma delta (δ-PZA) por aquecimento transformam-se no poli-

morfo gama (γ-PZA) A forma gama por sua vez por aquecimento natildeo sofre qualquer transformaccedilatildeo de fase

ateacute agrave fusatildeo Foi possiacutevel tambeacutem identificar a transiccedilatildeo δrarrα em amostra do polimorfo delta quando contami-

nado com a forma alfa

Podemos ainda concluir mediante os resultados obtidos e com os conhecimentos adquiridos que estamos

perante casos de enantiotropia sendo o polimorfo delta a forma termodinamicamente estaacutevel agrave temperatura

ambiente Todos os polimorfos de pirazinamida satildeo cineticamente estaacuteveis agrave temperatura ambiente

No que diz respeito agrave picolinamida eacute interessante verificar a semelhanccedila do perfil das bandas do espectro da

picolinamida comercial na regiatildeo de elongaccedilatildeo do NndashH com o dos espectros dos polimorfos α e δ da pirazi-

namida Relembremos que nestas duas fases da pirazinamida haacute associaccedilatildeo molecular com a formaccedilatildeo de dois

diacutemeros centrossimeacutetricos que estatildeo tambeacutem presentes no cristal da forma I da picolinamida Verificou-se

ainda que a amostra comercial de picolinamida quando sujeita a moagem sofre alteraccedilatildeo da forma polimoacuterfica

No estudo realizado por DSC foi possiacutevel identificar pelo menos duas formas polimoacuterficas

Em ciclos de aquecimento arrefecimento verifica-se que o arrefecimento do fundido pode resultar em forma-

ccedilatildeo de estruturas diferentes em ciclos diferentes

A cristalizaccedilatildeo em acetato de etilo a 4ordmC aponta para a existecircncia de polimorfos gerados concomitantemente

por este meacutetodo de cristalizaccedilatildeo Estatildeo previstas novas experiecircncias para verificar a reprodutibilidade dos resul-

tados e caso esta se confirme a investigaccedilatildeo dos soacutelidos obtidos por difracccedilatildeo de raios-X de poacute e de monocris-

tal Quanto ao estudo das amostras cristalizadas em etanol e acetato de etilo em ensaios realizados dois meses

apoacutes a preparaccedilatildeo das amostras verificou-se que natildeo ocorreu alteraccedilatildeo na amostra cristalizada de etanol

enquanto que evoluccedilatildeo niacutetida teve lugar na amostra cristalizada de acetato de etilo por evaporaccedilatildeo do solvente agrave

temperatura ambiente

No estudo das amostras do ibuprofeno a partir dos resultados obtidos por DSC verificou-se que tanto a amos-

tra cristalizada de acetona como a amostra cristalizada de n-hexano ambas agrave temperatura ambiente apresenta-

54

vam um pico de fusatildeo composto o que poderia indicar a presenccedila de uma mistura de polimorfos mas atraveacutes

de um estudo mais pormenorizado usando Espectroscopia de Infravermelho e Difracccedilatildeo de Raios-X de poacute

esta hipoacutetese natildeo eacute aparentemente suportada podendo a divisatildeo dos picos dever-se ao tamanho das partiacuteculas

formadas durante o crescimento dos cristais Esta hipoacutetese teraacute de ser confirmada em trabalho futuro Este eacute

um exemplo interessante da importacircncia da utilizaccedilatildeo combinada de diferentes meacutetodos de estudo na investiga-

ccedilatildeo de polimorfismo

55

Capiacutetulo 4

56

57

4 Experimental

41 Materiais e Meacutetodos

411 ndash Materiais

4111 - Preparaccedilatildeo das amostras

A pirazinamida utilizada neste trabalho foi fornecida pela Fluka com uma pureza superior a 99 As amostras

de partida de picolinamida e ibuprofeno foram adquiridas agrave Sigma com purezas de 98 e 99 respectivamen-

te tendo-se usado tambeacutem ibuprofeno padratildeo USP

Na geraccedilatildeo das formas polimoacuterficas da pirazinamida foram usados diferentes processos de cristalizaccedilatildeo No

procedimento cristalizaccedilatildeo a partir de soluccedilotildees P1 usaram-se ~ 005 mmol do composto de partida dissolvidas

em 6 mL de um dado solvente agrave temperatura ambiente as soluccedilotildees foram filtradas para uma caixa de Petri e o

solvente evaporado agrave temperatura ambiente (~ 20ordmC) Foram usados como solventes aacutegua acetona dioxano

acetonitrilo e os soacutelidos obtidos foram analizados apoacutes um periacuteodo de duas semanas O segundo procedimento

ensaiado P2 consistiu num processo de liofilizaccedilatildeo efectuado num equipamento Labconco 5 soluccedilatildeo aquosa

preacute-congelada a -80ordmC ciclo de liofilizaccedilatildeo -30ordmC durante 2h -10ordmC durante 4h 0ordmC durante 6h 5ordmC durante

6h 10ordmC durante 48h e depois mantida agrave temperatura ambiente

No caso da picolinamida foi avaliada a formaccedilatildeo de formas soacutelidas usando o procedimento P1 descrito para a

pirazinamida (P1) empregando como solventes acetato de etilo e etanol tendo-se tambeacutem estudado cristaliza-

dos a partir do fundido (P2)

Na geraccedilatildeo das formas polimoacuterficas do ibuprofeno foram igualmente usados diferentes processos de cristaliza-

ccedilatildeo usando diferentes condiccedilotildees O procedimento 1 (P1) foi realizado da mesma forma da usada em P1 da

pirazinamida No procedimento 2 (P2) as soluccedilotildees foram preparadas da mesma forma que em P1 e apoacutes a

filtraccedilatildeo foram colocadas num frigoriacutefico a 4ordmC e o solvente evaporou a esta temperatura

Foram utilizados solventes de qualidade analiacutetica

412 ndash Meacutetodos

4121 ndash Calorimetria Diferencial de Varrimento (DSC)

A teacutecnica de Calorimetria Diferencial de Varrimento (DSC) ocupa um lugar de relevo de entre os meacutetodos de

investigaccedilatildeo da estrutura dos soacutelidos Trata-se de um meacutetodo largamente vulgarizado para o qual se dispotildee de

58

equipamento que apresenta na actualidade muitas potencialidades e que permite a obtenccedilatildeo de propriedades

termodinacircmicas com elevado grau de precisatildeo

A Calorimetria Diferencial de Varrimento eacute uma teacutecnica de anaacutelise teacutermica que regista a diferenccedila de fluxo teacuter-

mico entre a amostra e a referecircncia em funccedilatildeo do tempo ou da temperatura no decorrer de um programa de

temperatura preacute-seleccionado Eacute um meacutetodo de variaccedilatildeo entaacutelpica no qual a diferenccedila no fornecimento de

energia caloriacutefica entre uma substacircncia e um material de referecircncia eacute medida em funccedilatildeo da temperatura

enquanto a substacircncia em estudo e a referecircncia satildeo submetidas a um mesmo programa de aquecimento rigoro-

samente controlado

Estas medidas fornecem dados qualitativos e quantitativos em processos endoteacutermicos (absorccedilatildeo de energia

caloriacutefica) e exoteacutermicos (libertaccedilatildeo de energia caloriacutefica) permitindo obter informaccedilotildees referentes a alteraccedilotildees

de propriedades fiacutesicas eou quiacutemicas com por exemplo temperaturas caracteriacutesticas (temperatura de fusatildeo

cristalizaccedilatildeo transiccedilatildeo viacutetrea) grau de cristalinidade de um poliacutemero diagramas de fase entalpias de transiccedilatildeo

de fase e de reacccedilatildeo estabilidade teacutermica e oxidativa grau de pureza e cineacutetica de reacccedilotildees Por este motivo a

DSC eacute amplamente aplicada na caracterizaccedilatildeo de materiais orgacircnicos e inorgacircnicos cristalinos e amorfos assim

como nas induacutestrias farmacecircutica e cosmeacutetica alimentar etc

Como limitaccedilotildees desta teacutecnica refira-se a dificuldade de interpretaccedilatildeo (acontece algum processo mas qual)

requerendo normalmente outros meacutetodos complementares para a interpretaccedilatildeo dos resultados Para aleacutem dis-

so necessita de calibraccedilatildeo em toda a gama de temperatura

De acordo com os princiacutepios operacionais os caloriacutemetros diferenciais de varrimento podem ser divididos em

dois tipos de potecircncia compensada e de fluxo de energia caloriacutefica Neste trabalho utilizou-se o DSC do pri-

meiro tipo

Nos caloriacutemetros diferenciais de varrimento de potecircncia compensada (Figura 41) as ceacutelulas ou plataformas

onde se colocam a amostra e a referecircncia encontram-se equipadas individualmente com um sensor de resistecircn-

cia de platina que mede a temperatura de cada uma e uma resistecircncia de aquecimento

Figura 41 ndash Caloriacutemetro diferencial de varrimento de potecircncia compensada

Quando eacute detectada uma diferenccedila de temperatura entre a amostra e a referecircncia devido a uma alteraccedilatildeo da

amostra eacute alterada a energia teacutermica ( tH partpart ) fornecida agrave amostra de modo a manter um diferencial de tem-

peraturas nulo entre ambas (Tamostra = Treferecircncia) Uma vez que essa quantidade de energia eacute exactamente equiva-

1 ndash Resistecircncia de aquecimento 2 ndash Termoacutemetro

59

lente agrave quantidade de energia absorvida ou libertada na transformaccedilatildeo ocorrida na amostra o seu registo forne-

ce uma medida calorimeacutetrica directa da energia associada agrave transformaccedilatildeo

Como todos os instrumentos de medida os aparelhos de DSC apresentam um certo tempo de resposta devido

a alguma resistecircncia teacutermica o que se traduz pelo aparecimento de desvios da linha de base Para aumentar o

rigor das determinaccedilotildees o sinal calorimeacutetrico (SC) determinado pelo aparelho a aacuterea do pico eacute calibrado

determinando-se uma constante de calibraccedilatildeo K tal que realQ

SCK = sendo Qreal a energia caloriacutefica realmente

dissipado na ceacutelula A constante K eacute assim funccedilatildeo da temperatura da atmosfera em torno das ceacutelulas e de

quaisquer resistecircncias que conduzam a perdas de energia caloriacutefica As temperaturas de fusatildeo de padrotildees como

o iacutendio estanho chumbo por exemplo podem ser utilizadas para calibrar a temperatura indicada pelo equipa-

mento enquanto que a entalpia de fusatildeo destas substacircncias pode ser utilizada na calibraccedilatildeo do sinal calorimeacutetri-

co

Podem realizar-se ciclos de aquecimento arrefecimento percorridos entre a temperatura do azoto liacutequido e

700ordmC que eacute o limite superior de utilizaccedilatildeo da instrumentaccedilatildeo deste tipo recolhendo uma grande riqueza de

informaccedilatildeo relativamente agrave estabilidade da substacircncia em estudo tipo de transformaccedilatildeo que ocorre a uma dada

temperatura por aquecimento ou arrefecimento mecanismo que preside a cada uma das transformaccedilotildees obser-

vadas etc

Aproveitando as potencialidades do equipamento fazendo variar a velocidade de varrimento eacute ainda possiacutevel

estudar aspectos importantes relacionados com o mecanismo das transformaccedilotildees estruturais e pocircr em evidecircn-

cia a sobreposiccedilatildeo de sinais

Estes equipamentos aleacutem de possibilitarem medidas de baixos valores de variaccedilatildeo de entalpia possibilitam

ainda a utilizaccedilatildeo de pequenas quantidades de amostra (geralmente entre 1 e 20mg)

Procedimento experimental e equipamento utilizado

Os estudos de DSC foram realizados num caloriacutemetro Perkin-Elmer Pyris 1 equipado com sistema de refrige-

raccedilatildeo Intracooler com liacutequido de refrigeraccedilatildeo etilenoglicolaacutegua (11 vv) a ndash10ordmC usando azoto como gaacutes de

purga 20mLmin

As amostras foram preparadas em caacutepsulas em alumiacutenio de 10microl e 30microl Como ceacutelula de referecircncia usou-se uma

caacutepsula vazia idecircntica agrave usada para as amostras

A calibraccedilatildeo do aparelho foi feita de forma usual agrave velocidade de 10ordmCmin utilizada na grande maioria das

amostras A calibraccedilatildeo da temperatura [4647] foi realizada com padrotildees de elevada qualidade como o bifenilo

(CRM LGC 2610 Tfus = 6893plusmn003 ordmC) aacutecido benzoacuteico (CRM LGC 2606 Tfus = 12235 plusmn 002 ordmC) iacutendio

(Perkin-Elmer x = 9999 Tfus = 15660 ordmC) e cafeiacutena (substacircncia de calibraccedilatildeo Mettler Toledo ME 18 872

Tfus = 2356 plusmn 02 ordmC) A calibraccedilatildeo da entalpia foi realizada com iacutendio (∆fusH = 3286 plusmn 13 Jmol)

As amostras foram estudadas em ciclos de aquecimento arrefecimento a vaacuterias velocidade de varrimento

como seraacute referido posteriormente na apresentaccedilatildeo dos resultados e a calibraccedilatildeo confirmada a cada caso

60

4122 ndash Termomicroscopia

A termomicroscopia consiste na observaccedilatildeo microscoacutepica das amostras submetidas a aquecimento ou arrefeci-

mento usando luz polarizada As transformaccedilotildees que podem ocorrer na amostra em estudo podem ser obser-

vadas directamente na ocular do microscoacutepio ou registadas por meio de uma cacircmara fotograacutefica em viacutedeo com

a vantagem de serem gravadas e poderem ser estudadas em pormenor posteriormente Esta teacutecnica permite a

observaccedilatildeo dos efeitos dependentes da temperatura como por exemplo a fusatildeo dos cristais detecccedilatildeo de formas

cristalinas (polimorfismo)[48ndash49]

Com base no comportamento oacuteptico eacute costume dividir as substacircncias em dois grandes grupos Num o iacutendice

de refracccedilatildeo eacute independente da direcccedilatildeo de propagaccedilatildeo da radiaccedilatildeo apresenta um valor uacutenico para uma dada

substacircncia Estas substacircncias satildeo designadas opticamente por isotroacutepicas A este grupo pertencem os soacutelidos

amorfos e os soacutelidos cristalinos com arranjo reticular cuacutebico O outro grupo eacute caracterizado por apresentar um

iacutendice de refracccedilatildeo dependente da direcccedilatildeo de propagaccedilatildeo da luz As substacircncias que a ele pertencem satildeo

designadas opticamente por anisotroacutepicas Deste grupo fazem parte todos os soacutelidos cristalinos com excepccedilatildeo

daqueles que tecircm arranjo reticular cuacutebico

Na Figura 42 representa-se o dispositivo utilizado na observaccedilatildeo de uma amostra com luz polarizada

Figura 42 ndash Esquema de um sistema para observaccedilatildeo de uma amostra com luz polarizada

Um meio isotroacutepico natildeo altera a cor da radiaccedilatildeo que nela incide Contudo produz um decreacutescimo de intensida-

de da radiaccedilatildeo que torna visiacuteveis contornos na amostra e portanto permite acompanhar variaccedilotildees de forma e

volume que nela ocorram As amostras anisotroacutepicas apresentam cor diferente da luz incidente

Procedimento experimental e equipamento utilizado

O equipamento usado esquematicamente representado na Figura 43 eacute constituiacutedo por uma placa de aqueci-

mento DSC 600 da Linkam systems por um bloco central constituiacutedo por uma unidade CI94 cuja funccedilatildeo eacute

controlar a temperatura nas etapas de aquecimento arrefecimento uma unidade LNP942 que controla a

refrigeraccedilatildeo uma unidade VTO232 e um computador Intel (R) Pentium (R) 4 que controla todo o sistema A

ceacutelula eacute aquecida com um microforno cuja temperatura eacute controlada por sensores de Pt100 Para a observaccedilatildeo

Polarizador Amostra Analisador Detector

61

oacuteptica foi utilizado um microscoacutepio Leica DMRB uma cacircmara de viacutedeo Sony CCD-IRISRGB modelo DXC-

151 AP um monitor Sony HR Triniton modelo PVM-2053MD e um gravador de viacutedeo Sony SV0-1500P VHS

VCR Na anaacutelise de imagem usou-se o software da Linkam systems com RTVMS (Real Time Viacutedeo Measurement

System)

As amostras foram preparadas por dispersatildeo de uma pequena quantidade do material a estudar na ceacutelula da

amostra sendo esta coberta com uma tampa A dispersatildeo do material na ceacutelula permite estudar o comporta-

mento de partiacuteculas isoladas o que poderaacute ser uacutetil no caso da amostra ter comportamento heterogeacuteneo As

imagens foram obtidas por utilizaccedilatildeo combinada de luz polarizada e de compensadores de onda o que confere

agrave imagem de fundo uma cor uacutenica e natildeo negra Usou-se uma ampliaccedilatildeo de 200X

As amostras foram estudadas aquecendo a amostra entre os 25ordmC e a fusatildeo tendo sido usada uma velocidade

de 10ordmCmin

Figura 43 ndash Representaccedilatildeo esquemaacutetica do equipamento usado em termomicroscopia A ndash Placa de aquecimento B ndash

Microscoacutepio C ndash Cacircmara de viacutedeo D ndash Computador E ndash Interface graacutefica F ndash Sistema de controle da refri-

geraccedilatildeo G ndash Interface de computador H ndash Viacutedeo gravador I ndash Monitor J ndash Depoacutesito de azoto liacutequido

4123 ndash Conjugaccedilatildeo dos meacutetodos de Termomicroscopia e DSC

Os resultados obtidos a partir de medidas de DSC satildeo normalmente reprodutiacuteveis e quantitativos mas natildeo

podem estar sempre prontamente correlacionadas com a respectiva transformaccedilatildeo de fase ou reacccedilatildeo quiacutemica

que ocorre na substacircncia Tecircm sido feitas tentativas para melhorar alguns meacutetodos termoanaliacuteticos atraveacutes de

uma correlaccedilatildeo entre os seus resultados e as mudanccedilas fiacutesicas ou quiacutemicas da substacircncia em questatildeo As combi-

naccedilotildees destes dois meacutetodos tecircm demonstrado grande sucesso Os efeitos que natildeo mostram nenhuma mudanccedila

de entalpia significativa com DSC podem muitas vezes ser detectadas com microscopia Por outro lado as

investigaccedilotildees termomicroscoacutepicas requerem muitas vezes estimativas dos calores de transformaccedilatildeo fusatildeo e

cristalizaccedilatildeo[50ndash51]

62

4124 ndash Espectroscopia de Absorccedilatildeo no Infravermelho

A Espectroscopia de Absorccedilatildeo no IV estaacute associada ao uso de radiaccedilatildeo electromagneacutetica nesta regiatildeo do espec-

tro para estudar a composiccedilatildeo e a estrutura da mateacuteria

A energia associada agrave absorccedilatildeo na gama do infravermelho eacute capaz de promover transiccedilotildees vibracionais-

rotacionais vibracionais ou rotacionais Considerando que a faixa mais usual de utilizaccedilatildeo corresponde agrave regiatildeo

do infravermelho meacutedio (4000 a 400 cm-1) o estudo das transiccedilotildees vibracionais eacute o mais importante Para que

uma moleacutecula seja capaz de absorver no infravermelho eacute necessaacuterio que ela apresente variaccedilotildees de momento

dipolar associada ao modo vibracional considerado[3652ndash54]

Assim quando um material for avaliado utilizando radiaccedilatildeo infravermelha seraacute obtido um espectro que rela-

ciona absorvacircncia versus comprimento de onda (normalmente eacute utilizado o nuacutemero de onda que eacute o inverso do

comprimento de onda) que indica a ocorrecircncia ou natildeo de absorccedilatildeo pelo material de energia associada agravequele

comprimento de onda Como os grupos funcionais absorvem em diferentes comprimentos de onda eacute possiacutevel

identificar os grupos quiacutemicos presentes na amostra

O polimorfismo em cristais de compostos orgacircnicos eacute causado por diferentes arranjos estruturais da mesma

moleacutecula Se as interacccedilotildees moleculares no cristal satildeo bastantes fortes decorrentes de um fenoacutemeno como as

ligaccedilotildees de hidrogeacutenio as diferenccedilas nas formas polimoacuterficas podem ser evidenciadas com teacutecnicas como a

Espectroscopia de Absorccedilatildeo no Infravermelho IV

Reflectacircncia Total Atenuada (ATR)

Em 1961 Fahrenfort descreveu uma nova teacutecnica para obtenccedilatildeo de espectros de infravermelho para compostos

orgacircnicos a Reflectacircncia Total Atenuada (ATR ndash Attenuated Total Reflectance)

O modo de ATR eacute uma teacutecnica natildeo destrutiva que permite a obtenccedilatildeo de espectros de amostras soacutelidas ou

liacutequidas tais como soacutelidos pouco soluacuteveis poacutes pastas entre outras Eacute tambeacutem adequado para caracterizaccedilatildeo de

materiais que sejam demasiado finos ou que absorvam demasiado intensamente quando analisados por espec-

troscopia de transmitacircncia Na espectroscopia de infravermelhos por ATR a superfiacutecie da amostra eacute colocada

em contacto com a superfiacutecie de um cristal apropriado muitas vezes feito de Germeacutenio (Ge) ou de Seleneto de

Zinco (ZnSe) A radiaccedilatildeo infravermelha proveniente da fonte passa atraveacutes do cristal Quando o acircngulo de

incidecircncia na interface amostra cristal excede o acircngulo criacutetico a reflexatildeo total interna da radiaccedilatildeo ocorre e uma

onda evanescente eacute estabelecida na interface A radiaccedilatildeo eacute reflectida atraveacutes do cristal penetrando na amostra a

cada reflexatildeo ao longo da superfiacutecie do cristal (como esquematizado na figura seguinte Figura 44)

63

Figura 44 ndash Sistema ATR de muacuteltipla reflexatildeo

O feixe de radiaccedilatildeo perde energia no comprimento de onda em que o material da amostra absorve Apoacutes este

processo a radiaccedilatildeo atenuada resultante eacute direccionada do cristal para o percurso normal do feixe no espectro-

fotoacutemetro sendo medida pelo detector originando o espectro da amostra A profundidade da penetraccedilatildeo da

radiaccedilatildeo na amostra e o nuacutemero total de reflexotildees ao longo do cristal podem ser controlados pela variaccedilatildeo do

acircngulo de incidecircncia assim como pela selecccedilatildeo do tipo de cristal

Num espectrofotoacutemetro ATR tem de existir um contacto muito proacuteximo entre a amostra e a superfiacutecie do cris-

tal uma vez que o efeito ATR tem lugar nesta Daiacute que se utilize por vezes uma prensa de modo a garantir um

perfeito contacto entre a superfiacutecie da amostra e o cristal como no caso dos soacutelidos particulados

Nesta teacutecnica pouca ou nenhuma preparaccedilatildeo da amostra eacute requerida o que constitui uma grande vantagem nos

estudos de polimorfismo podendo ser usada na anaacutelise de uma grande variedade de soacutelidos e liacutequidos consoan-

te o tipo de cristal

Eacute importante realccedilar que apesar dos benefiacutecios esta teacutecnica possui algumas limitaccedilotildees que incluem a sensibili-

dade inferior em comparaccedilatildeo agrave proporcionada pelos meacutetodos convencionais

Procedimento experimental e equipamento utilizado

Os estudos de espectroscopia de absorccedilatildeo no infravermelho foram realizados num espectroacutemetro FTIR Ther-

moNicolet IR300 resoluccedilatildeo de 1cm-1 com a teacutecnica da pastilha de KBr e num PerkinElmer Spectrum 400 FT-

IRATR resoluccedilatildeo de 1cm-1

As amostras foram preparadas misturando-se uma certa quantidade de amostra com brometo de potaacutessio (cer-

ca de 07 mg de amostra e 100 mg de KBr)

4125 ndash Difracccedilatildeo de Raios X

Dentre as vaacuterias teacutecnicas de caracterizaccedilatildeo de materiais a teacutecnica de difracccedilatildeo de raios X eacute a mais indicada na

determinaccedilatildeo das fases cristalinas presentes nesses materiais Isto eacute possiacutevel porque nos cristais os aacutetomos se

64

ordenam em planos cristalinos separados entre si por distacircncias da mesma ordem de grandeza dos comprimen-

tos de onda dos raios X

Ao incidir um feixe de raios X num cristal o mesmo interage com os aacutetomos presentes originando o fenoacutemeno

de difracccedilatildeo A difracccedilatildeo de raios X ocorre segundo a Lei de Bragg (Equaccedilatildeo 1) a qual estabelece a relaccedilatildeo

entre o acircngulo de difracccedilatildeo e a distacircncia entre os planos que a originaram (caracteriacutesticos para cada fase cristali-

na)[55]

Figura 45 ndash Difracccedilatildeo de raios X e a Lei de Bragg[56]

A principal aplicaccedilatildeo da difracccedilatildeo de raios X refere-se agrave identificaccedilatildeo de compostos cristalinos sejam eles orgacirc-

nicos ou inorgacircnicos

Os planos de difracccedilatildeo e as suas respectivas distacircncias interplanares bem como as densidades de aacutetomos (elec-

trotildees) ao longo de cada plano cristalino satildeo caracteriacutesticas especiacuteficas e uacutenicas de cada substacircncia cristalina da

mesma forma que o padratildeo difractomeacutetrico por ela gerado Dentre as vantagens da teacutecnica de difracccedilatildeo de raios

X para a caracterizaccedilatildeo de fases destacam-se a simplicidade e rapidez do meacutetodo a confiabilidade dos resulta-

dos obtidos (pois o perfil de difracccedilatildeo obtido eacute caracteriacutestico para cada fase cristalina) a possibilidade de anaacutelise

de materiais compostos por uma mistura de fases e uma anaacutelise quantitativa destas fases[55]

Os ensaios de difracccedilatildeo de raios X de poacute foram realizados no Centro de Estudos de Materiais no Departamen-

to de Fiacutesica da Universidade de Coimbra

Procedimento experimental e equipamento utilizado

Foi preenchido um capilar de vidro com o poacute obtido pela moagem dos soacutelidos As amostras foram colocadas

num difractoacutemetro de poacute ENRAF-NONIUS (equipado com um detector CPS120 por INEL) e os dados foram

recolhidos durante 5h usando a geometria Debye-Scherrer Foi usada radiaccedilatildeo Cu Kα1 (λ = 1540598Aring) Como

calibrante externo foi usado o AlK(SO4)212H2O

Lei de Bragg nλ = 2d sen θ (Equaccedilatildeo 1) n nuacutemero inteiro (ordem de difracccedilatildeo) λ comprimento de onda dos raios X incidentes d distacircncia interplanar θ acircngulo de difracccedilatildeo

65

Bibliografia

[1] ndash Vencato I Estruturas Cristalinas por Difracccedilatildeo de Raios-X Caderno Brasileiro de Ensino de Fiacutesica Volume 5

(1988)

[2] ndash Atkins P Paula J Atkins Fiacutesico-Quiacutemica LTC Volume 1 7ordfEdiccedilatildeo (2003-2004)

[3] ndash Drago R Physical Methods For Chemists 2ordf Ed Saunders amp H B J College Publishers 17 (1992) 702

[4] ndash Giron D Thermochimica Acta 248 (1995) 1

[5] ndash Nangia A Accounts of Chemical Research 41 5 (2008) 595

[6] ndash Froehlich PE Gasparotto FS Journal of Basic and Applied Pharm Sciences 26 3 (2005) 205

[7] ndash Llinagraves A Goodman J Drug Discovery Today 13 516 (2008) 198

[8] ndash Costa L Universidade Federal do Rio Grande do Sul ldquoAvaliaccedilatildeo do Polimorfismo de Faacutermacos utiliza-

dos para a produccedilatildeo de medicamentos geneacutericos no Brasilrdquo (2005)

[9] ndash Lachman L Liebeman HA et all Teoria e Praacutetica na Induacutestria Farmacecircutica 1 (2005) 505

[10] ndash Bernstein J Crystal Polymorphism Engineering of Crystalline Materials Properties Springer Netherlands (2008) 87

[11] ndash Rodriacuteguez-Spong B Price C et all D Advanced Drug Delivery 56 (2004) 241

[12] ndash Buerger A Ramberger R Mikrochimica Acta 2 (1979) 259

[13] ndash Erdemir D Lee A et all Accounts of Chemical Research 42 (2009) 621

[14] ndash Manrich S Zanotto E et all Poliacutemeros Ciecircncia e Tecnologia ldquoAplicabilidade da Teoria Claacutessica da Nuclea-

ccedilatildeo Modificada (CD-CNT) agrave Cristalizaccedilatildeo de Poliacutemerosrdquo

[15] ndash Aaltonen J Allesoslash M et all European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics 71 (2009) 23

[16] ndash Chis V Picircrnau A et all Chemical Physics 316 (2005) 153

[17] ndash wwwffuppttoxicologiamonografiasano0304TuberculosedocPIRAZINAMIDAhtml

[18] ndash Becker C Dressman JB et all Journal of Pharmaceutical Sciences 97 9 (2008) 3709

[19] ndash Takaki Y Sasada Y Watanabeacute T Acta Crystallographica 13 (1960) 693

[20] ndash Ro G Sorum H Acta Crystallographica B28 (1972) 991

[21] ndash Ro G Sorum H Acta Crystallographica B28 (1972) 1677

[22] ndash Nakata K Takaki Y Memoirs of Osaka Kyoiku University Ser III Natural science and applied science 36 (1987)

93

[23] ndash Borba A Albrecht M et all Physical Chemistry Chemical Physics 10 (2008) 7010

[24] ndash Takano T Sasada Y et all Acta Crystallographica 21 (1966) 514

[25] ndash Borba A Zavaglia A et all Journal of Physical Chemistry A 112 (2008) 45

[26] ndash Marques L Departamento e Centro de Quiacutemica da Universidade de Eacutevora ldquoO Ibuprofeno Um faacutermaco com

sucessordquo

[27] ndash Perlovich G Kurkov S et all Journal of Pharmaceutical Sciences 93 (2004) 654

[28] ndash Rasenack N Muumlller B International Journal of Pharmaceutics 245 (2002) 9

[29] ndash Carvalho P Cass Q et all Brazilian Journal of Chemical Engineering 23 (2006) 291

[30] ndash Khan G Jiabi Z Drug Development and Industrial Pharmacy 24(5) (1998) 463

[31] ndash Rasenack N Muumlller W Development and Industrial Pharmacy 28 (2002) 1077

66

[32] ndash Dudognon E Danegravede F et all Pharmaceutical Research 25 (2008) 2853

[33] ndash wwwscribdcomdoc4003825Fisica-Difraccao-de-Raio-X (28082010)

[34] ndash Delgado M Marquez F et all Spectroscopy Lett 21 (1998) 841

[35] ndash Lautie A Froment F et all Spectroscopy Lett 9 (1976) 289

[36] ndash Chis V Pirnau A et all Chemical Physics 316 (2005) 153

[37] ndash Kalkar K Bhosekar M et all Spectrochimica Acta Part A 45 (1989) 635

[38] ndash Favila A Gallo M Mitnik D Journal of Molecular Modeling 13 (2007) 505

[39] ndash Gunasekaran S Sailatha E et all Indian Journal of Pure and Applied Physics 47 (2009) 259

[40] ndash Akyuz S Journal of Molecular Structure 651 (2003) 541

[41] ndash Jurneacuteen P Werngren J et all Antimicrobial Agents and Chemotheraphy 52 5 (2008) 1852

[42] ndash Garekani H Sadeghi F et all Drug Development and Industrial Pharmacy 27(8) (2001) 803

[43] ndash Kawakami K Miyoshi K et all Journal of Pharmaceuticals Sciences 95 (2006) 1354

[44] ndash Lee T Chang G Crystal Growth and Design 9 (2009) 3551

[45] ndash Xue Y Zhao Q et all Journal of Colloid and Interface Science 243 (2001) 388

[46] ndash Sabbah R An W et all Thermochimica Acta 331 (1999) 93

[47] ndash Gatta G Richardson J et all Pure and Applied Chemistry 78 (2006) 1455

[48] ndash Seefeldt K Miller J et all Journal of Pharmaceutical Sciences 96 5 (2007) 1147

[49] ndash Charsley E Stewart C et all Journal of Thermal Analysis and Calorimetry 72 (2003) 1087

[50] ndash Celis K Driessche I et all Measurement Science Review 1 1 (2001) 181

[51] ndash Wiedemann H Bayer G Journal of Thermal Analysis 30 (1985) 1273

[52] ndash wwwgooglept

[53] ndash Brittain H Journal of Pharmaceutical Sciences 86 4 (1997) 405

[54] ndash Norris T Aldridge P Sekulic S Analyst 122 (1997) 549

[55] ndash Albers A Melchiades F et all Ceracircmica 48 305 (2002) 34

[56] ndash Kahn H PMI-2201 Difracccedilatildeo de Raios X 1

[57] ndash Tuberculosis 88 2 (2008) 141

[58] ndash Akyuz S Journal of Molecular Structure 651-653 (2003) 541

[59] ndash Brittain H (ed) Physical Characterization of Pharmaceutical Solids (1995)

[60] ndash Šestaacutek J Comprehensive Analytical Chemistry XII XI (1984)

[61] ndash Casimiro MH Leal JP et all Anaacutelise Calorimeacutetrica aplicada a Poliacutemeros Bioloacutegicos 29

[62] ndash Yu-Chu M Li Thermochimica Acta 476 (2008) 1

[63] ndash Morbidoni H Quiacutemica Viva 3 (2004)

[64] ndash Yoshida S Pharmaceutical Society of Japan 11 5 (1963) 628

[65] ndash Sreevatsan S Pan X et all Antimicrobial Agents and Chemotheraphy 41 3 (1997) 636

[66] ndash Wesotowski M Konarski T Journal of Thermal Analysis 45 (1995) 1199

[67] ndash Vippagunta S Brittain H Grant D Advanced Drug Delivery 48 (2001) 3

[68] ndash Nunes S Euseacutebio M et all International Journal of Pharmaceutics 285 (2004) 13

[69] ndash Akalin E Akyuz S Vibrational Spectroscopy 42 (2006) 333

[70] ndash Szablowicz M Karpiński A et all Transition Metal Chemistry 31 (2006) 1075

67

[71] ndash Castro R Maria T et all Crystal Growth amp Design 10 (2010) 274

[72] ndash Correcirca R Lima D et all Laboratoacuterio de Cristalografia Instituto de Fiacutesica de Satildeo CarlosUSP

[73] - Buerger A Ramberger R Mikrochimica Acta 2 (1979) 273

[74] ndash Wirth D Stephenson G Organic Process Research amp Development 1 (1997) 55

[75] ndash Wang Y Li Y et all Spectrochimica Acta Part A 56 (2000) 2637

[76] ndash Byrn S Pfeiffer R et all Pharmaceutical Research 12 (1995) 945

[77] ndash Khankari R Grant D Thermochimica Acta 248 (1995) 61

[78] ndash Gavezzotti A Fillippini G Journal of the American Chemical Society 117 (1995) 12299

[79] ndash Hancock B Zografi G Journal of Pharmaceuticals Sciences 86 (1997) 1

[80] ndash Yu L Advanced Drug Delivery Reviews 48 (2001) 27

[81] ndash Kitamura M Journal of Crystal Growth 237-239 (2002) 2205

[82] ndash Snider D Addicks W et all Advanced Drug Delivery Reviews 56 (2004) 391

[83] ndash Allesoslash M Berg F et all Journal of Pharmaceuticals Sciences 97 (2008) 2145

[84] ndash Lerdkanchanaporn S Dollimore D Journal of Thermal Analysis 49 (1997) 879

[85] ndash Beach J Park M et all Pharmaceutical Development and Technology 10 (2005) 413

[86] ndash Passerini N Albertini B et all European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics 15 (2002) 71

68

69

Apecircndice

70

71

Algoriacutetmo de decisatildeo Q6A

(1)

Pesquisa de polimor-fos com o novo

faacutermaco

Apresenta diferentes polimorfos

NAtildeO Nenhuma acccedilatildeo a ser

tomada

SIM

Caracterizar as formas por - Difracccedilatildeo de raios-X de poacute - DSC Anaacutelise Teacutermica - Microscopia - Espectroscopia

IR PARA 2

72

(2)

Os polimorfos apre-sentam diferentes

propriedades

NAtildeO

SIM

Afecta a seguranccedila e a eficaacutecia do faacutermaco

Nenhum teste ou criteacuterio de aceitaccedilatildeo para o faacutermaco

NAtildeO

SIM

Estabelecer um criteacuterio de aceitaccedilatildeo para os polimorfos do faacutermaco IR PARA 3

73

(3)

Observa-se em (1) que primeiramente se estabelecem as caracteriacutesticas das possiacuteveis formas cristalinas do faacuter-

maco e as suas propriedades fiacutesico-quiacutemicas conforme o caso bem como a sua forma de detecccedilatildeo pelas meto-

dologias indicadas

Posteriormente a acccedilatildeo (2) visa estabelecer o impacto destas formas polimoacuterficas na seguranccedila e eficaacutecia do

faacutermaco auxiliando na determinaccedilatildeo de criteacuterios de aceitaccedilatildeo do faacutermaco e na avaliaccedilatildeo do risco sanitaacuterio que

representa tal fenoacutemeno num caso especiacutefico Havendo este risco o ICH estabeleceu em (3) vias de monitori-

zaccedilatildeo das alteraccedilotildees

O faacutermaco encontra-se dentro dos criteacuterios de

aceitaccedilatildeo dos ensaios de qualidade com modifica-

ccedilatildeo na proporccedilatildeo dos polimorfos

SIM Nenhum teste ou criteacuterio de aceitaccedilatildeo

para o faacutermaco

NAtildeO

Monitorar o polimorfismo durante a estabilidade do faacutermaco

A modificaccedilatildeo pode afectar a seguranccedila ou a

eficaacutecia

NAtildeO Natildeo haacute necessidade de estabelecer criteacuterios de aceitaccedilatildeo para polimorfis-

mo do faacutermaco

SIM

Estabelecer criteacuterios de aceitaccedilatildeo consis-tente com a seguranccedila eou eficaacutecia

31

20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

20

40

60

80

Temperatura (C)

Flu

xo

de

ca

lor

(mW

)

Figura 212 ndash Curva de DSC do polimorfo γ da pirazinamida aquecimento de 25ordmC ateacute 197ordmC β = 10ordmCmin

m = 303mg

Na curva de DSC do polimorfo γ (Figura 212) observa-se apenas um sinal endoteacutermico correspondente agrave

fusatildeo da amostra De um conjunto de 3 amostras independentes obteve-se para o processo de fusatildeo os valores

de Tonset = (1882 plusmn 01)ordmC e ∆H = (280 plusmn 02)kJmol Tabela 24

Tabela 24 ndash Valores de temperatura e de entalpia de transiccedilatildeo de fase registada no aque-

cimento da pirazinamida polimorfo γ β = 10ordmCmin

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

1 1881 280 2 1881 278 3 1883 282

Meacutedia e desvio padratildeo 1882plusmn01 280plusmn02

Com estes resultados podemos concluir que esta forma polimoacuterfica da pirazinamida natildeo experimenta qualquer

transformaccedilatildeo soacutelido-soacutelido antes da fusatildeo

A amostra de pza cristalizada de acetona (polimorfo δ) foi tambeacutem caracterizada por calorimetria diferencial de

varrimento realizando ensaios de aquecimento ateacute 197ordmC com velocidade de 10ordmCmin (Figura 213)

32

20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

20

40

60

Temperatura (C)

Flu

xo

de

ca

lor

(mW

)

Figura 213 ndash Curva de DSC do polimorfo δ da pirazinamida (aquecimento de 25ordmC ateacute 197ordmC β = 10ordmCmin

m = 147mg)

Podemos verificar novamente a ocorrecircncia de duas transformaccedilotildees endoteacutermicas sendo que a primeira corres-

ponde a transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido Tonset = (1305 plusmn 03) ordmC ∆H = (17 plusmn 02) kJmol n = 5 e a segunda agrave fusatildeo

Tonset = (1883 plusmn 01) ordmC ∆H = (276 plusmn 06) kJmol n = 5 A Tabela 25 resume os resultados obtidos

O polimorfo δ foi entatildeo aquecido ateacute 165ordmC (apoacutes a transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido) natildeo se tendo observado qualquer

transiccedilatildeo de fase no arrefecimento subsequente ateacute agrave temperatura ambiente O espectro de difracccedilatildeo de raios-X

de poacute da amostra resultante deste ciclo de aquecimento arrefecimento permitiu concluir que a forma delta se

transforma no polimorfo gama apoacutes aquecimento

Tabela 25 ndash Valores de temperatura e de entalpia das transiccedilotildees de fase registadas no aqueci-

mento da pirazinamida polimorfo δ β = 10ordmCmin

1ordmPico 2ordmPico

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) 1 1308 18 1884 279 2 1303 17 1881 268 3 1304 18 1884 275 4 1301 14 1883 279 5 1307 17 1882 278

Meacutedia e desvio padratildeo 1305plusmn03 17plusmn02 1883plusmn01 276plusmn06

Na Figura 214 a) podemos verificar a existecircncia de uma grande irregularidade no pico correspondente agrave transi-

ccedilatildeo soacutelido-soacutelido o que poderaacute indicar a co-existecircncia de vaacuterias transformaccedilotildees Sendo assim fez-se um novo

estudo efectuando um aquecimento ateacute 137ordmC que eacute a zona onde existem os vaacuterios picos (Figura 214 b)) O

espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute desta amostra confirmou tratar-se da forma γ da pirazinamida natildeo ocor-

33

rendo qualquer outra transiccedilatildeo de fase apesar da irregularidade apresentada nos picos que poderaacute resultar de

heterogeneidade das partiacuteculas soacutelidas

120 140

32

34

36

Flu

xo

de

Calo

r (m

W)

Temperatura (C)

b) Aquecimento ateacute 165 C

a) Aquecimento ateacute 137 C

Figura 214 ndash Curvas de DSC para a pza cristalizada em acetona β = 10ordmCmin a) aquecimento de 25ordmC ateacute 137ordmC m =

147 mg b) aquecimento de 25ordmC ateacute165ordmC m = 152 mg

Foram obtidas para a amostra de pirazinamida gerada por cristalizaccedilatildeo em acetonitrilo amostra 6 na Tabela

21 as curvas de DSC apresentadas na Figura 215 registadas em diferentes condiccedilotildees experimentais aquecimen-

to ateacute agrave fusatildeo no caso da curva a e num ciclo de aquecimentos arrefecimentos no caso das curvas b Os arrefe-

cimentos foram realizados a 10ordmCmin natildeo se registando qualquer transiccedilatildeo de fase nesses varrimentos

Figura 215 ndash Curvas de DSC para a pza cristalizada em acetonitrilo (polimorfos α e δ) a m = 161 mg aquecimento de

25ordmC ateacute 197ordmC b1 m = 181 mg aquecimento de 25ordmC ateacute 135ordmC b2 aquecimento de 25ordmC ateacute 165ordmC apoacutes

arrefecimento de b1 ateacute 25ordmC b3 aquecimento de 25ordmC ateacute 197ordmC apoacutes arrefecimento de b2 ateacute 25ordmC β =

10ordmCmin

Temperatura (ordmC)

Flu

xo d

e C

alo

r (m

W)

34

Na Figura 215 observam-se duas transiccedilotildees endoteacutermicas antes do pico de fusatildeo Estas transformaccedilotildees de fase

foram estudadas por espectroscopia de IV

O espectro de IV da amostra de partida Figura 216 a) confirma que na cristalizaccedilatildeo em acetonitrilo foi gerada

uma mistura dos polimorfos α e δ (Figura 216 a)) Registou-se tambeacutem espectros de IV da amostra aquecida ateacute

135ordmC (como na curva de DSC b1 da Figura 215) Figura 216 b)) seguida de arrefecimento ateacute 25ordmC e da

amostra aquecida ateacute 165ordmC Figura 216 c)

Figura 216 ndash Espectro de Infravermelho de a) amostra de pirazinamida cristalizada em acetonitrilo b) amostra anterior

apoacutes aquecimento ateacute 135ordmC c) amostra apoacutes aquecimento ateacute 165ordmC A) espectros dos polimorfos α e

δ puros B) espectro do polimorfo γ puro

Satildeo evidentes a partir da Figura 216 as transiccedilotildees do polimorfo δ para o polimorfo α que posteriormente se

transforma no polimorfo γ A identidade das fases soacutelidas foi ainda confirmada por difracccedilatildeo de raios-X reali-

zadas em amostras preparadas de forma similar

Apesar de natildeo poder ser obtida a forma polimoacuterfica β pura os dados de DSC e termomicroscopia realizados na

amostra 5 (β + γ) mostram uma transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido endoteacutermica aos 95ordmC β = 10ordmCmin (Figura 217)

originando o polimorfo γ como depois foi confirmado por espectroscopia de IV e pela temperatura de fusatildeo

caracteriacutestica

Numero de onda cm-1

Absorv

ancia

u

a

a)

b)

c)

A

B

35

Figura 217 ndash a) Curvas de aquecimento da pza cristalizada de dioxano polimorfos β e γ m = 166 mg β = 10ordmCmin b)

Imagens de termomicroscopia registadas antes e depois da transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido

Estabilidade relativa dos polimorfos de pirazinamida

Todas as transiccedilotildees de fase verificadas no estudo da pirazinamida satildeo endoteacutermicas e na ausecircncia de mudanccedilas

conformacionais significativas da moleacutecula de pza nos diferentes polimorfos este comportamento aponta para

uma relaccedilatildeo enantiotroacutepica entre as fases envolvidas [122641] De acordo com Burger e Ramberger esta regra

da entalpia da transiccedilatildeo faz previsotildees correctas em 99 dos casos [26] A partir do estudo do comportamento

teacutermico das formas α β δ e γ da pirazinamida pode-se prever o diagrama energia de Gibbs em funccedilatildeo da tem-

peratura que se apresenta na Figura 218

Figura 218 ndash Diagrama de energia temperatura das formas cristalinas (α β δ e γ) da pirazinamida G representa a ener-

gia de Gibbs T a temperatura de transiccedilatildeo

Temperatura (ordmC)

dQ

dt

(mW

)

a) b)

Antes da transiccedilatildeo Depois da Transiccedilatildeo

Temperatura

Energ

ia

36

De acordo com este diagrama o polimorfo δ eacute a forma soacutelida termodinamicamente estaacutevel agrave temperatura

ambiente e o polimorfo γ eacute a forma cristalina mais estaacutevel acima de ~ 145ordmC De realccedilar a elevada estabilidade

cineacutetica de todas as formas polimoacuterficas da pirazinamida

22 Estudo da Picolinamida

Na tabela satildeo apresentadas imagens registadas sob luz polarizada das formas soacutelidas obtidas por cristalizaccedilatildeo a

partir das soluccedilotildees e tambeacutem da amostra de partida

Tabela 26 ndash Picolinamida Imagens dos soacutelidos obtidos em diferentes condiccedilotildees experimentais (luz polarizada

ampliaccedilatildeo 200x)

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

1

-

Amostra comercial

4

Etanol

P1

2

Acetato de etilo

P1

5

Etanol

P2

3

Acetato de etilo

P2

Foram observadas formas cristalinas com diferentes morfologias Quer na utilizaccedilatildeo de acetato de etilo quer na

amostra comercial foram obtidos cristais com a forma de placas apesar de apresentarem tamanhos diferentes

Os cristais que precipitaram usando etanol como solvente apresentam a forma de aglomerados esfeacutericos

Devido a problemas teacutecnicos com o difractoacutemetro de raios-X de poacute do Departamento de Fiacutesica da Universida-

de de Coimbra natildeo foi possiacutevel caracterizar as amostras por este meacutetodo

221 ndash Estudo da Picolinamida comercial

Apenas a picolinamida comercial foi caracterizada num equipamento de difracccedilatildeo de raios-X de poacute sendo a

amostra sujeita a moagem antes do ensaio O difractograma obtido estaacute representado na Figura 219 juntamen-

te com o espectro simulado da forma cristalina de picolinamida que se encontra caracterizada estruturalmente

37

[24] O difractograma de poacute da picolinamida comercial tem picos caracteriacutesticos a 2θ = 1665 1737 2068

2516 2802 3500ordm

10 20 30 40

Inte

nsid

ade

2Theta

b) Simulado

a) Experimental

Figura 219 ndash Espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute da picolinamida comercial a) experimental b) simulado

Da comparaccedilatildeo entre os dois difractogramas natildeo eacute possiacutevel afirmar que nos dois casos as moleacuteculas tenham a

mesma orientaccedilatildeo cristalograacutefica Voltaremos a discutir estes resultados mais tarde

O comportamento teacutermico da amostra de picolinamida comercial foi investigado por calorimetria diferencial de

varrimento e por termomicroscopia com luz polarizada

Na Figura 220 eacute apresentada uma curva tiacutepica obtida no estudo da picolinamida comercial por calorimetria

diferencial de varrimento com uma velocidade de varrimento β = 10ordmCmin realizando um aquecimento de

25ordmC ateacute 115ordmC

20 40 60 80 100

20

40

Temperatura (C)

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Figura 220 ndash Curva de DSC para a PA comercial aquecimento de 25ordmC ateacute 115ordmC β = 10ordmCmin m = 138mg

A curva de DSC da PA comercial Figura 220 apresenta tipicamente trecircs sinais endoteacutermicos De um conjunto

de 3 amostras independentes obteve-se para o 1ordmpico os valores de Tonset = (802plusmn005) ordmC e ∆H =

38

(020plusmn001)kJmol para o 2ordmpico os valores de Tonset = (10175plusmn008) ordmC e ∆H = (022plusmn001) kJmol e para o

3ordmpico os valores de Tonset = (1067plusmn01) ordmC e ∆H = (187plusmn005) kJmol Tabela 27

Tabela 27 ndash Valores de temperatura e de entalpia das transiccedilotildees de fase registadas no aquecimento da pico-

linamida amostra comercial β = 10ordmCmin

1ordmPico 2ordmPico 3ordmPico

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) 1 802 020 1018 022 1066 187 2 802 019 1017 022 1068 187 3 802 020 1018 021 1067 188

Meacutedia e desvio padratildeo 802plusmn005 020plusmn001 10175plusmn008 022plusmn001 1067plusmn01 187plusmn005

Imagens de termomicroscopia obtidas num varrimento realizado em condiccedilotildees idecircnticas satildeo apresentadas na

Figura 221 e confirmam o primeiro processo endoteacutermico como uma transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido

25ordmC 86ordmC 96ordmC 98ordmC

108ordmC 115ordmC

Figura 221 ndash Transiccedilotildees de fase observadas para a PA comercial por termomicroscopia de luz polarizada no decurso do

aquecimento de 25ordmC a 115ordmC β = 10ordmCmin ampliaccedilatildeo 200x

Uma vez confirmada a existecircncia de transiccedilotildees soacutelido-soacutelido no aquecimento da amostra de picolinamida

comercial estudou-se este processo em mais pormenor Fizeram-se ciclos de aquecimento arrefecimento ateacute

95ordmC e ateacute 105ordmC (temperaturas a que se verifica o fim da transiccedilatildeo) que se encontram representadas nas Figu-

ras 222 e 223

39

20 30 40 50 60 70 80 90 100

19

20

21F

luxo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

Arrefecimento

1 Aquecimento

20 40 60 80 100 120

20

30

40

Temperatura (C)

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Figura 222 ndash Curvas de DSC para a PA comercial β = 10ordmCmin m = 147mg a) aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC segui-

do de arrefecimento ateacute 25ordmC b) 2ordm aquecimento de 25ordmC ateacute 115ordmC

20 30 40 50 60 70 80 90 100 110

19

20

21

22

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

Arrefecimento

1 Aquecimento

20 40 60 80 100 120

20

30

40

Temperatura (C)

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Figura 223 ndash Curvas de DSC para a PA comercial β = 10ordmCmin m = 143mg a) aquecimento de 25ordmC ateacute 105ordmC segui-

do de arrefecimento ateacute 25ordmC b) 2ordm aquecimento de 25ordmC ateacute 115ordmC

Como eacute visiacutevel na Figura 222 no processo de arrefecimento natildeo eacute registada qualquer transiccedilatildeo de fase o que se

confirma pela ausecircncia de endoteacutermica correspondente agrave transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido na curva b) Em contrapartida

no processo de arrefecimento ilustrado na Figura 223 regista-se um processo exoteacutermico de baixa energia e no

aquecimento subsequente apenas o principal pico de fusatildeo eacute observado

Antes de passar agrave avaliaccedilatildeo por espectroscopia de Infravermelho dos diferentes soacutelidos obtidos nestes ciclos de

aquecimento arrefecimento referiremos os resultados de estudos por DSC dos soacutelidos obtidos por arrefeci-

mento do fundido

Nas Figuras 224 e 225 ilustram-se alguns resultados de ciclos de aquecimento arrefecimento a partir do fun-

dido β = 10ordmCmin Como se vecirc na Figura 224 c) apoacutes a cristalizaccedilatildeo do fundido satildeo obtidos dois picos de

elevada entalpia com Tonset = 102ordmC e 106ordmC que indiciam fusatildeo de duas formas polimoacuterficas diferentes Com

base nestes resultados eacute razoaacutevel interpretar a transiccedilatildeo a 102ordmC como um processo de fusatildeo Neste sentido o

ciclo aquecimento arrefecimento ilustrado na Figura 223 a) terminaria com a fusatildeo de uma contribuiccedilatildeo resi-

a) b)

a) b)

40

dual de uma forma soacutelida que no arrefecimento cristaliza no polimorfo mais abundante obtendo-se em seguida

fusatildeo desta forma pura Figura 223 b) Pode concluir-se que da comparaccedilatildeo das Figuras 224 e 225 que o arre-

fecimento do fundido pode resultar em formaccedilatildeo de estruturas diferentes em ciclos diferentes

20 40 60 80 100 120

-20

-10

0

10

20

30

40

50

Flu

xo

de C

alo

r (m

W)

Temperatura (C)

c) 2 Aquecimento

b) Arrefecimento

a) 1 Aquecimento

Figura 224 ndash Curvas de DSC para a PA comercial β = 10ordmCmin m = 164mg aquecimento seguido de arrefecimento e

novo aquecimento

20 40 60 80 100 120

-50

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

50

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

e) 3 Aquecimento

d) 2 Arrefecimento

c) 2 Aquecimento

b) 1 Arrefecimento

a) 1 Aquecimento

Figura 225 ndash Curvas de DSC para a PA comercial m = 147mg 1ordmaquecimento β = 10ordmCmin 1ordmarrefecimento β =

1ordmCmin 2ordmaquecimento β = 10ordmCmin 2ordmarrefecimento β = 10ordmCmin 3ordmaquecimento β =

10ordmCmin

Foram registados os espectros de FTIRATR da amostra obtida em ciclos de aquecimento arrefecimento

como referidos na Figura 222 a) e 223 a) Os espectros satildeo apresentados na Figura 226 onde estatildeo tambeacutem

identificadas as bandas principais

41

000

005

010

015

1612

316832751294

695

749

784

825

996

1043

10881155

1221

1246

1288

1386

1440

1468

15671586

1668

C 105

000

007

014

16143060

327434113450

1567

695

749

793

825

910

996

104310911164

1250

1288

1386

1443

1468

1586

Ab

so

rva

ncia

u

a

C 95

3300 3000 2700 1600 1400 1200 1000 800

000

008

016

3060

3451

15671601

1662

31663432

698

755

793

828907

996

10401094

1145

1285

1386

1440

15861659

3166

3273

Numero de onda cm-1

C 253415

Figura 226 ndash Espectro de IVATR da PA comercial a) composto de partida b) apoacutes aquecimento ateacute 95ordmC c) apoacutes

aquecimento ateacute 105ordmC

Eacute interessante verificar a semelhanccedila do perfil das bandas do espectro da picolinamida comercial Figura 226 a)

na regiatildeo de elongaccedilatildeo do NndashH com o dos espectros dos polimorfos α e δ da pirazinamida (Figuras 25 e 27)

Relembremos que nestas duas fases da pirazinamida haacute associaccedilatildeo molecular com a formaccedilatildeo de dois diacutemeros

centrossimeacutetricos que estatildeo tambeacutem presentes no cristal da picolinamida

Os espectros dos soacutelidos resultantes dos diferentes tratamentos teacutermicos diferem principalmente como espera-

do na regiatildeo de elongaccedilatildeo do NndashH e na amida I O espectro c) apresenta grande semelhanccedila com o obtido por

Fausto e Colaboradores [23 25] para um cristal obtido por annealing dum filme de vidro a T = 280 K e corres-

ponde a um polimorfo diferente do que estaacute presente na amostra de partida

O espectro apresentado na Figura 226 b) na interpretaccedilatildeo que temos vindo a fazer seria originado por uma

mistura de polimorfos Para a validaccedilatildeo desta interpretaccedilatildeo seraacute essencial proceder ao estudo por difracccedilatildeo de

raios-X de poacute das amostras preparadas de modo idecircntico

Numa nota final apresenta-se na Figura 227 A o espectro FTIRATR registado apoacutes moagem da amostra de

picolinamida comercial em almofariz no procedimento habitualmente usado na preparaccedilatildeo de pastilha para

infravermelho Como eacute evidente da comparaccedilatildeo com o espectro da amostra analisada sem preparaccedilatildeo Figura

227 B a moagem produz alteraccedilatildeo da forma polimoacuterfica Lembremos que na obtenccedilatildeo do espectro de difrac-

ccedilatildeo de raios-X de poacute apresentado na Figura 219 se procedeu agrave moagem do composto Seraacute portanto necessaacute-

rio realizar mais ensaios sobre a amostra comercial para confirmar as conclusotildees que a Figura 219 indica as

diferenccedilas observadas nos difractogramas poderatildeo resultar da moagem da amostra

a)

b)

c)

42

3600 3500 3400 3300 3200 3100 3000 2900 2800

000

005

010

015

Ab

so

rvacircn

cia

(u

a)

Numero de onda (cm-1)

B Amostra comercial

A Amostra comercial sujeita a moagem

1600 1400 1200 1000 800 600

000

005

010

015

020

025

030

Abso

rvacirc

ncia

(u a

)

Numero de onda (cm-1)

B Amostra comercial

A Amostra comercial sujeita a moagem

Figura 227 ndash Espectro de IVATR da picolinamida a) 3600 ndash 2800 cm-1 b) 1700 ndash 600 cm-1 A amostra comercial sujeita

a moagem B amostra comercial

222 ndash Estudo da Picolinamida cristalizada em acetato de etilo e em etanol

A investigaccedilatildeo do comportamento teacutermico das diferentes amostras obtidas por cristalizaccedilatildeo em soluccedilatildeo por

calorimetria diferencial de varrimento de 25ordmC ateacute agrave fusatildeo estaacute ilustrado nas Figuras 228 a 229 Para os soacutelidos

obtidos por cristalizaccedilatildeo em etanol e em acetato de etilo agrave temperatura ambiente eacute registado um pico de fusatildeo

largo com temperatura de onset entre 96 e 97ordmC e entalpia compreendida entre 15 e 18 kJmol Os ensaios

foram efectuados 3 semanas apoacutes a preparaccedilatildeo das amostras e natildeo eacute expectaacutevel que a largura do pico possa ser

devida agrave contaminaccedilatildeo com o solvente Em ensaios realizados dois meses mais tarde verificou-se que natildeo ocor-

reu alteraccedilatildeo na amostra cristalizada de etanol enquanto que evoluccedilatildeo niacutetida teve lugar na amostra cristalizada

de acetato de etilo agrave temperatura ambiente Figuras 230 e 231

Na amostra obtida por cristalizaccedilatildeo em acetato de etilo com evaporaccedilatildeo do solvente a 4ordmC para aleacutem deste

primeiro pico eacute tambeacutem observado um segundo pico com temperatura de onset Tonset ~ 105ordmC Estes resulta-

dos apontam para a existecircncia de polimorfos gerados concomitantemente por este meacutetodo de cristalizaccedilatildeo

estando previstas novas experiecircncias para verificar a reprodutibilidade dos resultados e caso esta se confirme a

investigaccedilatildeo do soacutelido obtido por difracccedilatildeo de raios-X de poacute e de monocristal

a) b)

43

20 40 60 80 100 120

20

25

30

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

b) PA em acetato de etilo (frio)

a) PA em acetato de etilo (T amb)

Figura 228 ndash Curvas de DSC para a PA cristalizada em acetato de etilo β = 10ordmCmin a) meacutetodo P1prime m = 147 mg b)

meacutetodo P2prime m = 148 mg

20 40 60 80 100 120

20

25

30

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

b) PA em etanol (frio)

a) PA em etanol (T amb)

Figura 229 ndash Curvas de DSC para a PA cristalizada em etanol β = 10ordmCmin a) meacutetodo P1prime m = 152 mg b) meacutetodo

P2prime m = 149 mg

44

20 40 60 80 100 120

20

30

40

50

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

b) Aquecimento em Maio

a) Aquecimento em Marccedilo

Figura 230 ndash Curvas de DSC para a PA cristalizada em acetato de etilo agrave temperatura ambiente β = 10ordmCmin a) aque-

cimento em Marccedilo m = 138 mg b) aquecimento em Maio m = 135 mg

20 40 60 80 100 120

20

22

24

26

28

Flu

xo

de

Calo

r (m

W)

Temperatura (C)

b) Aquecimento em Maio

a) Aquecimento em Marccedilo

Figura 231 ndash Curvas de DSC para a PA cristalizada em etanol agrave temperatura ambiente β = 10ordmCmin a) aquecimento em

Marccedilo m = 139 mg b) aquecimento em Maio m = 144 mg

23 Estudo do Ibuprofeno

Como referido na secccedilatildeo 143 estaacute descrito que a mesma forma polimoacuterfica do ibuprofeno eacute obtida por crista-

lizaccedilatildeo em vaacuterios solventes e seguindo vaacuterios meacutetodos experimentais Os cristais tecircm morfologias diferentes e

propriedades mecacircnicas diferentes [28303142]

45

Neste capiacutetulo apresentam-se os resultados preliminares dum estudo calorimeacutetrico das amostras soacutelidas do ibu-

profeno cristalizadas em diferentes solventes e tambeacutem de amostras comerciais de duas origens distintas reali-

zado com o objectivo de averiguar o seu comportamento teacutermico

As formas soacutelidas obtidas por cristalizaccedilatildeo a partir das soluccedilotildees do ibuprofeno estatildeo apresentadas na tabela

seguinte

Tabela 28 ndash Imagens de formas soacutelidas do Ibuprofeno obtidas em diferentes condiccedilotildees experimentais (luz pola-

rizada 200x)

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

1

-

Comercial Sigma

4

Acetona

P2

2

Acetona

P1

5

n-Hexano

P2

3

n-Hexano

P1

Efectuou-se um estudo por difracccedilatildeo de raios-X de poacute das amostras de Ibuprofeno da Sigma e da amostra cris-

talizada de n-Hexano agrave temperatura ambiente O difractograma obtido experimentalmente para a amostra da

Sigma e o simulado para a forma I estatildeo representados na Figura 232 O espectro obtido para a amostra crista-

lizada em n-hexano era indistinguiacutevel destes

0 10 20 30 40

Inte

nsid

ad

e

2Theta

b) IBP Sigma

a) IBP forma I

Figura 232 ndash Espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute do ibuprofeno a) forma I b) Sigma

46

Da comparaccedilatildeo entre os dois difractogramas eacute possiacutevel afirmar que em ambos os casos as moleacuteculas tecircm a

mesma orientaccedilatildeo cristalograacutefica

Iniciou-se o estudo das amostras de ibuprofeno comercial da Sigma e da USP por Calorimetria Diferencial de

Varrimento com uma velocidade de varrimento β = 10ordmCmin realizando um aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC

(Figuras 233 e 234)

20 30 40 50 60 70 80 90

20

25

30

35

40

Temperatura (C)

Flu

xo d

e C

alo

r (m

W)

Figura 233 ndash Curva de DSC para o IBP comercial Sigma aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC β = 10ordmCmin m = 125mg

20 30 40 50 60 70 80 90

20

22

24

26

28

Temperatura (C)

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Figura 234 ndash Curva de DSC para o IBP USP aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC β = 10ordmCmin m = 134mg

As curvas de DSC apresentam apenas um sinal endoteacutermico estando os paracircmetros caracteriacutesticos da curva de

fusatildeo apresentados na Tabela 29

47

Tabela 29 ndash Valores de temperatura e de entalpia da transiccedilatildeo de fase registada no

aquecimento do ibuprofeno amostra da Sigma e da USP β = 10ordmCmin

Sigma USP

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

1 747 251 752 257 2 753 253 752 256 3 751 260 752 256 4 751 246 752 257

Meacutedia e desvio padratildeo 751plusmn03 253plusmn05 752plusmn005 257plusmn005

Natildeo haacute diferenccedilas significativas entre os resultados obtidos para as duas amostras apesar do pico de fusatildeo da

amostra da USP ser mais estreito

O estudo das amostras ibuprofeno obtidas por cristalizaccedilatildeo de acetona (P1 e P2) foi realizado por calorimetria

diferencial de varrimento na mesma gama de temperatura com velocidades de varrimento diferentes (β =

10ordmCmin e β = 2ordmCmin Figura 235)

70 75 80

18

20

22

24

26

28

30

32

34

36

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

2 - Cristalizaccedilao a frio

1 - Cristalizaccedilao agrave T amb

70 75 80

18

20

22

24

26

28

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

4 - Cristalizaccedilao a frio

3 - Cristalizaccedilao agrave T amb

Figura 235 ndash Curva de DSC para o IBP cristalizado de acetona procedimentos P1rsquo e P2rsquo aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC

a) β = 10ordmCmin m = 134mg b) β = 2ordmCmin 3 m = 138mg 4 m = 135 mg

O pico de fusatildeo obtido a partir da amostra cristalizada agrave temperatura ambiente apresenta-se parcialmente divi-

dido Uma explicaccedilatildeo comum para este facto eacute a existecircncia de polimorfismo Os paracircmetros caracteriacutesticos

destas curvas estatildeo apresentados na Tabela 210

a) b)

3

4

48

Tabela 210 ndash Valores de temperatura e de entalpia da transiccedilatildeo de fase registada no aquecimento do ibuprofeno

cristalizado de acetona β = 10ordmCmin e β = 2ordmCmin

A partir dos resultados apresentados na Tabela 210 podemos concluir que os cristais obtidos por cristalizaccedilatildeo a

baixa temperatura fundem aproximadamente 1ordmC abaixo dos cristais obtidos por cristalizaccedilatildeo agrave temperatura

ambiente Verifica-se ainda que mesmo a velocidades de varrimento diferentes os cristais obtidos nas mesmas

condiccedilotildees apresentam temperatura de fusatildeo muito semelhante

Os termogramas obtidos no estudo do ibuprofeno cristalizado de n-hexano (P1 e P2) por calorimetria dife-

rencial de varrimento com velocidades de varrimento diferentes (β = 10ordmCmin e β = 2ordmCmin) estatildeo apre-

sentados na Figura 236 e na Tabela 211

70 75 80

12

14

16

18

20

22

24

26

28

30

32

34

36

38

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

2 - Cristalizaccedilao a frio

1 - Cristalizaccedilao agrave T amb

70 75 80

20

22

24

26

28

30

Flu

xo d

e C

alo

r (m

W)

Temperatura (C)

4 - Cristalizaccedilao a frio

3 - Cristalizaccedilao agrave T amb

Figura 236 ndash Curva de DSC para o IBP cristalizado de n-hexano procedimentos P1rsquo e P2rsquo aquecimento de 25ordmC ateacute

95ordmC a) β = 10ordmCmin 1 m = 143mg 2 m = 139 mg b) β = 2ordmCmin 3 m = 140mg 4 m = 137 mg

A partir dos resultados podemos concluir que os cristais obtidos agrave temperatura ambiente e os cristais obtidos

com a cristalizaccedilatildeo a frio natildeo apresentam grande diferenccedila a niacutevel de temperatura e entalpia de fusatildeo No entan-

to o sinal obtido a partir da amostra cristalizada agrave temperatura ambiente aquecida tanto a 10ordmCmin como a

2ordmCmin apresenta-se dividido apesar da divisatildeo ser mais notoacuteria a 2ordmCmin

Cristalizaccedilatildeo agrave T amb Cristalizaccedilatildeo a frio

β 10ordmCmin 2ordmCmin 10ordmCmin 2ordmCmin

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

1 747 215 751 203 733 223 737 232

2 739 233 731 201 733 219 738 228

3 752 228 731 219 744 223 739 229

4 749 237 745 237 738 223 739 231

5 752 249 746 243 742 218 740 230

6 749 235 760 241 743 224 736 229

Meacutedia e desvio padratildeo 748plusmn05 233plusmn11 744plusmn10 224plusmn17 739plusmn05 222plusmn03 738plusmn02 230plusmn02

a) b)

49

Tabela 211 ndash Valores de temperatura e de entalpia da transiccedilatildeo de fase registada no aquecimento do ibuprofeno

cristalizado de n-hexano β = 10ordmCmin e β = 2ordmCmin

A partir dos resultados obtidos por DSC verificou-se que tanto a amostra cristalizada de acetona como a amos-

tra cristalizada de n-hexano ambas agrave temperatura ambiente apresentavam um pico de fusatildeo composto o que

pode indicar a ocorrecircncia de transiccedilotildees soacutelido-soacutelido e aleacutem disso temperatura de fusatildeo que difere da das

amostras obtidas na Sigma e na USP Sendo assim fez-se um estudo mais pormenorizado das amostras cristali-

zadas de n-hexano por comparaccedilatildeo com as amostras de ibp da Sigma e da USP por espectroscopia de IV para

caracterizaccedilatildeo da forma inicial A Figura 237 mostra os espectros de espectroscopia de IV-ATR das amostras

3000 2800 2600 2400

000

005

010

015

020

2540

2540

2540

2542

2601

2601

2601

2601

2631

2631

2631

2631

2729

2728

2728

2728

2850

2850

2850

2850

2868

2868

2868

2868

2877

2875

2875

2876

2924

2922

2922

2924

2954

2954

2956

Ab

so

rvacirc

ncia

(u

a

)

Numero de Onda (cm-1)

IBP USP

IBP comercial

IBP n-Hexano (frio)

IBP n-Hexano (Tamb)

2954

1800 1600 1400 1200 1000 800

000

005

010

015

020

025

030

035

040

045

050668

690747

779

849

867936

948

9701007

1070

1092

1124

1184

1231

12681320

1379

1419

14621506

Ab

so

rvacircncia

(u

a

)

Numero de Onda (cm-1)

IBP USP

IBP comercial

IBP n-Hexano (frio)

IBP n-Hexano (Tamb)

1712

Figura 237 ndash Espectro de IV (25ordmC) ibp USP ibp Sigma e ibp cristalizado de n-hexano a) 3100 ndash 2400 cm-1 b) 1800 ndash

650 cm-1

Os espectros de infravermelho das amostras a 25ordmC apontam para que se trate da mesma forma polimoacuterfica

Espectros de difracccedilatildeo de raios-X de poacute da amostra da Sigma e da amostra obtida por cristalizaccedilatildeo em n-

hexano natildeo mostraram tambeacutem diferenccedilas

Assim sendo a partir destes resultados natildeo satildeo detectadas diferenccedilas significativas entre as amostras de partida

e entatildeo as diferenccedilas registadas no comportamento teacutermico natildeo apontam para polimorfismo mas para altera-

ccedilotildees na formaccedilatildeo dos cristais nomeadamente no crescimento e tamanho das partiacuteculas[43ndash45] Estudos adicio-

nais satildeo necessaacuterios para confirmar esta hipoacutetese

Cristalizaccedilatildeo agrave T amb Cristalizaccedilatildeo a frio

β 10ordmCmin 2ordmCmin 10ordmCmin 2ordmCmin

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

1 741 224 744 236 742 247 744 249

2 744 223 748 234 746 242 742 247 3 740 225 745 238 743 246 740 242

4 743 227 747 237 743 243 745 240 Meacutedia e desvio padratildeo 742plusmn02 225plusmn02 746plusmn02 236plusmn02 743plusmn01 244plusmn02 743plusmn02 245plusmn04

50

51

Capiacutetulo 3

52

53

3 Conclusotildees

Alguns pontos discutidos nesta dissertaccedilatildeo merecem ser referidos como observaccedilotildees conclusivas A Calorime-

tria Diferencial de Varrimento (DSC) eacute um valioso instrumento de investigaccedilatildeo para caracterizar formas poli-

moacuterficas Com esta teacutecnica recolhe-se uma grande riqueza de informaccedilatildeo em relaccedilatildeo agrave estabilidade da substacircn-

cia em estudo tipo de transformaccedilatildeo que ocorre a uma dada temperatura por aquecimento ou arrefecimento e

mecanismo que preside a cada uma das transformaccedilotildees observadas Mas por si soacute esta teacutecnica natildeo eacute suficiente

para identificar a existecircncia de diferentes polimorfos de um mesmo composto Daiacute haver a necessidade de efec-

tuar um estudo mais completo utilizando teacutecnicas como a termomicroscopia espectroscopia de absorccedilatildeo no

infravermelho e ainda difracccedilatildeo de raios X de poacute

Conseguiram obter-se amostras puras de trecircs formas polimoacuterficas da pirazinamida a forma alfa (PZA comercial

e cristalizada em aacutegua) a forma delta (PZA cristalizada de acetona) e a forma gama (PZA obtida por liofiliza-

ccedilatildeo) as quais foram caracterizadas por espectroscopia de infravermelho

O polimorfo alfa da pirazinamida (α-PZA) e a forma delta (δ-PZA) por aquecimento transformam-se no poli-

morfo gama (γ-PZA) A forma gama por sua vez por aquecimento natildeo sofre qualquer transformaccedilatildeo de fase

ateacute agrave fusatildeo Foi possiacutevel tambeacutem identificar a transiccedilatildeo δrarrα em amostra do polimorfo delta quando contami-

nado com a forma alfa

Podemos ainda concluir mediante os resultados obtidos e com os conhecimentos adquiridos que estamos

perante casos de enantiotropia sendo o polimorfo delta a forma termodinamicamente estaacutevel agrave temperatura

ambiente Todos os polimorfos de pirazinamida satildeo cineticamente estaacuteveis agrave temperatura ambiente

No que diz respeito agrave picolinamida eacute interessante verificar a semelhanccedila do perfil das bandas do espectro da

picolinamida comercial na regiatildeo de elongaccedilatildeo do NndashH com o dos espectros dos polimorfos α e δ da pirazi-

namida Relembremos que nestas duas fases da pirazinamida haacute associaccedilatildeo molecular com a formaccedilatildeo de dois

diacutemeros centrossimeacutetricos que estatildeo tambeacutem presentes no cristal da forma I da picolinamida Verificou-se

ainda que a amostra comercial de picolinamida quando sujeita a moagem sofre alteraccedilatildeo da forma polimoacuterfica

No estudo realizado por DSC foi possiacutevel identificar pelo menos duas formas polimoacuterficas

Em ciclos de aquecimento arrefecimento verifica-se que o arrefecimento do fundido pode resultar em forma-

ccedilatildeo de estruturas diferentes em ciclos diferentes

A cristalizaccedilatildeo em acetato de etilo a 4ordmC aponta para a existecircncia de polimorfos gerados concomitantemente

por este meacutetodo de cristalizaccedilatildeo Estatildeo previstas novas experiecircncias para verificar a reprodutibilidade dos resul-

tados e caso esta se confirme a investigaccedilatildeo dos soacutelidos obtidos por difracccedilatildeo de raios-X de poacute e de monocris-

tal Quanto ao estudo das amostras cristalizadas em etanol e acetato de etilo em ensaios realizados dois meses

apoacutes a preparaccedilatildeo das amostras verificou-se que natildeo ocorreu alteraccedilatildeo na amostra cristalizada de etanol

enquanto que evoluccedilatildeo niacutetida teve lugar na amostra cristalizada de acetato de etilo por evaporaccedilatildeo do solvente agrave

temperatura ambiente

No estudo das amostras do ibuprofeno a partir dos resultados obtidos por DSC verificou-se que tanto a amos-

tra cristalizada de acetona como a amostra cristalizada de n-hexano ambas agrave temperatura ambiente apresenta-

54

vam um pico de fusatildeo composto o que poderia indicar a presenccedila de uma mistura de polimorfos mas atraveacutes

de um estudo mais pormenorizado usando Espectroscopia de Infravermelho e Difracccedilatildeo de Raios-X de poacute

esta hipoacutetese natildeo eacute aparentemente suportada podendo a divisatildeo dos picos dever-se ao tamanho das partiacuteculas

formadas durante o crescimento dos cristais Esta hipoacutetese teraacute de ser confirmada em trabalho futuro Este eacute

um exemplo interessante da importacircncia da utilizaccedilatildeo combinada de diferentes meacutetodos de estudo na investiga-

ccedilatildeo de polimorfismo

55

Capiacutetulo 4

56

57

4 Experimental

41 Materiais e Meacutetodos

411 ndash Materiais

4111 - Preparaccedilatildeo das amostras

A pirazinamida utilizada neste trabalho foi fornecida pela Fluka com uma pureza superior a 99 As amostras

de partida de picolinamida e ibuprofeno foram adquiridas agrave Sigma com purezas de 98 e 99 respectivamen-

te tendo-se usado tambeacutem ibuprofeno padratildeo USP

Na geraccedilatildeo das formas polimoacuterficas da pirazinamida foram usados diferentes processos de cristalizaccedilatildeo No

procedimento cristalizaccedilatildeo a partir de soluccedilotildees P1 usaram-se ~ 005 mmol do composto de partida dissolvidas

em 6 mL de um dado solvente agrave temperatura ambiente as soluccedilotildees foram filtradas para uma caixa de Petri e o

solvente evaporado agrave temperatura ambiente (~ 20ordmC) Foram usados como solventes aacutegua acetona dioxano

acetonitrilo e os soacutelidos obtidos foram analizados apoacutes um periacuteodo de duas semanas O segundo procedimento

ensaiado P2 consistiu num processo de liofilizaccedilatildeo efectuado num equipamento Labconco 5 soluccedilatildeo aquosa

preacute-congelada a -80ordmC ciclo de liofilizaccedilatildeo -30ordmC durante 2h -10ordmC durante 4h 0ordmC durante 6h 5ordmC durante

6h 10ordmC durante 48h e depois mantida agrave temperatura ambiente

No caso da picolinamida foi avaliada a formaccedilatildeo de formas soacutelidas usando o procedimento P1 descrito para a

pirazinamida (P1) empregando como solventes acetato de etilo e etanol tendo-se tambeacutem estudado cristaliza-

dos a partir do fundido (P2)

Na geraccedilatildeo das formas polimoacuterficas do ibuprofeno foram igualmente usados diferentes processos de cristaliza-

ccedilatildeo usando diferentes condiccedilotildees O procedimento 1 (P1) foi realizado da mesma forma da usada em P1 da

pirazinamida No procedimento 2 (P2) as soluccedilotildees foram preparadas da mesma forma que em P1 e apoacutes a

filtraccedilatildeo foram colocadas num frigoriacutefico a 4ordmC e o solvente evaporou a esta temperatura

Foram utilizados solventes de qualidade analiacutetica

412 ndash Meacutetodos

4121 ndash Calorimetria Diferencial de Varrimento (DSC)

A teacutecnica de Calorimetria Diferencial de Varrimento (DSC) ocupa um lugar de relevo de entre os meacutetodos de

investigaccedilatildeo da estrutura dos soacutelidos Trata-se de um meacutetodo largamente vulgarizado para o qual se dispotildee de

58

equipamento que apresenta na actualidade muitas potencialidades e que permite a obtenccedilatildeo de propriedades

termodinacircmicas com elevado grau de precisatildeo

A Calorimetria Diferencial de Varrimento eacute uma teacutecnica de anaacutelise teacutermica que regista a diferenccedila de fluxo teacuter-

mico entre a amostra e a referecircncia em funccedilatildeo do tempo ou da temperatura no decorrer de um programa de

temperatura preacute-seleccionado Eacute um meacutetodo de variaccedilatildeo entaacutelpica no qual a diferenccedila no fornecimento de

energia caloriacutefica entre uma substacircncia e um material de referecircncia eacute medida em funccedilatildeo da temperatura

enquanto a substacircncia em estudo e a referecircncia satildeo submetidas a um mesmo programa de aquecimento rigoro-

samente controlado

Estas medidas fornecem dados qualitativos e quantitativos em processos endoteacutermicos (absorccedilatildeo de energia

caloriacutefica) e exoteacutermicos (libertaccedilatildeo de energia caloriacutefica) permitindo obter informaccedilotildees referentes a alteraccedilotildees

de propriedades fiacutesicas eou quiacutemicas com por exemplo temperaturas caracteriacutesticas (temperatura de fusatildeo

cristalizaccedilatildeo transiccedilatildeo viacutetrea) grau de cristalinidade de um poliacutemero diagramas de fase entalpias de transiccedilatildeo

de fase e de reacccedilatildeo estabilidade teacutermica e oxidativa grau de pureza e cineacutetica de reacccedilotildees Por este motivo a

DSC eacute amplamente aplicada na caracterizaccedilatildeo de materiais orgacircnicos e inorgacircnicos cristalinos e amorfos assim

como nas induacutestrias farmacecircutica e cosmeacutetica alimentar etc

Como limitaccedilotildees desta teacutecnica refira-se a dificuldade de interpretaccedilatildeo (acontece algum processo mas qual)

requerendo normalmente outros meacutetodos complementares para a interpretaccedilatildeo dos resultados Para aleacutem dis-

so necessita de calibraccedilatildeo em toda a gama de temperatura

De acordo com os princiacutepios operacionais os caloriacutemetros diferenciais de varrimento podem ser divididos em

dois tipos de potecircncia compensada e de fluxo de energia caloriacutefica Neste trabalho utilizou-se o DSC do pri-

meiro tipo

Nos caloriacutemetros diferenciais de varrimento de potecircncia compensada (Figura 41) as ceacutelulas ou plataformas

onde se colocam a amostra e a referecircncia encontram-se equipadas individualmente com um sensor de resistecircn-

cia de platina que mede a temperatura de cada uma e uma resistecircncia de aquecimento

Figura 41 ndash Caloriacutemetro diferencial de varrimento de potecircncia compensada

Quando eacute detectada uma diferenccedila de temperatura entre a amostra e a referecircncia devido a uma alteraccedilatildeo da

amostra eacute alterada a energia teacutermica ( tH partpart ) fornecida agrave amostra de modo a manter um diferencial de tem-

peraturas nulo entre ambas (Tamostra = Treferecircncia) Uma vez que essa quantidade de energia eacute exactamente equiva-

1 ndash Resistecircncia de aquecimento 2 ndash Termoacutemetro

59

lente agrave quantidade de energia absorvida ou libertada na transformaccedilatildeo ocorrida na amostra o seu registo forne-

ce uma medida calorimeacutetrica directa da energia associada agrave transformaccedilatildeo

Como todos os instrumentos de medida os aparelhos de DSC apresentam um certo tempo de resposta devido

a alguma resistecircncia teacutermica o que se traduz pelo aparecimento de desvios da linha de base Para aumentar o

rigor das determinaccedilotildees o sinal calorimeacutetrico (SC) determinado pelo aparelho a aacuterea do pico eacute calibrado

determinando-se uma constante de calibraccedilatildeo K tal que realQ

SCK = sendo Qreal a energia caloriacutefica realmente

dissipado na ceacutelula A constante K eacute assim funccedilatildeo da temperatura da atmosfera em torno das ceacutelulas e de

quaisquer resistecircncias que conduzam a perdas de energia caloriacutefica As temperaturas de fusatildeo de padrotildees como

o iacutendio estanho chumbo por exemplo podem ser utilizadas para calibrar a temperatura indicada pelo equipa-

mento enquanto que a entalpia de fusatildeo destas substacircncias pode ser utilizada na calibraccedilatildeo do sinal calorimeacutetri-

co

Podem realizar-se ciclos de aquecimento arrefecimento percorridos entre a temperatura do azoto liacutequido e

700ordmC que eacute o limite superior de utilizaccedilatildeo da instrumentaccedilatildeo deste tipo recolhendo uma grande riqueza de

informaccedilatildeo relativamente agrave estabilidade da substacircncia em estudo tipo de transformaccedilatildeo que ocorre a uma dada

temperatura por aquecimento ou arrefecimento mecanismo que preside a cada uma das transformaccedilotildees obser-

vadas etc

Aproveitando as potencialidades do equipamento fazendo variar a velocidade de varrimento eacute ainda possiacutevel

estudar aspectos importantes relacionados com o mecanismo das transformaccedilotildees estruturais e pocircr em evidecircn-

cia a sobreposiccedilatildeo de sinais

Estes equipamentos aleacutem de possibilitarem medidas de baixos valores de variaccedilatildeo de entalpia possibilitam

ainda a utilizaccedilatildeo de pequenas quantidades de amostra (geralmente entre 1 e 20mg)

Procedimento experimental e equipamento utilizado

Os estudos de DSC foram realizados num caloriacutemetro Perkin-Elmer Pyris 1 equipado com sistema de refrige-

raccedilatildeo Intracooler com liacutequido de refrigeraccedilatildeo etilenoglicolaacutegua (11 vv) a ndash10ordmC usando azoto como gaacutes de

purga 20mLmin

As amostras foram preparadas em caacutepsulas em alumiacutenio de 10microl e 30microl Como ceacutelula de referecircncia usou-se uma

caacutepsula vazia idecircntica agrave usada para as amostras

A calibraccedilatildeo do aparelho foi feita de forma usual agrave velocidade de 10ordmCmin utilizada na grande maioria das

amostras A calibraccedilatildeo da temperatura [4647] foi realizada com padrotildees de elevada qualidade como o bifenilo

(CRM LGC 2610 Tfus = 6893plusmn003 ordmC) aacutecido benzoacuteico (CRM LGC 2606 Tfus = 12235 plusmn 002 ordmC) iacutendio

(Perkin-Elmer x = 9999 Tfus = 15660 ordmC) e cafeiacutena (substacircncia de calibraccedilatildeo Mettler Toledo ME 18 872

Tfus = 2356 plusmn 02 ordmC) A calibraccedilatildeo da entalpia foi realizada com iacutendio (∆fusH = 3286 plusmn 13 Jmol)

As amostras foram estudadas em ciclos de aquecimento arrefecimento a vaacuterias velocidade de varrimento

como seraacute referido posteriormente na apresentaccedilatildeo dos resultados e a calibraccedilatildeo confirmada a cada caso

60

4122 ndash Termomicroscopia

A termomicroscopia consiste na observaccedilatildeo microscoacutepica das amostras submetidas a aquecimento ou arrefeci-

mento usando luz polarizada As transformaccedilotildees que podem ocorrer na amostra em estudo podem ser obser-

vadas directamente na ocular do microscoacutepio ou registadas por meio de uma cacircmara fotograacutefica em viacutedeo com

a vantagem de serem gravadas e poderem ser estudadas em pormenor posteriormente Esta teacutecnica permite a

observaccedilatildeo dos efeitos dependentes da temperatura como por exemplo a fusatildeo dos cristais detecccedilatildeo de formas

cristalinas (polimorfismo)[48ndash49]

Com base no comportamento oacuteptico eacute costume dividir as substacircncias em dois grandes grupos Num o iacutendice

de refracccedilatildeo eacute independente da direcccedilatildeo de propagaccedilatildeo da radiaccedilatildeo apresenta um valor uacutenico para uma dada

substacircncia Estas substacircncias satildeo designadas opticamente por isotroacutepicas A este grupo pertencem os soacutelidos

amorfos e os soacutelidos cristalinos com arranjo reticular cuacutebico O outro grupo eacute caracterizado por apresentar um

iacutendice de refracccedilatildeo dependente da direcccedilatildeo de propagaccedilatildeo da luz As substacircncias que a ele pertencem satildeo

designadas opticamente por anisotroacutepicas Deste grupo fazem parte todos os soacutelidos cristalinos com excepccedilatildeo

daqueles que tecircm arranjo reticular cuacutebico

Na Figura 42 representa-se o dispositivo utilizado na observaccedilatildeo de uma amostra com luz polarizada

Figura 42 ndash Esquema de um sistema para observaccedilatildeo de uma amostra com luz polarizada

Um meio isotroacutepico natildeo altera a cor da radiaccedilatildeo que nela incide Contudo produz um decreacutescimo de intensida-

de da radiaccedilatildeo que torna visiacuteveis contornos na amostra e portanto permite acompanhar variaccedilotildees de forma e

volume que nela ocorram As amostras anisotroacutepicas apresentam cor diferente da luz incidente

Procedimento experimental e equipamento utilizado

O equipamento usado esquematicamente representado na Figura 43 eacute constituiacutedo por uma placa de aqueci-

mento DSC 600 da Linkam systems por um bloco central constituiacutedo por uma unidade CI94 cuja funccedilatildeo eacute

controlar a temperatura nas etapas de aquecimento arrefecimento uma unidade LNP942 que controla a

refrigeraccedilatildeo uma unidade VTO232 e um computador Intel (R) Pentium (R) 4 que controla todo o sistema A

ceacutelula eacute aquecida com um microforno cuja temperatura eacute controlada por sensores de Pt100 Para a observaccedilatildeo

Polarizador Amostra Analisador Detector

61

oacuteptica foi utilizado um microscoacutepio Leica DMRB uma cacircmara de viacutedeo Sony CCD-IRISRGB modelo DXC-

151 AP um monitor Sony HR Triniton modelo PVM-2053MD e um gravador de viacutedeo Sony SV0-1500P VHS

VCR Na anaacutelise de imagem usou-se o software da Linkam systems com RTVMS (Real Time Viacutedeo Measurement

System)

As amostras foram preparadas por dispersatildeo de uma pequena quantidade do material a estudar na ceacutelula da

amostra sendo esta coberta com uma tampa A dispersatildeo do material na ceacutelula permite estudar o comporta-

mento de partiacuteculas isoladas o que poderaacute ser uacutetil no caso da amostra ter comportamento heterogeacuteneo As

imagens foram obtidas por utilizaccedilatildeo combinada de luz polarizada e de compensadores de onda o que confere

agrave imagem de fundo uma cor uacutenica e natildeo negra Usou-se uma ampliaccedilatildeo de 200X

As amostras foram estudadas aquecendo a amostra entre os 25ordmC e a fusatildeo tendo sido usada uma velocidade

de 10ordmCmin

Figura 43 ndash Representaccedilatildeo esquemaacutetica do equipamento usado em termomicroscopia A ndash Placa de aquecimento B ndash

Microscoacutepio C ndash Cacircmara de viacutedeo D ndash Computador E ndash Interface graacutefica F ndash Sistema de controle da refri-

geraccedilatildeo G ndash Interface de computador H ndash Viacutedeo gravador I ndash Monitor J ndash Depoacutesito de azoto liacutequido

4123 ndash Conjugaccedilatildeo dos meacutetodos de Termomicroscopia e DSC

Os resultados obtidos a partir de medidas de DSC satildeo normalmente reprodutiacuteveis e quantitativos mas natildeo

podem estar sempre prontamente correlacionadas com a respectiva transformaccedilatildeo de fase ou reacccedilatildeo quiacutemica

que ocorre na substacircncia Tecircm sido feitas tentativas para melhorar alguns meacutetodos termoanaliacuteticos atraveacutes de

uma correlaccedilatildeo entre os seus resultados e as mudanccedilas fiacutesicas ou quiacutemicas da substacircncia em questatildeo As combi-

naccedilotildees destes dois meacutetodos tecircm demonstrado grande sucesso Os efeitos que natildeo mostram nenhuma mudanccedila

de entalpia significativa com DSC podem muitas vezes ser detectadas com microscopia Por outro lado as

investigaccedilotildees termomicroscoacutepicas requerem muitas vezes estimativas dos calores de transformaccedilatildeo fusatildeo e

cristalizaccedilatildeo[50ndash51]

62

4124 ndash Espectroscopia de Absorccedilatildeo no Infravermelho

A Espectroscopia de Absorccedilatildeo no IV estaacute associada ao uso de radiaccedilatildeo electromagneacutetica nesta regiatildeo do espec-

tro para estudar a composiccedilatildeo e a estrutura da mateacuteria

A energia associada agrave absorccedilatildeo na gama do infravermelho eacute capaz de promover transiccedilotildees vibracionais-

rotacionais vibracionais ou rotacionais Considerando que a faixa mais usual de utilizaccedilatildeo corresponde agrave regiatildeo

do infravermelho meacutedio (4000 a 400 cm-1) o estudo das transiccedilotildees vibracionais eacute o mais importante Para que

uma moleacutecula seja capaz de absorver no infravermelho eacute necessaacuterio que ela apresente variaccedilotildees de momento

dipolar associada ao modo vibracional considerado[3652ndash54]

Assim quando um material for avaliado utilizando radiaccedilatildeo infravermelha seraacute obtido um espectro que rela-

ciona absorvacircncia versus comprimento de onda (normalmente eacute utilizado o nuacutemero de onda que eacute o inverso do

comprimento de onda) que indica a ocorrecircncia ou natildeo de absorccedilatildeo pelo material de energia associada agravequele

comprimento de onda Como os grupos funcionais absorvem em diferentes comprimentos de onda eacute possiacutevel

identificar os grupos quiacutemicos presentes na amostra

O polimorfismo em cristais de compostos orgacircnicos eacute causado por diferentes arranjos estruturais da mesma

moleacutecula Se as interacccedilotildees moleculares no cristal satildeo bastantes fortes decorrentes de um fenoacutemeno como as

ligaccedilotildees de hidrogeacutenio as diferenccedilas nas formas polimoacuterficas podem ser evidenciadas com teacutecnicas como a

Espectroscopia de Absorccedilatildeo no Infravermelho IV

Reflectacircncia Total Atenuada (ATR)

Em 1961 Fahrenfort descreveu uma nova teacutecnica para obtenccedilatildeo de espectros de infravermelho para compostos

orgacircnicos a Reflectacircncia Total Atenuada (ATR ndash Attenuated Total Reflectance)

O modo de ATR eacute uma teacutecnica natildeo destrutiva que permite a obtenccedilatildeo de espectros de amostras soacutelidas ou

liacutequidas tais como soacutelidos pouco soluacuteveis poacutes pastas entre outras Eacute tambeacutem adequado para caracterizaccedilatildeo de

materiais que sejam demasiado finos ou que absorvam demasiado intensamente quando analisados por espec-

troscopia de transmitacircncia Na espectroscopia de infravermelhos por ATR a superfiacutecie da amostra eacute colocada

em contacto com a superfiacutecie de um cristal apropriado muitas vezes feito de Germeacutenio (Ge) ou de Seleneto de

Zinco (ZnSe) A radiaccedilatildeo infravermelha proveniente da fonte passa atraveacutes do cristal Quando o acircngulo de

incidecircncia na interface amostra cristal excede o acircngulo criacutetico a reflexatildeo total interna da radiaccedilatildeo ocorre e uma

onda evanescente eacute estabelecida na interface A radiaccedilatildeo eacute reflectida atraveacutes do cristal penetrando na amostra a

cada reflexatildeo ao longo da superfiacutecie do cristal (como esquematizado na figura seguinte Figura 44)

63

Figura 44 ndash Sistema ATR de muacuteltipla reflexatildeo

O feixe de radiaccedilatildeo perde energia no comprimento de onda em que o material da amostra absorve Apoacutes este

processo a radiaccedilatildeo atenuada resultante eacute direccionada do cristal para o percurso normal do feixe no espectro-

fotoacutemetro sendo medida pelo detector originando o espectro da amostra A profundidade da penetraccedilatildeo da

radiaccedilatildeo na amostra e o nuacutemero total de reflexotildees ao longo do cristal podem ser controlados pela variaccedilatildeo do

acircngulo de incidecircncia assim como pela selecccedilatildeo do tipo de cristal

Num espectrofotoacutemetro ATR tem de existir um contacto muito proacuteximo entre a amostra e a superfiacutecie do cris-

tal uma vez que o efeito ATR tem lugar nesta Daiacute que se utilize por vezes uma prensa de modo a garantir um

perfeito contacto entre a superfiacutecie da amostra e o cristal como no caso dos soacutelidos particulados

Nesta teacutecnica pouca ou nenhuma preparaccedilatildeo da amostra eacute requerida o que constitui uma grande vantagem nos

estudos de polimorfismo podendo ser usada na anaacutelise de uma grande variedade de soacutelidos e liacutequidos consoan-

te o tipo de cristal

Eacute importante realccedilar que apesar dos benefiacutecios esta teacutecnica possui algumas limitaccedilotildees que incluem a sensibili-

dade inferior em comparaccedilatildeo agrave proporcionada pelos meacutetodos convencionais

Procedimento experimental e equipamento utilizado

Os estudos de espectroscopia de absorccedilatildeo no infravermelho foram realizados num espectroacutemetro FTIR Ther-

moNicolet IR300 resoluccedilatildeo de 1cm-1 com a teacutecnica da pastilha de KBr e num PerkinElmer Spectrum 400 FT-

IRATR resoluccedilatildeo de 1cm-1

As amostras foram preparadas misturando-se uma certa quantidade de amostra com brometo de potaacutessio (cer-

ca de 07 mg de amostra e 100 mg de KBr)

4125 ndash Difracccedilatildeo de Raios X

Dentre as vaacuterias teacutecnicas de caracterizaccedilatildeo de materiais a teacutecnica de difracccedilatildeo de raios X eacute a mais indicada na

determinaccedilatildeo das fases cristalinas presentes nesses materiais Isto eacute possiacutevel porque nos cristais os aacutetomos se

64

ordenam em planos cristalinos separados entre si por distacircncias da mesma ordem de grandeza dos comprimen-

tos de onda dos raios X

Ao incidir um feixe de raios X num cristal o mesmo interage com os aacutetomos presentes originando o fenoacutemeno

de difracccedilatildeo A difracccedilatildeo de raios X ocorre segundo a Lei de Bragg (Equaccedilatildeo 1) a qual estabelece a relaccedilatildeo

entre o acircngulo de difracccedilatildeo e a distacircncia entre os planos que a originaram (caracteriacutesticos para cada fase cristali-

na)[55]

Figura 45 ndash Difracccedilatildeo de raios X e a Lei de Bragg[56]

A principal aplicaccedilatildeo da difracccedilatildeo de raios X refere-se agrave identificaccedilatildeo de compostos cristalinos sejam eles orgacirc-

nicos ou inorgacircnicos

Os planos de difracccedilatildeo e as suas respectivas distacircncias interplanares bem como as densidades de aacutetomos (elec-

trotildees) ao longo de cada plano cristalino satildeo caracteriacutesticas especiacuteficas e uacutenicas de cada substacircncia cristalina da

mesma forma que o padratildeo difractomeacutetrico por ela gerado Dentre as vantagens da teacutecnica de difracccedilatildeo de raios

X para a caracterizaccedilatildeo de fases destacam-se a simplicidade e rapidez do meacutetodo a confiabilidade dos resulta-

dos obtidos (pois o perfil de difracccedilatildeo obtido eacute caracteriacutestico para cada fase cristalina) a possibilidade de anaacutelise

de materiais compostos por uma mistura de fases e uma anaacutelise quantitativa destas fases[55]

Os ensaios de difracccedilatildeo de raios X de poacute foram realizados no Centro de Estudos de Materiais no Departamen-

to de Fiacutesica da Universidade de Coimbra

Procedimento experimental e equipamento utilizado

Foi preenchido um capilar de vidro com o poacute obtido pela moagem dos soacutelidos As amostras foram colocadas

num difractoacutemetro de poacute ENRAF-NONIUS (equipado com um detector CPS120 por INEL) e os dados foram

recolhidos durante 5h usando a geometria Debye-Scherrer Foi usada radiaccedilatildeo Cu Kα1 (λ = 1540598Aring) Como

calibrante externo foi usado o AlK(SO4)212H2O

Lei de Bragg nλ = 2d sen θ (Equaccedilatildeo 1) n nuacutemero inteiro (ordem de difracccedilatildeo) λ comprimento de onda dos raios X incidentes d distacircncia interplanar θ acircngulo de difracccedilatildeo

65

Bibliografia

[1] ndash Vencato I Estruturas Cristalinas por Difracccedilatildeo de Raios-X Caderno Brasileiro de Ensino de Fiacutesica Volume 5

(1988)

[2] ndash Atkins P Paula J Atkins Fiacutesico-Quiacutemica LTC Volume 1 7ordfEdiccedilatildeo (2003-2004)

[3] ndash Drago R Physical Methods For Chemists 2ordf Ed Saunders amp H B J College Publishers 17 (1992) 702

[4] ndash Giron D Thermochimica Acta 248 (1995) 1

[5] ndash Nangia A Accounts of Chemical Research 41 5 (2008) 595

[6] ndash Froehlich PE Gasparotto FS Journal of Basic and Applied Pharm Sciences 26 3 (2005) 205

[7] ndash Llinagraves A Goodman J Drug Discovery Today 13 516 (2008) 198

[8] ndash Costa L Universidade Federal do Rio Grande do Sul ldquoAvaliaccedilatildeo do Polimorfismo de Faacutermacos utiliza-

dos para a produccedilatildeo de medicamentos geneacutericos no Brasilrdquo (2005)

[9] ndash Lachman L Liebeman HA et all Teoria e Praacutetica na Induacutestria Farmacecircutica 1 (2005) 505

[10] ndash Bernstein J Crystal Polymorphism Engineering of Crystalline Materials Properties Springer Netherlands (2008) 87

[11] ndash Rodriacuteguez-Spong B Price C et all D Advanced Drug Delivery 56 (2004) 241

[12] ndash Buerger A Ramberger R Mikrochimica Acta 2 (1979) 259

[13] ndash Erdemir D Lee A et all Accounts of Chemical Research 42 (2009) 621

[14] ndash Manrich S Zanotto E et all Poliacutemeros Ciecircncia e Tecnologia ldquoAplicabilidade da Teoria Claacutessica da Nuclea-

ccedilatildeo Modificada (CD-CNT) agrave Cristalizaccedilatildeo de Poliacutemerosrdquo

[15] ndash Aaltonen J Allesoslash M et all European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics 71 (2009) 23

[16] ndash Chis V Picircrnau A et all Chemical Physics 316 (2005) 153

[17] ndash wwwffuppttoxicologiamonografiasano0304TuberculosedocPIRAZINAMIDAhtml

[18] ndash Becker C Dressman JB et all Journal of Pharmaceutical Sciences 97 9 (2008) 3709

[19] ndash Takaki Y Sasada Y Watanabeacute T Acta Crystallographica 13 (1960) 693

[20] ndash Ro G Sorum H Acta Crystallographica B28 (1972) 991

[21] ndash Ro G Sorum H Acta Crystallographica B28 (1972) 1677

[22] ndash Nakata K Takaki Y Memoirs of Osaka Kyoiku University Ser III Natural science and applied science 36 (1987)

93

[23] ndash Borba A Albrecht M et all Physical Chemistry Chemical Physics 10 (2008) 7010

[24] ndash Takano T Sasada Y et all Acta Crystallographica 21 (1966) 514

[25] ndash Borba A Zavaglia A et all Journal of Physical Chemistry A 112 (2008) 45

[26] ndash Marques L Departamento e Centro de Quiacutemica da Universidade de Eacutevora ldquoO Ibuprofeno Um faacutermaco com

sucessordquo

[27] ndash Perlovich G Kurkov S et all Journal of Pharmaceutical Sciences 93 (2004) 654

[28] ndash Rasenack N Muumlller B International Journal of Pharmaceutics 245 (2002) 9

[29] ndash Carvalho P Cass Q et all Brazilian Journal of Chemical Engineering 23 (2006) 291

[30] ndash Khan G Jiabi Z Drug Development and Industrial Pharmacy 24(5) (1998) 463

[31] ndash Rasenack N Muumlller W Development and Industrial Pharmacy 28 (2002) 1077

66

[32] ndash Dudognon E Danegravede F et all Pharmaceutical Research 25 (2008) 2853

[33] ndash wwwscribdcomdoc4003825Fisica-Difraccao-de-Raio-X (28082010)

[34] ndash Delgado M Marquez F et all Spectroscopy Lett 21 (1998) 841

[35] ndash Lautie A Froment F et all Spectroscopy Lett 9 (1976) 289

[36] ndash Chis V Pirnau A et all Chemical Physics 316 (2005) 153

[37] ndash Kalkar K Bhosekar M et all Spectrochimica Acta Part A 45 (1989) 635

[38] ndash Favila A Gallo M Mitnik D Journal of Molecular Modeling 13 (2007) 505

[39] ndash Gunasekaran S Sailatha E et all Indian Journal of Pure and Applied Physics 47 (2009) 259

[40] ndash Akyuz S Journal of Molecular Structure 651 (2003) 541

[41] ndash Jurneacuteen P Werngren J et all Antimicrobial Agents and Chemotheraphy 52 5 (2008) 1852

[42] ndash Garekani H Sadeghi F et all Drug Development and Industrial Pharmacy 27(8) (2001) 803

[43] ndash Kawakami K Miyoshi K et all Journal of Pharmaceuticals Sciences 95 (2006) 1354

[44] ndash Lee T Chang G Crystal Growth and Design 9 (2009) 3551

[45] ndash Xue Y Zhao Q et all Journal of Colloid and Interface Science 243 (2001) 388

[46] ndash Sabbah R An W et all Thermochimica Acta 331 (1999) 93

[47] ndash Gatta G Richardson J et all Pure and Applied Chemistry 78 (2006) 1455

[48] ndash Seefeldt K Miller J et all Journal of Pharmaceutical Sciences 96 5 (2007) 1147

[49] ndash Charsley E Stewart C et all Journal of Thermal Analysis and Calorimetry 72 (2003) 1087

[50] ndash Celis K Driessche I et all Measurement Science Review 1 1 (2001) 181

[51] ndash Wiedemann H Bayer G Journal of Thermal Analysis 30 (1985) 1273

[52] ndash wwwgooglept

[53] ndash Brittain H Journal of Pharmaceutical Sciences 86 4 (1997) 405

[54] ndash Norris T Aldridge P Sekulic S Analyst 122 (1997) 549

[55] ndash Albers A Melchiades F et all Ceracircmica 48 305 (2002) 34

[56] ndash Kahn H PMI-2201 Difracccedilatildeo de Raios X 1

[57] ndash Tuberculosis 88 2 (2008) 141

[58] ndash Akyuz S Journal of Molecular Structure 651-653 (2003) 541

[59] ndash Brittain H (ed) Physical Characterization of Pharmaceutical Solids (1995)

[60] ndash Šestaacutek J Comprehensive Analytical Chemistry XII XI (1984)

[61] ndash Casimiro MH Leal JP et all Anaacutelise Calorimeacutetrica aplicada a Poliacutemeros Bioloacutegicos 29

[62] ndash Yu-Chu M Li Thermochimica Acta 476 (2008) 1

[63] ndash Morbidoni H Quiacutemica Viva 3 (2004)

[64] ndash Yoshida S Pharmaceutical Society of Japan 11 5 (1963) 628

[65] ndash Sreevatsan S Pan X et all Antimicrobial Agents and Chemotheraphy 41 3 (1997) 636

[66] ndash Wesotowski M Konarski T Journal of Thermal Analysis 45 (1995) 1199

[67] ndash Vippagunta S Brittain H Grant D Advanced Drug Delivery 48 (2001) 3

[68] ndash Nunes S Euseacutebio M et all International Journal of Pharmaceutics 285 (2004) 13

[69] ndash Akalin E Akyuz S Vibrational Spectroscopy 42 (2006) 333

[70] ndash Szablowicz M Karpiński A et all Transition Metal Chemistry 31 (2006) 1075

67

[71] ndash Castro R Maria T et all Crystal Growth amp Design 10 (2010) 274

[72] ndash Correcirca R Lima D et all Laboratoacuterio de Cristalografia Instituto de Fiacutesica de Satildeo CarlosUSP

[73] - Buerger A Ramberger R Mikrochimica Acta 2 (1979) 273

[74] ndash Wirth D Stephenson G Organic Process Research amp Development 1 (1997) 55

[75] ndash Wang Y Li Y et all Spectrochimica Acta Part A 56 (2000) 2637

[76] ndash Byrn S Pfeiffer R et all Pharmaceutical Research 12 (1995) 945

[77] ndash Khankari R Grant D Thermochimica Acta 248 (1995) 61

[78] ndash Gavezzotti A Fillippini G Journal of the American Chemical Society 117 (1995) 12299

[79] ndash Hancock B Zografi G Journal of Pharmaceuticals Sciences 86 (1997) 1

[80] ndash Yu L Advanced Drug Delivery Reviews 48 (2001) 27

[81] ndash Kitamura M Journal of Crystal Growth 237-239 (2002) 2205

[82] ndash Snider D Addicks W et all Advanced Drug Delivery Reviews 56 (2004) 391

[83] ndash Allesoslash M Berg F et all Journal of Pharmaceuticals Sciences 97 (2008) 2145

[84] ndash Lerdkanchanaporn S Dollimore D Journal of Thermal Analysis 49 (1997) 879

[85] ndash Beach J Park M et all Pharmaceutical Development and Technology 10 (2005) 413

[86] ndash Passerini N Albertini B et all European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics 15 (2002) 71

68

69

Apecircndice

70

71

Algoriacutetmo de decisatildeo Q6A

(1)

Pesquisa de polimor-fos com o novo

faacutermaco

Apresenta diferentes polimorfos

NAtildeO Nenhuma acccedilatildeo a ser

tomada

SIM

Caracterizar as formas por - Difracccedilatildeo de raios-X de poacute - DSC Anaacutelise Teacutermica - Microscopia - Espectroscopia

IR PARA 2

72

(2)

Os polimorfos apre-sentam diferentes

propriedades

NAtildeO

SIM

Afecta a seguranccedila e a eficaacutecia do faacutermaco

Nenhum teste ou criteacuterio de aceitaccedilatildeo para o faacutermaco

NAtildeO

SIM

Estabelecer um criteacuterio de aceitaccedilatildeo para os polimorfos do faacutermaco IR PARA 3

73

(3)

Observa-se em (1) que primeiramente se estabelecem as caracteriacutesticas das possiacuteveis formas cristalinas do faacuter-

maco e as suas propriedades fiacutesico-quiacutemicas conforme o caso bem como a sua forma de detecccedilatildeo pelas meto-

dologias indicadas

Posteriormente a acccedilatildeo (2) visa estabelecer o impacto destas formas polimoacuterficas na seguranccedila e eficaacutecia do

faacutermaco auxiliando na determinaccedilatildeo de criteacuterios de aceitaccedilatildeo do faacutermaco e na avaliaccedilatildeo do risco sanitaacuterio que

representa tal fenoacutemeno num caso especiacutefico Havendo este risco o ICH estabeleceu em (3) vias de monitori-

zaccedilatildeo das alteraccedilotildees

O faacutermaco encontra-se dentro dos criteacuterios de

aceitaccedilatildeo dos ensaios de qualidade com modifica-

ccedilatildeo na proporccedilatildeo dos polimorfos

SIM Nenhum teste ou criteacuterio de aceitaccedilatildeo

para o faacutermaco

NAtildeO

Monitorar o polimorfismo durante a estabilidade do faacutermaco

A modificaccedilatildeo pode afectar a seguranccedila ou a

eficaacutecia

NAtildeO Natildeo haacute necessidade de estabelecer criteacuterios de aceitaccedilatildeo para polimorfis-

mo do faacutermaco

SIM

Estabelecer criteacuterios de aceitaccedilatildeo consis-tente com a seguranccedila eou eficaacutecia

32

20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

20

40

60

Temperatura (C)

Flu

xo

de

ca

lor

(mW

)

Figura 213 ndash Curva de DSC do polimorfo δ da pirazinamida (aquecimento de 25ordmC ateacute 197ordmC β = 10ordmCmin

m = 147mg)

Podemos verificar novamente a ocorrecircncia de duas transformaccedilotildees endoteacutermicas sendo que a primeira corres-

ponde a transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido Tonset = (1305 plusmn 03) ordmC ∆H = (17 plusmn 02) kJmol n = 5 e a segunda agrave fusatildeo

Tonset = (1883 plusmn 01) ordmC ∆H = (276 plusmn 06) kJmol n = 5 A Tabela 25 resume os resultados obtidos

O polimorfo δ foi entatildeo aquecido ateacute 165ordmC (apoacutes a transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido) natildeo se tendo observado qualquer

transiccedilatildeo de fase no arrefecimento subsequente ateacute agrave temperatura ambiente O espectro de difracccedilatildeo de raios-X

de poacute da amostra resultante deste ciclo de aquecimento arrefecimento permitiu concluir que a forma delta se

transforma no polimorfo gama apoacutes aquecimento

Tabela 25 ndash Valores de temperatura e de entalpia das transiccedilotildees de fase registadas no aqueci-

mento da pirazinamida polimorfo δ β = 10ordmCmin

1ordmPico 2ordmPico

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) 1 1308 18 1884 279 2 1303 17 1881 268 3 1304 18 1884 275 4 1301 14 1883 279 5 1307 17 1882 278

Meacutedia e desvio padratildeo 1305plusmn03 17plusmn02 1883plusmn01 276plusmn06

Na Figura 214 a) podemos verificar a existecircncia de uma grande irregularidade no pico correspondente agrave transi-

ccedilatildeo soacutelido-soacutelido o que poderaacute indicar a co-existecircncia de vaacuterias transformaccedilotildees Sendo assim fez-se um novo

estudo efectuando um aquecimento ateacute 137ordmC que eacute a zona onde existem os vaacuterios picos (Figura 214 b)) O

espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute desta amostra confirmou tratar-se da forma γ da pirazinamida natildeo ocor-

33

rendo qualquer outra transiccedilatildeo de fase apesar da irregularidade apresentada nos picos que poderaacute resultar de

heterogeneidade das partiacuteculas soacutelidas

120 140

32

34

36

Flu

xo

de

Calo

r (m

W)

Temperatura (C)

b) Aquecimento ateacute 165 C

a) Aquecimento ateacute 137 C

Figura 214 ndash Curvas de DSC para a pza cristalizada em acetona β = 10ordmCmin a) aquecimento de 25ordmC ateacute 137ordmC m =

147 mg b) aquecimento de 25ordmC ateacute165ordmC m = 152 mg

Foram obtidas para a amostra de pirazinamida gerada por cristalizaccedilatildeo em acetonitrilo amostra 6 na Tabela

21 as curvas de DSC apresentadas na Figura 215 registadas em diferentes condiccedilotildees experimentais aquecimen-

to ateacute agrave fusatildeo no caso da curva a e num ciclo de aquecimentos arrefecimentos no caso das curvas b Os arrefe-

cimentos foram realizados a 10ordmCmin natildeo se registando qualquer transiccedilatildeo de fase nesses varrimentos

Figura 215 ndash Curvas de DSC para a pza cristalizada em acetonitrilo (polimorfos α e δ) a m = 161 mg aquecimento de

25ordmC ateacute 197ordmC b1 m = 181 mg aquecimento de 25ordmC ateacute 135ordmC b2 aquecimento de 25ordmC ateacute 165ordmC apoacutes

arrefecimento de b1 ateacute 25ordmC b3 aquecimento de 25ordmC ateacute 197ordmC apoacutes arrefecimento de b2 ateacute 25ordmC β =

10ordmCmin

Temperatura (ordmC)

Flu

xo d

e C

alo

r (m

W)

34

Na Figura 215 observam-se duas transiccedilotildees endoteacutermicas antes do pico de fusatildeo Estas transformaccedilotildees de fase

foram estudadas por espectroscopia de IV

O espectro de IV da amostra de partida Figura 216 a) confirma que na cristalizaccedilatildeo em acetonitrilo foi gerada

uma mistura dos polimorfos α e δ (Figura 216 a)) Registou-se tambeacutem espectros de IV da amostra aquecida ateacute

135ordmC (como na curva de DSC b1 da Figura 215) Figura 216 b)) seguida de arrefecimento ateacute 25ordmC e da

amostra aquecida ateacute 165ordmC Figura 216 c)

Figura 216 ndash Espectro de Infravermelho de a) amostra de pirazinamida cristalizada em acetonitrilo b) amostra anterior

apoacutes aquecimento ateacute 135ordmC c) amostra apoacutes aquecimento ateacute 165ordmC A) espectros dos polimorfos α e

δ puros B) espectro do polimorfo γ puro

Satildeo evidentes a partir da Figura 216 as transiccedilotildees do polimorfo δ para o polimorfo α que posteriormente se

transforma no polimorfo γ A identidade das fases soacutelidas foi ainda confirmada por difracccedilatildeo de raios-X reali-

zadas em amostras preparadas de forma similar

Apesar de natildeo poder ser obtida a forma polimoacuterfica β pura os dados de DSC e termomicroscopia realizados na

amostra 5 (β + γ) mostram uma transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido endoteacutermica aos 95ordmC β = 10ordmCmin (Figura 217)

originando o polimorfo γ como depois foi confirmado por espectroscopia de IV e pela temperatura de fusatildeo

caracteriacutestica

Numero de onda cm-1

Absorv

ancia

u

a

a)

b)

c)

A

B

35

Figura 217 ndash a) Curvas de aquecimento da pza cristalizada de dioxano polimorfos β e γ m = 166 mg β = 10ordmCmin b)

Imagens de termomicroscopia registadas antes e depois da transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido

Estabilidade relativa dos polimorfos de pirazinamida

Todas as transiccedilotildees de fase verificadas no estudo da pirazinamida satildeo endoteacutermicas e na ausecircncia de mudanccedilas

conformacionais significativas da moleacutecula de pza nos diferentes polimorfos este comportamento aponta para

uma relaccedilatildeo enantiotroacutepica entre as fases envolvidas [122641] De acordo com Burger e Ramberger esta regra

da entalpia da transiccedilatildeo faz previsotildees correctas em 99 dos casos [26] A partir do estudo do comportamento

teacutermico das formas α β δ e γ da pirazinamida pode-se prever o diagrama energia de Gibbs em funccedilatildeo da tem-

peratura que se apresenta na Figura 218

Figura 218 ndash Diagrama de energia temperatura das formas cristalinas (α β δ e γ) da pirazinamida G representa a ener-

gia de Gibbs T a temperatura de transiccedilatildeo

Temperatura (ordmC)

dQ

dt

(mW

)

a) b)

Antes da transiccedilatildeo Depois da Transiccedilatildeo

Temperatura

Energ

ia

36

De acordo com este diagrama o polimorfo δ eacute a forma soacutelida termodinamicamente estaacutevel agrave temperatura

ambiente e o polimorfo γ eacute a forma cristalina mais estaacutevel acima de ~ 145ordmC De realccedilar a elevada estabilidade

cineacutetica de todas as formas polimoacuterficas da pirazinamida

22 Estudo da Picolinamida

Na tabela satildeo apresentadas imagens registadas sob luz polarizada das formas soacutelidas obtidas por cristalizaccedilatildeo a

partir das soluccedilotildees e tambeacutem da amostra de partida

Tabela 26 ndash Picolinamida Imagens dos soacutelidos obtidos em diferentes condiccedilotildees experimentais (luz polarizada

ampliaccedilatildeo 200x)

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

1

-

Amostra comercial

4

Etanol

P1

2

Acetato de etilo

P1

5

Etanol

P2

3

Acetato de etilo

P2

Foram observadas formas cristalinas com diferentes morfologias Quer na utilizaccedilatildeo de acetato de etilo quer na

amostra comercial foram obtidos cristais com a forma de placas apesar de apresentarem tamanhos diferentes

Os cristais que precipitaram usando etanol como solvente apresentam a forma de aglomerados esfeacutericos

Devido a problemas teacutecnicos com o difractoacutemetro de raios-X de poacute do Departamento de Fiacutesica da Universida-

de de Coimbra natildeo foi possiacutevel caracterizar as amostras por este meacutetodo

221 ndash Estudo da Picolinamida comercial

Apenas a picolinamida comercial foi caracterizada num equipamento de difracccedilatildeo de raios-X de poacute sendo a

amostra sujeita a moagem antes do ensaio O difractograma obtido estaacute representado na Figura 219 juntamen-

te com o espectro simulado da forma cristalina de picolinamida que se encontra caracterizada estruturalmente

37

[24] O difractograma de poacute da picolinamida comercial tem picos caracteriacutesticos a 2θ = 1665 1737 2068

2516 2802 3500ordm

10 20 30 40

Inte

nsid

ade

2Theta

b) Simulado

a) Experimental

Figura 219 ndash Espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute da picolinamida comercial a) experimental b) simulado

Da comparaccedilatildeo entre os dois difractogramas natildeo eacute possiacutevel afirmar que nos dois casos as moleacuteculas tenham a

mesma orientaccedilatildeo cristalograacutefica Voltaremos a discutir estes resultados mais tarde

O comportamento teacutermico da amostra de picolinamida comercial foi investigado por calorimetria diferencial de

varrimento e por termomicroscopia com luz polarizada

Na Figura 220 eacute apresentada uma curva tiacutepica obtida no estudo da picolinamida comercial por calorimetria

diferencial de varrimento com uma velocidade de varrimento β = 10ordmCmin realizando um aquecimento de

25ordmC ateacute 115ordmC

20 40 60 80 100

20

40

Temperatura (C)

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Figura 220 ndash Curva de DSC para a PA comercial aquecimento de 25ordmC ateacute 115ordmC β = 10ordmCmin m = 138mg

A curva de DSC da PA comercial Figura 220 apresenta tipicamente trecircs sinais endoteacutermicos De um conjunto

de 3 amostras independentes obteve-se para o 1ordmpico os valores de Tonset = (802plusmn005) ordmC e ∆H =

38

(020plusmn001)kJmol para o 2ordmpico os valores de Tonset = (10175plusmn008) ordmC e ∆H = (022plusmn001) kJmol e para o

3ordmpico os valores de Tonset = (1067plusmn01) ordmC e ∆H = (187plusmn005) kJmol Tabela 27

Tabela 27 ndash Valores de temperatura e de entalpia das transiccedilotildees de fase registadas no aquecimento da pico-

linamida amostra comercial β = 10ordmCmin

1ordmPico 2ordmPico 3ordmPico

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) 1 802 020 1018 022 1066 187 2 802 019 1017 022 1068 187 3 802 020 1018 021 1067 188

Meacutedia e desvio padratildeo 802plusmn005 020plusmn001 10175plusmn008 022plusmn001 1067plusmn01 187plusmn005

Imagens de termomicroscopia obtidas num varrimento realizado em condiccedilotildees idecircnticas satildeo apresentadas na

Figura 221 e confirmam o primeiro processo endoteacutermico como uma transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido

25ordmC 86ordmC 96ordmC 98ordmC

108ordmC 115ordmC

Figura 221 ndash Transiccedilotildees de fase observadas para a PA comercial por termomicroscopia de luz polarizada no decurso do

aquecimento de 25ordmC a 115ordmC β = 10ordmCmin ampliaccedilatildeo 200x

Uma vez confirmada a existecircncia de transiccedilotildees soacutelido-soacutelido no aquecimento da amostra de picolinamida

comercial estudou-se este processo em mais pormenor Fizeram-se ciclos de aquecimento arrefecimento ateacute

95ordmC e ateacute 105ordmC (temperaturas a que se verifica o fim da transiccedilatildeo) que se encontram representadas nas Figu-

ras 222 e 223

39

20 30 40 50 60 70 80 90 100

19

20

21F

luxo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

Arrefecimento

1 Aquecimento

20 40 60 80 100 120

20

30

40

Temperatura (C)

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Figura 222 ndash Curvas de DSC para a PA comercial β = 10ordmCmin m = 147mg a) aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC segui-

do de arrefecimento ateacute 25ordmC b) 2ordm aquecimento de 25ordmC ateacute 115ordmC

20 30 40 50 60 70 80 90 100 110

19

20

21

22

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

Arrefecimento

1 Aquecimento

20 40 60 80 100 120

20

30

40

Temperatura (C)

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Figura 223 ndash Curvas de DSC para a PA comercial β = 10ordmCmin m = 143mg a) aquecimento de 25ordmC ateacute 105ordmC segui-

do de arrefecimento ateacute 25ordmC b) 2ordm aquecimento de 25ordmC ateacute 115ordmC

Como eacute visiacutevel na Figura 222 no processo de arrefecimento natildeo eacute registada qualquer transiccedilatildeo de fase o que se

confirma pela ausecircncia de endoteacutermica correspondente agrave transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido na curva b) Em contrapartida

no processo de arrefecimento ilustrado na Figura 223 regista-se um processo exoteacutermico de baixa energia e no

aquecimento subsequente apenas o principal pico de fusatildeo eacute observado

Antes de passar agrave avaliaccedilatildeo por espectroscopia de Infravermelho dos diferentes soacutelidos obtidos nestes ciclos de

aquecimento arrefecimento referiremos os resultados de estudos por DSC dos soacutelidos obtidos por arrefeci-

mento do fundido

Nas Figuras 224 e 225 ilustram-se alguns resultados de ciclos de aquecimento arrefecimento a partir do fun-

dido β = 10ordmCmin Como se vecirc na Figura 224 c) apoacutes a cristalizaccedilatildeo do fundido satildeo obtidos dois picos de

elevada entalpia com Tonset = 102ordmC e 106ordmC que indiciam fusatildeo de duas formas polimoacuterficas diferentes Com

base nestes resultados eacute razoaacutevel interpretar a transiccedilatildeo a 102ordmC como um processo de fusatildeo Neste sentido o

ciclo aquecimento arrefecimento ilustrado na Figura 223 a) terminaria com a fusatildeo de uma contribuiccedilatildeo resi-

a) b)

a) b)

40

dual de uma forma soacutelida que no arrefecimento cristaliza no polimorfo mais abundante obtendo-se em seguida

fusatildeo desta forma pura Figura 223 b) Pode concluir-se que da comparaccedilatildeo das Figuras 224 e 225 que o arre-

fecimento do fundido pode resultar em formaccedilatildeo de estruturas diferentes em ciclos diferentes

20 40 60 80 100 120

-20

-10

0

10

20

30

40

50

Flu

xo

de C

alo

r (m

W)

Temperatura (C)

c) 2 Aquecimento

b) Arrefecimento

a) 1 Aquecimento

Figura 224 ndash Curvas de DSC para a PA comercial β = 10ordmCmin m = 164mg aquecimento seguido de arrefecimento e

novo aquecimento

20 40 60 80 100 120

-50

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

50

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

e) 3 Aquecimento

d) 2 Arrefecimento

c) 2 Aquecimento

b) 1 Arrefecimento

a) 1 Aquecimento

Figura 225 ndash Curvas de DSC para a PA comercial m = 147mg 1ordmaquecimento β = 10ordmCmin 1ordmarrefecimento β =

1ordmCmin 2ordmaquecimento β = 10ordmCmin 2ordmarrefecimento β = 10ordmCmin 3ordmaquecimento β =

10ordmCmin

Foram registados os espectros de FTIRATR da amostra obtida em ciclos de aquecimento arrefecimento

como referidos na Figura 222 a) e 223 a) Os espectros satildeo apresentados na Figura 226 onde estatildeo tambeacutem

identificadas as bandas principais

41

000

005

010

015

1612

316832751294

695

749

784

825

996

1043

10881155

1221

1246

1288

1386

1440

1468

15671586

1668

C 105

000

007

014

16143060

327434113450

1567

695

749

793

825

910

996

104310911164

1250

1288

1386

1443

1468

1586

Ab

so

rva

ncia

u

a

C 95

3300 3000 2700 1600 1400 1200 1000 800

000

008

016

3060

3451

15671601

1662

31663432

698

755

793

828907

996

10401094

1145

1285

1386

1440

15861659

3166

3273

Numero de onda cm-1

C 253415

Figura 226 ndash Espectro de IVATR da PA comercial a) composto de partida b) apoacutes aquecimento ateacute 95ordmC c) apoacutes

aquecimento ateacute 105ordmC

Eacute interessante verificar a semelhanccedila do perfil das bandas do espectro da picolinamida comercial Figura 226 a)

na regiatildeo de elongaccedilatildeo do NndashH com o dos espectros dos polimorfos α e δ da pirazinamida (Figuras 25 e 27)

Relembremos que nestas duas fases da pirazinamida haacute associaccedilatildeo molecular com a formaccedilatildeo de dois diacutemeros

centrossimeacutetricos que estatildeo tambeacutem presentes no cristal da picolinamida

Os espectros dos soacutelidos resultantes dos diferentes tratamentos teacutermicos diferem principalmente como espera-

do na regiatildeo de elongaccedilatildeo do NndashH e na amida I O espectro c) apresenta grande semelhanccedila com o obtido por

Fausto e Colaboradores [23 25] para um cristal obtido por annealing dum filme de vidro a T = 280 K e corres-

ponde a um polimorfo diferente do que estaacute presente na amostra de partida

O espectro apresentado na Figura 226 b) na interpretaccedilatildeo que temos vindo a fazer seria originado por uma

mistura de polimorfos Para a validaccedilatildeo desta interpretaccedilatildeo seraacute essencial proceder ao estudo por difracccedilatildeo de

raios-X de poacute das amostras preparadas de modo idecircntico

Numa nota final apresenta-se na Figura 227 A o espectro FTIRATR registado apoacutes moagem da amostra de

picolinamida comercial em almofariz no procedimento habitualmente usado na preparaccedilatildeo de pastilha para

infravermelho Como eacute evidente da comparaccedilatildeo com o espectro da amostra analisada sem preparaccedilatildeo Figura

227 B a moagem produz alteraccedilatildeo da forma polimoacuterfica Lembremos que na obtenccedilatildeo do espectro de difrac-

ccedilatildeo de raios-X de poacute apresentado na Figura 219 se procedeu agrave moagem do composto Seraacute portanto necessaacute-

rio realizar mais ensaios sobre a amostra comercial para confirmar as conclusotildees que a Figura 219 indica as

diferenccedilas observadas nos difractogramas poderatildeo resultar da moagem da amostra

a)

b)

c)

42

3600 3500 3400 3300 3200 3100 3000 2900 2800

000

005

010

015

Ab

so

rvacircn

cia

(u

a)

Numero de onda (cm-1)

B Amostra comercial

A Amostra comercial sujeita a moagem

1600 1400 1200 1000 800 600

000

005

010

015

020

025

030

Abso

rvacirc

ncia

(u a

)

Numero de onda (cm-1)

B Amostra comercial

A Amostra comercial sujeita a moagem

Figura 227 ndash Espectro de IVATR da picolinamida a) 3600 ndash 2800 cm-1 b) 1700 ndash 600 cm-1 A amostra comercial sujeita

a moagem B amostra comercial

222 ndash Estudo da Picolinamida cristalizada em acetato de etilo e em etanol

A investigaccedilatildeo do comportamento teacutermico das diferentes amostras obtidas por cristalizaccedilatildeo em soluccedilatildeo por

calorimetria diferencial de varrimento de 25ordmC ateacute agrave fusatildeo estaacute ilustrado nas Figuras 228 a 229 Para os soacutelidos

obtidos por cristalizaccedilatildeo em etanol e em acetato de etilo agrave temperatura ambiente eacute registado um pico de fusatildeo

largo com temperatura de onset entre 96 e 97ordmC e entalpia compreendida entre 15 e 18 kJmol Os ensaios

foram efectuados 3 semanas apoacutes a preparaccedilatildeo das amostras e natildeo eacute expectaacutevel que a largura do pico possa ser

devida agrave contaminaccedilatildeo com o solvente Em ensaios realizados dois meses mais tarde verificou-se que natildeo ocor-

reu alteraccedilatildeo na amostra cristalizada de etanol enquanto que evoluccedilatildeo niacutetida teve lugar na amostra cristalizada

de acetato de etilo agrave temperatura ambiente Figuras 230 e 231

Na amostra obtida por cristalizaccedilatildeo em acetato de etilo com evaporaccedilatildeo do solvente a 4ordmC para aleacutem deste

primeiro pico eacute tambeacutem observado um segundo pico com temperatura de onset Tonset ~ 105ordmC Estes resulta-

dos apontam para a existecircncia de polimorfos gerados concomitantemente por este meacutetodo de cristalizaccedilatildeo

estando previstas novas experiecircncias para verificar a reprodutibilidade dos resultados e caso esta se confirme a

investigaccedilatildeo do soacutelido obtido por difracccedilatildeo de raios-X de poacute e de monocristal

a) b)

43

20 40 60 80 100 120

20

25

30

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

b) PA em acetato de etilo (frio)

a) PA em acetato de etilo (T amb)

Figura 228 ndash Curvas de DSC para a PA cristalizada em acetato de etilo β = 10ordmCmin a) meacutetodo P1prime m = 147 mg b)

meacutetodo P2prime m = 148 mg

20 40 60 80 100 120

20

25

30

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

b) PA em etanol (frio)

a) PA em etanol (T amb)

Figura 229 ndash Curvas de DSC para a PA cristalizada em etanol β = 10ordmCmin a) meacutetodo P1prime m = 152 mg b) meacutetodo

P2prime m = 149 mg

44

20 40 60 80 100 120

20

30

40

50

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

b) Aquecimento em Maio

a) Aquecimento em Marccedilo

Figura 230 ndash Curvas de DSC para a PA cristalizada em acetato de etilo agrave temperatura ambiente β = 10ordmCmin a) aque-

cimento em Marccedilo m = 138 mg b) aquecimento em Maio m = 135 mg

20 40 60 80 100 120

20

22

24

26

28

Flu

xo

de

Calo

r (m

W)

Temperatura (C)

b) Aquecimento em Maio

a) Aquecimento em Marccedilo

Figura 231 ndash Curvas de DSC para a PA cristalizada em etanol agrave temperatura ambiente β = 10ordmCmin a) aquecimento em

Marccedilo m = 139 mg b) aquecimento em Maio m = 144 mg

23 Estudo do Ibuprofeno

Como referido na secccedilatildeo 143 estaacute descrito que a mesma forma polimoacuterfica do ibuprofeno eacute obtida por crista-

lizaccedilatildeo em vaacuterios solventes e seguindo vaacuterios meacutetodos experimentais Os cristais tecircm morfologias diferentes e

propriedades mecacircnicas diferentes [28303142]

45

Neste capiacutetulo apresentam-se os resultados preliminares dum estudo calorimeacutetrico das amostras soacutelidas do ibu-

profeno cristalizadas em diferentes solventes e tambeacutem de amostras comerciais de duas origens distintas reali-

zado com o objectivo de averiguar o seu comportamento teacutermico

As formas soacutelidas obtidas por cristalizaccedilatildeo a partir das soluccedilotildees do ibuprofeno estatildeo apresentadas na tabela

seguinte

Tabela 28 ndash Imagens de formas soacutelidas do Ibuprofeno obtidas em diferentes condiccedilotildees experimentais (luz pola-

rizada 200x)

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

1

-

Comercial Sigma

4

Acetona

P2

2

Acetona

P1

5

n-Hexano

P2

3

n-Hexano

P1

Efectuou-se um estudo por difracccedilatildeo de raios-X de poacute das amostras de Ibuprofeno da Sigma e da amostra cris-

talizada de n-Hexano agrave temperatura ambiente O difractograma obtido experimentalmente para a amostra da

Sigma e o simulado para a forma I estatildeo representados na Figura 232 O espectro obtido para a amostra crista-

lizada em n-hexano era indistinguiacutevel destes

0 10 20 30 40

Inte

nsid

ad

e

2Theta

b) IBP Sigma

a) IBP forma I

Figura 232 ndash Espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute do ibuprofeno a) forma I b) Sigma

46

Da comparaccedilatildeo entre os dois difractogramas eacute possiacutevel afirmar que em ambos os casos as moleacuteculas tecircm a

mesma orientaccedilatildeo cristalograacutefica

Iniciou-se o estudo das amostras de ibuprofeno comercial da Sigma e da USP por Calorimetria Diferencial de

Varrimento com uma velocidade de varrimento β = 10ordmCmin realizando um aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC

(Figuras 233 e 234)

20 30 40 50 60 70 80 90

20

25

30

35

40

Temperatura (C)

Flu

xo d

e C

alo

r (m

W)

Figura 233 ndash Curva de DSC para o IBP comercial Sigma aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC β = 10ordmCmin m = 125mg

20 30 40 50 60 70 80 90

20

22

24

26

28

Temperatura (C)

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Figura 234 ndash Curva de DSC para o IBP USP aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC β = 10ordmCmin m = 134mg

As curvas de DSC apresentam apenas um sinal endoteacutermico estando os paracircmetros caracteriacutesticos da curva de

fusatildeo apresentados na Tabela 29

47

Tabela 29 ndash Valores de temperatura e de entalpia da transiccedilatildeo de fase registada no

aquecimento do ibuprofeno amostra da Sigma e da USP β = 10ordmCmin

Sigma USP

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

1 747 251 752 257 2 753 253 752 256 3 751 260 752 256 4 751 246 752 257

Meacutedia e desvio padratildeo 751plusmn03 253plusmn05 752plusmn005 257plusmn005

Natildeo haacute diferenccedilas significativas entre os resultados obtidos para as duas amostras apesar do pico de fusatildeo da

amostra da USP ser mais estreito

O estudo das amostras ibuprofeno obtidas por cristalizaccedilatildeo de acetona (P1 e P2) foi realizado por calorimetria

diferencial de varrimento na mesma gama de temperatura com velocidades de varrimento diferentes (β =

10ordmCmin e β = 2ordmCmin Figura 235)

70 75 80

18

20

22

24

26

28

30

32

34

36

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

2 - Cristalizaccedilao a frio

1 - Cristalizaccedilao agrave T amb

70 75 80

18

20

22

24

26

28

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

4 - Cristalizaccedilao a frio

3 - Cristalizaccedilao agrave T amb

Figura 235 ndash Curva de DSC para o IBP cristalizado de acetona procedimentos P1rsquo e P2rsquo aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC

a) β = 10ordmCmin m = 134mg b) β = 2ordmCmin 3 m = 138mg 4 m = 135 mg

O pico de fusatildeo obtido a partir da amostra cristalizada agrave temperatura ambiente apresenta-se parcialmente divi-

dido Uma explicaccedilatildeo comum para este facto eacute a existecircncia de polimorfismo Os paracircmetros caracteriacutesticos

destas curvas estatildeo apresentados na Tabela 210

a) b)

3

4

48

Tabela 210 ndash Valores de temperatura e de entalpia da transiccedilatildeo de fase registada no aquecimento do ibuprofeno

cristalizado de acetona β = 10ordmCmin e β = 2ordmCmin

A partir dos resultados apresentados na Tabela 210 podemos concluir que os cristais obtidos por cristalizaccedilatildeo a

baixa temperatura fundem aproximadamente 1ordmC abaixo dos cristais obtidos por cristalizaccedilatildeo agrave temperatura

ambiente Verifica-se ainda que mesmo a velocidades de varrimento diferentes os cristais obtidos nas mesmas

condiccedilotildees apresentam temperatura de fusatildeo muito semelhante

Os termogramas obtidos no estudo do ibuprofeno cristalizado de n-hexano (P1 e P2) por calorimetria dife-

rencial de varrimento com velocidades de varrimento diferentes (β = 10ordmCmin e β = 2ordmCmin) estatildeo apre-

sentados na Figura 236 e na Tabela 211

70 75 80

12

14

16

18

20

22

24

26

28

30

32

34

36

38

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

2 - Cristalizaccedilao a frio

1 - Cristalizaccedilao agrave T amb

70 75 80

20

22

24

26

28

30

Flu

xo d

e C

alo

r (m

W)

Temperatura (C)

4 - Cristalizaccedilao a frio

3 - Cristalizaccedilao agrave T amb

Figura 236 ndash Curva de DSC para o IBP cristalizado de n-hexano procedimentos P1rsquo e P2rsquo aquecimento de 25ordmC ateacute

95ordmC a) β = 10ordmCmin 1 m = 143mg 2 m = 139 mg b) β = 2ordmCmin 3 m = 140mg 4 m = 137 mg

A partir dos resultados podemos concluir que os cristais obtidos agrave temperatura ambiente e os cristais obtidos

com a cristalizaccedilatildeo a frio natildeo apresentam grande diferenccedila a niacutevel de temperatura e entalpia de fusatildeo No entan-

to o sinal obtido a partir da amostra cristalizada agrave temperatura ambiente aquecida tanto a 10ordmCmin como a

2ordmCmin apresenta-se dividido apesar da divisatildeo ser mais notoacuteria a 2ordmCmin

Cristalizaccedilatildeo agrave T amb Cristalizaccedilatildeo a frio

β 10ordmCmin 2ordmCmin 10ordmCmin 2ordmCmin

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

1 747 215 751 203 733 223 737 232

2 739 233 731 201 733 219 738 228

3 752 228 731 219 744 223 739 229

4 749 237 745 237 738 223 739 231

5 752 249 746 243 742 218 740 230

6 749 235 760 241 743 224 736 229

Meacutedia e desvio padratildeo 748plusmn05 233plusmn11 744plusmn10 224plusmn17 739plusmn05 222plusmn03 738plusmn02 230plusmn02

a) b)

49

Tabela 211 ndash Valores de temperatura e de entalpia da transiccedilatildeo de fase registada no aquecimento do ibuprofeno

cristalizado de n-hexano β = 10ordmCmin e β = 2ordmCmin

A partir dos resultados obtidos por DSC verificou-se que tanto a amostra cristalizada de acetona como a amos-

tra cristalizada de n-hexano ambas agrave temperatura ambiente apresentavam um pico de fusatildeo composto o que

pode indicar a ocorrecircncia de transiccedilotildees soacutelido-soacutelido e aleacutem disso temperatura de fusatildeo que difere da das

amostras obtidas na Sigma e na USP Sendo assim fez-se um estudo mais pormenorizado das amostras cristali-

zadas de n-hexano por comparaccedilatildeo com as amostras de ibp da Sigma e da USP por espectroscopia de IV para

caracterizaccedilatildeo da forma inicial A Figura 237 mostra os espectros de espectroscopia de IV-ATR das amostras

3000 2800 2600 2400

000

005

010

015

020

2540

2540

2540

2542

2601

2601

2601

2601

2631

2631

2631

2631

2729

2728

2728

2728

2850

2850

2850

2850

2868

2868

2868

2868

2877

2875

2875

2876

2924

2922

2922

2924

2954

2954

2956

Ab

so

rvacirc

ncia

(u

a

)

Numero de Onda (cm-1)

IBP USP

IBP comercial

IBP n-Hexano (frio)

IBP n-Hexano (Tamb)

2954

1800 1600 1400 1200 1000 800

000

005

010

015

020

025

030

035

040

045

050668

690747

779

849

867936

948

9701007

1070

1092

1124

1184

1231

12681320

1379

1419

14621506

Ab

so

rvacircncia

(u

a

)

Numero de Onda (cm-1)

IBP USP

IBP comercial

IBP n-Hexano (frio)

IBP n-Hexano (Tamb)

1712

Figura 237 ndash Espectro de IV (25ordmC) ibp USP ibp Sigma e ibp cristalizado de n-hexano a) 3100 ndash 2400 cm-1 b) 1800 ndash

650 cm-1

Os espectros de infravermelho das amostras a 25ordmC apontam para que se trate da mesma forma polimoacuterfica

Espectros de difracccedilatildeo de raios-X de poacute da amostra da Sigma e da amostra obtida por cristalizaccedilatildeo em n-

hexano natildeo mostraram tambeacutem diferenccedilas

Assim sendo a partir destes resultados natildeo satildeo detectadas diferenccedilas significativas entre as amostras de partida

e entatildeo as diferenccedilas registadas no comportamento teacutermico natildeo apontam para polimorfismo mas para altera-

ccedilotildees na formaccedilatildeo dos cristais nomeadamente no crescimento e tamanho das partiacuteculas[43ndash45] Estudos adicio-

nais satildeo necessaacuterios para confirmar esta hipoacutetese

Cristalizaccedilatildeo agrave T amb Cristalizaccedilatildeo a frio

β 10ordmCmin 2ordmCmin 10ordmCmin 2ordmCmin

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

1 741 224 744 236 742 247 744 249

2 744 223 748 234 746 242 742 247 3 740 225 745 238 743 246 740 242

4 743 227 747 237 743 243 745 240 Meacutedia e desvio padratildeo 742plusmn02 225plusmn02 746plusmn02 236plusmn02 743plusmn01 244plusmn02 743plusmn02 245plusmn04

50

51

Capiacutetulo 3

52

53

3 Conclusotildees

Alguns pontos discutidos nesta dissertaccedilatildeo merecem ser referidos como observaccedilotildees conclusivas A Calorime-

tria Diferencial de Varrimento (DSC) eacute um valioso instrumento de investigaccedilatildeo para caracterizar formas poli-

moacuterficas Com esta teacutecnica recolhe-se uma grande riqueza de informaccedilatildeo em relaccedilatildeo agrave estabilidade da substacircn-

cia em estudo tipo de transformaccedilatildeo que ocorre a uma dada temperatura por aquecimento ou arrefecimento e

mecanismo que preside a cada uma das transformaccedilotildees observadas Mas por si soacute esta teacutecnica natildeo eacute suficiente

para identificar a existecircncia de diferentes polimorfos de um mesmo composto Daiacute haver a necessidade de efec-

tuar um estudo mais completo utilizando teacutecnicas como a termomicroscopia espectroscopia de absorccedilatildeo no

infravermelho e ainda difracccedilatildeo de raios X de poacute

Conseguiram obter-se amostras puras de trecircs formas polimoacuterficas da pirazinamida a forma alfa (PZA comercial

e cristalizada em aacutegua) a forma delta (PZA cristalizada de acetona) e a forma gama (PZA obtida por liofiliza-

ccedilatildeo) as quais foram caracterizadas por espectroscopia de infravermelho

O polimorfo alfa da pirazinamida (α-PZA) e a forma delta (δ-PZA) por aquecimento transformam-se no poli-

morfo gama (γ-PZA) A forma gama por sua vez por aquecimento natildeo sofre qualquer transformaccedilatildeo de fase

ateacute agrave fusatildeo Foi possiacutevel tambeacutem identificar a transiccedilatildeo δrarrα em amostra do polimorfo delta quando contami-

nado com a forma alfa

Podemos ainda concluir mediante os resultados obtidos e com os conhecimentos adquiridos que estamos

perante casos de enantiotropia sendo o polimorfo delta a forma termodinamicamente estaacutevel agrave temperatura

ambiente Todos os polimorfos de pirazinamida satildeo cineticamente estaacuteveis agrave temperatura ambiente

No que diz respeito agrave picolinamida eacute interessante verificar a semelhanccedila do perfil das bandas do espectro da

picolinamida comercial na regiatildeo de elongaccedilatildeo do NndashH com o dos espectros dos polimorfos α e δ da pirazi-

namida Relembremos que nestas duas fases da pirazinamida haacute associaccedilatildeo molecular com a formaccedilatildeo de dois

diacutemeros centrossimeacutetricos que estatildeo tambeacutem presentes no cristal da forma I da picolinamida Verificou-se

ainda que a amostra comercial de picolinamida quando sujeita a moagem sofre alteraccedilatildeo da forma polimoacuterfica

No estudo realizado por DSC foi possiacutevel identificar pelo menos duas formas polimoacuterficas

Em ciclos de aquecimento arrefecimento verifica-se que o arrefecimento do fundido pode resultar em forma-

ccedilatildeo de estruturas diferentes em ciclos diferentes

A cristalizaccedilatildeo em acetato de etilo a 4ordmC aponta para a existecircncia de polimorfos gerados concomitantemente

por este meacutetodo de cristalizaccedilatildeo Estatildeo previstas novas experiecircncias para verificar a reprodutibilidade dos resul-

tados e caso esta se confirme a investigaccedilatildeo dos soacutelidos obtidos por difracccedilatildeo de raios-X de poacute e de monocris-

tal Quanto ao estudo das amostras cristalizadas em etanol e acetato de etilo em ensaios realizados dois meses

apoacutes a preparaccedilatildeo das amostras verificou-se que natildeo ocorreu alteraccedilatildeo na amostra cristalizada de etanol

enquanto que evoluccedilatildeo niacutetida teve lugar na amostra cristalizada de acetato de etilo por evaporaccedilatildeo do solvente agrave

temperatura ambiente

No estudo das amostras do ibuprofeno a partir dos resultados obtidos por DSC verificou-se que tanto a amos-

tra cristalizada de acetona como a amostra cristalizada de n-hexano ambas agrave temperatura ambiente apresenta-

54

vam um pico de fusatildeo composto o que poderia indicar a presenccedila de uma mistura de polimorfos mas atraveacutes

de um estudo mais pormenorizado usando Espectroscopia de Infravermelho e Difracccedilatildeo de Raios-X de poacute

esta hipoacutetese natildeo eacute aparentemente suportada podendo a divisatildeo dos picos dever-se ao tamanho das partiacuteculas

formadas durante o crescimento dos cristais Esta hipoacutetese teraacute de ser confirmada em trabalho futuro Este eacute

um exemplo interessante da importacircncia da utilizaccedilatildeo combinada de diferentes meacutetodos de estudo na investiga-

ccedilatildeo de polimorfismo

55

Capiacutetulo 4

56

57

4 Experimental

41 Materiais e Meacutetodos

411 ndash Materiais

4111 - Preparaccedilatildeo das amostras

A pirazinamida utilizada neste trabalho foi fornecida pela Fluka com uma pureza superior a 99 As amostras

de partida de picolinamida e ibuprofeno foram adquiridas agrave Sigma com purezas de 98 e 99 respectivamen-

te tendo-se usado tambeacutem ibuprofeno padratildeo USP

Na geraccedilatildeo das formas polimoacuterficas da pirazinamida foram usados diferentes processos de cristalizaccedilatildeo No

procedimento cristalizaccedilatildeo a partir de soluccedilotildees P1 usaram-se ~ 005 mmol do composto de partida dissolvidas

em 6 mL de um dado solvente agrave temperatura ambiente as soluccedilotildees foram filtradas para uma caixa de Petri e o

solvente evaporado agrave temperatura ambiente (~ 20ordmC) Foram usados como solventes aacutegua acetona dioxano

acetonitrilo e os soacutelidos obtidos foram analizados apoacutes um periacuteodo de duas semanas O segundo procedimento

ensaiado P2 consistiu num processo de liofilizaccedilatildeo efectuado num equipamento Labconco 5 soluccedilatildeo aquosa

preacute-congelada a -80ordmC ciclo de liofilizaccedilatildeo -30ordmC durante 2h -10ordmC durante 4h 0ordmC durante 6h 5ordmC durante

6h 10ordmC durante 48h e depois mantida agrave temperatura ambiente

No caso da picolinamida foi avaliada a formaccedilatildeo de formas soacutelidas usando o procedimento P1 descrito para a

pirazinamida (P1) empregando como solventes acetato de etilo e etanol tendo-se tambeacutem estudado cristaliza-

dos a partir do fundido (P2)

Na geraccedilatildeo das formas polimoacuterficas do ibuprofeno foram igualmente usados diferentes processos de cristaliza-

ccedilatildeo usando diferentes condiccedilotildees O procedimento 1 (P1) foi realizado da mesma forma da usada em P1 da

pirazinamida No procedimento 2 (P2) as soluccedilotildees foram preparadas da mesma forma que em P1 e apoacutes a

filtraccedilatildeo foram colocadas num frigoriacutefico a 4ordmC e o solvente evaporou a esta temperatura

Foram utilizados solventes de qualidade analiacutetica

412 ndash Meacutetodos

4121 ndash Calorimetria Diferencial de Varrimento (DSC)

A teacutecnica de Calorimetria Diferencial de Varrimento (DSC) ocupa um lugar de relevo de entre os meacutetodos de

investigaccedilatildeo da estrutura dos soacutelidos Trata-se de um meacutetodo largamente vulgarizado para o qual se dispotildee de

58

equipamento que apresenta na actualidade muitas potencialidades e que permite a obtenccedilatildeo de propriedades

termodinacircmicas com elevado grau de precisatildeo

A Calorimetria Diferencial de Varrimento eacute uma teacutecnica de anaacutelise teacutermica que regista a diferenccedila de fluxo teacuter-

mico entre a amostra e a referecircncia em funccedilatildeo do tempo ou da temperatura no decorrer de um programa de

temperatura preacute-seleccionado Eacute um meacutetodo de variaccedilatildeo entaacutelpica no qual a diferenccedila no fornecimento de

energia caloriacutefica entre uma substacircncia e um material de referecircncia eacute medida em funccedilatildeo da temperatura

enquanto a substacircncia em estudo e a referecircncia satildeo submetidas a um mesmo programa de aquecimento rigoro-

samente controlado

Estas medidas fornecem dados qualitativos e quantitativos em processos endoteacutermicos (absorccedilatildeo de energia

caloriacutefica) e exoteacutermicos (libertaccedilatildeo de energia caloriacutefica) permitindo obter informaccedilotildees referentes a alteraccedilotildees

de propriedades fiacutesicas eou quiacutemicas com por exemplo temperaturas caracteriacutesticas (temperatura de fusatildeo

cristalizaccedilatildeo transiccedilatildeo viacutetrea) grau de cristalinidade de um poliacutemero diagramas de fase entalpias de transiccedilatildeo

de fase e de reacccedilatildeo estabilidade teacutermica e oxidativa grau de pureza e cineacutetica de reacccedilotildees Por este motivo a

DSC eacute amplamente aplicada na caracterizaccedilatildeo de materiais orgacircnicos e inorgacircnicos cristalinos e amorfos assim

como nas induacutestrias farmacecircutica e cosmeacutetica alimentar etc

Como limitaccedilotildees desta teacutecnica refira-se a dificuldade de interpretaccedilatildeo (acontece algum processo mas qual)

requerendo normalmente outros meacutetodos complementares para a interpretaccedilatildeo dos resultados Para aleacutem dis-

so necessita de calibraccedilatildeo em toda a gama de temperatura

De acordo com os princiacutepios operacionais os caloriacutemetros diferenciais de varrimento podem ser divididos em

dois tipos de potecircncia compensada e de fluxo de energia caloriacutefica Neste trabalho utilizou-se o DSC do pri-

meiro tipo

Nos caloriacutemetros diferenciais de varrimento de potecircncia compensada (Figura 41) as ceacutelulas ou plataformas

onde se colocam a amostra e a referecircncia encontram-se equipadas individualmente com um sensor de resistecircn-

cia de platina que mede a temperatura de cada uma e uma resistecircncia de aquecimento

Figura 41 ndash Caloriacutemetro diferencial de varrimento de potecircncia compensada

Quando eacute detectada uma diferenccedila de temperatura entre a amostra e a referecircncia devido a uma alteraccedilatildeo da

amostra eacute alterada a energia teacutermica ( tH partpart ) fornecida agrave amostra de modo a manter um diferencial de tem-

peraturas nulo entre ambas (Tamostra = Treferecircncia) Uma vez que essa quantidade de energia eacute exactamente equiva-

1 ndash Resistecircncia de aquecimento 2 ndash Termoacutemetro

59

lente agrave quantidade de energia absorvida ou libertada na transformaccedilatildeo ocorrida na amostra o seu registo forne-

ce uma medida calorimeacutetrica directa da energia associada agrave transformaccedilatildeo

Como todos os instrumentos de medida os aparelhos de DSC apresentam um certo tempo de resposta devido

a alguma resistecircncia teacutermica o que se traduz pelo aparecimento de desvios da linha de base Para aumentar o

rigor das determinaccedilotildees o sinal calorimeacutetrico (SC) determinado pelo aparelho a aacuterea do pico eacute calibrado

determinando-se uma constante de calibraccedilatildeo K tal que realQ

SCK = sendo Qreal a energia caloriacutefica realmente

dissipado na ceacutelula A constante K eacute assim funccedilatildeo da temperatura da atmosfera em torno das ceacutelulas e de

quaisquer resistecircncias que conduzam a perdas de energia caloriacutefica As temperaturas de fusatildeo de padrotildees como

o iacutendio estanho chumbo por exemplo podem ser utilizadas para calibrar a temperatura indicada pelo equipa-

mento enquanto que a entalpia de fusatildeo destas substacircncias pode ser utilizada na calibraccedilatildeo do sinal calorimeacutetri-

co

Podem realizar-se ciclos de aquecimento arrefecimento percorridos entre a temperatura do azoto liacutequido e

700ordmC que eacute o limite superior de utilizaccedilatildeo da instrumentaccedilatildeo deste tipo recolhendo uma grande riqueza de

informaccedilatildeo relativamente agrave estabilidade da substacircncia em estudo tipo de transformaccedilatildeo que ocorre a uma dada

temperatura por aquecimento ou arrefecimento mecanismo que preside a cada uma das transformaccedilotildees obser-

vadas etc

Aproveitando as potencialidades do equipamento fazendo variar a velocidade de varrimento eacute ainda possiacutevel

estudar aspectos importantes relacionados com o mecanismo das transformaccedilotildees estruturais e pocircr em evidecircn-

cia a sobreposiccedilatildeo de sinais

Estes equipamentos aleacutem de possibilitarem medidas de baixos valores de variaccedilatildeo de entalpia possibilitam

ainda a utilizaccedilatildeo de pequenas quantidades de amostra (geralmente entre 1 e 20mg)

Procedimento experimental e equipamento utilizado

Os estudos de DSC foram realizados num caloriacutemetro Perkin-Elmer Pyris 1 equipado com sistema de refrige-

raccedilatildeo Intracooler com liacutequido de refrigeraccedilatildeo etilenoglicolaacutegua (11 vv) a ndash10ordmC usando azoto como gaacutes de

purga 20mLmin

As amostras foram preparadas em caacutepsulas em alumiacutenio de 10microl e 30microl Como ceacutelula de referecircncia usou-se uma

caacutepsula vazia idecircntica agrave usada para as amostras

A calibraccedilatildeo do aparelho foi feita de forma usual agrave velocidade de 10ordmCmin utilizada na grande maioria das

amostras A calibraccedilatildeo da temperatura [4647] foi realizada com padrotildees de elevada qualidade como o bifenilo

(CRM LGC 2610 Tfus = 6893plusmn003 ordmC) aacutecido benzoacuteico (CRM LGC 2606 Tfus = 12235 plusmn 002 ordmC) iacutendio

(Perkin-Elmer x = 9999 Tfus = 15660 ordmC) e cafeiacutena (substacircncia de calibraccedilatildeo Mettler Toledo ME 18 872

Tfus = 2356 plusmn 02 ordmC) A calibraccedilatildeo da entalpia foi realizada com iacutendio (∆fusH = 3286 plusmn 13 Jmol)

As amostras foram estudadas em ciclos de aquecimento arrefecimento a vaacuterias velocidade de varrimento

como seraacute referido posteriormente na apresentaccedilatildeo dos resultados e a calibraccedilatildeo confirmada a cada caso

60

4122 ndash Termomicroscopia

A termomicroscopia consiste na observaccedilatildeo microscoacutepica das amostras submetidas a aquecimento ou arrefeci-

mento usando luz polarizada As transformaccedilotildees que podem ocorrer na amostra em estudo podem ser obser-

vadas directamente na ocular do microscoacutepio ou registadas por meio de uma cacircmara fotograacutefica em viacutedeo com

a vantagem de serem gravadas e poderem ser estudadas em pormenor posteriormente Esta teacutecnica permite a

observaccedilatildeo dos efeitos dependentes da temperatura como por exemplo a fusatildeo dos cristais detecccedilatildeo de formas

cristalinas (polimorfismo)[48ndash49]

Com base no comportamento oacuteptico eacute costume dividir as substacircncias em dois grandes grupos Num o iacutendice

de refracccedilatildeo eacute independente da direcccedilatildeo de propagaccedilatildeo da radiaccedilatildeo apresenta um valor uacutenico para uma dada

substacircncia Estas substacircncias satildeo designadas opticamente por isotroacutepicas A este grupo pertencem os soacutelidos

amorfos e os soacutelidos cristalinos com arranjo reticular cuacutebico O outro grupo eacute caracterizado por apresentar um

iacutendice de refracccedilatildeo dependente da direcccedilatildeo de propagaccedilatildeo da luz As substacircncias que a ele pertencem satildeo

designadas opticamente por anisotroacutepicas Deste grupo fazem parte todos os soacutelidos cristalinos com excepccedilatildeo

daqueles que tecircm arranjo reticular cuacutebico

Na Figura 42 representa-se o dispositivo utilizado na observaccedilatildeo de uma amostra com luz polarizada

Figura 42 ndash Esquema de um sistema para observaccedilatildeo de uma amostra com luz polarizada

Um meio isotroacutepico natildeo altera a cor da radiaccedilatildeo que nela incide Contudo produz um decreacutescimo de intensida-

de da radiaccedilatildeo que torna visiacuteveis contornos na amostra e portanto permite acompanhar variaccedilotildees de forma e

volume que nela ocorram As amostras anisotroacutepicas apresentam cor diferente da luz incidente

Procedimento experimental e equipamento utilizado

O equipamento usado esquematicamente representado na Figura 43 eacute constituiacutedo por uma placa de aqueci-

mento DSC 600 da Linkam systems por um bloco central constituiacutedo por uma unidade CI94 cuja funccedilatildeo eacute

controlar a temperatura nas etapas de aquecimento arrefecimento uma unidade LNP942 que controla a

refrigeraccedilatildeo uma unidade VTO232 e um computador Intel (R) Pentium (R) 4 que controla todo o sistema A

ceacutelula eacute aquecida com um microforno cuja temperatura eacute controlada por sensores de Pt100 Para a observaccedilatildeo

Polarizador Amostra Analisador Detector

61

oacuteptica foi utilizado um microscoacutepio Leica DMRB uma cacircmara de viacutedeo Sony CCD-IRISRGB modelo DXC-

151 AP um monitor Sony HR Triniton modelo PVM-2053MD e um gravador de viacutedeo Sony SV0-1500P VHS

VCR Na anaacutelise de imagem usou-se o software da Linkam systems com RTVMS (Real Time Viacutedeo Measurement

System)

As amostras foram preparadas por dispersatildeo de uma pequena quantidade do material a estudar na ceacutelula da

amostra sendo esta coberta com uma tampa A dispersatildeo do material na ceacutelula permite estudar o comporta-

mento de partiacuteculas isoladas o que poderaacute ser uacutetil no caso da amostra ter comportamento heterogeacuteneo As

imagens foram obtidas por utilizaccedilatildeo combinada de luz polarizada e de compensadores de onda o que confere

agrave imagem de fundo uma cor uacutenica e natildeo negra Usou-se uma ampliaccedilatildeo de 200X

As amostras foram estudadas aquecendo a amostra entre os 25ordmC e a fusatildeo tendo sido usada uma velocidade

de 10ordmCmin

Figura 43 ndash Representaccedilatildeo esquemaacutetica do equipamento usado em termomicroscopia A ndash Placa de aquecimento B ndash

Microscoacutepio C ndash Cacircmara de viacutedeo D ndash Computador E ndash Interface graacutefica F ndash Sistema de controle da refri-

geraccedilatildeo G ndash Interface de computador H ndash Viacutedeo gravador I ndash Monitor J ndash Depoacutesito de azoto liacutequido

4123 ndash Conjugaccedilatildeo dos meacutetodos de Termomicroscopia e DSC

Os resultados obtidos a partir de medidas de DSC satildeo normalmente reprodutiacuteveis e quantitativos mas natildeo

podem estar sempre prontamente correlacionadas com a respectiva transformaccedilatildeo de fase ou reacccedilatildeo quiacutemica

que ocorre na substacircncia Tecircm sido feitas tentativas para melhorar alguns meacutetodos termoanaliacuteticos atraveacutes de

uma correlaccedilatildeo entre os seus resultados e as mudanccedilas fiacutesicas ou quiacutemicas da substacircncia em questatildeo As combi-

naccedilotildees destes dois meacutetodos tecircm demonstrado grande sucesso Os efeitos que natildeo mostram nenhuma mudanccedila

de entalpia significativa com DSC podem muitas vezes ser detectadas com microscopia Por outro lado as

investigaccedilotildees termomicroscoacutepicas requerem muitas vezes estimativas dos calores de transformaccedilatildeo fusatildeo e

cristalizaccedilatildeo[50ndash51]

62

4124 ndash Espectroscopia de Absorccedilatildeo no Infravermelho

A Espectroscopia de Absorccedilatildeo no IV estaacute associada ao uso de radiaccedilatildeo electromagneacutetica nesta regiatildeo do espec-

tro para estudar a composiccedilatildeo e a estrutura da mateacuteria

A energia associada agrave absorccedilatildeo na gama do infravermelho eacute capaz de promover transiccedilotildees vibracionais-

rotacionais vibracionais ou rotacionais Considerando que a faixa mais usual de utilizaccedilatildeo corresponde agrave regiatildeo

do infravermelho meacutedio (4000 a 400 cm-1) o estudo das transiccedilotildees vibracionais eacute o mais importante Para que

uma moleacutecula seja capaz de absorver no infravermelho eacute necessaacuterio que ela apresente variaccedilotildees de momento

dipolar associada ao modo vibracional considerado[3652ndash54]

Assim quando um material for avaliado utilizando radiaccedilatildeo infravermelha seraacute obtido um espectro que rela-

ciona absorvacircncia versus comprimento de onda (normalmente eacute utilizado o nuacutemero de onda que eacute o inverso do

comprimento de onda) que indica a ocorrecircncia ou natildeo de absorccedilatildeo pelo material de energia associada agravequele

comprimento de onda Como os grupos funcionais absorvem em diferentes comprimentos de onda eacute possiacutevel

identificar os grupos quiacutemicos presentes na amostra

O polimorfismo em cristais de compostos orgacircnicos eacute causado por diferentes arranjos estruturais da mesma

moleacutecula Se as interacccedilotildees moleculares no cristal satildeo bastantes fortes decorrentes de um fenoacutemeno como as

ligaccedilotildees de hidrogeacutenio as diferenccedilas nas formas polimoacuterficas podem ser evidenciadas com teacutecnicas como a

Espectroscopia de Absorccedilatildeo no Infravermelho IV

Reflectacircncia Total Atenuada (ATR)

Em 1961 Fahrenfort descreveu uma nova teacutecnica para obtenccedilatildeo de espectros de infravermelho para compostos

orgacircnicos a Reflectacircncia Total Atenuada (ATR ndash Attenuated Total Reflectance)

O modo de ATR eacute uma teacutecnica natildeo destrutiva que permite a obtenccedilatildeo de espectros de amostras soacutelidas ou

liacutequidas tais como soacutelidos pouco soluacuteveis poacutes pastas entre outras Eacute tambeacutem adequado para caracterizaccedilatildeo de

materiais que sejam demasiado finos ou que absorvam demasiado intensamente quando analisados por espec-

troscopia de transmitacircncia Na espectroscopia de infravermelhos por ATR a superfiacutecie da amostra eacute colocada

em contacto com a superfiacutecie de um cristal apropriado muitas vezes feito de Germeacutenio (Ge) ou de Seleneto de

Zinco (ZnSe) A radiaccedilatildeo infravermelha proveniente da fonte passa atraveacutes do cristal Quando o acircngulo de

incidecircncia na interface amostra cristal excede o acircngulo criacutetico a reflexatildeo total interna da radiaccedilatildeo ocorre e uma

onda evanescente eacute estabelecida na interface A radiaccedilatildeo eacute reflectida atraveacutes do cristal penetrando na amostra a

cada reflexatildeo ao longo da superfiacutecie do cristal (como esquematizado na figura seguinte Figura 44)

63

Figura 44 ndash Sistema ATR de muacuteltipla reflexatildeo

O feixe de radiaccedilatildeo perde energia no comprimento de onda em que o material da amostra absorve Apoacutes este

processo a radiaccedilatildeo atenuada resultante eacute direccionada do cristal para o percurso normal do feixe no espectro-

fotoacutemetro sendo medida pelo detector originando o espectro da amostra A profundidade da penetraccedilatildeo da

radiaccedilatildeo na amostra e o nuacutemero total de reflexotildees ao longo do cristal podem ser controlados pela variaccedilatildeo do

acircngulo de incidecircncia assim como pela selecccedilatildeo do tipo de cristal

Num espectrofotoacutemetro ATR tem de existir um contacto muito proacuteximo entre a amostra e a superfiacutecie do cris-

tal uma vez que o efeito ATR tem lugar nesta Daiacute que se utilize por vezes uma prensa de modo a garantir um

perfeito contacto entre a superfiacutecie da amostra e o cristal como no caso dos soacutelidos particulados

Nesta teacutecnica pouca ou nenhuma preparaccedilatildeo da amostra eacute requerida o que constitui uma grande vantagem nos

estudos de polimorfismo podendo ser usada na anaacutelise de uma grande variedade de soacutelidos e liacutequidos consoan-

te o tipo de cristal

Eacute importante realccedilar que apesar dos benefiacutecios esta teacutecnica possui algumas limitaccedilotildees que incluem a sensibili-

dade inferior em comparaccedilatildeo agrave proporcionada pelos meacutetodos convencionais

Procedimento experimental e equipamento utilizado

Os estudos de espectroscopia de absorccedilatildeo no infravermelho foram realizados num espectroacutemetro FTIR Ther-

moNicolet IR300 resoluccedilatildeo de 1cm-1 com a teacutecnica da pastilha de KBr e num PerkinElmer Spectrum 400 FT-

IRATR resoluccedilatildeo de 1cm-1

As amostras foram preparadas misturando-se uma certa quantidade de amostra com brometo de potaacutessio (cer-

ca de 07 mg de amostra e 100 mg de KBr)

4125 ndash Difracccedilatildeo de Raios X

Dentre as vaacuterias teacutecnicas de caracterizaccedilatildeo de materiais a teacutecnica de difracccedilatildeo de raios X eacute a mais indicada na

determinaccedilatildeo das fases cristalinas presentes nesses materiais Isto eacute possiacutevel porque nos cristais os aacutetomos se

64

ordenam em planos cristalinos separados entre si por distacircncias da mesma ordem de grandeza dos comprimen-

tos de onda dos raios X

Ao incidir um feixe de raios X num cristal o mesmo interage com os aacutetomos presentes originando o fenoacutemeno

de difracccedilatildeo A difracccedilatildeo de raios X ocorre segundo a Lei de Bragg (Equaccedilatildeo 1) a qual estabelece a relaccedilatildeo

entre o acircngulo de difracccedilatildeo e a distacircncia entre os planos que a originaram (caracteriacutesticos para cada fase cristali-

na)[55]

Figura 45 ndash Difracccedilatildeo de raios X e a Lei de Bragg[56]

A principal aplicaccedilatildeo da difracccedilatildeo de raios X refere-se agrave identificaccedilatildeo de compostos cristalinos sejam eles orgacirc-

nicos ou inorgacircnicos

Os planos de difracccedilatildeo e as suas respectivas distacircncias interplanares bem como as densidades de aacutetomos (elec-

trotildees) ao longo de cada plano cristalino satildeo caracteriacutesticas especiacuteficas e uacutenicas de cada substacircncia cristalina da

mesma forma que o padratildeo difractomeacutetrico por ela gerado Dentre as vantagens da teacutecnica de difracccedilatildeo de raios

X para a caracterizaccedilatildeo de fases destacam-se a simplicidade e rapidez do meacutetodo a confiabilidade dos resulta-

dos obtidos (pois o perfil de difracccedilatildeo obtido eacute caracteriacutestico para cada fase cristalina) a possibilidade de anaacutelise

de materiais compostos por uma mistura de fases e uma anaacutelise quantitativa destas fases[55]

Os ensaios de difracccedilatildeo de raios X de poacute foram realizados no Centro de Estudos de Materiais no Departamen-

to de Fiacutesica da Universidade de Coimbra

Procedimento experimental e equipamento utilizado

Foi preenchido um capilar de vidro com o poacute obtido pela moagem dos soacutelidos As amostras foram colocadas

num difractoacutemetro de poacute ENRAF-NONIUS (equipado com um detector CPS120 por INEL) e os dados foram

recolhidos durante 5h usando a geometria Debye-Scherrer Foi usada radiaccedilatildeo Cu Kα1 (λ = 1540598Aring) Como

calibrante externo foi usado o AlK(SO4)212H2O

Lei de Bragg nλ = 2d sen θ (Equaccedilatildeo 1) n nuacutemero inteiro (ordem de difracccedilatildeo) λ comprimento de onda dos raios X incidentes d distacircncia interplanar θ acircngulo de difracccedilatildeo

65

Bibliografia

[1] ndash Vencato I Estruturas Cristalinas por Difracccedilatildeo de Raios-X Caderno Brasileiro de Ensino de Fiacutesica Volume 5

(1988)

[2] ndash Atkins P Paula J Atkins Fiacutesico-Quiacutemica LTC Volume 1 7ordfEdiccedilatildeo (2003-2004)

[3] ndash Drago R Physical Methods For Chemists 2ordf Ed Saunders amp H B J College Publishers 17 (1992) 702

[4] ndash Giron D Thermochimica Acta 248 (1995) 1

[5] ndash Nangia A Accounts of Chemical Research 41 5 (2008) 595

[6] ndash Froehlich PE Gasparotto FS Journal of Basic and Applied Pharm Sciences 26 3 (2005) 205

[7] ndash Llinagraves A Goodman J Drug Discovery Today 13 516 (2008) 198

[8] ndash Costa L Universidade Federal do Rio Grande do Sul ldquoAvaliaccedilatildeo do Polimorfismo de Faacutermacos utiliza-

dos para a produccedilatildeo de medicamentos geneacutericos no Brasilrdquo (2005)

[9] ndash Lachman L Liebeman HA et all Teoria e Praacutetica na Induacutestria Farmacecircutica 1 (2005) 505

[10] ndash Bernstein J Crystal Polymorphism Engineering of Crystalline Materials Properties Springer Netherlands (2008) 87

[11] ndash Rodriacuteguez-Spong B Price C et all D Advanced Drug Delivery 56 (2004) 241

[12] ndash Buerger A Ramberger R Mikrochimica Acta 2 (1979) 259

[13] ndash Erdemir D Lee A et all Accounts of Chemical Research 42 (2009) 621

[14] ndash Manrich S Zanotto E et all Poliacutemeros Ciecircncia e Tecnologia ldquoAplicabilidade da Teoria Claacutessica da Nuclea-

ccedilatildeo Modificada (CD-CNT) agrave Cristalizaccedilatildeo de Poliacutemerosrdquo

[15] ndash Aaltonen J Allesoslash M et all European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics 71 (2009) 23

[16] ndash Chis V Picircrnau A et all Chemical Physics 316 (2005) 153

[17] ndash wwwffuppttoxicologiamonografiasano0304TuberculosedocPIRAZINAMIDAhtml

[18] ndash Becker C Dressman JB et all Journal of Pharmaceutical Sciences 97 9 (2008) 3709

[19] ndash Takaki Y Sasada Y Watanabeacute T Acta Crystallographica 13 (1960) 693

[20] ndash Ro G Sorum H Acta Crystallographica B28 (1972) 991

[21] ndash Ro G Sorum H Acta Crystallographica B28 (1972) 1677

[22] ndash Nakata K Takaki Y Memoirs of Osaka Kyoiku University Ser III Natural science and applied science 36 (1987)

93

[23] ndash Borba A Albrecht M et all Physical Chemistry Chemical Physics 10 (2008) 7010

[24] ndash Takano T Sasada Y et all Acta Crystallographica 21 (1966) 514

[25] ndash Borba A Zavaglia A et all Journal of Physical Chemistry A 112 (2008) 45

[26] ndash Marques L Departamento e Centro de Quiacutemica da Universidade de Eacutevora ldquoO Ibuprofeno Um faacutermaco com

sucessordquo

[27] ndash Perlovich G Kurkov S et all Journal of Pharmaceutical Sciences 93 (2004) 654

[28] ndash Rasenack N Muumlller B International Journal of Pharmaceutics 245 (2002) 9

[29] ndash Carvalho P Cass Q et all Brazilian Journal of Chemical Engineering 23 (2006) 291

[30] ndash Khan G Jiabi Z Drug Development and Industrial Pharmacy 24(5) (1998) 463

[31] ndash Rasenack N Muumlller W Development and Industrial Pharmacy 28 (2002) 1077

66

[32] ndash Dudognon E Danegravede F et all Pharmaceutical Research 25 (2008) 2853

[33] ndash wwwscribdcomdoc4003825Fisica-Difraccao-de-Raio-X (28082010)

[34] ndash Delgado M Marquez F et all Spectroscopy Lett 21 (1998) 841

[35] ndash Lautie A Froment F et all Spectroscopy Lett 9 (1976) 289

[36] ndash Chis V Pirnau A et all Chemical Physics 316 (2005) 153

[37] ndash Kalkar K Bhosekar M et all Spectrochimica Acta Part A 45 (1989) 635

[38] ndash Favila A Gallo M Mitnik D Journal of Molecular Modeling 13 (2007) 505

[39] ndash Gunasekaran S Sailatha E et all Indian Journal of Pure and Applied Physics 47 (2009) 259

[40] ndash Akyuz S Journal of Molecular Structure 651 (2003) 541

[41] ndash Jurneacuteen P Werngren J et all Antimicrobial Agents and Chemotheraphy 52 5 (2008) 1852

[42] ndash Garekani H Sadeghi F et all Drug Development and Industrial Pharmacy 27(8) (2001) 803

[43] ndash Kawakami K Miyoshi K et all Journal of Pharmaceuticals Sciences 95 (2006) 1354

[44] ndash Lee T Chang G Crystal Growth and Design 9 (2009) 3551

[45] ndash Xue Y Zhao Q et all Journal of Colloid and Interface Science 243 (2001) 388

[46] ndash Sabbah R An W et all Thermochimica Acta 331 (1999) 93

[47] ndash Gatta G Richardson J et all Pure and Applied Chemistry 78 (2006) 1455

[48] ndash Seefeldt K Miller J et all Journal of Pharmaceutical Sciences 96 5 (2007) 1147

[49] ndash Charsley E Stewart C et all Journal of Thermal Analysis and Calorimetry 72 (2003) 1087

[50] ndash Celis K Driessche I et all Measurement Science Review 1 1 (2001) 181

[51] ndash Wiedemann H Bayer G Journal of Thermal Analysis 30 (1985) 1273

[52] ndash wwwgooglept

[53] ndash Brittain H Journal of Pharmaceutical Sciences 86 4 (1997) 405

[54] ndash Norris T Aldridge P Sekulic S Analyst 122 (1997) 549

[55] ndash Albers A Melchiades F et all Ceracircmica 48 305 (2002) 34

[56] ndash Kahn H PMI-2201 Difracccedilatildeo de Raios X 1

[57] ndash Tuberculosis 88 2 (2008) 141

[58] ndash Akyuz S Journal of Molecular Structure 651-653 (2003) 541

[59] ndash Brittain H (ed) Physical Characterization of Pharmaceutical Solids (1995)

[60] ndash Šestaacutek J Comprehensive Analytical Chemistry XII XI (1984)

[61] ndash Casimiro MH Leal JP et all Anaacutelise Calorimeacutetrica aplicada a Poliacutemeros Bioloacutegicos 29

[62] ndash Yu-Chu M Li Thermochimica Acta 476 (2008) 1

[63] ndash Morbidoni H Quiacutemica Viva 3 (2004)

[64] ndash Yoshida S Pharmaceutical Society of Japan 11 5 (1963) 628

[65] ndash Sreevatsan S Pan X et all Antimicrobial Agents and Chemotheraphy 41 3 (1997) 636

[66] ndash Wesotowski M Konarski T Journal of Thermal Analysis 45 (1995) 1199

[67] ndash Vippagunta S Brittain H Grant D Advanced Drug Delivery 48 (2001) 3

[68] ndash Nunes S Euseacutebio M et all International Journal of Pharmaceutics 285 (2004) 13

[69] ndash Akalin E Akyuz S Vibrational Spectroscopy 42 (2006) 333

[70] ndash Szablowicz M Karpiński A et all Transition Metal Chemistry 31 (2006) 1075

67

[71] ndash Castro R Maria T et all Crystal Growth amp Design 10 (2010) 274

[72] ndash Correcirca R Lima D et all Laboratoacuterio de Cristalografia Instituto de Fiacutesica de Satildeo CarlosUSP

[73] - Buerger A Ramberger R Mikrochimica Acta 2 (1979) 273

[74] ndash Wirth D Stephenson G Organic Process Research amp Development 1 (1997) 55

[75] ndash Wang Y Li Y et all Spectrochimica Acta Part A 56 (2000) 2637

[76] ndash Byrn S Pfeiffer R et all Pharmaceutical Research 12 (1995) 945

[77] ndash Khankari R Grant D Thermochimica Acta 248 (1995) 61

[78] ndash Gavezzotti A Fillippini G Journal of the American Chemical Society 117 (1995) 12299

[79] ndash Hancock B Zografi G Journal of Pharmaceuticals Sciences 86 (1997) 1

[80] ndash Yu L Advanced Drug Delivery Reviews 48 (2001) 27

[81] ndash Kitamura M Journal of Crystal Growth 237-239 (2002) 2205

[82] ndash Snider D Addicks W et all Advanced Drug Delivery Reviews 56 (2004) 391

[83] ndash Allesoslash M Berg F et all Journal of Pharmaceuticals Sciences 97 (2008) 2145

[84] ndash Lerdkanchanaporn S Dollimore D Journal of Thermal Analysis 49 (1997) 879

[85] ndash Beach J Park M et all Pharmaceutical Development and Technology 10 (2005) 413

[86] ndash Passerini N Albertini B et all European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics 15 (2002) 71

68

69

Apecircndice

70

71

Algoriacutetmo de decisatildeo Q6A

(1)

Pesquisa de polimor-fos com o novo

faacutermaco

Apresenta diferentes polimorfos

NAtildeO Nenhuma acccedilatildeo a ser

tomada

SIM

Caracterizar as formas por - Difracccedilatildeo de raios-X de poacute - DSC Anaacutelise Teacutermica - Microscopia - Espectroscopia

IR PARA 2

72

(2)

Os polimorfos apre-sentam diferentes

propriedades

NAtildeO

SIM

Afecta a seguranccedila e a eficaacutecia do faacutermaco

Nenhum teste ou criteacuterio de aceitaccedilatildeo para o faacutermaco

NAtildeO

SIM

Estabelecer um criteacuterio de aceitaccedilatildeo para os polimorfos do faacutermaco IR PARA 3

73

(3)

Observa-se em (1) que primeiramente se estabelecem as caracteriacutesticas das possiacuteveis formas cristalinas do faacuter-

maco e as suas propriedades fiacutesico-quiacutemicas conforme o caso bem como a sua forma de detecccedilatildeo pelas meto-

dologias indicadas

Posteriormente a acccedilatildeo (2) visa estabelecer o impacto destas formas polimoacuterficas na seguranccedila e eficaacutecia do

faacutermaco auxiliando na determinaccedilatildeo de criteacuterios de aceitaccedilatildeo do faacutermaco e na avaliaccedilatildeo do risco sanitaacuterio que

representa tal fenoacutemeno num caso especiacutefico Havendo este risco o ICH estabeleceu em (3) vias de monitori-

zaccedilatildeo das alteraccedilotildees

O faacutermaco encontra-se dentro dos criteacuterios de

aceitaccedilatildeo dos ensaios de qualidade com modifica-

ccedilatildeo na proporccedilatildeo dos polimorfos

SIM Nenhum teste ou criteacuterio de aceitaccedilatildeo

para o faacutermaco

NAtildeO

Monitorar o polimorfismo durante a estabilidade do faacutermaco

A modificaccedilatildeo pode afectar a seguranccedila ou a

eficaacutecia

NAtildeO Natildeo haacute necessidade de estabelecer criteacuterios de aceitaccedilatildeo para polimorfis-

mo do faacutermaco

SIM

Estabelecer criteacuterios de aceitaccedilatildeo consis-tente com a seguranccedila eou eficaacutecia

33

rendo qualquer outra transiccedilatildeo de fase apesar da irregularidade apresentada nos picos que poderaacute resultar de

heterogeneidade das partiacuteculas soacutelidas

120 140

32

34

36

Flu

xo

de

Calo

r (m

W)

Temperatura (C)

b) Aquecimento ateacute 165 C

a) Aquecimento ateacute 137 C

Figura 214 ndash Curvas de DSC para a pza cristalizada em acetona β = 10ordmCmin a) aquecimento de 25ordmC ateacute 137ordmC m =

147 mg b) aquecimento de 25ordmC ateacute165ordmC m = 152 mg

Foram obtidas para a amostra de pirazinamida gerada por cristalizaccedilatildeo em acetonitrilo amostra 6 na Tabela

21 as curvas de DSC apresentadas na Figura 215 registadas em diferentes condiccedilotildees experimentais aquecimen-

to ateacute agrave fusatildeo no caso da curva a e num ciclo de aquecimentos arrefecimentos no caso das curvas b Os arrefe-

cimentos foram realizados a 10ordmCmin natildeo se registando qualquer transiccedilatildeo de fase nesses varrimentos

Figura 215 ndash Curvas de DSC para a pza cristalizada em acetonitrilo (polimorfos α e δ) a m = 161 mg aquecimento de

25ordmC ateacute 197ordmC b1 m = 181 mg aquecimento de 25ordmC ateacute 135ordmC b2 aquecimento de 25ordmC ateacute 165ordmC apoacutes

arrefecimento de b1 ateacute 25ordmC b3 aquecimento de 25ordmC ateacute 197ordmC apoacutes arrefecimento de b2 ateacute 25ordmC β =

10ordmCmin

Temperatura (ordmC)

Flu

xo d

e C

alo

r (m

W)

34

Na Figura 215 observam-se duas transiccedilotildees endoteacutermicas antes do pico de fusatildeo Estas transformaccedilotildees de fase

foram estudadas por espectroscopia de IV

O espectro de IV da amostra de partida Figura 216 a) confirma que na cristalizaccedilatildeo em acetonitrilo foi gerada

uma mistura dos polimorfos α e δ (Figura 216 a)) Registou-se tambeacutem espectros de IV da amostra aquecida ateacute

135ordmC (como na curva de DSC b1 da Figura 215) Figura 216 b)) seguida de arrefecimento ateacute 25ordmC e da

amostra aquecida ateacute 165ordmC Figura 216 c)

Figura 216 ndash Espectro de Infravermelho de a) amostra de pirazinamida cristalizada em acetonitrilo b) amostra anterior

apoacutes aquecimento ateacute 135ordmC c) amostra apoacutes aquecimento ateacute 165ordmC A) espectros dos polimorfos α e

δ puros B) espectro do polimorfo γ puro

Satildeo evidentes a partir da Figura 216 as transiccedilotildees do polimorfo δ para o polimorfo α que posteriormente se

transforma no polimorfo γ A identidade das fases soacutelidas foi ainda confirmada por difracccedilatildeo de raios-X reali-

zadas em amostras preparadas de forma similar

Apesar de natildeo poder ser obtida a forma polimoacuterfica β pura os dados de DSC e termomicroscopia realizados na

amostra 5 (β + γ) mostram uma transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido endoteacutermica aos 95ordmC β = 10ordmCmin (Figura 217)

originando o polimorfo γ como depois foi confirmado por espectroscopia de IV e pela temperatura de fusatildeo

caracteriacutestica

Numero de onda cm-1

Absorv

ancia

u

a

a)

b)

c)

A

B

35

Figura 217 ndash a) Curvas de aquecimento da pza cristalizada de dioxano polimorfos β e γ m = 166 mg β = 10ordmCmin b)

Imagens de termomicroscopia registadas antes e depois da transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido

Estabilidade relativa dos polimorfos de pirazinamida

Todas as transiccedilotildees de fase verificadas no estudo da pirazinamida satildeo endoteacutermicas e na ausecircncia de mudanccedilas

conformacionais significativas da moleacutecula de pza nos diferentes polimorfos este comportamento aponta para

uma relaccedilatildeo enantiotroacutepica entre as fases envolvidas [122641] De acordo com Burger e Ramberger esta regra

da entalpia da transiccedilatildeo faz previsotildees correctas em 99 dos casos [26] A partir do estudo do comportamento

teacutermico das formas α β δ e γ da pirazinamida pode-se prever o diagrama energia de Gibbs em funccedilatildeo da tem-

peratura que se apresenta na Figura 218

Figura 218 ndash Diagrama de energia temperatura das formas cristalinas (α β δ e γ) da pirazinamida G representa a ener-

gia de Gibbs T a temperatura de transiccedilatildeo

Temperatura (ordmC)

dQ

dt

(mW

)

a) b)

Antes da transiccedilatildeo Depois da Transiccedilatildeo

Temperatura

Energ

ia

36

De acordo com este diagrama o polimorfo δ eacute a forma soacutelida termodinamicamente estaacutevel agrave temperatura

ambiente e o polimorfo γ eacute a forma cristalina mais estaacutevel acima de ~ 145ordmC De realccedilar a elevada estabilidade

cineacutetica de todas as formas polimoacuterficas da pirazinamida

22 Estudo da Picolinamida

Na tabela satildeo apresentadas imagens registadas sob luz polarizada das formas soacutelidas obtidas por cristalizaccedilatildeo a

partir das soluccedilotildees e tambeacutem da amostra de partida

Tabela 26 ndash Picolinamida Imagens dos soacutelidos obtidos em diferentes condiccedilotildees experimentais (luz polarizada

ampliaccedilatildeo 200x)

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

1

-

Amostra comercial

4

Etanol

P1

2

Acetato de etilo

P1

5

Etanol

P2

3

Acetato de etilo

P2

Foram observadas formas cristalinas com diferentes morfologias Quer na utilizaccedilatildeo de acetato de etilo quer na

amostra comercial foram obtidos cristais com a forma de placas apesar de apresentarem tamanhos diferentes

Os cristais que precipitaram usando etanol como solvente apresentam a forma de aglomerados esfeacutericos

Devido a problemas teacutecnicos com o difractoacutemetro de raios-X de poacute do Departamento de Fiacutesica da Universida-

de de Coimbra natildeo foi possiacutevel caracterizar as amostras por este meacutetodo

221 ndash Estudo da Picolinamida comercial

Apenas a picolinamida comercial foi caracterizada num equipamento de difracccedilatildeo de raios-X de poacute sendo a

amostra sujeita a moagem antes do ensaio O difractograma obtido estaacute representado na Figura 219 juntamen-

te com o espectro simulado da forma cristalina de picolinamida que se encontra caracterizada estruturalmente

37

[24] O difractograma de poacute da picolinamida comercial tem picos caracteriacutesticos a 2θ = 1665 1737 2068

2516 2802 3500ordm

10 20 30 40

Inte

nsid

ade

2Theta

b) Simulado

a) Experimental

Figura 219 ndash Espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute da picolinamida comercial a) experimental b) simulado

Da comparaccedilatildeo entre os dois difractogramas natildeo eacute possiacutevel afirmar que nos dois casos as moleacuteculas tenham a

mesma orientaccedilatildeo cristalograacutefica Voltaremos a discutir estes resultados mais tarde

O comportamento teacutermico da amostra de picolinamida comercial foi investigado por calorimetria diferencial de

varrimento e por termomicroscopia com luz polarizada

Na Figura 220 eacute apresentada uma curva tiacutepica obtida no estudo da picolinamida comercial por calorimetria

diferencial de varrimento com uma velocidade de varrimento β = 10ordmCmin realizando um aquecimento de

25ordmC ateacute 115ordmC

20 40 60 80 100

20

40

Temperatura (C)

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Figura 220 ndash Curva de DSC para a PA comercial aquecimento de 25ordmC ateacute 115ordmC β = 10ordmCmin m = 138mg

A curva de DSC da PA comercial Figura 220 apresenta tipicamente trecircs sinais endoteacutermicos De um conjunto

de 3 amostras independentes obteve-se para o 1ordmpico os valores de Tonset = (802plusmn005) ordmC e ∆H =

38

(020plusmn001)kJmol para o 2ordmpico os valores de Tonset = (10175plusmn008) ordmC e ∆H = (022plusmn001) kJmol e para o

3ordmpico os valores de Tonset = (1067plusmn01) ordmC e ∆H = (187plusmn005) kJmol Tabela 27

Tabela 27 ndash Valores de temperatura e de entalpia das transiccedilotildees de fase registadas no aquecimento da pico-

linamida amostra comercial β = 10ordmCmin

1ordmPico 2ordmPico 3ordmPico

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) 1 802 020 1018 022 1066 187 2 802 019 1017 022 1068 187 3 802 020 1018 021 1067 188

Meacutedia e desvio padratildeo 802plusmn005 020plusmn001 10175plusmn008 022plusmn001 1067plusmn01 187plusmn005

Imagens de termomicroscopia obtidas num varrimento realizado em condiccedilotildees idecircnticas satildeo apresentadas na

Figura 221 e confirmam o primeiro processo endoteacutermico como uma transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido

25ordmC 86ordmC 96ordmC 98ordmC

108ordmC 115ordmC

Figura 221 ndash Transiccedilotildees de fase observadas para a PA comercial por termomicroscopia de luz polarizada no decurso do

aquecimento de 25ordmC a 115ordmC β = 10ordmCmin ampliaccedilatildeo 200x

Uma vez confirmada a existecircncia de transiccedilotildees soacutelido-soacutelido no aquecimento da amostra de picolinamida

comercial estudou-se este processo em mais pormenor Fizeram-se ciclos de aquecimento arrefecimento ateacute

95ordmC e ateacute 105ordmC (temperaturas a que se verifica o fim da transiccedilatildeo) que se encontram representadas nas Figu-

ras 222 e 223

39

20 30 40 50 60 70 80 90 100

19

20

21F

luxo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

Arrefecimento

1 Aquecimento

20 40 60 80 100 120

20

30

40

Temperatura (C)

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Figura 222 ndash Curvas de DSC para a PA comercial β = 10ordmCmin m = 147mg a) aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC segui-

do de arrefecimento ateacute 25ordmC b) 2ordm aquecimento de 25ordmC ateacute 115ordmC

20 30 40 50 60 70 80 90 100 110

19

20

21

22

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

Arrefecimento

1 Aquecimento

20 40 60 80 100 120

20

30

40

Temperatura (C)

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Figura 223 ndash Curvas de DSC para a PA comercial β = 10ordmCmin m = 143mg a) aquecimento de 25ordmC ateacute 105ordmC segui-

do de arrefecimento ateacute 25ordmC b) 2ordm aquecimento de 25ordmC ateacute 115ordmC

Como eacute visiacutevel na Figura 222 no processo de arrefecimento natildeo eacute registada qualquer transiccedilatildeo de fase o que se

confirma pela ausecircncia de endoteacutermica correspondente agrave transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido na curva b) Em contrapartida

no processo de arrefecimento ilustrado na Figura 223 regista-se um processo exoteacutermico de baixa energia e no

aquecimento subsequente apenas o principal pico de fusatildeo eacute observado

Antes de passar agrave avaliaccedilatildeo por espectroscopia de Infravermelho dos diferentes soacutelidos obtidos nestes ciclos de

aquecimento arrefecimento referiremos os resultados de estudos por DSC dos soacutelidos obtidos por arrefeci-

mento do fundido

Nas Figuras 224 e 225 ilustram-se alguns resultados de ciclos de aquecimento arrefecimento a partir do fun-

dido β = 10ordmCmin Como se vecirc na Figura 224 c) apoacutes a cristalizaccedilatildeo do fundido satildeo obtidos dois picos de

elevada entalpia com Tonset = 102ordmC e 106ordmC que indiciam fusatildeo de duas formas polimoacuterficas diferentes Com

base nestes resultados eacute razoaacutevel interpretar a transiccedilatildeo a 102ordmC como um processo de fusatildeo Neste sentido o

ciclo aquecimento arrefecimento ilustrado na Figura 223 a) terminaria com a fusatildeo de uma contribuiccedilatildeo resi-

a) b)

a) b)

40

dual de uma forma soacutelida que no arrefecimento cristaliza no polimorfo mais abundante obtendo-se em seguida

fusatildeo desta forma pura Figura 223 b) Pode concluir-se que da comparaccedilatildeo das Figuras 224 e 225 que o arre-

fecimento do fundido pode resultar em formaccedilatildeo de estruturas diferentes em ciclos diferentes

20 40 60 80 100 120

-20

-10

0

10

20

30

40

50

Flu

xo

de C

alo

r (m

W)

Temperatura (C)

c) 2 Aquecimento

b) Arrefecimento

a) 1 Aquecimento

Figura 224 ndash Curvas de DSC para a PA comercial β = 10ordmCmin m = 164mg aquecimento seguido de arrefecimento e

novo aquecimento

20 40 60 80 100 120

-50

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

50

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

e) 3 Aquecimento

d) 2 Arrefecimento

c) 2 Aquecimento

b) 1 Arrefecimento

a) 1 Aquecimento

Figura 225 ndash Curvas de DSC para a PA comercial m = 147mg 1ordmaquecimento β = 10ordmCmin 1ordmarrefecimento β =

1ordmCmin 2ordmaquecimento β = 10ordmCmin 2ordmarrefecimento β = 10ordmCmin 3ordmaquecimento β =

10ordmCmin

Foram registados os espectros de FTIRATR da amostra obtida em ciclos de aquecimento arrefecimento

como referidos na Figura 222 a) e 223 a) Os espectros satildeo apresentados na Figura 226 onde estatildeo tambeacutem

identificadas as bandas principais

41

000

005

010

015

1612

316832751294

695

749

784

825

996

1043

10881155

1221

1246

1288

1386

1440

1468

15671586

1668

C 105

000

007

014

16143060

327434113450

1567

695

749

793

825

910

996

104310911164

1250

1288

1386

1443

1468

1586

Ab

so

rva

ncia

u

a

C 95

3300 3000 2700 1600 1400 1200 1000 800

000

008

016

3060

3451

15671601

1662

31663432

698

755

793

828907

996

10401094

1145

1285

1386

1440

15861659

3166

3273

Numero de onda cm-1

C 253415

Figura 226 ndash Espectro de IVATR da PA comercial a) composto de partida b) apoacutes aquecimento ateacute 95ordmC c) apoacutes

aquecimento ateacute 105ordmC

Eacute interessante verificar a semelhanccedila do perfil das bandas do espectro da picolinamida comercial Figura 226 a)

na regiatildeo de elongaccedilatildeo do NndashH com o dos espectros dos polimorfos α e δ da pirazinamida (Figuras 25 e 27)

Relembremos que nestas duas fases da pirazinamida haacute associaccedilatildeo molecular com a formaccedilatildeo de dois diacutemeros

centrossimeacutetricos que estatildeo tambeacutem presentes no cristal da picolinamida

Os espectros dos soacutelidos resultantes dos diferentes tratamentos teacutermicos diferem principalmente como espera-

do na regiatildeo de elongaccedilatildeo do NndashH e na amida I O espectro c) apresenta grande semelhanccedila com o obtido por

Fausto e Colaboradores [23 25] para um cristal obtido por annealing dum filme de vidro a T = 280 K e corres-

ponde a um polimorfo diferente do que estaacute presente na amostra de partida

O espectro apresentado na Figura 226 b) na interpretaccedilatildeo que temos vindo a fazer seria originado por uma

mistura de polimorfos Para a validaccedilatildeo desta interpretaccedilatildeo seraacute essencial proceder ao estudo por difracccedilatildeo de

raios-X de poacute das amostras preparadas de modo idecircntico

Numa nota final apresenta-se na Figura 227 A o espectro FTIRATR registado apoacutes moagem da amostra de

picolinamida comercial em almofariz no procedimento habitualmente usado na preparaccedilatildeo de pastilha para

infravermelho Como eacute evidente da comparaccedilatildeo com o espectro da amostra analisada sem preparaccedilatildeo Figura

227 B a moagem produz alteraccedilatildeo da forma polimoacuterfica Lembremos que na obtenccedilatildeo do espectro de difrac-

ccedilatildeo de raios-X de poacute apresentado na Figura 219 se procedeu agrave moagem do composto Seraacute portanto necessaacute-

rio realizar mais ensaios sobre a amostra comercial para confirmar as conclusotildees que a Figura 219 indica as

diferenccedilas observadas nos difractogramas poderatildeo resultar da moagem da amostra

a)

b)

c)

42

3600 3500 3400 3300 3200 3100 3000 2900 2800

000

005

010

015

Ab

so

rvacircn

cia

(u

a)

Numero de onda (cm-1)

B Amostra comercial

A Amostra comercial sujeita a moagem

1600 1400 1200 1000 800 600

000

005

010

015

020

025

030

Abso

rvacirc

ncia

(u a

)

Numero de onda (cm-1)

B Amostra comercial

A Amostra comercial sujeita a moagem

Figura 227 ndash Espectro de IVATR da picolinamida a) 3600 ndash 2800 cm-1 b) 1700 ndash 600 cm-1 A amostra comercial sujeita

a moagem B amostra comercial

222 ndash Estudo da Picolinamida cristalizada em acetato de etilo e em etanol

A investigaccedilatildeo do comportamento teacutermico das diferentes amostras obtidas por cristalizaccedilatildeo em soluccedilatildeo por

calorimetria diferencial de varrimento de 25ordmC ateacute agrave fusatildeo estaacute ilustrado nas Figuras 228 a 229 Para os soacutelidos

obtidos por cristalizaccedilatildeo em etanol e em acetato de etilo agrave temperatura ambiente eacute registado um pico de fusatildeo

largo com temperatura de onset entre 96 e 97ordmC e entalpia compreendida entre 15 e 18 kJmol Os ensaios

foram efectuados 3 semanas apoacutes a preparaccedilatildeo das amostras e natildeo eacute expectaacutevel que a largura do pico possa ser

devida agrave contaminaccedilatildeo com o solvente Em ensaios realizados dois meses mais tarde verificou-se que natildeo ocor-

reu alteraccedilatildeo na amostra cristalizada de etanol enquanto que evoluccedilatildeo niacutetida teve lugar na amostra cristalizada

de acetato de etilo agrave temperatura ambiente Figuras 230 e 231

Na amostra obtida por cristalizaccedilatildeo em acetato de etilo com evaporaccedilatildeo do solvente a 4ordmC para aleacutem deste

primeiro pico eacute tambeacutem observado um segundo pico com temperatura de onset Tonset ~ 105ordmC Estes resulta-

dos apontam para a existecircncia de polimorfos gerados concomitantemente por este meacutetodo de cristalizaccedilatildeo

estando previstas novas experiecircncias para verificar a reprodutibilidade dos resultados e caso esta se confirme a

investigaccedilatildeo do soacutelido obtido por difracccedilatildeo de raios-X de poacute e de monocristal

a) b)

43

20 40 60 80 100 120

20

25

30

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

b) PA em acetato de etilo (frio)

a) PA em acetato de etilo (T amb)

Figura 228 ndash Curvas de DSC para a PA cristalizada em acetato de etilo β = 10ordmCmin a) meacutetodo P1prime m = 147 mg b)

meacutetodo P2prime m = 148 mg

20 40 60 80 100 120

20

25

30

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

b) PA em etanol (frio)

a) PA em etanol (T amb)

Figura 229 ndash Curvas de DSC para a PA cristalizada em etanol β = 10ordmCmin a) meacutetodo P1prime m = 152 mg b) meacutetodo

P2prime m = 149 mg

44

20 40 60 80 100 120

20

30

40

50

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

b) Aquecimento em Maio

a) Aquecimento em Marccedilo

Figura 230 ndash Curvas de DSC para a PA cristalizada em acetato de etilo agrave temperatura ambiente β = 10ordmCmin a) aque-

cimento em Marccedilo m = 138 mg b) aquecimento em Maio m = 135 mg

20 40 60 80 100 120

20

22

24

26

28

Flu

xo

de

Calo

r (m

W)

Temperatura (C)

b) Aquecimento em Maio

a) Aquecimento em Marccedilo

Figura 231 ndash Curvas de DSC para a PA cristalizada em etanol agrave temperatura ambiente β = 10ordmCmin a) aquecimento em

Marccedilo m = 139 mg b) aquecimento em Maio m = 144 mg

23 Estudo do Ibuprofeno

Como referido na secccedilatildeo 143 estaacute descrito que a mesma forma polimoacuterfica do ibuprofeno eacute obtida por crista-

lizaccedilatildeo em vaacuterios solventes e seguindo vaacuterios meacutetodos experimentais Os cristais tecircm morfologias diferentes e

propriedades mecacircnicas diferentes [28303142]

45

Neste capiacutetulo apresentam-se os resultados preliminares dum estudo calorimeacutetrico das amostras soacutelidas do ibu-

profeno cristalizadas em diferentes solventes e tambeacutem de amostras comerciais de duas origens distintas reali-

zado com o objectivo de averiguar o seu comportamento teacutermico

As formas soacutelidas obtidas por cristalizaccedilatildeo a partir das soluccedilotildees do ibuprofeno estatildeo apresentadas na tabela

seguinte

Tabela 28 ndash Imagens de formas soacutelidas do Ibuprofeno obtidas em diferentes condiccedilotildees experimentais (luz pola-

rizada 200x)

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

1

-

Comercial Sigma

4

Acetona

P2

2

Acetona

P1

5

n-Hexano

P2

3

n-Hexano

P1

Efectuou-se um estudo por difracccedilatildeo de raios-X de poacute das amostras de Ibuprofeno da Sigma e da amostra cris-

talizada de n-Hexano agrave temperatura ambiente O difractograma obtido experimentalmente para a amostra da

Sigma e o simulado para a forma I estatildeo representados na Figura 232 O espectro obtido para a amostra crista-

lizada em n-hexano era indistinguiacutevel destes

0 10 20 30 40

Inte

nsid

ad

e

2Theta

b) IBP Sigma

a) IBP forma I

Figura 232 ndash Espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute do ibuprofeno a) forma I b) Sigma

46

Da comparaccedilatildeo entre os dois difractogramas eacute possiacutevel afirmar que em ambos os casos as moleacuteculas tecircm a

mesma orientaccedilatildeo cristalograacutefica

Iniciou-se o estudo das amostras de ibuprofeno comercial da Sigma e da USP por Calorimetria Diferencial de

Varrimento com uma velocidade de varrimento β = 10ordmCmin realizando um aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC

(Figuras 233 e 234)

20 30 40 50 60 70 80 90

20

25

30

35

40

Temperatura (C)

Flu

xo d

e C

alo

r (m

W)

Figura 233 ndash Curva de DSC para o IBP comercial Sigma aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC β = 10ordmCmin m = 125mg

20 30 40 50 60 70 80 90

20

22

24

26

28

Temperatura (C)

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Figura 234 ndash Curva de DSC para o IBP USP aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC β = 10ordmCmin m = 134mg

As curvas de DSC apresentam apenas um sinal endoteacutermico estando os paracircmetros caracteriacutesticos da curva de

fusatildeo apresentados na Tabela 29

47

Tabela 29 ndash Valores de temperatura e de entalpia da transiccedilatildeo de fase registada no

aquecimento do ibuprofeno amostra da Sigma e da USP β = 10ordmCmin

Sigma USP

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

1 747 251 752 257 2 753 253 752 256 3 751 260 752 256 4 751 246 752 257

Meacutedia e desvio padratildeo 751plusmn03 253plusmn05 752plusmn005 257plusmn005

Natildeo haacute diferenccedilas significativas entre os resultados obtidos para as duas amostras apesar do pico de fusatildeo da

amostra da USP ser mais estreito

O estudo das amostras ibuprofeno obtidas por cristalizaccedilatildeo de acetona (P1 e P2) foi realizado por calorimetria

diferencial de varrimento na mesma gama de temperatura com velocidades de varrimento diferentes (β =

10ordmCmin e β = 2ordmCmin Figura 235)

70 75 80

18

20

22

24

26

28

30

32

34

36

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

2 - Cristalizaccedilao a frio

1 - Cristalizaccedilao agrave T amb

70 75 80

18

20

22

24

26

28

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

4 - Cristalizaccedilao a frio

3 - Cristalizaccedilao agrave T amb

Figura 235 ndash Curva de DSC para o IBP cristalizado de acetona procedimentos P1rsquo e P2rsquo aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC

a) β = 10ordmCmin m = 134mg b) β = 2ordmCmin 3 m = 138mg 4 m = 135 mg

O pico de fusatildeo obtido a partir da amostra cristalizada agrave temperatura ambiente apresenta-se parcialmente divi-

dido Uma explicaccedilatildeo comum para este facto eacute a existecircncia de polimorfismo Os paracircmetros caracteriacutesticos

destas curvas estatildeo apresentados na Tabela 210

a) b)

3

4

48

Tabela 210 ndash Valores de temperatura e de entalpia da transiccedilatildeo de fase registada no aquecimento do ibuprofeno

cristalizado de acetona β = 10ordmCmin e β = 2ordmCmin

A partir dos resultados apresentados na Tabela 210 podemos concluir que os cristais obtidos por cristalizaccedilatildeo a

baixa temperatura fundem aproximadamente 1ordmC abaixo dos cristais obtidos por cristalizaccedilatildeo agrave temperatura

ambiente Verifica-se ainda que mesmo a velocidades de varrimento diferentes os cristais obtidos nas mesmas

condiccedilotildees apresentam temperatura de fusatildeo muito semelhante

Os termogramas obtidos no estudo do ibuprofeno cristalizado de n-hexano (P1 e P2) por calorimetria dife-

rencial de varrimento com velocidades de varrimento diferentes (β = 10ordmCmin e β = 2ordmCmin) estatildeo apre-

sentados na Figura 236 e na Tabela 211

70 75 80

12

14

16

18

20

22

24

26

28

30

32

34

36

38

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

2 - Cristalizaccedilao a frio

1 - Cristalizaccedilao agrave T amb

70 75 80

20

22

24

26

28

30

Flu

xo d

e C

alo

r (m

W)

Temperatura (C)

4 - Cristalizaccedilao a frio

3 - Cristalizaccedilao agrave T amb

Figura 236 ndash Curva de DSC para o IBP cristalizado de n-hexano procedimentos P1rsquo e P2rsquo aquecimento de 25ordmC ateacute

95ordmC a) β = 10ordmCmin 1 m = 143mg 2 m = 139 mg b) β = 2ordmCmin 3 m = 140mg 4 m = 137 mg

A partir dos resultados podemos concluir que os cristais obtidos agrave temperatura ambiente e os cristais obtidos

com a cristalizaccedilatildeo a frio natildeo apresentam grande diferenccedila a niacutevel de temperatura e entalpia de fusatildeo No entan-

to o sinal obtido a partir da amostra cristalizada agrave temperatura ambiente aquecida tanto a 10ordmCmin como a

2ordmCmin apresenta-se dividido apesar da divisatildeo ser mais notoacuteria a 2ordmCmin

Cristalizaccedilatildeo agrave T amb Cristalizaccedilatildeo a frio

β 10ordmCmin 2ordmCmin 10ordmCmin 2ordmCmin

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

1 747 215 751 203 733 223 737 232

2 739 233 731 201 733 219 738 228

3 752 228 731 219 744 223 739 229

4 749 237 745 237 738 223 739 231

5 752 249 746 243 742 218 740 230

6 749 235 760 241 743 224 736 229

Meacutedia e desvio padratildeo 748plusmn05 233plusmn11 744plusmn10 224plusmn17 739plusmn05 222plusmn03 738plusmn02 230plusmn02

a) b)

49

Tabela 211 ndash Valores de temperatura e de entalpia da transiccedilatildeo de fase registada no aquecimento do ibuprofeno

cristalizado de n-hexano β = 10ordmCmin e β = 2ordmCmin

A partir dos resultados obtidos por DSC verificou-se que tanto a amostra cristalizada de acetona como a amos-

tra cristalizada de n-hexano ambas agrave temperatura ambiente apresentavam um pico de fusatildeo composto o que

pode indicar a ocorrecircncia de transiccedilotildees soacutelido-soacutelido e aleacutem disso temperatura de fusatildeo que difere da das

amostras obtidas na Sigma e na USP Sendo assim fez-se um estudo mais pormenorizado das amostras cristali-

zadas de n-hexano por comparaccedilatildeo com as amostras de ibp da Sigma e da USP por espectroscopia de IV para

caracterizaccedilatildeo da forma inicial A Figura 237 mostra os espectros de espectroscopia de IV-ATR das amostras

3000 2800 2600 2400

000

005

010

015

020

2540

2540

2540

2542

2601

2601

2601

2601

2631

2631

2631

2631

2729

2728

2728

2728

2850

2850

2850

2850

2868

2868

2868

2868

2877

2875

2875

2876

2924

2922

2922

2924

2954

2954

2956

Ab

so

rvacirc

ncia

(u

a

)

Numero de Onda (cm-1)

IBP USP

IBP comercial

IBP n-Hexano (frio)

IBP n-Hexano (Tamb)

2954

1800 1600 1400 1200 1000 800

000

005

010

015

020

025

030

035

040

045

050668

690747

779

849

867936

948

9701007

1070

1092

1124

1184

1231

12681320

1379

1419

14621506

Ab

so

rvacircncia

(u

a

)

Numero de Onda (cm-1)

IBP USP

IBP comercial

IBP n-Hexano (frio)

IBP n-Hexano (Tamb)

1712

Figura 237 ndash Espectro de IV (25ordmC) ibp USP ibp Sigma e ibp cristalizado de n-hexano a) 3100 ndash 2400 cm-1 b) 1800 ndash

650 cm-1

Os espectros de infravermelho das amostras a 25ordmC apontam para que se trate da mesma forma polimoacuterfica

Espectros de difracccedilatildeo de raios-X de poacute da amostra da Sigma e da amostra obtida por cristalizaccedilatildeo em n-

hexano natildeo mostraram tambeacutem diferenccedilas

Assim sendo a partir destes resultados natildeo satildeo detectadas diferenccedilas significativas entre as amostras de partida

e entatildeo as diferenccedilas registadas no comportamento teacutermico natildeo apontam para polimorfismo mas para altera-

ccedilotildees na formaccedilatildeo dos cristais nomeadamente no crescimento e tamanho das partiacuteculas[43ndash45] Estudos adicio-

nais satildeo necessaacuterios para confirmar esta hipoacutetese

Cristalizaccedilatildeo agrave T amb Cristalizaccedilatildeo a frio

β 10ordmCmin 2ordmCmin 10ordmCmin 2ordmCmin

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

1 741 224 744 236 742 247 744 249

2 744 223 748 234 746 242 742 247 3 740 225 745 238 743 246 740 242

4 743 227 747 237 743 243 745 240 Meacutedia e desvio padratildeo 742plusmn02 225plusmn02 746plusmn02 236plusmn02 743plusmn01 244plusmn02 743plusmn02 245plusmn04

50

51

Capiacutetulo 3

52

53

3 Conclusotildees

Alguns pontos discutidos nesta dissertaccedilatildeo merecem ser referidos como observaccedilotildees conclusivas A Calorime-

tria Diferencial de Varrimento (DSC) eacute um valioso instrumento de investigaccedilatildeo para caracterizar formas poli-

moacuterficas Com esta teacutecnica recolhe-se uma grande riqueza de informaccedilatildeo em relaccedilatildeo agrave estabilidade da substacircn-

cia em estudo tipo de transformaccedilatildeo que ocorre a uma dada temperatura por aquecimento ou arrefecimento e

mecanismo que preside a cada uma das transformaccedilotildees observadas Mas por si soacute esta teacutecnica natildeo eacute suficiente

para identificar a existecircncia de diferentes polimorfos de um mesmo composto Daiacute haver a necessidade de efec-

tuar um estudo mais completo utilizando teacutecnicas como a termomicroscopia espectroscopia de absorccedilatildeo no

infravermelho e ainda difracccedilatildeo de raios X de poacute

Conseguiram obter-se amostras puras de trecircs formas polimoacuterficas da pirazinamida a forma alfa (PZA comercial

e cristalizada em aacutegua) a forma delta (PZA cristalizada de acetona) e a forma gama (PZA obtida por liofiliza-

ccedilatildeo) as quais foram caracterizadas por espectroscopia de infravermelho

O polimorfo alfa da pirazinamida (α-PZA) e a forma delta (δ-PZA) por aquecimento transformam-se no poli-

morfo gama (γ-PZA) A forma gama por sua vez por aquecimento natildeo sofre qualquer transformaccedilatildeo de fase

ateacute agrave fusatildeo Foi possiacutevel tambeacutem identificar a transiccedilatildeo δrarrα em amostra do polimorfo delta quando contami-

nado com a forma alfa

Podemos ainda concluir mediante os resultados obtidos e com os conhecimentos adquiridos que estamos

perante casos de enantiotropia sendo o polimorfo delta a forma termodinamicamente estaacutevel agrave temperatura

ambiente Todos os polimorfos de pirazinamida satildeo cineticamente estaacuteveis agrave temperatura ambiente

No que diz respeito agrave picolinamida eacute interessante verificar a semelhanccedila do perfil das bandas do espectro da

picolinamida comercial na regiatildeo de elongaccedilatildeo do NndashH com o dos espectros dos polimorfos α e δ da pirazi-

namida Relembremos que nestas duas fases da pirazinamida haacute associaccedilatildeo molecular com a formaccedilatildeo de dois

diacutemeros centrossimeacutetricos que estatildeo tambeacutem presentes no cristal da forma I da picolinamida Verificou-se

ainda que a amostra comercial de picolinamida quando sujeita a moagem sofre alteraccedilatildeo da forma polimoacuterfica

No estudo realizado por DSC foi possiacutevel identificar pelo menos duas formas polimoacuterficas

Em ciclos de aquecimento arrefecimento verifica-se que o arrefecimento do fundido pode resultar em forma-

ccedilatildeo de estruturas diferentes em ciclos diferentes

A cristalizaccedilatildeo em acetato de etilo a 4ordmC aponta para a existecircncia de polimorfos gerados concomitantemente

por este meacutetodo de cristalizaccedilatildeo Estatildeo previstas novas experiecircncias para verificar a reprodutibilidade dos resul-

tados e caso esta se confirme a investigaccedilatildeo dos soacutelidos obtidos por difracccedilatildeo de raios-X de poacute e de monocris-

tal Quanto ao estudo das amostras cristalizadas em etanol e acetato de etilo em ensaios realizados dois meses

apoacutes a preparaccedilatildeo das amostras verificou-se que natildeo ocorreu alteraccedilatildeo na amostra cristalizada de etanol

enquanto que evoluccedilatildeo niacutetida teve lugar na amostra cristalizada de acetato de etilo por evaporaccedilatildeo do solvente agrave

temperatura ambiente

No estudo das amostras do ibuprofeno a partir dos resultados obtidos por DSC verificou-se que tanto a amos-

tra cristalizada de acetona como a amostra cristalizada de n-hexano ambas agrave temperatura ambiente apresenta-

54

vam um pico de fusatildeo composto o que poderia indicar a presenccedila de uma mistura de polimorfos mas atraveacutes

de um estudo mais pormenorizado usando Espectroscopia de Infravermelho e Difracccedilatildeo de Raios-X de poacute

esta hipoacutetese natildeo eacute aparentemente suportada podendo a divisatildeo dos picos dever-se ao tamanho das partiacuteculas

formadas durante o crescimento dos cristais Esta hipoacutetese teraacute de ser confirmada em trabalho futuro Este eacute

um exemplo interessante da importacircncia da utilizaccedilatildeo combinada de diferentes meacutetodos de estudo na investiga-

ccedilatildeo de polimorfismo

55

Capiacutetulo 4

56

57

4 Experimental

41 Materiais e Meacutetodos

411 ndash Materiais

4111 - Preparaccedilatildeo das amostras

A pirazinamida utilizada neste trabalho foi fornecida pela Fluka com uma pureza superior a 99 As amostras

de partida de picolinamida e ibuprofeno foram adquiridas agrave Sigma com purezas de 98 e 99 respectivamen-

te tendo-se usado tambeacutem ibuprofeno padratildeo USP

Na geraccedilatildeo das formas polimoacuterficas da pirazinamida foram usados diferentes processos de cristalizaccedilatildeo No

procedimento cristalizaccedilatildeo a partir de soluccedilotildees P1 usaram-se ~ 005 mmol do composto de partida dissolvidas

em 6 mL de um dado solvente agrave temperatura ambiente as soluccedilotildees foram filtradas para uma caixa de Petri e o

solvente evaporado agrave temperatura ambiente (~ 20ordmC) Foram usados como solventes aacutegua acetona dioxano

acetonitrilo e os soacutelidos obtidos foram analizados apoacutes um periacuteodo de duas semanas O segundo procedimento

ensaiado P2 consistiu num processo de liofilizaccedilatildeo efectuado num equipamento Labconco 5 soluccedilatildeo aquosa

preacute-congelada a -80ordmC ciclo de liofilizaccedilatildeo -30ordmC durante 2h -10ordmC durante 4h 0ordmC durante 6h 5ordmC durante

6h 10ordmC durante 48h e depois mantida agrave temperatura ambiente

No caso da picolinamida foi avaliada a formaccedilatildeo de formas soacutelidas usando o procedimento P1 descrito para a

pirazinamida (P1) empregando como solventes acetato de etilo e etanol tendo-se tambeacutem estudado cristaliza-

dos a partir do fundido (P2)

Na geraccedilatildeo das formas polimoacuterficas do ibuprofeno foram igualmente usados diferentes processos de cristaliza-

ccedilatildeo usando diferentes condiccedilotildees O procedimento 1 (P1) foi realizado da mesma forma da usada em P1 da

pirazinamida No procedimento 2 (P2) as soluccedilotildees foram preparadas da mesma forma que em P1 e apoacutes a

filtraccedilatildeo foram colocadas num frigoriacutefico a 4ordmC e o solvente evaporou a esta temperatura

Foram utilizados solventes de qualidade analiacutetica

412 ndash Meacutetodos

4121 ndash Calorimetria Diferencial de Varrimento (DSC)

A teacutecnica de Calorimetria Diferencial de Varrimento (DSC) ocupa um lugar de relevo de entre os meacutetodos de

investigaccedilatildeo da estrutura dos soacutelidos Trata-se de um meacutetodo largamente vulgarizado para o qual se dispotildee de

58

equipamento que apresenta na actualidade muitas potencialidades e que permite a obtenccedilatildeo de propriedades

termodinacircmicas com elevado grau de precisatildeo

A Calorimetria Diferencial de Varrimento eacute uma teacutecnica de anaacutelise teacutermica que regista a diferenccedila de fluxo teacuter-

mico entre a amostra e a referecircncia em funccedilatildeo do tempo ou da temperatura no decorrer de um programa de

temperatura preacute-seleccionado Eacute um meacutetodo de variaccedilatildeo entaacutelpica no qual a diferenccedila no fornecimento de

energia caloriacutefica entre uma substacircncia e um material de referecircncia eacute medida em funccedilatildeo da temperatura

enquanto a substacircncia em estudo e a referecircncia satildeo submetidas a um mesmo programa de aquecimento rigoro-

samente controlado

Estas medidas fornecem dados qualitativos e quantitativos em processos endoteacutermicos (absorccedilatildeo de energia

caloriacutefica) e exoteacutermicos (libertaccedilatildeo de energia caloriacutefica) permitindo obter informaccedilotildees referentes a alteraccedilotildees

de propriedades fiacutesicas eou quiacutemicas com por exemplo temperaturas caracteriacutesticas (temperatura de fusatildeo

cristalizaccedilatildeo transiccedilatildeo viacutetrea) grau de cristalinidade de um poliacutemero diagramas de fase entalpias de transiccedilatildeo

de fase e de reacccedilatildeo estabilidade teacutermica e oxidativa grau de pureza e cineacutetica de reacccedilotildees Por este motivo a

DSC eacute amplamente aplicada na caracterizaccedilatildeo de materiais orgacircnicos e inorgacircnicos cristalinos e amorfos assim

como nas induacutestrias farmacecircutica e cosmeacutetica alimentar etc

Como limitaccedilotildees desta teacutecnica refira-se a dificuldade de interpretaccedilatildeo (acontece algum processo mas qual)

requerendo normalmente outros meacutetodos complementares para a interpretaccedilatildeo dos resultados Para aleacutem dis-

so necessita de calibraccedilatildeo em toda a gama de temperatura

De acordo com os princiacutepios operacionais os caloriacutemetros diferenciais de varrimento podem ser divididos em

dois tipos de potecircncia compensada e de fluxo de energia caloriacutefica Neste trabalho utilizou-se o DSC do pri-

meiro tipo

Nos caloriacutemetros diferenciais de varrimento de potecircncia compensada (Figura 41) as ceacutelulas ou plataformas

onde se colocam a amostra e a referecircncia encontram-se equipadas individualmente com um sensor de resistecircn-

cia de platina que mede a temperatura de cada uma e uma resistecircncia de aquecimento

Figura 41 ndash Caloriacutemetro diferencial de varrimento de potecircncia compensada

Quando eacute detectada uma diferenccedila de temperatura entre a amostra e a referecircncia devido a uma alteraccedilatildeo da

amostra eacute alterada a energia teacutermica ( tH partpart ) fornecida agrave amostra de modo a manter um diferencial de tem-

peraturas nulo entre ambas (Tamostra = Treferecircncia) Uma vez que essa quantidade de energia eacute exactamente equiva-

1 ndash Resistecircncia de aquecimento 2 ndash Termoacutemetro

59

lente agrave quantidade de energia absorvida ou libertada na transformaccedilatildeo ocorrida na amostra o seu registo forne-

ce uma medida calorimeacutetrica directa da energia associada agrave transformaccedilatildeo

Como todos os instrumentos de medida os aparelhos de DSC apresentam um certo tempo de resposta devido

a alguma resistecircncia teacutermica o que se traduz pelo aparecimento de desvios da linha de base Para aumentar o

rigor das determinaccedilotildees o sinal calorimeacutetrico (SC) determinado pelo aparelho a aacuterea do pico eacute calibrado

determinando-se uma constante de calibraccedilatildeo K tal que realQ

SCK = sendo Qreal a energia caloriacutefica realmente

dissipado na ceacutelula A constante K eacute assim funccedilatildeo da temperatura da atmosfera em torno das ceacutelulas e de

quaisquer resistecircncias que conduzam a perdas de energia caloriacutefica As temperaturas de fusatildeo de padrotildees como

o iacutendio estanho chumbo por exemplo podem ser utilizadas para calibrar a temperatura indicada pelo equipa-

mento enquanto que a entalpia de fusatildeo destas substacircncias pode ser utilizada na calibraccedilatildeo do sinal calorimeacutetri-

co

Podem realizar-se ciclos de aquecimento arrefecimento percorridos entre a temperatura do azoto liacutequido e

700ordmC que eacute o limite superior de utilizaccedilatildeo da instrumentaccedilatildeo deste tipo recolhendo uma grande riqueza de

informaccedilatildeo relativamente agrave estabilidade da substacircncia em estudo tipo de transformaccedilatildeo que ocorre a uma dada

temperatura por aquecimento ou arrefecimento mecanismo que preside a cada uma das transformaccedilotildees obser-

vadas etc

Aproveitando as potencialidades do equipamento fazendo variar a velocidade de varrimento eacute ainda possiacutevel

estudar aspectos importantes relacionados com o mecanismo das transformaccedilotildees estruturais e pocircr em evidecircn-

cia a sobreposiccedilatildeo de sinais

Estes equipamentos aleacutem de possibilitarem medidas de baixos valores de variaccedilatildeo de entalpia possibilitam

ainda a utilizaccedilatildeo de pequenas quantidades de amostra (geralmente entre 1 e 20mg)

Procedimento experimental e equipamento utilizado

Os estudos de DSC foram realizados num caloriacutemetro Perkin-Elmer Pyris 1 equipado com sistema de refrige-

raccedilatildeo Intracooler com liacutequido de refrigeraccedilatildeo etilenoglicolaacutegua (11 vv) a ndash10ordmC usando azoto como gaacutes de

purga 20mLmin

As amostras foram preparadas em caacutepsulas em alumiacutenio de 10microl e 30microl Como ceacutelula de referecircncia usou-se uma

caacutepsula vazia idecircntica agrave usada para as amostras

A calibraccedilatildeo do aparelho foi feita de forma usual agrave velocidade de 10ordmCmin utilizada na grande maioria das

amostras A calibraccedilatildeo da temperatura [4647] foi realizada com padrotildees de elevada qualidade como o bifenilo

(CRM LGC 2610 Tfus = 6893plusmn003 ordmC) aacutecido benzoacuteico (CRM LGC 2606 Tfus = 12235 plusmn 002 ordmC) iacutendio

(Perkin-Elmer x = 9999 Tfus = 15660 ordmC) e cafeiacutena (substacircncia de calibraccedilatildeo Mettler Toledo ME 18 872

Tfus = 2356 plusmn 02 ordmC) A calibraccedilatildeo da entalpia foi realizada com iacutendio (∆fusH = 3286 plusmn 13 Jmol)

As amostras foram estudadas em ciclos de aquecimento arrefecimento a vaacuterias velocidade de varrimento

como seraacute referido posteriormente na apresentaccedilatildeo dos resultados e a calibraccedilatildeo confirmada a cada caso

60

4122 ndash Termomicroscopia

A termomicroscopia consiste na observaccedilatildeo microscoacutepica das amostras submetidas a aquecimento ou arrefeci-

mento usando luz polarizada As transformaccedilotildees que podem ocorrer na amostra em estudo podem ser obser-

vadas directamente na ocular do microscoacutepio ou registadas por meio de uma cacircmara fotograacutefica em viacutedeo com

a vantagem de serem gravadas e poderem ser estudadas em pormenor posteriormente Esta teacutecnica permite a

observaccedilatildeo dos efeitos dependentes da temperatura como por exemplo a fusatildeo dos cristais detecccedilatildeo de formas

cristalinas (polimorfismo)[48ndash49]

Com base no comportamento oacuteptico eacute costume dividir as substacircncias em dois grandes grupos Num o iacutendice

de refracccedilatildeo eacute independente da direcccedilatildeo de propagaccedilatildeo da radiaccedilatildeo apresenta um valor uacutenico para uma dada

substacircncia Estas substacircncias satildeo designadas opticamente por isotroacutepicas A este grupo pertencem os soacutelidos

amorfos e os soacutelidos cristalinos com arranjo reticular cuacutebico O outro grupo eacute caracterizado por apresentar um

iacutendice de refracccedilatildeo dependente da direcccedilatildeo de propagaccedilatildeo da luz As substacircncias que a ele pertencem satildeo

designadas opticamente por anisotroacutepicas Deste grupo fazem parte todos os soacutelidos cristalinos com excepccedilatildeo

daqueles que tecircm arranjo reticular cuacutebico

Na Figura 42 representa-se o dispositivo utilizado na observaccedilatildeo de uma amostra com luz polarizada

Figura 42 ndash Esquema de um sistema para observaccedilatildeo de uma amostra com luz polarizada

Um meio isotroacutepico natildeo altera a cor da radiaccedilatildeo que nela incide Contudo produz um decreacutescimo de intensida-

de da radiaccedilatildeo que torna visiacuteveis contornos na amostra e portanto permite acompanhar variaccedilotildees de forma e

volume que nela ocorram As amostras anisotroacutepicas apresentam cor diferente da luz incidente

Procedimento experimental e equipamento utilizado

O equipamento usado esquematicamente representado na Figura 43 eacute constituiacutedo por uma placa de aqueci-

mento DSC 600 da Linkam systems por um bloco central constituiacutedo por uma unidade CI94 cuja funccedilatildeo eacute

controlar a temperatura nas etapas de aquecimento arrefecimento uma unidade LNP942 que controla a

refrigeraccedilatildeo uma unidade VTO232 e um computador Intel (R) Pentium (R) 4 que controla todo o sistema A

ceacutelula eacute aquecida com um microforno cuja temperatura eacute controlada por sensores de Pt100 Para a observaccedilatildeo

Polarizador Amostra Analisador Detector

61

oacuteptica foi utilizado um microscoacutepio Leica DMRB uma cacircmara de viacutedeo Sony CCD-IRISRGB modelo DXC-

151 AP um monitor Sony HR Triniton modelo PVM-2053MD e um gravador de viacutedeo Sony SV0-1500P VHS

VCR Na anaacutelise de imagem usou-se o software da Linkam systems com RTVMS (Real Time Viacutedeo Measurement

System)

As amostras foram preparadas por dispersatildeo de uma pequena quantidade do material a estudar na ceacutelula da

amostra sendo esta coberta com uma tampa A dispersatildeo do material na ceacutelula permite estudar o comporta-

mento de partiacuteculas isoladas o que poderaacute ser uacutetil no caso da amostra ter comportamento heterogeacuteneo As

imagens foram obtidas por utilizaccedilatildeo combinada de luz polarizada e de compensadores de onda o que confere

agrave imagem de fundo uma cor uacutenica e natildeo negra Usou-se uma ampliaccedilatildeo de 200X

As amostras foram estudadas aquecendo a amostra entre os 25ordmC e a fusatildeo tendo sido usada uma velocidade

de 10ordmCmin

Figura 43 ndash Representaccedilatildeo esquemaacutetica do equipamento usado em termomicroscopia A ndash Placa de aquecimento B ndash

Microscoacutepio C ndash Cacircmara de viacutedeo D ndash Computador E ndash Interface graacutefica F ndash Sistema de controle da refri-

geraccedilatildeo G ndash Interface de computador H ndash Viacutedeo gravador I ndash Monitor J ndash Depoacutesito de azoto liacutequido

4123 ndash Conjugaccedilatildeo dos meacutetodos de Termomicroscopia e DSC

Os resultados obtidos a partir de medidas de DSC satildeo normalmente reprodutiacuteveis e quantitativos mas natildeo

podem estar sempre prontamente correlacionadas com a respectiva transformaccedilatildeo de fase ou reacccedilatildeo quiacutemica

que ocorre na substacircncia Tecircm sido feitas tentativas para melhorar alguns meacutetodos termoanaliacuteticos atraveacutes de

uma correlaccedilatildeo entre os seus resultados e as mudanccedilas fiacutesicas ou quiacutemicas da substacircncia em questatildeo As combi-

naccedilotildees destes dois meacutetodos tecircm demonstrado grande sucesso Os efeitos que natildeo mostram nenhuma mudanccedila

de entalpia significativa com DSC podem muitas vezes ser detectadas com microscopia Por outro lado as

investigaccedilotildees termomicroscoacutepicas requerem muitas vezes estimativas dos calores de transformaccedilatildeo fusatildeo e

cristalizaccedilatildeo[50ndash51]

62

4124 ndash Espectroscopia de Absorccedilatildeo no Infravermelho

A Espectroscopia de Absorccedilatildeo no IV estaacute associada ao uso de radiaccedilatildeo electromagneacutetica nesta regiatildeo do espec-

tro para estudar a composiccedilatildeo e a estrutura da mateacuteria

A energia associada agrave absorccedilatildeo na gama do infravermelho eacute capaz de promover transiccedilotildees vibracionais-

rotacionais vibracionais ou rotacionais Considerando que a faixa mais usual de utilizaccedilatildeo corresponde agrave regiatildeo

do infravermelho meacutedio (4000 a 400 cm-1) o estudo das transiccedilotildees vibracionais eacute o mais importante Para que

uma moleacutecula seja capaz de absorver no infravermelho eacute necessaacuterio que ela apresente variaccedilotildees de momento

dipolar associada ao modo vibracional considerado[3652ndash54]

Assim quando um material for avaliado utilizando radiaccedilatildeo infravermelha seraacute obtido um espectro que rela-

ciona absorvacircncia versus comprimento de onda (normalmente eacute utilizado o nuacutemero de onda que eacute o inverso do

comprimento de onda) que indica a ocorrecircncia ou natildeo de absorccedilatildeo pelo material de energia associada agravequele

comprimento de onda Como os grupos funcionais absorvem em diferentes comprimentos de onda eacute possiacutevel

identificar os grupos quiacutemicos presentes na amostra

O polimorfismo em cristais de compostos orgacircnicos eacute causado por diferentes arranjos estruturais da mesma

moleacutecula Se as interacccedilotildees moleculares no cristal satildeo bastantes fortes decorrentes de um fenoacutemeno como as

ligaccedilotildees de hidrogeacutenio as diferenccedilas nas formas polimoacuterficas podem ser evidenciadas com teacutecnicas como a

Espectroscopia de Absorccedilatildeo no Infravermelho IV

Reflectacircncia Total Atenuada (ATR)

Em 1961 Fahrenfort descreveu uma nova teacutecnica para obtenccedilatildeo de espectros de infravermelho para compostos

orgacircnicos a Reflectacircncia Total Atenuada (ATR ndash Attenuated Total Reflectance)

O modo de ATR eacute uma teacutecnica natildeo destrutiva que permite a obtenccedilatildeo de espectros de amostras soacutelidas ou

liacutequidas tais como soacutelidos pouco soluacuteveis poacutes pastas entre outras Eacute tambeacutem adequado para caracterizaccedilatildeo de

materiais que sejam demasiado finos ou que absorvam demasiado intensamente quando analisados por espec-

troscopia de transmitacircncia Na espectroscopia de infravermelhos por ATR a superfiacutecie da amostra eacute colocada

em contacto com a superfiacutecie de um cristal apropriado muitas vezes feito de Germeacutenio (Ge) ou de Seleneto de

Zinco (ZnSe) A radiaccedilatildeo infravermelha proveniente da fonte passa atraveacutes do cristal Quando o acircngulo de

incidecircncia na interface amostra cristal excede o acircngulo criacutetico a reflexatildeo total interna da radiaccedilatildeo ocorre e uma

onda evanescente eacute estabelecida na interface A radiaccedilatildeo eacute reflectida atraveacutes do cristal penetrando na amostra a

cada reflexatildeo ao longo da superfiacutecie do cristal (como esquematizado na figura seguinte Figura 44)

63

Figura 44 ndash Sistema ATR de muacuteltipla reflexatildeo

O feixe de radiaccedilatildeo perde energia no comprimento de onda em que o material da amostra absorve Apoacutes este

processo a radiaccedilatildeo atenuada resultante eacute direccionada do cristal para o percurso normal do feixe no espectro-

fotoacutemetro sendo medida pelo detector originando o espectro da amostra A profundidade da penetraccedilatildeo da

radiaccedilatildeo na amostra e o nuacutemero total de reflexotildees ao longo do cristal podem ser controlados pela variaccedilatildeo do

acircngulo de incidecircncia assim como pela selecccedilatildeo do tipo de cristal

Num espectrofotoacutemetro ATR tem de existir um contacto muito proacuteximo entre a amostra e a superfiacutecie do cris-

tal uma vez que o efeito ATR tem lugar nesta Daiacute que se utilize por vezes uma prensa de modo a garantir um

perfeito contacto entre a superfiacutecie da amostra e o cristal como no caso dos soacutelidos particulados

Nesta teacutecnica pouca ou nenhuma preparaccedilatildeo da amostra eacute requerida o que constitui uma grande vantagem nos

estudos de polimorfismo podendo ser usada na anaacutelise de uma grande variedade de soacutelidos e liacutequidos consoan-

te o tipo de cristal

Eacute importante realccedilar que apesar dos benefiacutecios esta teacutecnica possui algumas limitaccedilotildees que incluem a sensibili-

dade inferior em comparaccedilatildeo agrave proporcionada pelos meacutetodos convencionais

Procedimento experimental e equipamento utilizado

Os estudos de espectroscopia de absorccedilatildeo no infravermelho foram realizados num espectroacutemetro FTIR Ther-

moNicolet IR300 resoluccedilatildeo de 1cm-1 com a teacutecnica da pastilha de KBr e num PerkinElmer Spectrum 400 FT-

IRATR resoluccedilatildeo de 1cm-1

As amostras foram preparadas misturando-se uma certa quantidade de amostra com brometo de potaacutessio (cer-

ca de 07 mg de amostra e 100 mg de KBr)

4125 ndash Difracccedilatildeo de Raios X

Dentre as vaacuterias teacutecnicas de caracterizaccedilatildeo de materiais a teacutecnica de difracccedilatildeo de raios X eacute a mais indicada na

determinaccedilatildeo das fases cristalinas presentes nesses materiais Isto eacute possiacutevel porque nos cristais os aacutetomos se

64

ordenam em planos cristalinos separados entre si por distacircncias da mesma ordem de grandeza dos comprimen-

tos de onda dos raios X

Ao incidir um feixe de raios X num cristal o mesmo interage com os aacutetomos presentes originando o fenoacutemeno

de difracccedilatildeo A difracccedilatildeo de raios X ocorre segundo a Lei de Bragg (Equaccedilatildeo 1) a qual estabelece a relaccedilatildeo

entre o acircngulo de difracccedilatildeo e a distacircncia entre os planos que a originaram (caracteriacutesticos para cada fase cristali-

na)[55]

Figura 45 ndash Difracccedilatildeo de raios X e a Lei de Bragg[56]

A principal aplicaccedilatildeo da difracccedilatildeo de raios X refere-se agrave identificaccedilatildeo de compostos cristalinos sejam eles orgacirc-

nicos ou inorgacircnicos

Os planos de difracccedilatildeo e as suas respectivas distacircncias interplanares bem como as densidades de aacutetomos (elec-

trotildees) ao longo de cada plano cristalino satildeo caracteriacutesticas especiacuteficas e uacutenicas de cada substacircncia cristalina da

mesma forma que o padratildeo difractomeacutetrico por ela gerado Dentre as vantagens da teacutecnica de difracccedilatildeo de raios

X para a caracterizaccedilatildeo de fases destacam-se a simplicidade e rapidez do meacutetodo a confiabilidade dos resulta-

dos obtidos (pois o perfil de difracccedilatildeo obtido eacute caracteriacutestico para cada fase cristalina) a possibilidade de anaacutelise

de materiais compostos por uma mistura de fases e uma anaacutelise quantitativa destas fases[55]

Os ensaios de difracccedilatildeo de raios X de poacute foram realizados no Centro de Estudos de Materiais no Departamen-

to de Fiacutesica da Universidade de Coimbra

Procedimento experimental e equipamento utilizado

Foi preenchido um capilar de vidro com o poacute obtido pela moagem dos soacutelidos As amostras foram colocadas

num difractoacutemetro de poacute ENRAF-NONIUS (equipado com um detector CPS120 por INEL) e os dados foram

recolhidos durante 5h usando a geometria Debye-Scherrer Foi usada radiaccedilatildeo Cu Kα1 (λ = 1540598Aring) Como

calibrante externo foi usado o AlK(SO4)212H2O

Lei de Bragg nλ = 2d sen θ (Equaccedilatildeo 1) n nuacutemero inteiro (ordem de difracccedilatildeo) λ comprimento de onda dos raios X incidentes d distacircncia interplanar θ acircngulo de difracccedilatildeo

65

Bibliografia

[1] ndash Vencato I Estruturas Cristalinas por Difracccedilatildeo de Raios-X Caderno Brasileiro de Ensino de Fiacutesica Volume 5

(1988)

[2] ndash Atkins P Paula J Atkins Fiacutesico-Quiacutemica LTC Volume 1 7ordfEdiccedilatildeo (2003-2004)

[3] ndash Drago R Physical Methods For Chemists 2ordf Ed Saunders amp H B J College Publishers 17 (1992) 702

[4] ndash Giron D Thermochimica Acta 248 (1995) 1

[5] ndash Nangia A Accounts of Chemical Research 41 5 (2008) 595

[6] ndash Froehlich PE Gasparotto FS Journal of Basic and Applied Pharm Sciences 26 3 (2005) 205

[7] ndash Llinagraves A Goodman J Drug Discovery Today 13 516 (2008) 198

[8] ndash Costa L Universidade Federal do Rio Grande do Sul ldquoAvaliaccedilatildeo do Polimorfismo de Faacutermacos utiliza-

dos para a produccedilatildeo de medicamentos geneacutericos no Brasilrdquo (2005)

[9] ndash Lachman L Liebeman HA et all Teoria e Praacutetica na Induacutestria Farmacecircutica 1 (2005) 505

[10] ndash Bernstein J Crystal Polymorphism Engineering of Crystalline Materials Properties Springer Netherlands (2008) 87

[11] ndash Rodriacuteguez-Spong B Price C et all D Advanced Drug Delivery 56 (2004) 241

[12] ndash Buerger A Ramberger R Mikrochimica Acta 2 (1979) 259

[13] ndash Erdemir D Lee A et all Accounts of Chemical Research 42 (2009) 621

[14] ndash Manrich S Zanotto E et all Poliacutemeros Ciecircncia e Tecnologia ldquoAplicabilidade da Teoria Claacutessica da Nuclea-

ccedilatildeo Modificada (CD-CNT) agrave Cristalizaccedilatildeo de Poliacutemerosrdquo

[15] ndash Aaltonen J Allesoslash M et all European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics 71 (2009) 23

[16] ndash Chis V Picircrnau A et all Chemical Physics 316 (2005) 153

[17] ndash wwwffuppttoxicologiamonografiasano0304TuberculosedocPIRAZINAMIDAhtml

[18] ndash Becker C Dressman JB et all Journal of Pharmaceutical Sciences 97 9 (2008) 3709

[19] ndash Takaki Y Sasada Y Watanabeacute T Acta Crystallographica 13 (1960) 693

[20] ndash Ro G Sorum H Acta Crystallographica B28 (1972) 991

[21] ndash Ro G Sorum H Acta Crystallographica B28 (1972) 1677

[22] ndash Nakata K Takaki Y Memoirs of Osaka Kyoiku University Ser III Natural science and applied science 36 (1987)

93

[23] ndash Borba A Albrecht M et all Physical Chemistry Chemical Physics 10 (2008) 7010

[24] ndash Takano T Sasada Y et all Acta Crystallographica 21 (1966) 514

[25] ndash Borba A Zavaglia A et all Journal of Physical Chemistry A 112 (2008) 45

[26] ndash Marques L Departamento e Centro de Quiacutemica da Universidade de Eacutevora ldquoO Ibuprofeno Um faacutermaco com

sucessordquo

[27] ndash Perlovich G Kurkov S et all Journal of Pharmaceutical Sciences 93 (2004) 654

[28] ndash Rasenack N Muumlller B International Journal of Pharmaceutics 245 (2002) 9

[29] ndash Carvalho P Cass Q et all Brazilian Journal of Chemical Engineering 23 (2006) 291

[30] ndash Khan G Jiabi Z Drug Development and Industrial Pharmacy 24(5) (1998) 463

[31] ndash Rasenack N Muumlller W Development and Industrial Pharmacy 28 (2002) 1077

66

[32] ndash Dudognon E Danegravede F et all Pharmaceutical Research 25 (2008) 2853

[33] ndash wwwscribdcomdoc4003825Fisica-Difraccao-de-Raio-X (28082010)

[34] ndash Delgado M Marquez F et all Spectroscopy Lett 21 (1998) 841

[35] ndash Lautie A Froment F et all Spectroscopy Lett 9 (1976) 289

[36] ndash Chis V Pirnau A et all Chemical Physics 316 (2005) 153

[37] ndash Kalkar K Bhosekar M et all Spectrochimica Acta Part A 45 (1989) 635

[38] ndash Favila A Gallo M Mitnik D Journal of Molecular Modeling 13 (2007) 505

[39] ndash Gunasekaran S Sailatha E et all Indian Journal of Pure and Applied Physics 47 (2009) 259

[40] ndash Akyuz S Journal of Molecular Structure 651 (2003) 541

[41] ndash Jurneacuteen P Werngren J et all Antimicrobial Agents and Chemotheraphy 52 5 (2008) 1852

[42] ndash Garekani H Sadeghi F et all Drug Development and Industrial Pharmacy 27(8) (2001) 803

[43] ndash Kawakami K Miyoshi K et all Journal of Pharmaceuticals Sciences 95 (2006) 1354

[44] ndash Lee T Chang G Crystal Growth and Design 9 (2009) 3551

[45] ndash Xue Y Zhao Q et all Journal of Colloid and Interface Science 243 (2001) 388

[46] ndash Sabbah R An W et all Thermochimica Acta 331 (1999) 93

[47] ndash Gatta G Richardson J et all Pure and Applied Chemistry 78 (2006) 1455

[48] ndash Seefeldt K Miller J et all Journal of Pharmaceutical Sciences 96 5 (2007) 1147

[49] ndash Charsley E Stewart C et all Journal of Thermal Analysis and Calorimetry 72 (2003) 1087

[50] ndash Celis K Driessche I et all Measurement Science Review 1 1 (2001) 181

[51] ndash Wiedemann H Bayer G Journal of Thermal Analysis 30 (1985) 1273

[52] ndash wwwgooglept

[53] ndash Brittain H Journal of Pharmaceutical Sciences 86 4 (1997) 405

[54] ndash Norris T Aldridge P Sekulic S Analyst 122 (1997) 549

[55] ndash Albers A Melchiades F et all Ceracircmica 48 305 (2002) 34

[56] ndash Kahn H PMI-2201 Difracccedilatildeo de Raios X 1

[57] ndash Tuberculosis 88 2 (2008) 141

[58] ndash Akyuz S Journal of Molecular Structure 651-653 (2003) 541

[59] ndash Brittain H (ed) Physical Characterization of Pharmaceutical Solids (1995)

[60] ndash Šestaacutek J Comprehensive Analytical Chemistry XII XI (1984)

[61] ndash Casimiro MH Leal JP et all Anaacutelise Calorimeacutetrica aplicada a Poliacutemeros Bioloacutegicos 29

[62] ndash Yu-Chu M Li Thermochimica Acta 476 (2008) 1

[63] ndash Morbidoni H Quiacutemica Viva 3 (2004)

[64] ndash Yoshida S Pharmaceutical Society of Japan 11 5 (1963) 628

[65] ndash Sreevatsan S Pan X et all Antimicrobial Agents and Chemotheraphy 41 3 (1997) 636

[66] ndash Wesotowski M Konarski T Journal of Thermal Analysis 45 (1995) 1199

[67] ndash Vippagunta S Brittain H Grant D Advanced Drug Delivery 48 (2001) 3

[68] ndash Nunes S Euseacutebio M et all International Journal of Pharmaceutics 285 (2004) 13

[69] ndash Akalin E Akyuz S Vibrational Spectroscopy 42 (2006) 333

[70] ndash Szablowicz M Karpiński A et all Transition Metal Chemistry 31 (2006) 1075

67

[71] ndash Castro R Maria T et all Crystal Growth amp Design 10 (2010) 274

[72] ndash Correcirca R Lima D et all Laboratoacuterio de Cristalografia Instituto de Fiacutesica de Satildeo CarlosUSP

[73] - Buerger A Ramberger R Mikrochimica Acta 2 (1979) 273

[74] ndash Wirth D Stephenson G Organic Process Research amp Development 1 (1997) 55

[75] ndash Wang Y Li Y et all Spectrochimica Acta Part A 56 (2000) 2637

[76] ndash Byrn S Pfeiffer R et all Pharmaceutical Research 12 (1995) 945

[77] ndash Khankari R Grant D Thermochimica Acta 248 (1995) 61

[78] ndash Gavezzotti A Fillippini G Journal of the American Chemical Society 117 (1995) 12299

[79] ndash Hancock B Zografi G Journal of Pharmaceuticals Sciences 86 (1997) 1

[80] ndash Yu L Advanced Drug Delivery Reviews 48 (2001) 27

[81] ndash Kitamura M Journal of Crystal Growth 237-239 (2002) 2205

[82] ndash Snider D Addicks W et all Advanced Drug Delivery Reviews 56 (2004) 391

[83] ndash Allesoslash M Berg F et all Journal of Pharmaceuticals Sciences 97 (2008) 2145

[84] ndash Lerdkanchanaporn S Dollimore D Journal of Thermal Analysis 49 (1997) 879

[85] ndash Beach J Park M et all Pharmaceutical Development and Technology 10 (2005) 413

[86] ndash Passerini N Albertini B et all European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics 15 (2002) 71

68

69

Apecircndice

70

71

Algoriacutetmo de decisatildeo Q6A

(1)

Pesquisa de polimor-fos com o novo

faacutermaco

Apresenta diferentes polimorfos

NAtildeO Nenhuma acccedilatildeo a ser

tomada

SIM

Caracterizar as formas por - Difracccedilatildeo de raios-X de poacute - DSC Anaacutelise Teacutermica - Microscopia - Espectroscopia

IR PARA 2

72

(2)

Os polimorfos apre-sentam diferentes

propriedades

NAtildeO

SIM

Afecta a seguranccedila e a eficaacutecia do faacutermaco

Nenhum teste ou criteacuterio de aceitaccedilatildeo para o faacutermaco

NAtildeO

SIM

Estabelecer um criteacuterio de aceitaccedilatildeo para os polimorfos do faacutermaco IR PARA 3

73

(3)

Observa-se em (1) que primeiramente se estabelecem as caracteriacutesticas das possiacuteveis formas cristalinas do faacuter-

maco e as suas propriedades fiacutesico-quiacutemicas conforme o caso bem como a sua forma de detecccedilatildeo pelas meto-

dologias indicadas

Posteriormente a acccedilatildeo (2) visa estabelecer o impacto destas formas polimoacuterficas na seguranccedila e eficaacutecia do

faacutermaco auxiliando na determinaccedilatildeo de criteacuterios de aceitaccedilatildeo do faacutermaco e na avaliaccedilatildeo do risco sanitaacuterio que

representa tal fenoacutemeno num caso especiacutefico Havendo este risco o ICH estabeleceu em (3) vias de monitori-

zaccedilatildeo das alteraccedilotildees

O faacutermaco encontra-se dentro dos criteacuterios de

aceitaccedilatildeo dos ensaios de qualidade com modifica-

ccedilatildeo na proporccedilatildeo dos polimorfos

SIM Nenhum teste ou criteacuterio de aceitaccedilatildeo

para o faacutermaco

NAtildeO

Monitorar o polimorfismo durante a estabilidade do faacutermaco

A modificaccedilatildeo pode afectar a seguranccedila ou a

eficaacutecia

NAtildeO Natildeo haacute necessidade de estabelecer criteacuterios de aceitaccedilatildeo para polimorfis-

mo do faacutermaco

SIM

Estabelecer criteacuterios de aceitaccedilatildeo consis-tente com a seguranccedila eou eficaacutecia

34

Na Figura 215 observam-se duas transiccedilotildees endoteacutermicas antes do pico de fusatildeo Estas transformaccedilotildees de fase

foram estudadas por espectroscopia de IV

O espectro de IV da amostra de partida Figura 216 a) confirma que na cristalizaccedilatildeo em acetonitrilo foi gerada

uma mistura dos polimorfos α e δ (Figura 216 a)) Registou-se tambeacutem espectros de IV da amostra aquecida ateacute

135ordmC (como na curva de DSC b1 da Figura 215) Figura 216 b)) seguida de arrefecimento ateacute 25ordmC e da

amostra aquecida ateacute 165ordmC Figura 216 c)

Figura 216 ndash Espectro de Infravermelho de a) amostra de pirazinamida cristalizada em acetonitrilo b) amostra anterior

apoacutes aquecimento ateacute 135ordmC c) amostra apoacutes aquecimento ateacute 165ordmC A) espectros dos polimorfos α e

δ puros B) espectro do polimorfo γ puro

Satildeo evidentes a partir da Figura 216 as transiccedilotildees do polimorfo δ para o polimorfo α que posteriormente se

transforma no polimorfo γ A identidade das fases soacutelidas foi ainda confirmada por difracccedilatildeo de raios-X reali-

zadas em amostras preparadas de forma similar

Apesar de natildeo poder ser obtida a forma polimoacuterfica β pura os dados de DSC e termomicroscopia realizados na

amostra 5 (β + γ) mostram uma transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido endoteacutermica aos 95ordmC β = 10ordmCmin (Figura 217)

originando o polimorfo γ como depois foi confirmado por espectroscopia de IV e pela temperatura de fusatildeo

caracteriacutestica

Numero de onda cm-1

Absorv

ancia

u

a

a)

b)

c)

A

B

35

Figura 217 ndash a) Curvas de aquecimento da pza cristalizada de dioxano polimorfos β e γ m = 166 mg β = 10ordmCmin b)

Imagens de termomicroscopia registadas antes e depois da transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido

Estabilidade relativa dos polimorfos de pirazinamida

Todas as transiccedilotildees de fase verificadas no estudo da pirazinamida satildeo endoteacutermicas e na ausecircncia de mudanccedilas

conformacionais significativas da moleacutecula de pza nos diferentes polimorfos este comportamento aponta para

uma relaccedilatildeo enantiotroacutepica entre as fases envolvidas [122641] De acordo com Burger e Ramberger esta regra

da entalpia da transiccedilatildeo faz previsotildees correctas em 99 dos casos [26] A partir do estudo do comportamento

teacutermico das formas α β δ e γ da pirazinamida pode-se prever o diagrama energia de Gibbs em funccedilatildeo da tem-

peratura que se apresenta na Figura 218

Figura 218 ndash Diagrama de energia temperatura das formas cristalinas (α β δ e γ) da pirazinamida G representa a ener-

gia de Gibbs T a temperatura de transiccedilatildeo

Temperatura (ordmC)

dQ

dt

(mW

)

a) b)

Antes da transiccedilatildeo Depois da Transiccedilatildeo

Temperatura

Energ

ia

36

De acordo com este diagrama o polimorfo δ eacute a forma soacutelida termodinamicamente estaacutevel agrave temperatura

ambiente e o polimorfo γ eacute a forma cristalina mais estaacutevel acima de ~ 145ordmC De realccedilar a elevada estabilidade

cineacutetica de todas as formas polimoacuterficas da pirazinamida

22 Estudo da Picolinamida

Na tabela satildeo apresentadas imagens registadas sob luz polarizada das formas soacutelidas obtidas por cristalizaccedilatildeo a

partir das soluccedilotildees e tambeacutem da amostra de partida

Tabela 26 ndash Picolinamida Imagens dos soacutelidos obtidos em diferentes condiccedilotildees experimentais (luz polarizada

ampliaccedilatildeo 200x)

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

1

-

Amostra comercial

4

Etanol

P1

2

Acetato de etilo

P1

5

Etanol

P2

3

Acetato de etilo

P2

Foram observadas formas cristalinas com diferentes morfologias Quer na utilizaccedilatildeo de acetato de etilo quer na

amostra comercial foram obtidos cristais com a forma de placas apesar de apresentarem tamanhos diferentes

Os cristais que precipitaram usando etanol como solvente apresentam a forma de aglomerados esfeacutericos

Devido a problemas teacutecnicos com o difractoacutemetro de raios-X de poacute do Departamento de Fiacutesica da Universida-

de de Coimbra natildeo foi possiacutevel caracterizar as amostras por este meacutetodo

221 ndash Estudo da Picolinamida comercial

Apenas a picolinamida comercial foi caracterizada num equipamento de difracccedilatildeo de raios-X de poacute sendo a

amostra sujeita a moagem antes do ensaio O difractograma obtido estaacute representado na Figura 219 juntamen-

te com o espectro simulado da forma cristalina de picolinamida que se encontra caracterizada estruturalmente

37

[24] O difractograma de poacute da picolinamida comercial tem picos caracteriacutesticos a 2θ = 1665 1737 2068

2516 2802 3500ordm

10 20 30 40

Inte

nsid

ade

2Theta

b) Simulado

a) Experimental

Figura 219 ndash Espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute da picolinamida comercial a) experimental b) simulado

Da comparaccedilatildeo entre os dois difractogramas natildeo eacute possiacutevel afirmar que nos dois casos as moleacuteculas tenham a

mesma orientaccedilatildeo cristalograacutefica Voltaremos a discutir estes resultados mais tarde

O comportamento teacutermico da amostra de picolinamida comercial foi investigado por calorimetria diferencial de

varrimento e por termomicroscopia com luz polarizada

Na Figura 220 eacute apresentada uma curva tiacutepica obtida no estudo da picolinamida comercial por calorimetria

diferencial de varrimento com uma velocidade de varrimento β = 10ordmCmin realizando um aquecimento de

25ordmC ateacute 115ordmC

20 40 60 80 100

20

40

Temperatura (C)

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Figura 220 ndash Curva de DSC para a PA comercial aquecimento de 25ordmC ateacute 115ordmC β = 10ordmCmin m = 138mg

A curva de DSC da PA comercial Figura 220 apresenta tipicamente trecircs sinais endoteacutermicos De um conjunto

de 3 amostras independentes obteve-se para o 1ordmpico os valores de Tonset = (802plusmn005) ordmC e ∆H =

38

(020plusmn001)kJmol para o 2ordmpico os valores de Tonset = (10175plusmn008) ordmC e ∆H = (022plusmn001) kJmol e para o

3ordmpico os valores de Tonset = (1067plusmn01) ordmC e ∆H = (187plusmn005) kJmol Tabela 27

Tabela 27 ndash Valores de temperatura e de entalpia das transiccedilotildees de fase registadas no aquecimento da pico-

linamida amostra comercial β = 10ordmCmin

1ordmPico 2ordmPico 3ordmPico

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) 1 802 020 1018 022 1066 187 2 802 019 1017 022 1068 187 3 802 020 1018 021 1067 188

Meacutedia e desvio padratildeo 802plusmn005 020plusmn001 10175plusmn008 022plusmn001 1067plusmn01 187plusmn005

Imagens de termomicroscopia obtidas num varrimento realizado em condiccedilotildees idecircnticas satildeo apresentadas na

Figura 221 e confirmam o primeiro processo endoteacutermico como uma transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido

25ordmC 86ordmC 96ordmC 98ordmC

108ordmC 115ordmC

Figura 221 ndash Transiccedilotildees de fase observadas para a PA comercial por termomicroscopia de luz polarizada no decurso do

aquecimento de 25ordmC a 115ordmC β = 10ordmCmin ampliaccedilatildeo 200x

Uma vez confirmada a existecircncia de transiccedilotildees soacutelido-soacutelido no aquecimento da amostra de picolinamida

comercial estudou-se este processo em mais pormenor Fizeram-se ciclos de aquecimento arrefecimento ateacute

95ordmC e ateacute 105ordmC (temperaturas a que se verifica o fim da transiccedilatildeo) que se encontram representadas nas Figu-

ras 222 e 223

39

20 30 40 50 60 70 80 90 100

19

20

21F

luxo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

Arrefecimento

1 Aquecimento

20 40 60 80 100 120

20

30

40

Temperatura (C)

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Figura 222 ndash Curvas de DSC para a PA comercial β = 10ordmCmin m = 147mg a) aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC segui-

do de arrefecimento ateacute 25ordmC b) 2ordm aquecimento de 25ordmC ateacute 115ordmC

20 30 40 50 60 70 80 90 100 110

19

20

21

22

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

Arrefecimento

1 Aquecimento

20 40 60 80 100 120

20

30

40

Temperatura (C)

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Figura 223 ndash Curvas de DSC para a PA comercial β = 10ordmCmin m = 143mg a) aquecimento de 25ordmC ateacute 105ordmC segui-

do de arrefecimento ateacute 25ordmC b) 2ordm aquecimento de 25ordmC ateacute 115ordmC

Como eacute visiacutevel na Figura 222 no processo de arrefecimento natildeo eacute registada qualquer transiccedilatildeo de fase o que se

confirma pela ausecircncia de endoteacutermica correspondente agrave transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido na curva b) Em contrapartida

no processo de arrefecimento ilustrado na Figura 223 regista-se um processo exoteacutermico de baixa energia e no

aquecimento subsequente apenas o principal pico de fusatildeo eacute observado

Antes de passar agrave avaliaccedilatildeo por espectroscopia de Infravermelho dos diferentes soacutelidos obtidos nestes ciclos de

aquecimento arrefecimento referiremos os resultados de estudos por DSC dos soacutelidos obtidos por arrefeci-

mento do fundido

Nas Figuras 224 e 225 ilustram-se alguns resultados de ciclos de aquecimento arrefecimento a partir do fun-

dido β = 10ordmCmin Como se vecirc na Figura 224 c) apoacutes a cristalizaccedilatildeo do fundido satildeo obtidos dois picos de

elevada entalpia com Tonset = 102ordmC e 106ordmC que indiciam fusatildeo de duas formas polimoacuterficas diferentes Com

base nestes resultados eacute razoaacutevel interpretar a transiccedilatildeo a 102ordmC como um processo de fusatildeo Neste sentido o

ciclo aquecimento arrefecimento ilustrado na Figura 223 a) terminaria com a fusatildeo de uma contribuiccedilatildeo resi-

a) b)

a) b)

40

dual de uma forma soacutelida que no arrefecimento cristaliza no polimorfo mais abundante obtendo-se em seguida

fusatildeo desta forma pura Figura 223 b) Pode concluir-se que da comparaccedilatildeo das Figuras 224 e 225 que o arre-

fecimento do fundido pode resultar em formaccedilatildeo de estruturas diferentes em ciclos diferentes

20 40 60 80 100 120

-20

-10

0

10

20

30

40

50

Flu

xo

de C

alo

r (m

W)

Temperatura (C)

c) 2 Aquecimento

b) Arrefecimento

a) 1 Aquecimento

Figura 224 ndash Curvas de DSC para a PA comercial β = 10ordmCmin m = 164mg aquecimento seguido de arrefecimento e

novo aquecimento

20 40 60 80 100 120

-50

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

50

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

e) 3 Aquecimento

d) 2 Arrefecimento

c) 2 Aquecimento

b) 1 Arrefecimento

a) 1 Aquecimento

Figura 225 ndash Curvas de DSC para a PA comercial m = 147mg 1ordmaquecimento β = 10ordmCmin 1ordmarrefecimento β =

1ordmCmin 2ordmaquecimento β = 10ordmCmin 2ordmarrefecimento β = 10ordmCmin 3ordmaquecimento β =

10ordmCmin

Foram registados os espectros de FTIRATR da amostra obtida em ciclos de aquecimento arrefecimento

como referidos na Figura 222 a) e 223 a) Os espectros satildeo apresentados na Figura 226 onde estatildeo tambeacutem

identificadas as bandas principais

41

000

005

010

015

1612

316832751294

695

749

784

825

996

1043

10881155

1221

1246

1288

1386

1440

1468

15671586

1668

C 105

000

007

014

16143060

327434113450

1567

695

749

793

825

910

996

104310911164

1250

1288

1386

1443

1468

1586

Ab

so

rva

ncia

u

a

C 95

3300 3000 2700 1600 1400 1200 1000 800

000

008

016

3060

3451

15671601

1662

31663432

698

755

793

828907

996

10401094

1145

1285

1386

1440

15861659

3166

3273

Numero de onda cm-1

C 253415

Figura 226 ndash Espectro de IVATR da PA comercial a) composto de partida b) apoacutes aquecimento ateacute 95ordmC c) apoacutes

aquecimento ateacute 105ordmC

Eacute interessante verificar a semelhanccedila do perfil das bandas do espectro da picolinamida comercial Figura 226 a)

na regiatildeo de elongaccedilatildeo do NndashH com o dos espectros dos polimorfos α e δ da pirazinamida (Figuras 25 e 27)

Relembremos que nestas duas fases da pirazinamida haacute associaccedilatildeo molecular com a formaccedilatildeo de dois diacutemeros

centrossimeacutetricos que estatildeo tambeacutem presentes no cristal da picolinamida

Os espectros dos soacutelidos resultantes dos diferentes tratamentos teacutermicos diferem principalmente como espera-

do na regiatildeo de elongaccedilatildeo do NndashH e na amida I O espectro c) apresenta grande semelhanccedila com o obtido por

Fausto e Colaboradores [23 25] para um cristal obtido por annealing dum filme de vidro a T = 280 K e corres-

ponde a um polimorfo diferente do que estaacute presente na amostra de partida

O espectro apresentado na Figura 226 b) na interpretaccedilatildeo que temos vindo a fazer seria originado por uma

mistura de polimorfos Para a validaccedilatildeo desta interpretaccedilatildeo seraacute essencial proceder ao estudo por difracccedilatildeo de

raios-X de poacute das amostras preparadas de modo idecircntico

Numa nota final apresenta-se na Figura 227 A o espectro FTIRATR registado apoacutes moagem da amostra de

picolinamida comercial em almofariz no procedimento habitualmente usado na preparaccedilatildeo de pastilha para

infravermelho Como eacute evidente da comparaccedilatildeo com o espectro da amostra analisada sem preparaccedilatildeo Figura

227 B a moagem produz alteraccedilatildeo da forma polimoacuterfica Lembremos que na obtenccedilatildeo do espectro de difrac-

ccedilatildeo de raios-X de poacute apresentado na Figura 219 se procedeu agrave moagem do composto Seraacute portanto necessaacute-

rio realizar mais ensaios sobre a amostra comercial para confirmar as conclusotildees que a Figura 219 indica as

diferenccedilas observadas nos difractogramas poderatildeo resultar da moagem da amostra

a)

b)

c)

42

3600 3500 3400 3300 3200 3100 3000 2900 2800

000

005

010

015

Ab

so

rvacircn

cia

(u

a)

Numero de onda (cm-1)

B Amostra comercial

A Amostra comercial sujeita a moagem

1600 1400 1200 1000 800 600

000

005

010

015

020

025

030

Abso

rvacirc

ncia

(u a

)

Numero de onda (cm-1)

B Amostra comercial

A Amostra comercial sujeita a moagem

Figura 227 ndash Espectro de IVATR da picolinamida a) 3600 ndash 2800 cm-1 b) 1700 ndash 600 cm-1 A amostra comercial sujeita

a moagem B amostra comercial

222 ndash Estudo da Picolinamida cristalizada em acetato de etilo e em etanol

A investigaccedilatildeo do comportamento teacutermico das diferentes amostras obtidas por cristalizaccedilatildeo em soluccedilatildeo por

calorimetria diferencial de varrimento de 25ordmC ateacute agrave fusatildeo estaacute ilustrado nas Figuras 228 a 229 Para os soacutelidos

obtidos por cristalizaccedilatildeo em etanol e em acetato de etilo agrave temperatura ambiente eacute registado um pico de fusatildeo

largo com temperatura de onset entre 96 e 97ordmC e entalpia compreendida entre 15 e 18 kJmol Os ensaios

foram efectuados 3 semanas apoacutes a preparaccedilatildeo das amostras e natildeo eacute expectaacutevel que a largura do pico possa ser

devida agrave contaminaccedilatildeo com o solvente Em ensaios realizados dois meses mais tarde verificou-se que natildeo ocor-

reu alteraccedilatildeo na amostra cristalizada de etanol enquanto que evoluccedilatildeo niacutetida teve lugar na amostra cristalizada

de acetato de etilo agrave temperatura ambiente Figuras 230 e 231

Na amostra obtida por cristalizaccedilatildeo em acetato de etilo com evaporaccedilatildeo do solvente a 4ordmC para aleacutem deste

primeiro pico eacute tambeacutem observado um segundo pico com temperatura de onset Tonset ~ 105ordmC Estes resulta-

dos apontam para a existecircncia de polimorfos gerados concomitantemente por este meacutetodo de cristalizaccedilatildeo

estando previstas novas experiecircncias para verificar a reprodutibilidade dos resultados e caso esta se confirme a

investigaccedilatildeo do soacutelido obtido por difracccedilatildeo de raios-X de poacute e de monocristal

a) b)

43

20 40 60 80 100 120

20

25

30

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

b) PA em acetato de etilo (frio)

a) PA em acetato de etilo (T amb)

Figura 228 ndash Curvas de DSC para a PA cristalizada em acetato de etilo β = 10ordmCmin a) meacutetodo P1prime m = 147 mg b)

meacutetodo P2prime m = 148 mg

20 40 60 80 100 120

20

25

30

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

b) PA em etanol (frio)

a) PA em etanol (T amb)

Figura 229 ndash Curvas de DSC para a PA cristalizada em etanol β = 10ordmCmin a) meacutetodo P1prime m = 152 mg b) meacutetodo

P2prime m = 149 mg

44

20 40 60 80 100 120

20

30

40

50

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

b) Aquecimento em Maio

a) Aquecimento em Marccedilo

Figura 230 ndash Curvas de DSC para a PA cristalizada em acetato de etilo agrave temperatura ambiente β = 10ordmCmin a) aque-

cimento em Marccedilo m = 138 mg b) aquecimento em Maio m = 135 mg

20 40 60 80 100 120

20

22

24

26

28

Flu

xo

de

Calo

r (m

W)

Temperatura (C)

b) Aquecimento em Maio

a) Aquecimento em Marccedilo

Figura 231 ndash Curvas de DSC para a PA cristalizada em etanol agrave temperatura ambiente β = 10ordmCmin a) aquecimento em

Marccedilo m = 139 mg b) aquecimento em Maio m = 144 mg

23 Estudo do Ibuprofeno

Como referido na secccedilatildeo 143 estaacute descrito que a mesma forma polimoacuterfica do ibuprofeno eacute obtida por crista-

lizaccedilatildeo em vaacuterios solventes e seguindo vaacuterios meacutetodos experimentais Os cristais tecircm morfologias diferentes e

propriedades mecacircnicas diferentes [28303142]

45

Neste capiacutetulo apresentam-se os resultados preliminares dum estudo calorimeacutetrico das amostras soacutelidas do ibu-

profeno cristalizadas em diferentes solventes e tambeacutem de amostras comerciais de duas origens distintas reali-

zado com o objectivo de averiguar o seu comportamento teacutermico

As formas soacutelidas obtidas por cristalizaccedilatildeo a partir das soluccedilotildees do ibuprofeno estatildeo apresentadas na tabela

seguinte

Tabela 28 ndash Imagens de formas soacutelidas do Ibuprofeno obtidas em diferentes condiccedilotildees experimentais (luz pola-

rizada 200x)

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

1

-

Comercial Sigma

4

Acetona

P2

2

Acetona

P1

5

n-Hexano

P2

3

n-Hexano

P1

Efectuou-se um estudo por difracccedilatildeo de raios-X de poacute das amostras de Ibuprofeno da Sigma e da amostra cris-

talizada de n-Hexano agrave temperatura ambiente O difractograma obtido experimentalmente para a amostra da

Sigma e o simulado para a forma I estatildeo representados na Figura 232 O espectro obtido para a amostra crista-

lizada em n-hexano era indistinguiacutevel destes

0 10 20 30 40

Inte

nsid

ad

e

2Theta

b) IBP Sigma

a) IBP forma I

Figura 232 ndash Espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute do ibuprofeno a) forma I b) Sigma

46

Da comparaccedilatildeo entre os dois difractogramas eacute possiacutevel afirmar que em ambos os casos as moleacuteculas tecircm a

mesma orientaccedilatildeo cristalograacutefica

Iniciou-se o estudo das amostras de ibuprofeno comercial da Sigma e da USP por Calorimetria Diferencial de

Varrimento com uma velocidade de varrimento β = 10ordmCmin realizando um aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC

(Figuras 233 e 234)

20 30 40 50 60 70 80 90

20

25

30

35

40

Temperatura (C)

Flu

xo d

e C

alo

r (m

W)

Figura 233 ndash Curva de DSC para o IBP comercial Sigma aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC β = 10ordmCmin m = 125mg

20 30 40 50 60 70 80 90

20

22

24

26

28

Temperatura (C)

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Figura 234 ndash Curva de DSC para o IBP USP aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC β = 10ordmCmin m = 134mg

As curvas de DSC apresentam apenas um sinal endoteacutermico estando os paracircmetros caracteriacutesticos da curva de

fusatildeo apresentados na Tabela 29

47

Tabela 29 ndash Valores de temperatura e de entalpia da transiccedilatildeo de fase registada no

aquecimento do ibuprofeno amostra da Sigma e da USP β = 10ordmCmin

Sigma USP

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

1 747 251 752 257 2 753 253 752 256 3 751 260 752 256 4 751 246 752 257

Meacutedia e desvio padratildeo 751plusmn03 253plusmn05 752plusmn005 257plusmn005

Natildeo haacute diferenccedilas significativas entre os resultados obtidos para as duas amostras apesar do pico de fusatildeo da

amostra da USP ser mais estreito

O estudo das amostras ibuprofeno obtidas por cristalizaccedilatildeo de acetona (P1 e P2) foi realizado por calorimetria

diferencial de varrimento na mesma gama de temperatura com velocidades de varrimento diferentes (β =

10ordmCmin e β = 2ordmCmin Figura 235)

70 75 80

18

20

22

24

26

28

30

32

34

36

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

2 - Cristalizaccedilao a frio

1 - Cristalizaccedilao agrave T amb

70 75 80

18

20

22

24

26

28

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

4 - Cristalizaccedilao a frio

3 - Cristalizaccedilao agrave T amb

Figura 235 ndash Curva de DSC para o IBP cristalizado de acetona procedimentos P1rsquo e P2rsquo aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC

a) β = 10ordmCmin m = 134mg b) β = 2ordmCmin 3 m = 138mg 4 m = 135 mg

O pico de fusatildeo obtido a partir da amostra cristalizada agrave temperatura ambiente apresenta-se parcialmente divi-

dido Uma explicaccedilatildeo comum para este facto eacute a existecircncia de polimorfismo Os paracircmetros caracteriacutesticos

destas curvas estatildeo apresentados na Tabela 210

a) b)

3

4

48

Tabela 210 ndash Valores de temperatura e de entalpia da transiccedilatildeo de fase registada no aquecimento do ibuprofeno

cristalizado de acetona β = 10ordmCmin e β = 2ordmCmin

A partir dos resultados apresentados na Tabela 210 podemos concluir que os cristais obtidos por cristalizaccedilatildeo a

baixa temperatura fundem aproximadamente 1ordmC abaixo dos cristais obtidos por cristalizaccedilatildeo agrave temperatura

ambiente Verifica-se ainda que mesmo a velocidades de varrimento diferentes os cristais obtidos nas mesmas

condiccedilotildees apresentam temperatura de fusatildeo muito semelhante

Os termogramas obtidos no estudo do ibuprofeno cristalizado de n-hexano (P1 e P2) por calorimetria dife-

rencial de varrimento com velocidades de varrimento diferentes (β = 10ordmCmin e β = 2ordmCmin) estatildeo apre-

sentados na Figura 236 e na Tabela 211

70 75 80

12

14

16

18

20

22

24

26

28

30

32

34

36

38

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

2 - Cristalizaccedilao a frio

1 - Cristalizaccedilao agrave T amb

70 75 80

20

22

24

26

28

30

Flu

xo d

e C

alo

r (m

W)

Temperatura (C)

4 - Cristalizaccedilao a frio

3 - Cristalizaccedilao agrave T amb

Figura 236 ndash Curva de DSC para o IBP cristalizado de n-hexano procedimentos P1rsquo e P2rsquo aquecimento de 25ordmC ateacute

95ordmC a) β = 10ordmCmin 1 m = 143mg 2 m = 139 mg b) β = 2ordmCmin 3 m = 140mg 4 m = 137 mg

A partir dos resultados podemos concluir que os cristais obtidos agrave temperatura ambiente e os cristais obtidos

com a cristalizaccedilatildeo a frio natildeo apresentam grande diferenccedila a niacutevel de temperatura e entalpia de fusatildeo No entan-

to o sinal obtido a partir da amostra cristalizada agrave temperatura ambiente aquecida tanto a 10ordmCmin como a

2ordmCmin apresenta-se dividido apesar da divisatildeo ser mais notoacuteria a 2ordmCmin

Cristalizaccedilatildeo agrave T amb Cristalizaccedilatildeo a frio

β 10ordmCmin 2ordmCmin 10ordmCmin 2ordmCmin

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

1 747 215 751 203 733 223 737 232

2 739 233 731 201 733 219 738 228

3 752 228 731 219 744 223 739 229

4 749 237 745 237 738 223 739 231

5 752 249 746 243 742 218 740 230

6 749 235 760 241 743 224 736 229

Meacutedia e desvio padratildeo 748plusmn05 233plusmn11 744plusmn10 224plusmn17 739plusmn05 222plusmn03 738plusmn02 230plusmn02

a) b)

49

Tabela 211 ndash Valores de temperatura e de entalpia da transiccedilatildeo de fase registada no aquecimento do ibuprofeno

cristalizado de n-hexano β = 10ordmCmin e β = 2ordmCmin

A partir dos resultados obtidos por DSC verificou-se que tanto a amostra cristalizada de acetona como a amos-

tra cristalizada de n-hexano ambas agrave temperatura ambiente apresentavam um pico de fusatildeo composto o que

pode indicar a ocorrecircncia de transiccedilotildees soacutelido-soacutelido e aleacutem disso temperatura de fusatildeo que difere da das

amostras obtidas na Sigma e na USP Sendo assim fez-se um estudo mais pormenorizado das amostras cristali-

zadas de n-hexano por comparaccedilatildeo com as amostras de ibp da Sigma e da USP por espectroscopia de IV para

caracterizaccedilatildeo da forma inicial A Figura 237 mostra os espectros de espectroscopia de IV-ATR das amostras

3000 2800 2600 2400

000

005

010

015

020

2540

2540

2540

2542

2601

2601

2601

2601

2631

2631

2631

2631

2729

2728

2728

2728

2850

2850

2850

2850

2868

2868

2868

2868

2877

2875

2875

2876

2924

2922

2922

2924

2954

2954

2956

Ab

so

rvacirc

ncia

(u

a

)

Numero de Onda (cm-1)

IBP USP

IBP comercial

IBP n-Hexano (frio)

IBP n-Hexano (Tamb)

2954

1800 1600 1400 1200 1000 800

000

005

010

015

020

025

030

035

040

045

050668

690747

779

849

867936

948

9701007

1070

1092

1124

1184

1231

12681320

1379

1419

14621506

Ab

so

rvacircncia

(u

a

)

Numero de Onda (cm-1)

IBP USP

IBP comercial

IBP n-Hexano (frio)

IBP n-Hexano (Tamb)

1712

Figura 237 ndash Espectro de IV (25ordmC) ibp USP ibp Sigma e ibp cristalizado de n-hexano a) 3100 ndash 2400 cm-1 b) 1800 ndash

650 cm-1

Os espectros de infravermelho das amostras a 25ordmC apontam para que se trate da mesma forma polimoacuterfica

Espectros de difracccedilatildeo de raios-X de poacute da amostra da Sigma e da amostra obtida por cristalizaccedilatildeo em n-

hexano natildeo mostraram tambeacutem diferenccedilas

Assim sendo a partir destes resultados natildeo satildeo detectadas diferenccedilas significativas entre as amostras de partida

e entatildeo as diferenccedilas registadas no comportamento teacutermico natildeo apontam para polimorfismo mas para altera-

ccedilotildees na formaccedilatildeo dos cristais nomeadamente no crescimento e tamanho das partiacuteculas[43ndash45] Estudos adicio-

nais satildeo necessaacuterios para confirmar esta hipoacutetese

Cristalizaccedilatildeo agrave T amb Cristalizaccedilatildeo a frio

β 10ordmCmin 2ordmCmin 10ordmCmin 2ordmCmin

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

1 741 224 744 236 742 247 744 249

2 744 223 748 234 746 242 742 247 3 740 225 745 238 743 246 740 242

4 743 227 747 237 743 243 745 240 Meacutedia e desvio padratildeo 742plusmn02 225plusmn02 746plusmn02 236plusmn02 743plusmn01 244plusmn02 743plusmn02 245plusmn04

50

51

Capiacutetulo 3

52

53

3 Conclusotildees

Alguns pontos discutidos nesta dissertaccedilatildeo merecem ser referidos como observaccedilotildees conclusivas A Calorime-

tria Diferencial de Varrimento (DSC) eacute um valioso instrumento de investigaccedilatildeo para caracterizar formas poli-

moacuterficas Com esta teacutecnica recolhe-se uma grande riqueza de informaccedilatildeo em relaccedilatildeo agrave estabilidade da substacircn-

cia em estudo tipo de transformaccedilatildeo que ocorre a uma dada temperatura por aquecimento ou arrefecimento e

mecanismo que preside a cada uma das transformaccedilotildees observadas Mas por si soacute esta teacutecnica natildeo eacute suficiente

para identificar a existecircncia de diferentes polimorfos de um mesmo composto Daiacute haver a necessidade de efec-

tuar um estudo mais completo utilizando teacutecnicas como a termomicroscopia espectroscopia de absorccedilatildeo no

infravermelho e ainda difracccedilatildeo de raios X de poacute

Conseguiram obter-se amostras puras de trecircs formas polimoacuterficas da pirazinamida a forma alfa (PZA comercial

e cristalizada em aacutegua) a forma delta (PZA cristalizada de acetona) e a forma gama (PZA obtida por liofiliza-

ccedilatildeo) as quais foram caracterizadas por espectroscopia de infravermelho

O polimorfo alfa da pirazinamida (α-PZA) e a forma delta (δ-PZA) por aquecimento transformam-se no poli-

morfo gama (γ-PZA) A forma gama por sua vez por aquecimento natildeo sofre qualquer transformaccedilatildeo de fase

ateacute agrave fusatildeo Foi possiacutevel tambeacutem identificar a transiccedilatildeo δrarrα em amostra do polimorfo delta quando contami-

nado com a forma alfa

Podemos ainda concluir mediante os resultados obtidos e com os conhecimentos adquiridos que estamos

perante casos de enantiotropia sendo o polimorfo delta a forma termodinamicamente estaacutevel agrave temperatura

ambiente Todos os polimorfos de pirazinamida satildeo cineticamente estaacuteveis agrave temperatura ambiente

No que diz respeito agrave picolinamida eacute interessante verificar a semelhanccedila do perfil das bandas do espectro da

picolinamida comercial na regiatildeo de elongaccedilatildeo do NndashH com o dos espectros dos polimorfos α e δ da pirazi-

namida Relembremos que nestas duas fases da pirazinamida haacute associaccedilatildeo molecular com a formaccedilatildeo de dois

diacutemeros centrossimeacutetricos que estatildeo tambeacutem presentes no cristal da forma I da picolinamida Verificou-se

ainda que a amostra comercial de picolinamida quando sujeita a moagem sofre alteraccedilatildeo da forma polimoacuterfica

No estudo realizado por DSC foi possiacutevel identificar pelo menos duas formas polimoacuterficas

Em ciclos de aquecimento arrefecimento verifica-se que o arrefecimento do fundido pode resultar em forma-

ccedilatildeo de estruturas diferentes em ciclos diferentes

A cristalizaccedilatildeo em acetato de etilo a 4ordmC aponta para a existecircncia de polimorfos gerados concomitantemente

por este meacutetodo de cristalizaccedilatildeo Estatildeo previstas novas experiecircncias para verificar a reprodutibilidade dos resul-

tados e caso esta se confirme a investigaccedilatildeo dos soacutelidos obtidos por difracccedilatildeo de raios-X de poacute e de monocris-

tal Quanto ao estudo das amostras cristalizadas em etanol e acetato de etilo em ensaios realizados dois meses

apoacutes a preparaccedilatildeo das amostras verificou-se que natildeo ocorreu alteraccedilatildeo na amostra cristalizada de etanol

enquanto que evoluccedilatildeo niacutetida teve lugar na amostra cristalizada de acetato de etilo por evaporaccedilatildeo do solvente agrave

temperatura ambiente

No estudo das amostras do ibuprofeno a partir dos resultados obtidos por DSC verificou-se que tanto a amos-

tra cristalizada de acetona como a amostra cristalizada de n-hexano ambas agrave temperatura ambiente apresenta-

54

vam um pico de fusatildeo composto o que poderia indicar a presenccedila de uma mistura de polimorfos mas atraveacutes

de um estudo mais pormenorizado usando Espectroscopia de Infravermelho e Difracccedilatildeo de Raios-X de poacute

esta hipoacutetese natildeo eacute aparentemente suportada podendo a divisatildeo dos picos dever-se ao tamanho das partiacuteculas

formadas durante o crescimento dos cristais Esta hipoacutetese teraacute de ser confirmada em trabalho futuro Este eacute

um exemplo interessante da importacircncia da utilizaccedilatildeo combinada de diferentes meacutetodos de estudo na investiga-

ccedilatildeo de polimorfismo

55

Capiacutetulo 4

56

57

4 Experimental

41 Materiais e Meacutetodos

411 ndash Materiais

4111 - Preparaccedilatildeo das amostras

A pirazinamida utilizada neste trabalho foi fornecida pela Fluka com uma pureza superior a 99 As amostras

de partida de picolinamida e ibuprofeno foram adquiridas agrave Sigma com purezas de 98 e 99 respectivamen-

te tendo-se usado tambeacutem ibuprofeno padratildeo USP

Na geraccedilatildeo das formas polimoacuterficas da pirazinamida foram usados diferentes processos de cristalizaccedilatildeo No

procedimento cristalizaccedilatildeo a partir de soluccedilotildees P1 usaram-se ~ 005 mmol do composto de partida dissolvidas

em 6 mL de um dado solvente agrave temperatura ambiente as soluccedilotildees foram filtradas para uma caixa de Petri e o

solvente evaporado agrave temperatura ambiente (~ 20ordmC) Foram usados como solventes aacutegua acetona dioxano

acetonitrilo e os soacutelidos obtidos foram analizados apoacutes um periacuteodo de duas semanas O segundo procedimento

ensaiado P2 consistiu num processo de liofilizaccedilatildeo efectuado num equipamento Labconco 5 soluccedilatildeo aquosa

preacute-congelada a -80ordmC ciclo de liofilizaccedilatildeo -30ordmC durante 2h -10ordmC durante 4h 0ordmC durante 6h 5ordmC durante

6h 10ordmC durante 48h e depois mantida agrave temperatura ambiente

No caso da picolinamida foi avaliada a formaccedilatildeo de formas soacutelidas usando o procedimento P1 descrito para a

pirazinamida (P1) empregando como solventes acetato de etilo e etanol tendo-se tambeacutem estudado cristaliza-

dos a partir do fundido (P2)

Na geraccedilatildeo das formas polimoacuterficas do ibuprofeno foram igualmente usados diferentes processos de cristaliza-

ccedilatildeo usando diferentes condiccedilotildees O procedimento 1 (P1) foi realizado da mesma forma da usada em P1 da

pirazinamida No procedimento 2 (P2) as soluccedilotildees foram preparadas da mesma forma que em P1 e apoacutes a

filtraccedilatildeo foram colocadas num frigoriacutefico a 4ordmC e o solvente evaporou a esta temperatura

Foram utilizados solventes de qualidade analiacutetica

412 ndash Meacutetodos

4121 ndash Calorimetria Diferencial de Varrimento (DSC)

A teacutecnica de Calorimetria Diferencial de Varrimento (DSC) ocupa um lugar de relevo de entre os meacutetodos de

investigaccedilatildeo da estrutura dos soacutelidos Trata-se de um meacutetodo largamente vulgarizado para o qual se dispotildee de

58

equipamento que apresenta na actualidade muitas potencialidades e que permite a obtenccedilatildeo de propriedades

termodinacircmicas com elevado grau de precisatildeo

A Calorimetria Diferencial de Varrimento eacute uma teacutecnica de anaacutelise teacutermica que regista a diferenccedila de fluxo teacuter-

mico entre a amostra e a referecircncia em funccedilatildeo do tempo ou da temperatura no decorrer de um programa de

temperatura preacute-seleccionado Eacute um meacutetodo de variaccedilatildeo entaacutelpica no qual a diferenccedila no fornecimento de

energia caloriacutefica entre uma substacircncia e um material de referecircncia eacute medida em funccedilatildeo da temperatura

enquanto a substacircncia em estudo e a referecircncia satildeo submetidas a um mesmo programa de aquecimento rigoro-

samente controlado

Estas medidas fornecem dados qualitativos e quantitativos em processos endoteacutermicos (absorccedilatildeo de energia

caloriacutefica) e exoteacutermicos (libertaccedilatildeo de energia caloriacutefica) permitindo obter informaccedilotildees referentes a alteraccedilotildees

de propriedades fiacutesicas eou quiacutemicas com por exemplo temperaturas caracteriacutesticas (temperatura de fusatildeo

cristalizaccedilatildeo transiccedilatildeo viacutetrea) grau de cristalinidade de um poliacutemero diagramas de fase entalpias de transiccedilatildeo

de fase e de reacccedilatildeo estabilidade teacutermica e oxidativa grau de pureza e cineacutetica de reacccedilotildees Por este motivo a

DSC eacute amplamente aplicada na caracterizaccedilatildeo de materiais orgacircnicos e inorgacircnicos cristalinos e amorfos assim

como nas induacutestrias farmacecircutica e cosmeacutetica alimentar etc

Como limitaccedilotildees desta teacutecnica refira-se a dificuldade de interpretaccedilatildeo (acontece algum processo mas qual)

requerendo normalmente outros meacutetodos complementares para a interpretaccedilatildeo dos resultados Para aleacutem dis-

so necessita de calibraccedilatildeo em toda a gama de temperatura

De acordo com os princiacutepios operacionais os caloriacutemetros diferenciais de varrimento podem ser divididos em

dois tipos de potecircncia compensada e de fluxo de energia caloriacutefica Neste trabalho utilizou-se o DSC do pri-

meiro tipo

Nos caloriacutemetros diferenciais de varrimento de potecircncia compensada (Figura 41) as ceacutelulas ou plataformas

onde se colocam a amostra e a referecircncia encontram-se equipadas individualmente com um sensor de resistecircn-

cia de platina que mede a temperatura de cada uma e uma resistecircncia de aquecimento

Figura 41 ndash Caloriacutemetro diferencial de varrimento de potecircncia compensada

Quando eacute detectada uma diferenccedila de temperatura entre a amostra e a referecircncia devido a uma alteraccedilatildeo da

amostra eacute alterada a energia teacutermica ( tH partpart ) fornecida agrave amostra de modo a manter um diferencial de tem-

peraturas nulo entre ambas (Tamostra = Treferecircncia) Uma vez que essa quantidade de energia eacute exactamente equiva-

1 ndash Resistecircncia de aquecimento 2 ndash Termoacutemetro

59

lente agrave quantidade de energia absorvida ou libertada na transformaccedilatildeo ocorrida na amostra o seu registo forne-

ce uma medida calorimeacutetrica directa da energia associada agrave transformaccedilatildeo

Como todos os instrumentos de medida os aparelhos de DSC apresentam um certo tempo de resposta devido

a alguma resistecircncia teacutermica o que se traduz pelo aparecimento de desvios da linha de base Para aumentar o

rigor das determinaccedilotildees o sinal calorimeacutetrico (SC) determinado pelo aparelho a aacuterea do pico eacute calibrado

determinando-se uma constante de calibraccedilatildeo K tal que realQ

SCK = sendo Qreal a energia caloriacutefica realmente

dissipado na ceacutelula A constante K eacute assim funccedilatildeo da temperatura da atmosfera em torno das ceacutelulas e de

quaisquer resistecircncias que conduzam a perdas de energia caloriacutefica As temperaturas de fusatildeo de padrotildees como

o iacutendio estanho chumbo por exemplo podem ser utilizadas para calibrar a temperatura indicada pelo equipa-

mento enquanto que a entalpia de fusatildeo destas substacircncias pode ser utilizada na calibraccedilatildeo do sinal calorimeacutetri-

co

Podem realizar-se ciclos de aquecimento arrefecimento percorridos entre a temperatura do azoto liacutequido e

700ordmC que eacute o limite superior de utilizaccedilatildeo da instrumentaccedilatildeo deste tipo recolhendo uma grande riqueza de

informaccedilatildeo relativamente agrave estabilidade da substacircncia em estudo tipo de transformaccedilatildeo que ocorre a uma dada

temperatura por aquecimento ou arrefecimento mecanismo que preside a cada uma das transformaccedilotildees obser-

vadas etc

Aproveitando as potencialidades do equipamento fazendo variar a velocidade de varrimento eacute ainda possiacutevel

estudar aspectos importantes relacionados com o mecanismo das transformaccedilotildees estruturais e pocircr em evidecircn-

cia a sobreposiccedilatildeo de sinais

Estes equipamentos aleacutem de possibilitarem medidas de baixos valores de variaccedilatildeo de entalpia possibilitam

ainda a utilizaccedilatildeo de pequenas quantidades de amostra (geralmente entre 1 e 20mg)

Procedimento experimental e equipamento utilizado

Os estudos de DSC foram realizados num caloriacutemetro Perkin-Elmer Pyris 1 equipado com sistema de refrige-

raccedilatildeo Intracooler com liacutequido de refrigeraccedilatildeo etilenoglicolaacutegua (11 vv) a ndash10ordmC usando azoto como gaacutes de

purga 20mLmin

As amostras foram preparadas em caacutepsulas em alumiacutenio de 10microl e 30microl Como ceacutelula de referecircncia usou-se uma

caacutepsula vazia idecircntica agrave usada para as amostras

A calibraccedilatildeo do aparelho foi feita de forma usual agrave velocidade de 10ordmCmin utilizada na grande maioria das

amostras A calibraccedilatildeo da temperatura [4647] foi realizada com padrotildees de elevada qualidade como o bifenilo

(CRM LGC 2610 Tfus = 6893plusmn003 ordmC) aacutecido benzoacuteico (CRM LGC 2606 Tfus = 12235 plusmn 002 ordmC) iacutendio

(Perkin-Elmer x = 9999 Tfus = 15660 ordmC) e cafeiacutena (substacircncia de calibraccedilatildeo Mettler Toledo ME 18 872

Tfus = 2356 plusmn 02 ordmC) A calibraccedilatildeo da entalpia foi realizada com iacutendio (∆fusH = 3286 plusmn 13 Jmol)

As amostras foram estudadas em ciclos de aquecimento arrefecimento a vaacuterias velocidade de varrimento

como seraacute referido posteriormente na apresentaccedilatildeo dos resultados e a calibraccedilatildeo confirmada a cada caso

60

4122 ndash Termomicroscopia

A termomicroscopia consiste na observaccedilatildeo microscoacutepica das amostras submetidas a aquecimento ou arrefeci-

mento usando luz polarizada As transformaccedilotildees que podem ocorrer na amostra em estudo podem ser obser-

vadas directamente na ocular do microscoacutepio ou registadas por meio de uma cacircmara fotograacutefica em viacutedeo com

a vantagem de serem gravadas e poderem ser estudadas em pormenor posteriormente Esta teacutecnica permite a

observaccedilatildeo dos efeitos dependentes da temperatura como por exemplo a fusatildeo dos cristais detecccedilatildeo de formas

cristalinas (polimorfismo)[48ndash49]

Com base no comportamento oacuteptico eacute costume dividir as substacircncias em dois grandes grupos Num o iacutendice

de refracccedilatildeo eacute independente da direcccedilatildeo de propagaccedilatildeo da radiaccedilatildeo apresenta um valor uacutenico para uma dada

substacircncia Estas substacircncias satildeo designadas opticamente por isotroacutepicas A este grupo pertencem os soacutelidos

amorfos e os soacutelidos cristalinos com arranjo reticular cuacutebico O outro grupo eacute caracterizado por apresentar um

iacutendice de refracccedilatildeo dependente da direcccedilatildeo de propagaccedilatildeo da luz As substacircncias que a ele pertencem satildeo

designadas opticamente por anisotroacutepicas Deste grupo fazem parte todos os soacutelidos cristalinos com excepccedilatildeo

daqueles que tecircm arranjo reticular cuacutebico

Na Figura 42 representa-se o dispositivo utilizado na observaccedilatildeo de uma amostra com luz polarizada

Figura 42 ndash Esquema de um sistema para observaccedilatildeo de uma amostra com luz polarizada

Um meio isotroacutepico natildeo altera a cor da radiaccedilatildeo que nela incide Contudo produz um decreacutescimo de intensida-

de da radiaccedilatildeo que torna visiacuteveis contornos na amostra e portanto permite acompanhar variaccedilotildees de forma e

volume que nela ocorram As amostras anisotroacutepicas apresentam cor diferente da luz incidente

Procedimento experimental e equipamento utilizado

O equipamento usado esquematicamente representado na Figura 43 eacute constituiacutedo por uma placa de aqueci-

mento DSC 600 da Linkam systems por um bloco central constituiacutedo por uma unidade CI94 cuja funccedilatildeo eacute

controlar a temperatura nas etapas de aquecimento arrefecimento uma unidade LNP942 que controla a

refrigeraccedilatildeo uma unidade VTO232 e um computador Intel (R) Pentium (R) 4 que controla todo o sistema A

ceacutelula eacute aquecida com um microforno cuja temperatura eacute controlada por sensores de Pt100 Para a observaccedilatildeo

Polarizador Amostra Analisador Detector

61

oacuteptica foi utilizado um microscoacutepio Leica DMRB uma cacircmara de viacutedeo Sony CCD-IRISRGB modelo DXC-

151 AP um monitor Sony HR Triniton modelo PVM-2053MD e um gravador de viacutedeo Sony SV0-1500P VHS

VCR Na anaacutelise de imagem usou-se o software da Linkam systems com RTVMS (Real Time Viacutedeo Measurement

System)

As amostras foram preparadas por dispersatildeo de uma pequena quantidade do material a estudar na ceacutelula da

amostra sendo esta coberta com uma tampa A dispersatildeo do material na ceacutelula permite estudar o comporta-

mento de partiacuteculas isoladas o que poderaacute ser uacutetil no caso da amostra ter comportamento heterogeacuteneo As

imagens foram obtidas por utilizaccedilatildeo combinada de luz polarizada e de compensadores de onda o que confere

agrave imagem de fundo uma cor uacutenica e natildeo negra Usou-se uma ampliaccedilatildeo de 200X

As amostras foram estudadas aquecendo a amostra entre os 25ordmC e a fusatildeo tendo sido usada uma velocidade

de 10ordmCmin

Figura 43 ndash Representaccedilatildeo esquemaacutetica do equipamento usado em termomicroscopia A ndash Placa de aquecimento B ndash

Microscoacutepio C ndash Cacircmara de viacutedeo D ndash Computador E ndash Interface graacutefica F ndash Sistema de controle da refri-

geraccedilatildeo G ndash Interface de computador H ndash Viacutedeo gravador I ndash Monitor J ndash Depoacutesito de azoto liacutequido

4123 ndash Conjugaccedilatildeo dos meacutetodos de Termomicroscopia e DSC

Os resultados obtidos a partir de medidas de DSC satildeo normalmente reprodutiacuteveis e quantitativos mas natildeo

podem estar sempre prontamente correlacionadas com a respectiva transformaccedilatildeo de fase ou reacccedilatildeo quiacutemica

que ocorre na substacircncia Tecircm sido feitas tentativas para melhorar alguns meacutetodos termoanaliacuteticos atraveacutes de

uma correlaccedilatildeo entre os seus resultados e as mudanccedilas fiacutesicas ou quiacutemicas da substacircncia em questatildeo As combi-

naccedilotildees destes dois meacutetodos tecircm demonstrado grande sucesso Os efeitos que natildeo mostram nenhuma mudanccedila

de entalpia significativa com DSC podem muitas vezes ser detectadas com microscopia Por outro lado as

investigaccedilotildees termomicroscoacutepicas requerem muitas vezes estimativas dos calores de transformaccedilatildeo fusatildeo e

cristalizaccedilatildeo[50ndash51]

62

4124 ndash Espectroscopia de Absorccedilatildeo no Infravermelho

A Espectroscopia de Absorccedilatildeo no IV estaacute associada ao uso de radiaccedilatildeo electromagneacutetica nesta regiatildeo do espec-

tro para estudar a composiccedilatildeo e a estrutura da mateacuteria

A energia associada agrave absorccedilatildeo na gama do infravermelho eacute capaz de promover transiccedilotildees vibracionais-

rotacionais vibracionais ou rotacionais Considerando que a faixa mais usual de utilizaccedilatildeo corresponde agrave regiatildeo

do infravermelho meacutedio (4000 a 400 cm-1) o estudo das transiccedilotildees vibracionais eacute o mais importante Para que

uma moleacutecula seja capaz de absorver no infravermelho eacute necessaacuterio que ela apresente variaccedilotildees de momento

dipolar associada ao modo vibracional considerado[3652ndash54]

Assim quando um material for avaliado utilizando radiaccedilatildeo infravermelha seraacute obtido um espectro que rela-

ciona absorvacircncia versus comprimento de onda (normalmente eacute utilizado o nuacutemero de onda que eacute o inverso do

comprimento de onda) que indica a ocorrecircncia ou natildeo de absorccedilatildeo pelo material de energia associada agravequele

comprimento de onda Como os grupos funcionais absorvem em diferentes comprimentos de onda eacute possiacutevel

identificar os grupos quiacutemicos presentes na amostra

O polimorfismo em cristais de compostos orgacircnicos eacute causado por diferentes arranjos estruturais da mesma

moleacutecula Se as interacccedilotildees moleculares no cristal satildeo bastantes fortes decorrentes de um fenoacutemeno como as

ligaccedilotildees de hidrogeacutenio as diferenccedilas nas formas polimoacuterficas podem ser evidenciadas com teacutecnicas como a

Espectroscopia de Absorccedilatildeo no Infravermelho IV

Reflectacircncia Total Atenuada (ATR)

Em 1961 Fahrenfort descreveu uma nova teacutecnica para obtenccedilatildeo de espectros de infravermelho para compostos

orgacircnicos a Reflectacircncia Total Atenuada (ATR ndash Attenuated Total Reflectance)

O modo de ATR eacute uma teacutecnica natildeo destrutiva que permite a obtenccedilatildeo de espectros de amostras soacutelidas ou

liacutequidas tais como soacutelidos pouco soluacuteveis poacutes pastas entre outras Eacute tambeacutem adequado para caracterizaccedilatildeo de

materiais que sejam demasiado finos ou que absorvam demasiado intensamente quando analisados por espec-

troscopia de transmitacircncia Na espectroscopia de infravermelhos por ATR a superfiacutecie da amostra eacute colocada

em contacto com a superfiacutecie de um cristal apropriado muitas vezes feito de Germeacutenio (Ge) ou de Seleneto de

Zinco (ZnSe) A radiaccedilatildeo infravermelha proveniente da fonte passa atraveacutes do cristal Quando o acircngulo de

incidecircncia na interface amostra cristal excede o acircngulo criacutetico a reflexatildeo total interna da radiaccedilatildeo ocorre e uma

onda evanescente eacute estabelecida na interface A radiaccedilatildeo eacute reflectida atraveacutes do cristal penetrando na amostra a

cada reflexatildeo ao longo da superfiacutecie do cristal (como esquematizado na figura seguinte Figura 44)

63

Figura 44 ndash Sistema ATR de muacuteltipla reflexatildeo

O feixe de radiaccedilatildeo perde energia no comprimento de onda em que o material da amostra absorve Apoacutes este

processo a radiaccedilatildeo atenuada resultante eacute direccionada do cristal para o percurso normal do feixe no espectro-

fotoacutemetro sendo medida pelo detector originando o espectro da amostra A profundidade da penetraccedilatildeo da

radiaccedilatildeo na amostra e o nuacutemero total de reflexotildees ao longo do cristal podem ser controlados pela variaccedilatildeo do

acircngulo de incidecircncia assim como pela selecccedilatildeo do tipo de cristal

Num espectrofotoacutemetro ATR tem de existir um contacto muito proacuteximo entre a amostra e a superfiacutecie do cris-

tal uma vez que o efeito ATR tem lugar nesta Daiacute que se utilize por vezes uma prensa de modo a garantir um

perfeito contacto entre a superfiacutecie da amostra e o cristal como no caso dos soacutelidos particulados

Nesta teacutecnica pouca ou nenhuma preparaccedilatildeo da amostra eacute requerida o que constitui uma grande vantagem nos

estudos de polimorfismo podendo ser usada na anaacutelise de uma grande variedade de soacutelidos e liacutequidos consoan-

te o tipo de cristal

Eacute importante realccedilar que apesar dos benefiacutecios esta teacutecnica possui algumas limitaccedilotildees que incluem a sensibili-

dade inferior em comparaccedilatildeo agrave proporcionada pelos meacutetodos convencionais

Procedimento experimental e equipamento utilizado

Os estudos de espectroscopia de absorccedilatildeo no infravermelho foram realizados num espectroacutemetro FTIR Ther-

moNicolet IR300 resoluccedilatildeo de 1cm-1 com a teacutecnica da pastilha de KBr e num PerkinElmer Spectrum 400 FT-

IRATR resoluccedilatildeo de 1cm-1

As amostras foram preparadas misturando-se uma certa quantidade de amostra com brometo de potaacutessio (cer-

ca de 07 mg de amostra e 100 mg de KBr)

4125 ndash Difracccedilatildeo de Raios X

Dentre as vaacuterias teacutecnicas de caracterizaccedilatildeo de materiais a teacutecnica de difracccedilatildeo de raios X eacute a mais indicada na

determinaccedilatildeo das fases cristalinas presentes nesses materiais Isto eacute possiacutevel porque nos cristais os aacutetomos se

64

ordenam em planos cristalinos separados entre si por distacircncias da mesma ordem de grandeza dos comprimen-

tos de onda dos raios X

Ao incidir um feixe de raios X num cristal o mesmo interage com os aacutetomos presentes originando o fenoacutemeno

de difracccedilatildeo A difracccedilatildeo de raios X ocorre segundo a Lei de Bragg (Equaccedilatildeo 1) a qual estabelece a relaccedilatildeo

entre o acircngulo de difracccedilatildeo e a distacircncia entre os planos que a originaram (caracteriacutesticos para cada fase cristali-

na)[55]

Figura 45 ndash Difracccedilatildeo de raios X e a Lei de Bragg[56]

A principal aplicaccedilatildeo da difracccedilatildeo de raios X refere-se agrave identificaccedilatildeo de compostos cristalinos sejam eles orgacirc-

nicos ou inorgacircnicos

Os planos de difracccedilatildeo e as suas respectivas distacircncias interplanares bem como as densidades de aacutetomos (elec-

trotildees) ao longo de cada plano cristalino satildeo caracteriacutesticas especiacuteficas e uacutenicas de cada substacircncia cristalina da

mesma forma que o padratildeo difractomeacutetrico por ela gerado Dentre as vantagens da teacutecnica de difracccedilatildeo de raios

X para a caracterizaccedilatildeo de fases destacam-se a simplicidade e rapidez do meacutetodo a confiabilidade dos resulta-

dos obtidos (pois o perfil de difracccedilatildeo obtido eacute caracteriacutestico para cada fase cristalina) a possibilidade de anaacutelise

de materiais compostos por uma mistura de fases e uma anaacutelise quantitativa destas fases[55]

Os ensaios de difracccedilatildeo de raios X de poacute foram realizados no Centro de Estudos de Materiais no Departamen-

to de Fiacutesica da Universidade de Coimbra

Procedimento experimental e equipamento utilizado

Foi preenchido um capilar de vidro com o poacute obtido pela moagem dos soacutelidos As amostras foram colocadas

num difractoacutemetro de poacute ENRAF-NONIUS (equipado com um detector CPS120 por INEL) e os dados foram

recolhidos durante 5h usando a geometria Debye-Scherrer Foi usada radiaccedilatildeo Cu Kα1 (λ = 1540598Aring) Como

calibrante externo foi usado o AlK(SO4)212H2O

Lei de Bragg nλ = 2d sen θ (Equaccedilatildeo 1) n nuacutemero inteiro (ordem de difracccedilatildeo) λ comprimento de onda dos raios X incidentes d distacircncia interplanar θ acircngulo de difracccedilatildeo

65

Bibliografia

[1] ndash Vencato I Estruturas Cristalinas por Difracccedilatildeo de Raios-X Caderno Brasileiro de Ensino de Fiacutesica Volume 5

(1988)

[2] ndash Atkins P Paula J Atkins Fiacutesico-Quiacutemica LTC Volume 1 7ordfEdiccedilatildeo (2003-2004)

[3] ndash Drago R Physical Methods For Chemists 2ordf Ed Saunders amp H B J College Publishers 17 (1992) 702

[4] ndash Giron D Thermochimica Acta 248 (1995) 1

[5] ndash Nangia A Accounts of Chemical Research 41 5 (2008) 595

[6] ndash Froehlich PE Gasparotto FS Journal of Basic and Applied Pharm Sciences 26 3 (2005) 205

[7] ndash Llinagraves A Goodman J Drug Discovery Today 13 516 (2008) 198

[8] ndash Costa L Universidade Federal do Rio Grande do Sul ldquoAvaliaccedilatildeo do Polimorfismo de Faacutermacos utiliza-

dos para a produccedilatildeo de medicamentos geneacutericos no Brasilrdquo (2005)

[9] ndash Lachman L Liebeman HA et all Teoria e Praacutetica na Induacutestria Farmacecircutica 1 (2005) 505

[10] ndash Bernstein J Crystal Polymorphism Engineering of Crystalline Materials Properties Springer Netherlands (2008) 87

[11] ndash Rodriacuteguez-Spong B Price C et all D Advanced Drug Delivery 56 (2004) 241

[12] ndash Buerger A Ramberger R Mikrochimica Acta 2 (1979) 259

[13] ndash Erdemir D Lee A et all Accounts of Chemical Research 42 (2009) 621

[14] ndash Manrich S Zanotto E et all Poliacutemeros Ciecircncia e Tecnologia ldquoAplicabilidade da Teoria Claacutessica da Nuclea-

ccedilatildeo Modificada (CD-CNT) agrave Cristalizaccedilatildeo de Poliacutemerosrdquo

[15] ndash Aaltonen J Allesoslash M et all European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics 71 (2009) 23

[16] ndash Chis V Picircrnau A et all Chemical Physics 316 (2005) 153

[17] ndash wwwffuppttoxicologiamonografiasano0304TuberculosedocPIRAZINAMIDAhtml

[18] ndash Becker C Dressman JB et all Journal of Pharmaceutical Sciences 97 9 (2008) 3709

[19] ndash Takaki Y Sasada Y Watanabeacute T Acta Crystallographica 13 (1960) 693

[20] ndash Ro G Sorum H Acta Crystallographica B28 (1972) 991

[21] ndash Ro G Sorum H Acta Crystallographica B28 (1972) 1677

[22] ndash Nakata K Takaki Y Memoirs of Osaka Kyoiku University Ser III Natural science and applied science 36 (1987)

93

[23] ndash Borba A Albrecht M et all Physical Chemistry Chemical Physics 10 (2008) 7010

[24] ndash Takano T Sasada Y et all Acta Crystallographica 21 (1966) 514

[25] ndash Borba A Zavaglia A et all Journal of Physical Chemistry A 112 (2008) 45

[26] ndash Marques L Departamento e Centro de Quiacutemica da Universidade de Eacutevora ldquoO Ibuprofeno Um faacutermaco com

sucessordquo

[27] ndash Perlovich G Kurkov S et all Journal of Pharmaceutical Sciences 93 (2004) 654

[28] ndash Rasenack N Muumlller B International Journal of Pharmaceutics 245 (2002) 9

[29] ndash Carvalho P Cass Q et all Brazilian Journal of Chemical Engineering 23 (2006) 291

[30] ndash Khan G Jiabi Z Drug Development and Industrial Pharmacy 24(5) (1998) 463

[31] ndash Rasenack N Muumlller W Development and Industrial Pharmacy 28 (2002) 1077

66

[32] ndash Dudognon E Danegravede F et all Pharmaceutical Research 25 (2008) 2853

[33] ndash wwwscribdcomdoc4003825Fisica-Difraccao-de-Raio-X (28082010)

[34] ndash Delgado M Marquez F et all Spectroscopy Lett 21 (1998) 841

[35] ndash Lautie A Froment F et all Spectroscopy Lett 9 (1976) 289

[36] ndash Chis V Pirnau A et all Chemical Physics 316 (2005) 153

[37] ndash Kalkar K Bhosekar M et all Spectrochimica Acta Part A 45 (1989) 635

[38] ndash Favila A Gallo M Mitnik D Journal of Molecular Modeling 13 (2007) 505

[39] ndash Gunasekaran S Sailatha E et all Indian Journal of Pure and Applied Physics 47 (2009) 259

[40] ndash Akyuz S Journal of Molecular Structure 651 (2003) 541

[41] ndash Jurneacuteen P Werngren J et all Antimicrobial Agents and Chemotheraphy 52 5 (2008) 1852

[42] ndash Garekani H Sadeghi F et all Drug Development and Industrial Pharmacy 27(8) (2001) 803

[43] ndash Kawakami K Miyoshi K et all Journal of Pharmaceuticals Sciences 95 (2006) 1354

[44] ndash Lee T Chang G Crystal Growth and Design 9 (2009) 3551

[45] ndash Xue Y Zhao Q et all Journal of Colloid and Interface Science 243 (2001) 388

[46] ndash Sabbah R An W et all Thermochimica Acta 331 (1999) 93

[47] ndash Gatta G Richardson J et all Pure and Applied Chemistry 78 (2006) 1455

[48] ndash Seefeldt K Miller J et all Journal of Pharmaceutical Sciences 96 5 (2007) 1147

[49] ndash Charsley E Stewart C et all Journal of Thermal Analysis and Calorimetry 72 (2003) 1087

[50] ndash Celis K Driessche I et all Measurement Science Review 1 1 (2001) 181

[51] ndash Wiedemann H Bayer G Journal of Thermal Analysis 30 (1985) 1273

[52] ndash wwwgooglept

[53] ndash Brittain H Journal of Pharmaceutical Sciences 86 4 (1997) 405

[54] ndash Norris T Aldridge P Sekulic S Analyst 122 (1997) 549

[55] ndash Albers A Melchiades F et all Ceracircmica 48 305 (2002) 34

[56] ndash Kahn H PMI-2201 Difracccedilatildeo de Raios X 1

[57] ndash Tuberculosis 88 2 (2008) 141

[58] ndash Akyuz S Journal of Molecular Structure 651-653 (2003) 541

[59] ndash Brittain H (ed) Physical Characterization of Pharmaceutical Solids (1995)

[60] ndash Šestaacutek J Comprehensive Analytical Chemistry XII XI (1984)

[61] ndash Casimiro MH Leal JP et all Anaacutelise Calorimeacutetrica aplicada a Poliacutemeros Bioloacutegicos 29

[62] ndash Yu-Chu M Li Thermochimica Acta 476 (2008) 1

[63] ndash Morbidoni H Quiacutemica Viva 3 (2004)

[64] ndash Yoshida S Pharmaceutical Society of Japan 11 5 (1963) 628

[65] ndash Sreevatsan S Pan X et all Antimicrobial Agents and Chemotheraphy 41 3 (1997) 636

[66] ndash Wesotowski M Konarski T Journal of Thermal Analysis 45 (1995) 1199

[67] ndash Vippagunta S Brittain H Grant D Advanced Drug Delivery 48 (2001) 3

[68] ndash Nunes S Euseacutebio M et all International Journal of Pharmaceutics 285 (2004) 13

[69] ndash Akalin E Akyuz S Vibrational Spectroscopy 42 (2006) 333

[70] ndash Szablowicz M Karpiński A et all Transition Metal Chemistry 31 (2006) 1075

67

[71] ndash Castro R Maria T et all Crystal Growth amp Design 10 (2010) 274

[72] ndash Correcirca R Lima D et all Laboratoacuterio de Cristalografia Instituto de Fiacutesica de Satildeo CarlosUSP

[73] - Buerger A Ramberger R Mikrochimica Acta 2 (1979) 273

[74] ndash Wirth D Stephenson G Organic Process Research amp Development 1 (1997) 55

[75] ndash Wang Y Li Y et all Spectrochimica Acta Part A 56 (2000) 2637

[76] ndash Byrn S Pfeiffer R et all Pharmaceutical Research 12 (1995) 945

[77] ndash Khankari R Grant D Thermochimica Acta 248 (1995) 61

[78] ndash Gavezzotti A Fillippini G Journal of the American Chemical Society 117 (1995) 12299

[79] ndash Hancock B Zografi G Journal of Pharmaceuticals Sciences 86 (1997) 1

[80] ndash Yu L Advanced Drug Delivery Reviews 48 (2001) 27

[81] ndash Kitamura M Journal of Crystal Growth 237-239 (2002) 2205

[82] ndash Snider D Addicks W et all Advanced Drug Delivery Reviews 56 (2004) 391

[83] ndash Allesoslash M Berg F et all Journal of Pharmaceuticals Sciences 97 (2008) 2145

[84] ndash Lerdkanchanaporn S Dollimore D Journal of Thermal Analysis 49 (1997) 879

[85] ndash Beach J Park M et all Pharmaceutical Development and Technology 10 (2005) 413

[86] ndash Passerini N Albertini B et all European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics 15 (2002) 71

68

69

Apecircndice

70

71

Algoriacutetmo de decisatildeo Q6A

(1)

Pesquisa de polimor-fos com o novo

faacutermaco

Apresenta diferentes polimorfos

NAtildeO Nenhuma acccedilatildeo a ser

tomada

SIM

Caracterizar as formas por - Difracccedilatildeo de raios-X de poacute - DSC Anaacutelise Teacutermica - Microscopia - Espectroscopia

IR PARA 2

72

(2)

Os polimorfos apre-sentam diferentes

propriedades

NAtildeO

SIM

Afecta a seguranccedila e a eficaacutecia do faacutermaco

Nenhum teste ou criteacuterio de aceitaccedilatildeo para o faacutermaco

NAtildeO

SIM

Estabelecer um criteacuterio de aceitaccedilatildeo para os polimorfos do faacutermaco IR PARA 3

73

(3)

Observa-se em (1) que primeiramente se estabelecem as caracteriacutesticas das possiacuteveis formas cristalinas do faacuter-

maco e as suas propriedades fiacutesico-quiacutemicas conforme o caso bem como a sua forma de detecccedilatildeo pelas meto-

dologias indicadas

Posteriormente a acccedilatildeo (2) visa estabelecer o impacto destas formas polimoacuterficas na seguranccedila e eficaacutecia do

faacutermaco auxiliando na determinaccedilatildeo de criteacuterios de aceitaccedilatildeo do faacutermaco e na avaliaccedilatildeo do risco sanitaacuterio que

representa tal fenoacutemeno num caso especiacutefico Havendo este risco o ICH estabeleceu em (3) vias de monitori-

zaccedilatildeo das alteraccedilotildees

O faacutermaco encontra-se dentro dos criteacuterios de

aceitaccedilatildeo dos ensaios de qualidade com modifica-

ccedilatildeo na proporccedilatildeo dos polimorfos

SIM Nenhum teste ou criteacuterio de aceitaccedilatildeo

para o faacutermaco

NAtildeO

Monitorar o polimorfismo durante a estabilidade do faacutermaco

A modificaccedilatildeo pode afectar a seguranccedila ou a

eficaacutecia

NAtildeO Natildeo haacute necessidade de estabelecer criteacuterios de aceitaccedilatildeo para polimorfis-

mo do faacutermaco

SIM

Estabelecer criteacuterios de aceitaccedilatildeo consis-tente com a seguranccedila eou eficaacutecia

35

Figura 217 ndash a) Curvas de aquecimento da pza cristalizada de dioxano polimorfos β e γ m = 166 mg β = 10ordmCmin b)

Imagens de termomicroscopia registadas antes e depois da transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido

Estabilidade relativa dos polimorfos de pirazinamida

Todas as transiccedilotildees de fase verificadas no estudo da pirazinamida satildeo endoteacutermicas e na ausecircncia de mudanccedilas

conformacionais significativas da moleacutecula de pza nos diferentes polimorfos este comportamento aponta para

uma relaccedilatildeo enantiotroacutepica entre as fases envolvidas [122641] De acordo com Burger e Ramberger esta regra

da entalpia da transiccedilatildeo faz previsotildees correctas em 99 dos casos [26] A partir do estudo do comportamento

teacutermico das formas α β δ e γ da pirazinamida pode-se prever o diagrama energia de Gibbs em funccedilatildeo da tem-

peratura que se apresenta na Figura 218

Figura 218 ndash Diagrama de energia temperatura das formas cristalinas (α β δ e γ) da pirazinamida G representa a ener-

gia de Gibbs T a temperatura de transiccedilatildeo

Temperatura (ordmC)

dQ

dt

(mW

)

a) b)

Antes da transiccedilatildeo Depois da Transiccedilatildeo

Temperatura

Energ

ia

36

De acordo com este diagrama o polimorfo δ eacute a forma soacutelida termodinamicamente estaacutevel agrave temperatura

ambiente e o polimorfo γ eacute a forma cristalina mais estaacutevel acima de ~ 145ordmC De realccedilar a elevada estabilidade

cineacutetica de todas as formas polimoacuterficas da pirazinamida

22 Estudo da Picolinamida

Na tabela satildeo apresentadas imagens registadas sob luz polarizada das formas soacutelidas obtidas por cristalizaccedilatildeo a

partir das soluccedilotildees e tambeacutem da amostra de partida

Tabela 26 ndash Picolinamida Imagens dos soacutelidos obtidos em diferentes condiccedilotildees experimentais (luz polarizada

ampliaccedilatildeo 200x)

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

1

-

Amostra comercial

4

Etanol

P1

2

Acetato de etilo

P1

5

Etanol

P2

3

Acetato de etilo

P2

Foram observadas formas cristalinas com diferentes morfologias Quer na utilizaccedilatildeo de acetato de etilo quer na

amostra comercial foram obtidos cristais com a forma de placas apesar de apresentarem tamanhos diferentes

Os cristais que precipitaram usando etanol como solvente apresentam a forma de aglomerados esfeacutericos

Devido a problemas teacutecnicos com o difractoacutemetro de raios-X de poacute do Departamento de Fiacutesica da Universida-

de de Coimbra natildeo foi possiacutevel caracterizar as amostras por este meacutetodo

221 ndash Estudo da Picolinamida comercial

Apenas a picolinamida comercial foi caracterizada num equipamento de difracccedilatildeo de raios-X de poacute sendo a

amostra sujeita a moagem antes do ensaio O difractograma obtido estaacute representado na Figura 219 juntamen-

te com o espectro simulado da forma cristalina de picolinamida que se encontra caracterizada estruturalmente

37

[24] O difractograma de poacute da picolinamida comercial tem picos caracteriacutesticos a 2θ = 1665 1737 2068

2516 2802 3500ordm

10 20 30 40

Inte

nsid

ade

2Theta

b) Simulado

a) Experimental

Figura 219 ndash Espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute da picolinamida comercial a) experimental b) simulado

Da comparaccedilatildeo entre os dois difractogramas natildeo eacute possiacutevel afirmar que nos dois casos as moleacuteculas tenham a

mesma orientaccedilatildeo cristalograacutefica Voltaremos a discutir estes resultados mais tarde

O comportamento teacutermico da amostra de picolinamida comercial foi investigado por calorimetria diferencial de

varrimento e por termomicroscopia com luz polarizada

Na Figura 220 eacute apresentada uma curva tiacutepica obtida no estudo da picolinamida comercial por calorimetria

diferencial de varrimento com uma velocidade de varrimento β = 10ordmCmin realizando um aquecimento de

25ordmC ateacute 115ordmC

20 40 60 80 100

20

40

Temperatura (C)

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Figura 220 ndash Curva de DSC para a PA comercial aquecimento de 25ordmC ateacute 115ordmC β = 10ordmCmin m = 138mg

A curva de DSC da PA comercial Figura 220 apresenta tipicamente trecircs sinais endoteacutermicos De um conjunto

de 3 amostras independentes obteve-se para o 1ordmpico os valores de Tonset = (802plusmn005) ordmC e ∆H =

38

(020plusmn001)kJmol para o 2ordmpico os valores de Tonset = (10175plusmn008) ordmC e ∆H = (022plusmn001) kJmol e para o

3ordmpico os valores de Tonset = (1067plusmn01) ordmC e ∆H = (187plusmn005) kJmol Tabela 27

Tabela 27 ndash Valores de temperatura e de entalpia das transiccedilotildees de fase registadas no aquecimento da pico-

linamida amostra comercial β = 10ordmCmin

1ordmPico 2ordmPico 3ordmPico

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) 1 802 020 1018 022 1066 187 2 802 019 1017 022 1068 187 3 802 020 1018 021 1067 188

Meacutedia e desvio padratildeo 802plusmn005 020plusmn001 10175plusmn008 022plusmn001 1067plusmn01 187plusmn005

Imagens de termomicroscopia obtidas num varrimento realizado em condiccedilotildees idecircnticas satildeo apresentadas na

Figura 221 e confirmam o primeiro processo endoteacutermico como uma transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido

25ordmC 86ordmC 96ordmC 98ordmC

108ordmC 115ordmC

Figura 221 ndash Transiccedilotildees de fase observadas para a PA comercial por termomicroscopia de luz polarizada no decurso do

aquecimento de 25ordmC a 115ordmC β = 10ordmCmin ampliaccedilatildeo 200x

Uma vez confirmada a existecircncia de transiccedilotildees soacutelido-soacutelido no aquecimento da amostra de picolinamida

comercial estudou-se este processo em mais pormenor Fizeram-se ciclos de aquecimento arrefecimento ateacute

95ordmC e ateacute 105ordmC (temperaturas a que se verifica o fim da transiccedilatildeo) que se encontram representadas nas Figu-

ras 222 e 223

39

20 30 40 50 60 70 80 90 100

19

20

21F

luxo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

Arrefecimento

1 Aquecimento

20 40 60 80 100 120

20

30

40

Temperatura (C)

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Figura 222 ndash Curvas de DSC para a PA comercial β = 10ordmCmin m = 147mg a) aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC segui-

do de arrefecimento ateacute 25ordmC b) 2ordm aquecimento de 25ordmC ateacute 115ordmC

20 30 40 50 60 70 80 90 100 110

19

20

21

22

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

Arrefecimento

1 Aquecimento

20 40 60 80 100 120

20

30

40

Temperatura (C)

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Figura 223 ndash Curvas de DSC para a PA comercial β = 10ordmCmin m = 143mg a) aquecimento de 25ordmC ateacute 105ordmC segui-

do de arrefecimento ateacute 25ordmC b) 2ordm aquecimento de 25ordmC ateacute 115ordmC

Como eacute visiacutevel na Figura 222 no processo de arrefecimento natildeo eacute registada qualquer transiccedilatildeo de fase o que se

confirma pela ausecircncia de endoteacutermica correspondente agrave transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido na curva b) Em contrapartida

no processo de arrefecimento ilustrado na Figura 223 regista-se um processo exoteacutermico de baixa energia e no

aquecimento subsequente apenas o principal pico de fusatildeo eacute observado

Antes de passar agrave avaliaccedilatildeo por espectroscopia de Infravermelho dos diferentes soacutelidos obtidos nestes ciclos de

aquecimento arrefecimento referiremos os resultados de estudos por DSC dos soacutelidos obtidos por arrefeci-

mento do fundido

Nas Figuras 224 e 225 ilustram-se alguns resultados de ciclos de aquecimento arrefecimento a partir do fun-

dido β = 10ordmCmin Como se vecirc na Figura 224 c) apoacutes a cristalizaccedilatildeo do fundido satildeo obtidos dois picos de

elevada entalpia com Tonset = 102ordmC e 106ordmC que indiciam fusatildeo de duas formas polimoacuterficas diferentes Com

base nestes resultados eacute razoaacutevel interpretar a transiccedilatildeo a 102ordmC como um processo de fusatildeo Neste sentido o

ciclo aquecimento arrefecimento ilustrado na Figura 223 a) terminaria com a fusatildeo de uma contribuiccedilatildeo resi-

a) b)

a) b)

40

dual de uma forma soacutelida que no arrefecimento cristaliza no polimorfo mais abundante obtendo-se em seguida

fusatildeo desta forma pura Figura 223 b) Pode concluir-se que da comparaccedilatildeo das Figuras 224 e 225 que o arre-

fecimento do fundido pode resultar em formaccedilatildeo de estruturas diferentes em ciclos diferentes

20 40 60 80 100 120

-20

-10

0

10

20

30

40

50

Flu

xo

de C

alo

r (m

W)

Temperatura (C)

c) 2 Aquecimento

b) Arrefecimento

a) 1 Aquecimento

Figura 224 ndash Curvas de DSC para a PA comercial β = 10ordmCmin m = 164mg aquecimento seguido de arrefecimento e

novo aquecimento

20 40 60 80 100 120

-50

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

50

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

e) 3 Aquecimento

d) 2 Arrefecimento

c) 2 Aquecimento

b) 1 Arrefecimento

a) 1 Aquecimento

Figura 225 ndash Curvas de DSC para a PA comercial m = 147mg 1ordmaquecimento β = 10ordmCmin 1ordmarrefecimento β =

1ordmCmin 2ordmaquecimento β = 10ordmCmin 2ordmarrefecimento β = 10ordmCmin 3ordmaquecimento β =

10ordmCmin

Foram registados os espectros de FTIRATR da amostra obtida em ciclos de aquecimento arrefecimento

como referidos na Figura 222 a) e 223 a) Os espectros satildeo apresentados na Figura 226 onde estatildeo tambeacutem

identificadas as bandas principais

41

000

005

010

015

1612

316832751294

695

749

784

825

996

1043

10881155

1221

1246

1288

1386

1440

1468

15671586

1668

C 105

000

007

014

16143060

327434113450

1567

695

749

793

825

910

996

104310911164

1250

1288

1386

1443

1468

1586

Ab

so

rva

ncia

u

a

C 95

3300 3000 2700 1600 1400 1200 1000 800

000

008

016

3060

3451

15671601

1662

31663432

698

755

793

828907

996

10401094

1145

1285

1386

1440

15861659

3166

3273

Numero de onda cm-1

C 253415

Figura 226 ndash Espectro de IVATR da PA comercial a) composto de partida b) apoacutes aquecimento ateacute 95ordmC c) apoacutes

aquecimento ateacute 105ordmC

Eacute interessante verificar a semelhanccedila do perfil das bandas do espectro da picolinamida comercial Figura 226 a)

na regiatildeo de elongaccedilatildeo do NndashH com o dos espectros dos polimorfos α e δ da pirazinamida (Figuras 25 e 27)

Relembremos que nestas duas fases da pirazinamida haacute associaccedilatildeo molecular com a formaccedilatildeo de dois diacutemeros

centrossimeacutetricos que estatildeo tambeacutem presentes no cristal da picolinamida

Os espectros dos soacutelidos resultantes dos diferentes tratamentos teacutermicos diferem principalmente como espera-

do na regiatildeo de elongaccedilatildeo do NndashH e na amida I O espectro c) apresenta grande semelhanccedila com o obtido por

Fausto e Colaboradores [23 25] para um cristal obtido por annealing dum filme de vidro a T = 280 K e corres-

ponde a um polimorfo diferente do que estaacute presente na amostra de partida

O espectro apresentado na Figura 226 b) na interpretaccedilatildeo que temos vindo a fazer seria originado por uma

mistura de polimorfos Para a validaccedilatildeo desta interpretaccedilatildeo seraacute essencial proceder ao estudo por difracccedilatildeo de

raios-X de poacute das amostras preparadas de modo idecircntico

Numa nota final apresenta-se na Figura 227 A o espectro FTIRATR registado apoacutes moagem da amostra de

picolinamida comercial em almofariz no procedimento habitualmente usado na preparaccedilatildeo de pastilha para

infravermelho Como eacute evidente da comparaccedilatildeo com o espectro da amostra analisada sem preparaccedilatildeo Figura

227 B a moagem produz alteraccedilatildeo da forma polimoacuterfica Lembremos que na obtenccedilatildeo do espectro de difrac-

ccedilatildeo de raios-X de poacute apresentado na Figura 219 se procedeu agrave moagem do composto Seraacute portanto necessaacute-

rio realizar mais ensaios sobre a amostra comercial para confirmar as conclusotildees que a Figura 219 indica as

diferenccedilas observadas nos difractogramas poderatildeo resultar da moagem da amostra

a)

b)

c)

42

3600 3500 3400 3300 3200 3100 3000 2900 2800

000

005

010

015

Ab

so

rvacircn

cia

(u

a)

Numero de onda (cm-1)

B Amostra comercial

A Amostra comercial sujeita a moagem

1600 1400 1200 1000 800 600

000

005

010

015

020

025

030

Abso

rvacirc

ncia

(u a

)

Numero de onda (cm-1)

B Amostra comercial

A Amostra comercial sujeita a moagem

Figura 227 ndash Espectro de IVATR da picolinamida a) 3600 ndash 2800 cm-1 b) 1700 ndash 600 cm-1 A amostra comercial sujeita

a moagem B amostra comercial

222 ndash Estudo da Picolinamida cristalizada em acetato de etilo e em etanol

A investigaccedilatildeo do comportamento teacutermico das diferentes amostras obtidas por cristalizaccedilatildeo em soluccedilatildeo por

calorimetria diferencial de varrimento de 25ordmC ateacute agrave fusatildeo estaacute ilustrado nas Figuras 228 a 229 Para os soacutelidos

obtidos por cristalizaccedilatildeo em etanol e em acetato de etilo agrave temperatura ambiente eacute registado um pico de fusatildeo

largo com temperatura de onset entre 96 e 97ordmC e entalpia compreendida entre 15 e 18 kJmol Os ensaios

foram efectuados 3 semanas apoacutes a preparaccedilatildeo das amostras e natildeo eacute expectaacutevel que a largura do pico possa ser

devida agrave contaminaccedilatildeo com o solvente Em ensaios realizados dois meses mais tarde verificou-se que natildeo ocor-

reu alteraccedilatildeo na amostra cristalizada de etanol enquanto que evoluccedilatildeo niacutetida teve lugar na amostra cristalizada

de acetato de etilo agrave temperatura ambiente Figuras 230 e 231

Na amostra obtida por cristalizaccedilatildeo em acetato de etilo com evaporaccedilatildeo do solvente a 4ordmC para aleacutem deste

primeiro pico eacute tambeacutem observado um segundo pico com temperatura de onset Tonset ~ 105ordmC Estes resulta-

dos apontam para a existecircncia de polimorfos gerados concomitantemente por este meacutetodo de cristalizaccedilatildeo

estando previstas novas experiecircncias para verificar a reprodutibilidade dos resultados e caso esta se confirme a

investigaccedilatildeo do soacutelido obtido por difracccedilatildeo de raios-X de poacute e de monocristal

a) b)

43

20 40 60 80 100 120

20

25

30

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

b) PA em acetato de etilo (frio)

a) PA em acetato de etilo (T amb)

Figura 228 ndash Curvas de DSC para a PA cristalizada em acetato de etilo β = 10ordmCmin a) meacutetodo P1prime m = 147 mg b)

meacutetodo P2prime m = 148 mg

20 40 60 80 100 120

20

25

30

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

b) PA em etanol (frio)

a) PA em etanol (T amb)

Figura 229 ndash Curvas de DSC para a PA cristalizada em etanol β = 10ordmCmin a) meacutetodo P1prime m = 152 mg b) meacutetodo

P2prime m = 149 mg

44

20 40 60 80 100 120

20

30

40

50

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

b) Aquecimento em Maio

a) Aquecimento em Marccedilo

Figura 230 ndash Curvas de DSC para a PA cristalizada em acetato de etilo agrave temperatura ambiente β = 10ordmCmin a) aque-

cimento em Marccedilo m = 138 mg b) aquecimento em Maio m = 135 mg

20 40 60 80 100 120

20

22

24

26

28

Flu

xo

de

Calo

r (m

W)

Temperatura (C)

b) Aquecimento em Maio

a) Aquecimento em Marccedilo

Figura 231 ndash Curvas de DSC para a PA cristalizada em etanol agrave temperatura ambiente β = 10ordmCmin a) aquecimento em

Marccedilo m = 139 mg b) aquecimento em Maio m = 144 mg

23 Estudo do Ibuprofeno

Como referido na secccedilatildeo 143 estaacute descrito que a mesma forma polimoacuterfica do ibuprofeno eacute obtida por crista-

lizaccedilatildeo em vaacuterios solventes e seguindo vaacuterios meacutetodos experimentais Os cristais tecircm morfologias diferentes e

propriedades mecacircnicas diferentes [28303142]

45

Neste capiacutetulo apresentam-se os resultados preliminares dum estudo calorimeacutetrico das amostras soacutelidas do ibu-

profeno cristalizadas em diferentes solventes e tambeacutem de amostras comerciais de duas origens distintas reali-

zado com o objectivo de averiguar o seu comportamento teacutermico

As formas soacutelidas obtidas por cristalizaccedilatildeo a partir das soluccedilotildees do ibuprofeno estatildeo apresentadas na tabela

seguinte

Tabela 28 ndash Imagens de formas soacutelidas do Ibuprofeno obtidas em diferentes condiccedilotildees experimentais (luz pola-

rizada 200x)

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

1

-

Comercial Sigma

4

Acetona

P2

2

Acetona

P1

5

n-Hexano

P2

3

n-Hexano

P1

Efectuou-se um estudo por difracccedilatildeo de raios-X de poacute das amostras de Ibuprofeno da Sigma e da amostra cris-

talizada de n-Hexano agrave temperatura ambiente O difractograma obtido experimentalmente para a amostra da

Sigma e o simulado para a forma I estatildeo representados na Figura 232 O espectro obtido para a amostra crista-

lizada em n-hexano era indistinguiacutevel destes

0 10 20 30 40

Inte

nsid

ad

e

2Theta

b) IBP Sigma

a) IBP forma I

Figura 232 ndash Espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute do ibuprofeno a) forma I b) Sigma

46

Da comparaccedilatildeo entre os dois difractogramas eacute possiacutevel afirmar que em ambos os casos as moleacuteculas tecircm a

mesma orientaccedilatildeo cristalograacutefica

Iniciou-se o estudo das amostras de ibuprofeno comercial da Sigma e da USP por Calorimetria Diferencial de

Varrimento com uma velocidade de varrimento β = 10ordmCmin realizando um aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC

(Figuras 233 e 234)

20 30 40 50 60 70 80 90

20

25

30

35

40

Temperatura (C)

Flu

xo d

e C

alo

r (m

W)

Figura 233 ndash Curva de DSC para o IBP comercial Sigma aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC β = 10ordmCmin m = 125mg

20 30 40 50 60 70 80 90

20

22

24

26

28

Temperatura (C)

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Figura 234 ndash Curva de DSC para o IBP USP aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC β = 10ordmCmin m = 134mg

As curvas de DSC apresentam apenas um sinal endoteacutermico estando os paracircmetros caracteriacutesticos da curva de

fusatildeo apresentados na Tabela 29

47

Tabela 29 ndash Valores de temperatura e de entalpia da transiccedilatildeo de fase registada no

aquecimento do ibuprofeno amostra da Sigma e da USP β = 10ordmCmin

Sigma USP

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

1 747 251 752 257 2 753 253 752 256 3 751 260 752 256 4 751 246 752 257

Meacutedia e desvio padratildeo 751plusmn03 253plusmn05 752plusmn005 257plusmn005

Natildeo haacute diferenccedilas significativas entre os resultados obtidos para as duas amostras apesar do pico de fusatildeo da

amostra da USP ser mais estreito

O estudo das amostras ibuprofeno obtidas por cristalizaccedilatildeo de acetona (P1 e P2) foi realizado por calorimetria

diferencial de varrimento na mesma gama de temperatura com velocidades de varrimento diferentes (β =

10ordmCmin e β = 2ordmCmin Figura 235)

70 75 80

18

20

22

24

26

28

30

32

34

36

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

2 - Cristalizaccedilao a frio

1 - Cristalizaccedilao agrave T amb

70 75 80

18

20

22

24

26

28

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

4 - Cristalizaccedilao a frio

3 - Cristalizaccedilao agrave T amb

Figura 235 ndash Curva de DSC para o IBP cristalizado de acetona procedimentos P1rsquo e P2rsquo aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC

a) β = 10ordmCmin m = 134mg b) β = 2ordmCmin 3 m = 138mg 4 m = 135 mg

O pico de fusatildeo obtido a partir da amostra cristalizada agrave temperatura ambiente apresenta-se parcialmente divi-

dido Uma explicaccedilatildeo comum para este facto eacute a existecircncia de polimorfismo Os paracircmetros caracteriacutesticos

destas curvas estatildeo apresentados na Tabela 210

a) b)

3

4

48

Tabela 210 ndash Valores de temperatura e de entalpia da transiccedilatildeo de fase registada no aquecimento do ibuprofeno

cristalizado de acetona β = 10ordmCmin e β = 2ordmCmin

A partir dos resultados apresentados na Tabela 210 podemos concluir que os cristais obtidos por cristalizaccedilatildeo a

baixa temperatura fundem aproximadamente 1ordmC abaixo dos cristais obtidos por cristalizaccedilatildeo agrave temperatura

ambiente Verifica-se ainda que mesmo a velocidades de varrimento diferentes os cristais obtidos nas mesmas

condiccedilotildees apresentam temperatura de fusatildeo muito semelhante

Os termogramas obtidos no estudo do ibuprofeno cristalizado de n-hexano (P1 e P2) por calorimetria dife-

rencial de varrimento com velocidades de varrimento diferentes (β = 10ordmCmin e β = 2ordmCmin) estatildeo apre-

sentados na Figura 236 e na Tabela 211

70 75 80

12

14

16

18

20

22

24

26

28

30

32

34

36

38

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

2 - Cristalizaccedilao a frio

1 - Cristalizaccedilao agrave T amb

70 75 80

20

22

24

26

28

30

Flu

xo d

e C

alo

r (m

W)

Temperatura (C)

4 - Cristalizaccedilao a frio

3 - Cristalizaccedilao agrave T amb

Figura 236 ndash Curva de DSC para o IBP cristalizado de n-hexano procedimentos P1rsquo e P2rsquo aquecimento de 25ordmC ateacute

95ordmC a) β = 10ordmCmin 1 m = 143mg 2 m = 139 mg b) β = 2ordmCmin 3 m = 140mg 4 m = 137 mg

A partir dos resultados podemos concluir que os cristais obtidos agrave temperatura ambiente e os cristais obtidos

com a cristalizaccedilatildeo a frio natildeo apresentam grande diferenccedila a niacutevel de temperatura e entalpia de fusatildeo No entan-

to o sinal obtido a partir da amostra cristalizada agrave temperatura ambiente aquecida tanto a 10ordmCmin como a

2ordmCmin apresenta-se dividido apesar da divisatildeo ser mais notoacuteria a 2ordmCmin

Cristalizaccedilatildeo agrave T amb Cristalizaccedilatildeo a frio

β 10ordmCmin 2ordmCmin 10ordmCmin 2ordmCmin

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

1 747 215 751 203 733 223 737 232

2 739 233 731 201 733 219 738 228

3 752 228 731 219 744 223 739 229

4 749 237 745 237 738 223 739 231

5 752 249 746 243 742 218 740 230

6 749 235 760 241 743 224 736 229

Meacutedia e desvio padratildeo 748plusmn05 233plusmn11 744plusmn10 224plusmn17 739plusmn05 222plusmn03 738plusmn02 230plusmn02

a) b)

49

Tabela 211 ndash Valores de temperatura e de entalpia da transiccedilatildeo de fase registada no aquecimento do ibuprofeno

cristalizado de n-hexano β = 10ordmCmin e β = 2ordmCmin

A partir dos resultados obtidos por DSC verificou-se que tanto a amostra cristalizada de acetona como a amos-

tra cristalizada de n-hexano ambas agrave temperatura ambiente apresentavam um pico de fusatildeo composto o que

pode indicar a ocorrecircncia de transiccedilotildees soacutelido-soacutelido e aleacutem disso temperatura de fusatildeo que difere da das

amostras obtidas na Sigma e na USP Sendo assim fez-se um estudo mais pormenorizado das amostras cristali-

zadas de n-hexano por comparaccedilatildeo com as amostras de ibp da Sigma e da USP por espectroscopia de IV para

caracterizaccedilatildeo da forma inicial A Figura 237 mostra os espectros de espectroscopia de IV-ATR das amostras

3000 2800 2600 2400

000

005

010

015

020

2540

2540

2540

2542

2601

2601

2601

2601

2631

2631

2631

2631

2729

2728

2728

2728

2850

2850

2850

2850

2868

2868

2868

2868

2877

2875

2875

2876

2924

2922

2922

2924

2954

2954

2956

Ab

so

rvacirc

ncia

(u

a

)

Numero de Onda (cm-1)

IBP USP

IBP comercial

IBP n-Hexano (frio)

IBP n-Hexano (Tamb)

2954

1800 1600 1400 1200 1000 800

000

005

010

015

020

025

030

035

040

045

050668

690747

779

849

867936

948

9701007

1070

1092

1124

1184

1231

12681320

1379

1419

14621506

Ab

so

rvacircncia

(u

a

)

Numero de Onda (cm-1)

IBP USP

IBP comercial

IBP n-Hexano (frio)

IBP n-Hexano (Tamb)

1712

Figura 237 ndash Espectro de IV (25ordmC) ibp USP ibp Sigma e ibp cristalizado de n-hexano a) 3100 ndash 2400 cm-1 b) 1800 ndash

650 cm-1

Os espectros de infravermelho das amostras a 25ordmC apontam para que se trate da mesma forma polimoacuterfica

Espectros de difracccedilatildeo de raios-X de poacute da amostra da Sigma e da amostra obtida por cristalizaccedilatildeo em n-

hexano natildeo mostraram tambeacutem diferenccedilas

Assim sendo a partir destes resultados natildeo satildeo detectadas diferenccedilas significativas entre as amostras de partida

e entatildeo as diferenccedilas registadas no comportamento teacutermico natildeo apontam para polimorfismo mas para altera-

ccedilotildees na formaccedilatildeo dos cristais nomeadamente no crescimento e tamanho das partiacuteculas[43ndash45] Estudos adicio-

nais satildeo necessaacuterios para confirmar esta hipoacutetese

Cristalizaccedilatildeo agrave T amb Cristalizaccedilatildeo a frio

β 10ordmCmin 2ordmCmin 10ordmCmin 2ordmCmin

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

1 741 224 744 236 742 247 744 249

2 744 223 748 234 746 242 742 247 3 740 225 745 238 743 246 740 242

4 743 227 747 237 743 243 745 240 Meacutedia e desvio padratildeo 742plusmn02 225plusmn02 746plusmn02 236plusmn02 743plusmn01 244plusmn02 743plusmn02 245plusmn04

50

51

Capiacutetulo 3

52

53

3 Conclusotildees

Alguns pontos discutidos nesta dissertaccedilatildeo merecem ser referidos como observaccedilotildees conclusivas A Calorime-

tria Diferencial de Varrimento (DSC) eacute um valioso instrumento de investigaccedilatildeo para caracterizar formas poli-

moacuterficas Com esta teacutecnica recolhe-se uma grande riqueza de informaccedilatildeo em relaccedilatildeo agrave estabilidade da substacircn-

cia em estudo tipo de transformaccedilatildeo que ocorre a uma dada temperatura por aquecimento ou arrefecimento e

mecanismo que preside a cada uma das transformaccedilotildees observadas Mas por si soacute esta teacutecnica natildeo eacute suficiente

para identificar a existecircncia de diferentes polimorfos de um mesmo composto Daiacute haver a necessidade de efec-

tuar um estudo mais completo utilizando teacutecnicas como a termomicroscopia espectroscopia de absorccedilatildeo no

infravermelho e ainda difracccedilatildeo de raios X de poacute

Conseguiram obter-se amostras puras de trecircs formas polimoacuterficas da pirazinamida a forma alfa (PZA comercial

e cristalizada em aacutegua) a forma delta (PZA cristalizada de acetona) e a forma gama (PZA obtida por liofiliza-

ccedilatildeo) as quais foram caracterizadas por espectroscopia de infravermelho

O polimorfo alfa da pirazinamida (α-PZA) e a forma delta (δ-PZA) por aquecimento transformam-se no poli-

morfo gama (γ-PZA) A forma gama por sua vez por aquecimento natildeo sofre qualquer transformaccedilatildeo de fase

ateacute agrave fusatildeo Foi possiacutevel tambeacutem identificar a transiccedilatildeo δrarrα em amostra do polimorfo delta quando contami-

nado com a forma alfa

Podemos ainda concluir mediante os resultados obtidos e com os conhecimentos adquiridos que estamos

perante casos de enantiotropia sendo o polimorfo delta a forma termodinamicamente estaacutevel agrave temperatura

ambiente Todos os polimorfos de pirazinamida satildeo cineticamente estaacuteveis agrave temperatura ambiente

No que diz respeito agrave picolinamida eacute interessante verificar a semelhanccedila do perfil das bandas do espectro da

picolinamida comercial na regiatildeo de elongaccedilatildeo do NndashH com o dos espectros dos polimorfos α e δ da pirazi-

namida Relembremos que nestas duas fases da pirazinamida haacute associaccedilatildeo molecular com a formaccedilatildeo de dois

diacutemeros centrossimeacutetricos que estatildeo tambeacutem presentes no cristal da forma I da picolinamida Verificou-se

ainda que a amostra comercial de picolinamida quando sujeita a moagem sofre alteraccedilatildeo da forma polimoacuterfica

No estudo realizado por DSC foi possiacutevel identificar pelo menos duas formas polimoacuterficas

Em ciclos de aquecimento arrefecimento verifica-se que o arrefecimento do fundido pode resultar em forma-

ccedilatildeo de estruturas diferentes em ciclos diferentes

A cristalizaccedilatildeo em acetato de etilo a 4ordmC aponta para a existecircncia de polimorfos gerados concomitantemente

por este meacutetodo de cristalizaccedilatildeo Estatildeo previstas novas experiecircncias para verificar a reprodutibilidade dos resul-

tados e caso esta se confirme a investigaccedilatildeo dos soacutelidos obtidos por difracccedilatildeo de raios-X de poacute e de monocris-

tal Quanto ao estudo das amostras cristalizadas em etanol e acetato de etilo em ensaios realizados dois meses

apoacutes a preparaccedilatildeo das amostras verificou-se que natildeo ocorreu alteraccedilatildeo na amostra cristalizada de etanol

enquanto que evoluccedilatildeo niacutetida teve lugar na amostra cristalizada de acetato de etilo por evaporaccedilatildeo do solvente agrave

temperatura ambiente

No estudo das amostras do ibuprofeno a partir dos resultados obtidos por DSC verificou-se que tanto a amos-

tra cristalizada de acetona como a amostra cristalizada de n-hexano ambas agrave temperatura ambiente apresenta-

54

vam um pico de fusatildeo composto o que poderia indicar a presenccedila de uma mistura de polimorfos mas atraveacutes

de um estudo mais pormenorizado usando Espectroscopia de Infravermelho e Difracccedilatildeo de Raios-X de poacute

esta hipoacutetese natildeo eacute aparentemente suportada podendo a divisatildeo dos picos dever-se ao tamanho das partiacuteculas

formadas durante o crescimento dos cristais Esta hipoacutetese teraacute de ser confirmada em trabalho futuro Este eacute

um exemplo interessante da importacircncia da utilizaccedilatildeo combinada de diferentes meacutetodos de estudo na investiga-

ccedilatildeo de polimorfismo

55

Capiacutetulo 4

56

57

4 Experimental

41 Materiais e Meacutetodos

411 ndash Materiais

4111 - Preparaccedilatildeo das amostras

A pirazinamida utilizada neste trabalho foi fornecida pela Fluka com uma pureza superior a 99 As amostras

de partida de picolinamida e ibuprofeno foram adquiridas agrave Sigma com purezas de 98 e 99 respectivamen-

te tendo-se usado tambeacutem ibuprofeno padratildeo USP

Na geraccedilatildeo das formas polimoacuterficas da pirazinamida foram usados diferentes processos de cristalizaccedilatildeo No

procedimento cristalizaccedilatildeo a partir de soluccedilotildees P1 usaram-se ~ 005 mmol do composto de partida dissolvidas

em 6 mL de um dado solvente agrave temperatura ambiente as soluccedilotildees foram filtradas para uma caixa de Petri e o

solvente evaporado agrave temperatura ambiente (~ 20ordmC) Foram usados como solventes aacutegua acetona dioxano

acetonitrilo e os soacutelidos obtidos foram analizados apoacutes um periacuteodo de duas semanas O segundo procedimento

ensaiado P2 consistiu num processo de liofilizaccedilatildeo efectuado num equipamento Labconco 5 soluccedilatildeo aquosa

preacute-congelada a -80ordmC ciclo de liofilizaccedilatildeo -30ordmC durante 2h -10ordmC durante 4h 0ordmC durante 6h 5ordmC durante

6h 10ordmC durante 48h e depois mantida agrave temperatura ambiente

No caso da picolinamida foi avaliada a formaccedilatildeo de formas soacutelidas usando o procedimento P1 descrito para a

pirazinamida (P1) empregando como solventes acetato de etilo e etanol tendo-se tambeacutem estudado cristaliza-

dos a partir do fundido (P2)

Na geraccedilatildeo das formas polimoacuterficas do ibuprofeno foram igualmente usados diferentes processos de cristaliza-

ccedilatildeo usando diferentes condiccedilotildees O procedimento 1 (P1) foi realizado da mesma forma da usada em P1 da

pirazinamida No procedimento 2 (P2) as soluccedilotildees foram preparadas da mesma forma que em P1 e apoacutes a

filtraccedilatildeo foram colocadas num frigoriacutefico a 4ordmC e o solvente evaporou a esta temperatura

Foram utilizados solventes de qualidade analiacutetica

412 ndash Meacutetodos

4121 ndash Calorimetria Diferencial de Varrimento (DSC)

A teacutecnica de Calorimetria Diferencial de Varrimento (DSC) ocupa um lugar de relevo de entre os meacutetodos de

investigaccedilatildeo da estrutura dos soacutelidos Trata-se de um meacutetodo largamente vulgarizado para o qual se dispotildee de

58

equipamento que apresenta na actualidade muitas potencialidades e que permite a obtenccedilatildeo de propriedades

termodinacircmicas com elevado grau de precisatildeo

A Calorimetria Diferencial de Varrimento eacute uma teacutecnica de anaacutelise teacutermica que regista a diferenccedila de fluxo teacuter-

mico entre a amostra e a referecircncia em funccedilatildeo do tempo ou da temperatura no decorrer de um programa de

temperatura preacute-seleccionado Eacute um meacutetodo de variaccedilatildeo entaacutelpica no qual a diferenccedila no fornecimento de

energia caloriacutefica entre uma substacircncia e um material de referecircncia eacute medida em funccedilatildeo da temperatura

enquanto a substacircncia em estudo e a referecircncia satildeo submetidas a um mesmo programa de aquecimento rigoro-

samente controlado

Estas medidas fornecem dados qualitativos e quantitativos em processos endoteacutermicos (absorccedilatildeo de energia

caloriacutefica) e exoteacutermicos (libertaccedilatildeo de energia caloriacutefica) permitindo obter informaccedilotildees referentes a alteraccedilotildees

de propriedades fiacutesicas eou quiacutemicas com por exemplo temperaturas caracteriacutesticas (temperatura de fusatildeo

cristalizaccedilatildeo transiccedilatildeo viacutetrea) grau de cristalinidade de um poliacutemero diagramas de fase entalpias de transiccedilatildeo

de fase e de reacccedilatildeo estabilidade teacutermica e oxidativa grau de pureza e cineacutetica de reacccedilotildees Por este motivo a

DSC eacute amplamente aplicada na caracterizaccedilatildeo de materiais orgacircnicos e inorgacircnicos cristalinos e amorfos assim

como nas induacutestrias farmacecircutica e cosmeacutetica alimentar etc

Como limitaccedilotildees desta teacutecnica refira-se a dificuldade de interpretaccedilatildeo (acontece algum processo mas qual)

requerendo normalmente outros meacutetodos complementares para a interpretaccedilatildeo dos resultados Para aleacutem dis-

so necessita de calibraccedilatildeo em toda a gama de temperatura

De acordo com os princiacutepios operacionais os caloriacutemetros diferenciais de varrimento podem ser divididos em

dois tipos de potecircncia compensada e de fluxo de energia caloriacutefica Neste trabalho utilizou-se o DSC do pri-

meiro tipo

Nos caloriacutemetros diferenciais de varrimento de potecircncia compensada (Figura 41) as ceacutelulas ou plataformas

onde se colocam a amostra e a referecircncia encontram-se equipadas individualmente com um sensor de resistecircn-

cia de platina que mede a temperatura de cada uma e uma resistecircncia de aquecimento

Figura 41 ndash Caloriacutemetro diferencial de varrimento de potecircncia compensada

Quando eacute detectada uma diferenccedila de temperatura entre a amostra e a referecircncia devido a uma alteraccedilatildeo da

amostra eacute alterada a energia teacutermica ( tH partpart ) fornecida agrave amostra de modo a manter um diferencial de tem-

peraturas nulo entre ambas (Tamostra = Treferecircncia) Uma vez que essa quantidade de energia eacute exactamente equiva-

1 ndash Resistecircncia de aquecimento 2 ndash Termoacutemetro

59

lente agrave quantidade de energia absorvida ou libertada na transformaccedilatildeo ocorrida na amostra o seu registo forne-

ce uma medida calorimeacutetrica directa da energia associada agrave transformaccedilatildeo

Como todos os instrumentos de medida os aparelhos de DSC apresentam um certo tempo de resposta devido

a alguma resistecircncia teacutermica o que se traduz pelo aparecimento de desvios da linha de base Para aumentar o

rigor das determinaccedilotildees o sinal calorimeacutetrico (SC) determinado pelo aparelho a aacuterea do pico eacute calibrado

determinando-se uma constante de calibraccedilatildeo K tal que realQ

SCK = sendo Qreal a energia caloriacutefica realmente

dissipado na ceacutelula A constante K eacute assim funccedilatildeo da temperatura da atmosfera em torno das ceacutelulas e de

quaisquer resistecircncias que conduzam a perdas de energia caloriacutefica As temperaturas de fusatildeo de padrotildees como

o iacutendio estanho chumbo por exemplo podem ser utilizadas para calibrar a temperatura indicada pelo equipa-

mento enquanto que a entalpia de fusatildeo destas substacircncias pode ser utilizada na calibraccedilatildeo do sinal calorimeacutetri-

co

Podem realizar-se ciclos de aquecimento arrefecimento percorridos entre a temperatura do azoto liacutequido e

700ordmC que eacute o limite superior de utilizaccedilatildeo da instrumentaccedilatildeo deste tipo recolhendo uma grande riqueza de

informaccedilatildeo relativamente agrave estabilidade da substacircncia em estudo tipo de transformaccedilatildeo que ocorre a uma dada

temperatura por aquecimento ou arrefecimento mecanismo que preside a cada uma das transformaccedilotildees obser-

vadas etc

Aproveitando as potencialidades do equipamento fazendo variar a velocidade de varrimento eacute ainda possiacutevel

estudar aspectos importantes relacionados com o mecanismo das transformaccedilotildees estruturais e pocircr em evidecircn-

cia a sobreposiccedilatildeo de sinais

Estes equipamentos aleacutem de possibilitarem medidas de baixos valores de variaccedilatildeo de entalpia possibilitam

ainda a utilizaccedilatildeo de pequenas quantidades de amostra (geralmente entre 1 e 20mg)

Procedimento experimental e equipamento utilizado

Os estudos de DSC foram realizados num caloriacutemetro Perkin-Elmer Pyris 1 equipado com sistema de refrige-

raccedilatildeo Intracooler com liacutequido de refrigeraccedilatildeo etilenoglicolaacutegua (11 vv) a ndash10ordmC usando azoto como gaacutes de

purga 20mLmin

As amostras foram preparadas em caacutepsulas em alumiacutenio de 10microl e 30microl Como ceacutelula de referecircncia usou-se uma

caacutepsula vazia idecircntica agrave usada para as amostras

A calibraccedilatildeo do aparelho foi feita de forma usual agrave velocidade de 10ordmCmin utilizada na grande maioria das

amostras A calibraccedilatildeo da temperatura [4647] foi realizada com padrotildees de elevada qualidade como o bifenilo

(CRM LGC 2610 Tfus = 6893plusmn003 ordmC) aacutecido benzoacuteico (CRM LGC 2606 Tfus = 12235 plusmn 002 ordmC) iacutendio

(Perkin-Elmer x = 9999 Tfus = 15660 ordmC) e cafeiacutena (substacircncia de calibraccedilatildeo Mettler Toledo ME 18 872

Tfus = 2356 plusmn 02 ordmC) A calibraccedilatildeo da entalpia foi realizada com iacutendio (∆fusH = 3286 plusmn 13 Jmol)

As amostras foram estudadas em ciclos de aquecimento arrefecimento a vaacuterias velocidade de varrimento

como seraacute referido posteriormente na apresentaccedilatildeo dos resultados e a calibraccedilatildeo confirmada a cada caso

60

4122 ndash Termomicroscopia

A termomicroscopia consiste na observaccedilatildeo microscoacutepica das amostras submetidas a aquecimento ou arrefeci-

mento usando luz polarizada As transformaccedilotildees que podem ocorrer na amostra em estudo podem ser obser-

vadas directamente na ocular do microscoacutepio ou registadas por meio de uma cacircmara fotograacutefica em viacutedeo com

a vantagem de serem gravadas e poderem ser estudadas em pormenor posteriormente Esta teacutecnica permite a

observaccedilatildeo dos efeitos dependentes da temperatura como por exemplo a fusatildeo dos cristais detecccedilatildeo de formas

cristalinas (polimorfismo)[48ndash49]

Com base no comportamento oacuteptico eacute costume dividir as substacircncias em dois grandes grupos Num o iacutendice

de refracccedilatildeo eacute independente da direcccedilatildeo de propagaccedilatildeo da radiaccedilatildeo apresenta um valor uacutenico para uma dada

substacircncia Estas substacircncias satildeo designadas opticamente por isotroacutepicas A este grupo pertencem os soacutelidos

amorfos e os soacutelidos cristalinos com arranjo reticular cuacutebico O outro grupo eacute caracterizado por apresentar um

iacutendice de refracccedilatildeo dependente da direcccedilatildeo de propagaccedilatildeo da luz As substacircncias que a ele pertencem satildeo

designadas opticamente por anisotroacutepicas Deste grupo fazem parte todos os soacutelidos cristalinos com excepccedilatildeo

daqueles que tecircm arranjo reticular cuacutebico

Na Figura 42 representa-se o dispositivo utilizado na observaccedilatildeo de uma amostra com luz polarizada

Figura 42 ndash Esquema de um sistema para observaccedilatildeo de uma amostra com luz polarizada

Um meio isotroacutepico natildeo altera a cor da radiaccedilatildeo que nela incide Contudo produz um decreacutescimo de intensida-

de da radiaccedilatildeo que torna visiacuteveis contornos na amostra e portanto permite acompanhar variaccedilotildees de forma e

volume que nela ocorram As amostras anisotroacutepicas apresentam cor diferente da luz incidente

Procedimento experimental e equipamento utilizado

O equipamento usado esquematicamente representado na Figura 43 eacute constituiacutedo por uma placa de aqueci-

mento DSC 600 da Linkam systems por um bloco central constituiacutedo por uma unidade CI94 cuja funccedilatildeo eacute

controlar a temperatura nas etapas de aquecimento arrefecimento uma unidade LNP942 que controla a

refrigeraccedilatildeo uma unidade VTO232 e um computador Intel (R) Pentium (R) 4 que controla todo o sistema A

ceacutelula eacute aquecida com um microforno cuja temperatura eacute controlada por sensores de Pt100 Para a observaccedilatildeo

Polarizador Amostra Analisador Detector

61

oacuteptica foi utilizado um microscoacutepio Leica DMRB uma cacircmara de viacutedeo Sony CCD-IRISRGB modelo DXC-

151 AP um monitor Sony HR Triniton modelo PVM-2053MD e um gravador de viacutedeo Sony SV0-1500P VHS

VCR Na anaacutelise de imagem usou-se o software da Linkam systems com RTVMS (Real Time Viacutedeo Measurement

System)

As amostras foram preparadas por dispersatildeo de uma pequena quantidade do material a estudar na ceacutelula da

amostra sendo esta coberta com uma tampa A dispersatildeo do material na ceacutelula permite estudar o comporta-

mento de partiacuteculas isoladas o que poderaacute ser uacutetil no caso da amostra ter comportamento heterogeacuteneo As

imagens foram obtidas por utilizaccedilatildeo combinada de luz polarizada e de compensadores de onda o que confere

agrave imagem de fundo uma cor uacutenica e natildeo negra Usou-se uma ampliaccedilatildeo de 200X

As amostras foram estudadas aquecendo a amostra entre os 25ordmC e a fusatildeo tendo sido usada uma velocidade

de 10ordmCmin

Figura 43 ndash Representaccedilatildeo esquemaacutetica do equipamento usado em termomicroscopia A ndash Placa de aquecimento B ndash

Microscoacutepio C ndash Cacircmara de viacutedeo D ndash Computador E ndash Interface graacutefica F ndash Sistema de controle da refri-

geraccedilatildeo G ndash Interface de computador H ndash Viacutedeo gravador I ndash Monitor J ndash Depoacutesito de azoto liacutequido

4123 ndash Conjugaccedilatildeo dos meacutetodos de Termomicroscopia e DSC

Os resultados obtidos a partir de medidas de DSC satildeo normalmente reprodutiacuteveis e quantitativos mas natildeo

podem estar sempre prontamente correlacionadas com a respectiva transformaccedilatildeo de fase ou reacccedilatildeo quiacutemica

que ocorre na substacircncia Tecircm sido feitas tentativas para melhorar alguns meacutetodos termoanaliacuteticos atraveacutes de

uma correlaccedilatildeo entre os seus resultados e as mudanccedilas fiacutesicas ou quiacutemicas da substacircncia em questatildeo As combi-

naccedilotildees destes dois meacutetodos tecircm demonstrado grande sucesso Os efeitos que natildeo mostram nenhuma mudanccedila

de entalpia significativa com DSC podem muitas vezes ser detectadas com microscopia Por outro lado as

investigaccedilotildees termomicroscoacutepicas requerem muitas vezes estimativas dos calores de transformaccedilatildeo fusatildeo e

cristalizaccedilatildeo[50ndash51]

62

4124 ndash Espectroscopia de Absorccedilatildeo no Infravermelho

A Espectroscopia de Absorccedilatildeo no IV estaacute associada ao uso de radiaccedilatildeo electromagneacutetica nesta regiatildeo do espec-

tro para estudar a composiccedilatildeo e a estrutura da mateacuteria

A energia associada agrave absorccedilatildeo na gama do infravermelho eacute capaz de promover transiccedilotildees vibracionais-

rotacionais vibracionais ou rotacionais Considerando que a faixa mais usual de utilizaccedilatildeo corresponde agrave regiatildeo

do infravermelho meacutedio (4000 a 400 cm-1) o estudo das transiccedilotildees vibracionais eacute o mais importante Para que

uma moleacutecula seja capaz de absorver no infravermelho eacute necessaacuterio que ela apresente variaccedilotildees de momento

dipolar associada ao modo vibracional considerado[3652ndash54]

Assim quando um material for avaliado utilizando radiaccedilatildeo infravermelha seraacute obtido um espectro que rela-

ciona absorvacircncia versus comprimento de onda (normalmente eacute utilizado o nuacutemero de onda que eacute o inverso do

comprimento de onda) que indica a ocorrecircncia ou natildeo de absorccedilatildeo pelo material de energia associada agravequele

comprimento de onda Como os grupos funcionais absorvem em diferentes comprimentos de onda eacute possiacutevel

identificar os grupos quiacutemicos presentes na amostra

O polimorfismo em cristais de compostos orgacircnicos eacute causado por diferentes arranjos estruturais da mesma

moleacutecula Se as interacccedilotildees moleculares no cristal satildeo bastantes fortes decorrentes de um fenoacutemeno como as

ligaccedilotildees de hidrogeacutenio as diferenccedilas nas formas polimoacuterficas podem ser evidenciadas com teacutecnicas como a

Espectroscopia de Absorccedilatildeo no Infravermelho IV

Reflectacircncia Total Atenuada (ATR)

Em 1961 Fahrenfort descreveu uma nova teacutecnica para obtenccedilatildeo de espectros de infravermelho para compostos

orgacircnicos a Reflectacircncia Total Atenuada (ATR ndash Attenuated Total Reflectance)

O modo de ATR eacute uma teacutecnica natildeo destrutiva que permite a obtenccedilatildeo de espectros de amostras soacutelidas ou

liacutequidas tais como soacutelidos pouco soluacuteveis poacutes pastas entre outras Eacute tambeacutem adequado para caracterizaccedilatildeo de

materiais que sejam demasiado finos ou que absorvam demasiado intensamente quando analisados por espec-

troscopia de transmitacircncia Na espectroscopia de infravermelhos por ATR a superfiacutecie da amostra eacute colocada

em contacto com a superfiacutecie de um cristal apropriado muitas vezes feito de Germeacutenio (Ge) ou de Seleneto de

Zinco (ZnSe) A radiaccedilatildeo infravermelha proveniente da fonte passa atraveacutes do cristal Quando o acircngulo de

incidecircncia na interface amostra cristal excede o acircngulo criacutetico a reflexatildeo total interna da radiaccedilatildeo ocorre e uma

onda evanescente eacute estabelecida na interface A radiaccedilatildeo eacute reflectida atraveacutes do cristal penetrando na amostra a

cada reflexatildeo ao longo da superfiacutecie do cristal (como esquematizado na figura seguinte Figura 44)

63

Figura 44 ndash Sistema ATR de muacuteltipla reflexatildeo

O feixe de radiaccedilatildeo perde energia no comprimento de onda em que o material da amostra absorve Apoacutes este

processo a radiaccedilatildeo atenuada resultante eacute direccionada do cristal para o percurso normal do feixe no espectro-

fotoacutemetro sendo medida pelo detector originando o espectro da amostra A profundidade da penetraccedilatildeo da

radiaccedilatildeo na amostra e o nuacutemero total de reflexotildees ao longo do cristal podem ser controlados pela variaccedilatildeo do

acircngulo de incidecircncia assim como pela selecccedilatildeo do tipo de cristal

Num espectrofotoacutemetro ATR tem de existir um contacto muito proacuteximo entre a amostra e a superfiacutecie do cris-

tal uma vez que o efeito ATR tem lugar nesta Daiacute que se utilize por vezes uma prensa de modo a garantir um

perfeito contacto entre a superfiacutecie da amostra e o cristal como no caso dos soacutelidos particulados

Nesta teacutecnica pouca ou nenhuma preparaccedilatildeo da amostra eacute requerida o que constitui uma grande vantagem nos

estudos de polimorfismo podendo ser usada na anaacutelise de uma grande variedade de soacutelidos e liacutequidos consoan-

te o tipo de cristal

Eacute importante realccedilar que apesar dos benefiacutecios esta teacutecnica possui algumas limitaccedilotildees que incluem a sensibili-

dade inferior em comparaccedilatildeo agrave proporcionada pelos meacutetodos convencionais

Procedimento experimental e equipamento utilizado

Os estudos de espectroscopia de absorccedilatildeo no infravermelho foram realizados num espectroacutemetro FTIR Ther-

moNicolet IR300 resoluccedilatildeo de 1cm-1 com a teacutecnica da pastilha de KBr e num PerkinElmer Spectrum 400 FT-

IRATR resoluccedilatildeo de 1cm-1

As amostras foram preparadas misturando-se uma certa quantidade de amostra com brometo de potaacutessio (cer-

ca de 07 mg de amostra e 100 mg de KBr)

4125 ndash Difracccedilatildeo de Raios X

Dentre as vaacuterias teacutecnicas de caracterizaccedilatildeo de materiais a teacutecnica de difracccedilatildeo de raios X eacute a mais indicada na

determinaccedilatildeo das fases cristalinas presentes nesses materiais Isto eacute possiacutevel porque nos cristais os aacutetomos se

64

ordenam em planos cristalinos separados entre si por distacircncias da mesma ordem de grandeza dos comprimen-

tos de onda dos raios X

Ao incidir um feixe de raios X num cristal o mesmo interage com os aacutetomos presentes originando o fenoacutemeno

de difracccedilatildeo A difracccedilatildeo de raios X ocorre segundo a Lei de Bragg (Equaccedilatildeo 1) a qual estabelece a relaccedilatildeo

entre o acircngulo de difracccedilatildeo e a distacircncia entre os planos que a originaram (caracteriacutesticos para cada fase cristali-

na)[55]

Figura 45 ndash Difracccedilatildeo de raios X e a Lei de Bragg[56]

A principal aplicaccedilatildeo da difracccedilatildeo de raios X refere-se agrave identificaccedilatildeo de compostos cristalinos sejam eles orgacirc-

nicos ou inorgacircnicos

Os planos de difracccedilatildeo e as suas respectivas distacircncias interplanares bem como as densidades de aacutetomos (elec-

trotildees) ao longo de cada plano cristalino satildeo caracteriacutesticas especiacuteficas e uacutenicas de cada substacircncia cristalina da

mesma forma que o padratildeo difractomeacutetrico por ela gerado Dentre as vantagens da teacutecnica de difracccedilatildeo de raios

X para a caracterizaccedilatildeo de fases destacam-se a simplicidade e rapidez do meacutetodo a confiabilidade dos resulta-

dos obtidos (pois o perfil de difracccedilatildeo obtido eacute caracteriacutestico para cada fase cristalina) a possibilidade de anaacutelise

de materiais compostos por uma mistura de fases e uma anaacutelise quantitativa destas fases[55]

Os ensaios de difracccedilatildeo de raios X de poacute foram realizados no Centro de Estudos de Materiais no Departamen-

to de Fiacutesica da Universidade de Coimbra

Procedimento experimental e equipamento utilizado

Foi preenchido um capilar de vidro com o poacute obtido pela moagem dos soacutelidos As amostras foram colocadas

num difractoacutemetro de poacute ENRAF-NONIUS (equipado com um detector CPS120 por INEL) e os dados foram

recolhidos durante 5h usando a geometria Debye-Scherrer Foi usada radiaccedilatildeo Cu Kα1 (λ = 1540598Aring) Como

calibrante externo foi usado o AlK(SO4)212H2O

Lei de Bragg nλ = 2d sen θ (Equaccedilatildeo 1) n nuacutemero inteiro (ordem de difracccedilatildeo) λ comprimento de onda dos raios X incidentes d distacircncia interplanar θ acircngulo de difracccedilatildeo

65

Bibliografia

[1] ndash Vencato I Estruturas Cristalinas por Difracccedilatildeo de Raios-X Caderno Brasileiro de Ensino de Fiacutesica Volume 5

(1988)

[2] ndash Atkins P Paula J Atkins Fiacutesico-Quiacutemica LTC Volume 1 7ordfEdiccedilatildeo (2003-2004)

[3] ndash Drago R Physical Methods For Chemists 2ordf Ed Saunders amp H B J College Publishers 17 (1992) 702

[4] ndash Giron D Thermochimica Acta 248 (1995) 1

[5] ndash Nangia A Accounts of Chemical Research 41 5 (2008) 595

[6] ndash Froehlich PE Gasparotto FS Journal of Basic and Applied Pharm Sciences 26 3 (2005) 205

[7] ndash Llinagraves A Goodman J Drug Discovery Today 13 516 (2008) 198

[8] ndash Costa L Universidade Federal do Rio Grande do Sul ldquoAvaliaccedilatildeo do Polimorfismo de Faacutermacos utiliza-

dos para a produccedilatildeo de medicamentos geneacutericos no Brasilrdquo (2005)

[9] ndash Lachman L Liebeman HA et all Teoria e Praacutetica na Induacutestria Farmacecircutica 1 (2005) 505

[10] ndash Bernstein J Crystal Polymorphism Engineering of Crystalline Materials Properties Springer Netherlands (2008) 87

[11] ndash Rodriacuteguez-Spong B Price C et all D Advanced Drug Delivery 56 (2004) 241

[12] ndash Buerger A Ramberger R Mikrochimica Acta 2 (1979) 259

[13] ndash Erdemir D Lee A et all Accounts of Chemical Research 42 (2009) 621

[14] ndash Manrich S Zanotto E et all Poliacutemeros Ciecircncia e Tecnologia ldquoAplicabilidade da Teoria Claacutessica da Nuclea-

ccedilatildeo Modificada (CD-CNT) agrave Cristalizaccedilatildeo de Poliacutemerosrdquo

[15] ndash Aaltonen J Allesoslash M et all European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics 71 (2009) 23

[16] ndash Chis V Picircrnau A et all Chemical Physics 316 (2005) 153

[17] ndash wwwffuppttoxicologiamonografiasano0304TuberculosedocPIRAZINAMIDAhtml

[18] ndash Becker C Dressman JB et all Journal of Pharmaceutical Sciences 97 9 (2008) 3709

[19] ndash Takaki Y Sasada Y Watanabeacute T Acta Crystallographica 13 (1960) 693

[20] ndash Ro G Sorum H Acta Crystallographica B28 (1972) 991

[21] ndash Ro G Sorum H Acta Crystallographica B28 (1972) 1677

[22] ndash Nakata K Takaki Y Memoirs of Osaka Kyoiku University Ser III Natural science and applied science 36 (1987)

93

[23] ndash Borba A Albrecht M et all Physical Chemistry Chemical Physics 10 (2008) 7010

[24] ndash Takano T Sasada Y et all Acta Crystallographica 21 (1966) 514

[25] ndash Borba A Zavaglia A et all Journal of Physical Chemistry A 112 (2008) 45

[26] ndash Marques L Departamento e Centro de Quiacutemica da Universidade de Eacutevora ldquoO Ibuprofeno Um faacutermaco com

sucessordquo

[27] ndash Perlovich G Kurkov S et all Journal of Pharmaceutical Sciences 93 (2004) 654

[28] ndash Rasenack N Muumlller B International Journal of Pharmaceutics 245 (2002) 9

[29] ndash Carvalho P Cass Q et all Brazilian Journal of Chemical Engineering 23 (2006) 291

[30] ndash Khan G Jiabi Z Drug Development and Industrial Pharmacy 24(5) (1998) 463

[31] ndash Rasenack N Muumlller W Development and Industrial Pharmacy 28 (2002) 1077

66

[32] ndash Dudognon E Danegravede F et all Pharmaceutical Research 25 (2008) 2853

[33] ndash wwwscribdcomdoc4003825Fisica-Difraccao-de-Raio-X (28082010)

[34] ndash Delgado M Marquez F et all Spectroscopy Lett 21 (1998) 841

[35] ndash Lautie A Froment F et all Spectroscopy Lett 9 (1976) 289

[36] ndash Chis V Pirnau A et all Chemical Physics 316 (2005) 153

[37] ndash Kalkar K Bhosekar M et all Spectrochimica Acta Part A 45 (1989) 635

[38] ndash Favila A Gallo M Mitnik D Journal of Molecular Modeling 13 (2007) 505

[39] ndash Gunasekaran S Sailatha E et all Indian Journal of Pure and Applied Physics 47 (2009) 259

[40] ndash Akyuz S Journal of Molecular Structure 651 (2003) 541

[41] ndash Jurneacuteen P Werngren J et all Antimicrobial Agents and Chemotheraphy 52 5 (2008) 1852

[42] ndash Garekani H Sadeghi F et all Drug Development and Industrial Pharmacy 27(8) (2001) 803

[43] ndash Kawakami K Miyoshi K et all Journal of Pharmaceuticals Sciences 95 (2006) 1354

[44] ndash Lee T Chang G Crystal Growth and Design 9 (2009) 3551

[45] ndash Xue Y Zhao Q et all Journal of Colloid and Interface Science 243 (2001) 388

[46] ndash Sabbah R An W et all Thermochimica Acta 331 (1999) 93

[47] ndash Gatta G Richardson J et all Pure and Applied Chemistry 78 (2006) 1455

[48] ndash Seefeldt K Miller J et all Journal of Pharmaceutical Sciences 96 5 (2007) 1147

[49] ndash Charsley E Stewart C et all Journal of Thermal Analysis and Calorimetry 72 (2003) 1087

[50] ndash Celis K Driessche I et all Measurement Science Review 1 1 (2001) 181

[51] ndash Wiedemann H Bayer G Journal of Thermal Analysis 30 (1985) 1273

[52] ndash wwwgooglept

[53] ndash Brittain H Journal of Pharmaceutical Sciences 86 4 (1997) 405

[54] ndash Norris T Aldridge P Sekulic S Analyst 122 (1997) 549

[55] ndash Albers A Melchiades F et all Ceracircmica 48 305 (2002) 34

[56] ndash Kahn H PMI-2201 Difracccedilatildeo de Raios X 1

[57] ndash Tuberculosis 88 2 (2008) 141

[58] ndash Akyuz S Journal of Molecular Structure 651-653 (2003) 541

[59] ndash Brittain H (ed) Physical Characterization of Pharmaceutical Solids (1995)

[60] ndash Šestaacutek J Comprehensive Analytical Chemistry XII XI (1984)

[61] ndash Casimiro MH Leal JP et all Anaacutelise Calorimeacutetrica aplicada a Poliacutemeros Bioloacutegicos 29

[62] ndash Yu-Chu M Li Thermochimica Acta 476 (2008) 1

[63] ndash Morbidoni H Quiacutemica Viva 3 (2004)

[64] ndash Yoshida S Pharmaceutical Society of Japan 11 5 (1963) 628

[65] ndash Sreevatsan S Pan X et all Antimicrobial Agents and Chemotheraphy 41 3 (1997) 636

[66] ndash Wesotowski M Konarski T Journal of Thermal Analysis 45 (1995) 1199

[67] ndash Vippagunta S Brittain H Grant D Advanced Drug Delivery 48 (2001) 3

[68] ndash Nunes S Euseacutebio M et all International Journal of Pharmaceutics 285 (2004) 13

[69] ndash Akalin E Akyuz S Vibrational Spectroscopy 42 (2006) 333

[70] ndash Szablowicz M Karpiński A et all Transition Metal Chemistry 31 (2006) 1075

67

[71] ndash Castro R Maria T et all Crystal Growth amp Design 10 (2010) 274

[72] ndash Correcirca R Lima D et all Laboratoacuterio de Cristalografia Instituto de Fiacutesica de Satildeo CarlosUSP

[73] - Buerger A Ramberger R Mikrochimica Acta 2 (1979) 273

[74] ndash Wirth D Stephenson G Organic Process Research amp Development 1 (1997) 55

[75] ndash Wang Y Li Y et all Spectrochimica Acta Part A 56 (2000) 2637

[76] ndash Byrn S Pfeiffer R et all Pharmaceutical Research 12 (1995) 945

[77] ndash Khankari R Grant D Thermochimica Acta 248 (1995) 61

[78] ndash Gavezzotti A Fillippini G Journal of the American Chemical Society 117 (1995) 12299

[79] ndash Hancock B Zografi G Journal of Pharmaceuticals Sciences 86 (1997) 1

[80] ndash Yu L Advanced Drug Delivery Reviews 48 (2001) 27

[81] ndash Kitamura M Journal of Crystal Growth 237-239 (2002) 2205

[82] ndash Snider D Addicks W et all Advanced Drug Delivery Reviews 56 (2004) 391

[83] ndash Allesoslash M Berg F et all Journal of Pharmaceuticals Sciences 97 (2008) 2145

[84] ndash Lerdkanchanaporn S Dollimore D Journal of Thermal Analysis 49 (1997) 879

[85] ndash Beach J Park M et all Pharmaceutical Development and Technology 10 (2005) 413

[86] ndash Passerini N Albertini B et all European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics 15 (2002) 71

68

69

Apecircndice

70

71

Algoriacutetmo de decisatildeo Q6A

(1)

Pesquisa de polimor-fos com o novo

faacutermaco

Apresenta diferentes polimorfos

NAtildeO Nenhuma acccedilatildeo a ser

tomada

SIM

Caracterizar as formas por - Difracccedilatildeo de raios-X de poacute - DSC Anaacutelise Teacutermica - Microscopia - Espectroscopia

IR PARA 2

72

(2)

Os polimorfos apre-sentam diferentes

propriedades

NAtildeO

SIM

Afecta a seguranccedila e a eficaacutecia do faacutermaco

Nenhum teste ou criteacuterio de aceitaccedilatildeo para o faacutermaco

NAtildeO

SIM

Estabelecer um criteacuterio de aceitaccedilatildeo para os polimorfos do faacutermaco IR PARA 3

73

(3)

Observa-se em (1) que primeiramente se estabelecem as caracteriacutesticas das possiacuteveis formas cristalinas do faacuter-

maco e as suas propriedades fiacutesico-quiacutemicas conforme o caso bem como a sua forma de detecccedilatildeo pelas meto-

dologias indicadas

Posteriormente a acccedilatildeo (2) visa estabelecer o impacto destas formas polimoacuterficas na seguranccedila e eficaacutecia do

faacutermaco auxiliando na determinaccedilatildeo de criteacuterios de aceitaccedilatildeo do faacutermaco e na avaliaccedilatildeo do risco sanitaacuterio que

representa tal fenoacutemeno num caso especiacutefico Havendo este risco o ICH estabeleceu em (3) vias de monitori-

zaccedilatildeo das alteraccedilotildees

O faacutermaco encontra-se dentro dos criteacuterios de

aceitaccedilatildeo dos ensaios de qualidade com modifica-

ccedilatildeo na proporccedilatildeo dos polimorfos

SIM Nenhum teste ou criteacuterio de aceitaccedilatildeo

para o faacutermaco

NAtildeO

Monitorar o polimorfismo durante a estabilidade do faacutermaco

A modificaccedilatildeo pode afectar a seguranccedila ou a

eficaacutecia

NAtildeO Natildeo haacute necessidade de estabelecer criteacuterios de aceitaccedilatildeo para polimorfis-

mo do faacutermaco

SIM

Estabelecer criteacuterios de aceitaccedilatildeo consis-tente com a seguranccedila eou eficaacutecia

36

De acordo com este diagrama o polimorfo δ eacute a forma soacutelida termodinamicamente estaacutevel agrave temperatura

ambiente e o polimorfo γ eacute a forma cristalina mais estaacutevel acima de ~ 145ordmC De realccedilar a elevada estabilidade

cineacutetica de todas as formas polimoacuterficas da pirazinamida

22 Estudo da Picolinamida

Na tabela satildeo apresentadas imagens registadas sob luz polarizada das formas soacutelidas obtidas por cristalizaccedilatildeo a

partir das soluccedilotildees e tambeacutem da amostra de partida

Tabela 26 ndash Picolinamida Imagens dos soacutelidos obtidos em diferentes condiccedilotildees experimentais (luz polarizada

ampliaccedilatildeo 200x)

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

1

-

Amostra comercial

4

Etanol

P1

2

Acetato de etilo

P1

5

Etanol

P2

3

Acetato de etilo

P2

Foram observadas formas cristalinas com diferentes morfologias Quer na utilizaccedilatildeo de acetato de etilo quer na

amostra comercial foram obtidos cristais com a forma de placas apesar de apresentarem tamanhos diferentes

Os cristais que precipitaram usando etanol como solvente apresentam a forma de aglomerados esfeacutericos

Devido a problemas teacutecnicos com o difractoacutemetro de raios-X de poacute do Departamento de Fiacutesica da Universida-

de de Coimbra natildeo foi possiacutevel caracterizar as amostras por este meacutetodo

221 ndash Estudo da Picolinamida comercial

Apenas a picolinamida comercial foi caracterizada num equipamento de difracccedilatildeo de raios-X de poacute sendo a

amostra sujeita a moagem antes do ensaio O difractograma obtido estaacute representado na Figura 219 juntamen-

te com o espectro simulado da forma cristalina de picolinamida que se encontra caracterizada estruturalmente

37

[24] O difractograma de poacute da picolinamida comercial tem picos caracteriacutesticos a 2θ = 1665 1737 2068

2516 2802 3500ordm

10 20 30 40

Inte

nsid

ade

2Theta

b) Simulado

a) Experimental

Figura 219 ndash Espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute da picolinamida comercial a) experimental b) simulado

Da comparaccedilatildeo entre os dois difractogramas natildeo eacute possiacutevel afirmar que nos dois casos as moleacuteculas tenham a

mesma orientaccedilatildeo cristalograacutefica Voltaremos a discutir estes resultados mais tarde

O comportamento teacutermico da amostra de picolinamida comercial foi investigado por calorimetria diferencial de

varrimento e por termomicroscopia com luz polarizada

Na Figura 220 eacute apresentada uma curva tiacutepica obtida no estudo da picolinamida comercial por calorimetria

diferencial de varrimento com uma velocidade de varrimento β = 10ordmCmin realizando um aquecimento de

25ordmC ateacute 115ordmC

20 40 60 80 100

20

40

Temperatura (C)

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Figura 220 ndash Curva de DSC para a PA comercial aquecimento de 25ordmC ateacute 115ordmC β = 10ordmCmin m = 138mg

A curva de DSC da PA comercial Figura 220 apresenta tipicamente trecircs sinais endoteacutermicos De um conjunto

de 3 amostras independentes obteve-se para o 1ordmpico os valores de Tonset = (802plusmn005) ordmC e ∆H =

38

(020plusmn001)kJmol para o 2ordmpico os valores de Tonset = (10175plusmn008) ordmC e ∆H = (022plusmn001) kJmol e para o

3ordmpico os valores de Tonset = (1067plusmn01) ordmC e ∆H = (187plusmn005) kJmol Tabela 27

Tabela 27 ndash Valores de temperatura e de entalpia das transiccedilotildees de fase registadas no aquecimento da pico-

linamida amostra comercial β = 10ordmCmin

1ordmPico 2ordmPico 3ordmPico

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) 1 802 020 1018 022 1066 187 2 802 019 1017 022 1068 187 3 802 020 1018 021 1067 188

Meacutedia e desvio padratildeo 802plusmn005 020plusmn001 10175plusmn008 022plusmn001 1067plusmn01 187plusmn005

Imagens de termomicroscopia obtidas num varrimento realizado em condiccedilotildees idecircnticas satildeo apresentadas na

Figura 221 e confirmam o primeiro processo endoteacutermico como uma transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido

25ordmC 86ordmC 96ordmC 98ordmC

108ordmC 115ordmC

Figura 221 ndash Transiccedilotildees de fase observadas para a PA comercial por termomicroscopia de luz polarizada no decurso do

aquecimento de 25ordmC a 115ordmC β = 10ordmCmin ampliaccedilatildeo 200x

Uma vez confirmada a existecircncia de transiccedilotildees soacutelido-soacutelido no aquecimento da amostra de picolinamida

comercial estudou-se este processo em mais pormenor Fizeram-se ciclos de aquecimento arrefecimento ateacute

95ordmC e ateacute 105ordmC (temperaturas a que se verifica o fim da transiccedilatildeo) que se encontram representadas nas Figu-

ras 222 e 223

39

20 30 40 50 60 70 80 90 100

19

20

21F

luxo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

Arrefecimento

1 Aquecimento

20 40 60 80 100 120

20

30

40

Temperatura (C)

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Figura 222 ndash Curvas de DSC para a PA comercial β = 10ordmCmin m = 147mg a) aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC segui-

do de arrefecimento ateacute 25ordmC b) 2ordm aquecimento de 25ordmC ateacute 115ordmC

20 30 40 50 60 70 80 90 100 110

19

20

21

22

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

Arrefecimento

1 Aquecimento

20 40 60 80 100 120

20

30

40

Temperatura (C)

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Figura 223 ndash Curvas de DSC para a PA comercial β = 10ordmCmin m = 143mg a) aquecimento de 25ordmC ateacute 105ordmC segui-

do de arrefecimento ateacute 25ordmC b) 2ordm aquecimento de 25ordmC ateacute 115ordmC

Como eacute visiacutevel na Figura 222 no processo de arrefecimento natildeo eacute registada qualquer transiccedilatildeo de fase o que se

confirma pela ausecircncia de endoteacutermica correspondente agrave transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido na curva b) Em contrapartida

no processo de arrefecimento ilustrado na Figura 223 regista-se um processo exoteacutermico de baixa energia e no

aquecimento subsequente apenas o principal pico de fusatildeo eacute observado

Antes de passar agrave avaliaccedilatildeo por espectroscopia de Infravermelho dos diferentes soacutelidos obtidos nestes ciclos de

aquecimento arrefecimento referiremos os resultados de estudos por DSC dos soacutelidos obtidos por arrefeci-

mento do fundido

Nas Figuras 224 e 225 ilustram-se alguns resultados de ciclos de aquecimento arrefecimento a partir do fun-

dido β = 10ordmCmin Como se vecirc na Figura 224 c) apoacutes a cristalizaccedilatildeo do fundido satildeo obtidos dois picos de

elevada entalpia com Tonset = 102ordmC e 106ordmC que indiciam fusatildeo de duas formas polimoacuterficas diferentes Com

base nestes resultados eacute razoaacutevel interpretar a transiccedilatildeo a 102ordmC como um processo de fusatildeo Neste sentido o

ciclo aquecimento arrefecimento ilustrado na Figura 223 a) terminaria com a fusatildeo de uma contribuiccedilatildeo resi-

a) b)

a) b)

40

dual de uma forma soacutelida que no arrefecimento cristaliza no polimorfo mais abundante obtendo-se em seguida

fusatildeo desta forma pura Figura 223 b) Pode concluir-se que da comparaccedilatildeo das Figuras 224 e 225 que o arre-

fecimento do fundido pode resultar em formaccedilatildeo de estruturas diferentes em ciclos diferentes

20 40 60 80 100 120

-20

-10

0

10

20

30

40

50

Flu

xo

de C

alo

r (m

W)

Temperatura (C)

c) 2 Aquecimento

b) Arrefecimento

a) 1 Aquecimento

Figura 224 ndash Curvas de DSC para a PA comercial β = 10ordmCmin m = 164mg aquecimento seguido de arrefecimento e

novo aquecimento

20 40 60 80 100 120

-50

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

50

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

e) 3 Aquecimento

d) 2 Arrefecimento

c) 2 Aquecimento

b) 1 Arrefecimento

a) 1 Aquecimento

Figura 225 ndash Curvas de DSC para a PA comercial m = 147mg 1ordmaquecimento β = 10ordmCmin 1ordmarrefecimento β =

1ordmCmin 2ordmaquecimento β = 10ordmCmin 2ordmarrefecimento β = 10ordmCmin 3ordmaquecimento β =

10ordmCmin

Foram registados os espectros de FTIRATR da amostra obtida em ciclos de aquecimento arrefecimento

como referidos na Figura 222 a) e 223 a) Os espectros satildeo apresentados na Figura 226 onde estatildeo tambeacutem

identificadas as bandas principais

41

000

005

010

015

1612

316832751294

695

749

784

825

996

1043

10881155

1221

1246

1288

1386

1440

1468

15671586

1668

C 105

000

007

014

16143060

327434113450

1567

695

749

793

825

910

996

104310911164

1250

1288

1386

1443

1468

1586

Ab

so

rva

ncia

u

a

C 95

3300 3000 2700 1600 1400 1200 1000 800

000

008

016

3060

3451

15671601

1662

31663432

698

755

793

828907

996

10401094

1145

1285

1386

1440

15861659

3166

3273

Numero de onda cm-1

C 253415

Figura 226 ndash Espectro de IVATR da PA comercial a) composto de partida b) apoacutes aquecimento ateacute 95ordmC c) apoacutes

aquecimento ateacute 105ordmC

Eacute interessante verificar a semelhanccedila do perfil das bandas do espectro da picolinamida comercial Figura 226 a)

na regiatildeo de elongaccedilatildeo do NndashH com o dos espectros dos polimorfos α e δ da pirazinamida (Figuras 25 e 27)

Relembremos que nestas duas fases da pirazinamida haacute associaccedilatildeo molecular com a formaccedilatildeo de dois diacutemeros

centrossimeacutetricos que estatildeo tambeacutem presentes no cristal da picolinamida

Os espectros dos soacutelidos resultantes dos diferentes tratamentos teacutermicos diferem principalmente como espera-

do na regiatildeo de elongaccedilatildeo do NndashH e na amida I O espectro c) apresenta grande semelhanccedila com o obtido por

Fausto e Colaboradores [23 25] para um cristal obtido por annealing dum filme de vidro a T = 280 K e corres-

ponde a um polimorfo diferente do que estaacute presente na amostra de partida

O espectro apresentado na Figura 226 b) na interpretaccedilatildeo que temos vindo a fazer seria originado por uma

mistura de polimorfos Para a validaccedilatildeo desta interpretaccedilatildeo seraacute essencial proceder ao estudo por difracccedilatildeo de

raios-X de poacute das amostras preparadas de modo idecircntico

Numa nota final apresenta-se na Figura 227 A o espectro FTIRATR registado apoacutes moagem da amostra de

picolinamida comercial em almofariz no procedimento habitualmente usado na preparaccedilatildeo de pastilha para

infravermelho Como eacute evidente da comparaccedilatildeo com o espectro da amostra analisada sem preparaccedilatildeo Figura

227 B a moagem produz alteraccedilatildeo da forma polimoacuterfica Lembremos que na obtenccedilatildeo do espectro de difrac-

ccedilatildeo de raios-X de poacute apresentado na Figura 219 se procedeu agrave moagem do composto Seraacute portanto necessaacute-

rio realizar mais ensaios sobre a amostra comercial para confirmar as conclusotildees que a Figura 219 indica as

diferenccedilas observadas nos difractogramas poderatildeo resultar da moagem da amostra

a)

b)

c)

42

3600 3500 3400 3300 3200 3100 3000 2900 2800

000

005

010

015

Ab

so

rvacircn

cia

(u

a)

Numero de onda (cm-1)

B Amostra comercial

A Amostra comercial sujeita a moagem

1600 1400 1200 1000 800 600

000

005

010

015

020

025

030

Abso

rvacirc

ncia

(u a

)

Numero de onda (cm-1)

B Amostra comercial

A Amostra comercial sujeita a moagem

Figura 227 ndash Espectro de IVATR da picolinamida a) 3600 ndash 2800 cm-1 b) 1700 ndash 600 cm-1 A amostra comercial sujeita

a moagem B amostra comercial

222 ndash Estudo da Picolinamida cristalizada em acetato de etilo e em etanol

A investigaccedilatildeo do comportamento teacutermico das diferentes amostras obtidas por cristalizaccedilatildeo em soluccedilatildeo por

calorimetria diferencial de varrimento de 25ordmC ateacute agrave fusatildeo estaacute ilustrado nas Figuras 228 a 229 Para os soacutelidos

obtidos por cristalizaccedilatildeo em etanol e em acetato de etilo agrave temperatura ambiente eacute registado um pico de fusatildeo

largo com temperatura de onset entre 96 e 97ordmC e entalpia compreendida entre 15 e 18 kJmol Os ensaios

foram efectuados 3 semanas apoacutes a preparaccedilatildeo das amostras e natildeo eacute expectaacutevel que a largura do pico possa ser

devida agrave contaminaccedilatildeo com o solvente Em ensaios realizados dois meses mais tarde verificou-se que natildeo ocor-

reu alteraccedilatildeo na amostra cristalizada de etanol enquanto que evoluccedilatildeo niacutetida teve lugar na amostra cristalizada

de acetato de etilo agrave temperatura ambiente Figuras 230 e 231

Na amostra obtida por cristalizaccedilatildeo em acetato de etilo com evaporaccedilatildeo do solvente a 4ordmC para aleacutem deste

primeiro pico eacute tambeacutem observado um segundo pico com temperatura de onset Tonset ~ 105ordmC Estes resulta-

dos apontam para a existecircncia de polimorfos gerados concomitantemente por este meacutetodo de cristalizaccedilatildeo

estando previstas novas experiecircncias para verificar a reprodutibilidade dos resultados e caso esta se confirme a

investigaccedilatildeo do soacutelido obtido por difracccedilatildeo de raios-X de poacute e de monocristal

a) b)

43

20 40 60 80 100 120

20

25

30

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

b) PA em acetato de etilo (frio)

a) PA em acetato de etilo (T amb)

Figura 228 ndash Curvas de DSC para a PA cristalizada em acetato de etilo β = 10ordmCmin a) meacutetodo P1prime m = 147 mg b)

meacutetodo P2prime m = 148 mg

20 40 60 80 100 120

20

25

30

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

b) PA em etanol (frio)

a) PA em etanol (T amb)

Figura 229 ndash Curvas de DSC para a PA cristalizada em etanol β = 10ordmCmin a) meacutetodo P1prime m = 152 mg b) meacutetodo

P2prime m = 149 mg

44

20 40 60 80 100 120

20

30

40

50

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

b) Aquecimento em Maio

a) Aquecimento em Marccedilo

Figura 230 ndash Curvas de DSC para a PA cristalizada em acetato de etilo agrave temperatura ambiente β = 10ordmCmin a) aque-

cimento em Marccedilo m = 138 mg b) aquecimento em Maio m = 135 mg

20 40 60 80 100 120

20

22

24

26

28

Flu

xo

de

Calo

r (m

W)

Temperatura (C)

b) Aquecimento em Maio

a) Aquecimento em Marccedilo

Figura 231 ndash Curvas de DSC para a PA cristalizada em etanol agrave temperatura ambiente β = 10ordmCmin a) aquecimento em

Marccedilo m = 139 mg b) aquecimento em Maio m = 144 mg

23 Estudo do Ibuprofeno

Como referido na secccedilatildeo 143 estaacute descrito que a mesma forma polimoacuterfica do ibuprofeno eacute obtida por crista-

lizaccedilatildeo em vaacuterios solventes e seguindo vaacuterios meacutetodos experimentais Os cristais tecircm morfologias diferentes e

propriedades mecacircnicas diferentes [28303142]

45

Neste capiacutetulo apresentam-se os resultados preliminares dum estudo calorimeacutetrico das amostras soacutelidas do ibu-

profeno cristalizadas em diferentes solventes e tambeacutem de amostras comerciais de duas origens distintas reali-

zado com o objectivo de averiguar o seu comportamento teacutermico

As formas soacutelidas obtidas por cristalizaccedilatildeo a partir das soluccedilotildees do ibuprofeno estatildeo apresentadas na tabela

seguinte

Tabela 28 ndash Imagens de formas soacutelidas do Ibuprofeno obtidas em diferentes condiccedilotildees experimentais (luz pola-

rizada 200x)

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

1

-

Comercial Sigma

4

Acetona

P2

2

Acetona

P1

5

n-Hexano

P2

3

n-Hexano

P1

Efectuou-se um estudo por difracccedilatildeo de raios-X de poacute das amostras de Ibuprofeno da Sigma e da amostra cris-

talizada de n-Hexano agrave temperatura ambiente O difractograma obtido experimentalmente para a amostra da

Sigma e o simulado para a forma I estatildeo representados na Figura 232 O espectro obtido para a amostra crista-

lizada em n-hexano era indistinguiacutevel destes

0 10 20 30 40

Inte

nsid

ad

e

2Theta

b) IBP Sigma

a) IBP forma I

Figura 232 ndash Espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute do ibuprofeno a) forma I b) Sigma

46

Da comparaccedilatildeo entre os dois difractogramas eacute possiacutevel afirmar que em ambos os casos as moleacuteculas tecircm a

mesma orientaccedilatildeo cristalograacutefica

Iniciou-se o estudo das amostras de ibuprofeno comercial da Sigma e da USP por Calorimetria Diferencial de

Varrimento com uma velocidade de varrimento β = 10ordmCmin realizando um aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC

(Figuras 233 e 234)

20 30 40 50 60 70 80 90

20

25

30

35

40

Temperatura (C)

Flu

xo d

e C

alo

r (m

W)

Figura 233 ndash Curva de DSC para o IBP comercial Sigma aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC β = 10ordmCmin m = 125mg

20 30 40 50 60 70 80 90

20

22

24

26

28

Temperatura (C)

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Figura 234 ndash Curva de DSC para o IBP USP aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC β = 10ordmCmin m = 134mg

As curvas de DSC apresentam apenas um sinal endoteacutermico estando os paracircmetros caracteriacutesticos da curva de

fusatildeo apresentados na Tabela 29

47

Tabela 29 ndash Valores de temperatura e de entalpia da transiccedilatildeo de fase registada no

aquecimento do ibuprofeno amostra da Sigma e da USP β = 10ordmCmin

Sigma USP

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

1 747 251 752 257 2 753 253 752 256 3 751 260 752 256 4 751 246 752 257

Meacutedia e desvio padratildeo 751plusmn03 253plusmn05 752plusmn005 257plusmn005

Natildeo haacute diferenccedilas significativas entre os resultados obtidos para as duas amostras apesar do pico de fusatildeo da

amostra da USP ser mais estreito

O estudo das amostras ibuprofeno obtidas por cristalizaccedilatildeo de acetona (P1 e P2) foi realizado por calorimetria

diferencial de varrimento na mesma gama de temperatura com velocidades de varrimento diferentes (β =

10ordmCmin e β = 2ordmCmin Figura 235)

70 75 80

18

20

22

24

26

28

30

32

34

36

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

2 - Cristalizaccedilao a frio

1 - Cristalizaccedilao agrave T amb

70 75 80

18

20

22

24

26

28

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

4 - Cristalizaccedilao a frio

3 - Cristalizaccedilao agrave T amb

Figura 235 ndash Curva de DSC para o IBP cristalizado de acetona procedimentos P1rsquo e P2rsquo aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC

a) β = 10ordmCmin m = 134mg b) β = 2ordmCmin 3 m = 138mg 4 m = 135 mg

O pico de fusatildeo obtido a partir da amostra cristalizada agrave temperatura ambiente apresenta-se parcialmente divi-

dido Uma explicaccedilatildeo comum para este facto eacute a existecircncia de polimorfismo Os paracircmetros caracteriacutesticos

destas curvas estatildeo apresentados na Tabela 210

a) b)

3

4

48

Tabela 210 ndash Valores de temperatura e de entalpia da transiccedilatildeo de fase registada no aquecimento do ibuprofeno

cristalizado de acetona β = 10ordmCmin e β = 2ordmCmin

A partir dos resultados apresentados na Tabela 210 podemos concluir que os cristais obtidos por cristalizaccedilatildeo a

baixa temperatura fundem aproximadamente 1ordmC abaixo dos cristais obtidos por cristalizaccedilatildeo agrave temperatura

ambiente Verifica-se ainda que mesmo a velocidades de varrimento diferentes os cristais obtidos nas mesmas

condiccedilotildees apresentam temperatura de fusatildeo muito semelhante

Os termogramas obtidos no estudo do ibuprofeno cristalizado de n-hexano (P1 e P2) por calorimetria dife-

rencial de varrimento com velocidades de varrimento diferentes (β = 10ordmCmin e β = 2ordmCmin) estatildeo apre-

sentados na Figura 236 e na Tabela 211

70 75 80

12

14

16

18

20

22

24

26

28

30

32

34

36

38

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

2 - Cristalizaccedilao a frio

1 - Cristalizaccedilao agrave T amb

70 75 80

20

22

24

26

28

30

Flu

xo d

e C

alo

r (m

W)

Temperatura (C)

4 - Cristalizaccedilao a frio

3 - Cristalizaccedilao agrave T amb

Figura 236 ndash Curva de DSC para o IBP cristalizado de n-hexano procedimentos P1rsquo e P2rsquo aquecimento de 25ordmC ateacute

95ordmC a) β = 10ordmCmin 1 m = 143mg 2 m = 139 mg b) β = 2ordmCmin 3 m = 140mg 4 m = 137 mg

A partir dos resultados podemos concluir que os cristais obtidos agrave temperatura ambiente e os cristais obtidos

com a cristalizaccedilatildeo a frio natildeo apresentam grande diferenccedila a niacutevel de temperatura e entalpia de fusatildeo No entan-

to o sinal obtido a partir da amostra cristalizada agrave temperatura ambiente aquecida tanto a 10ordmCmin como a

2ordmCmin apresenta-se dividido apesar da divisatildeo ser mais notoacuteria a 2ordmCmin

Cristalizaccedilatildeo agrave T amb Cristalizaccedilatildeo a frio

β 10ordmCmin 2ordmCmin 10ordmCmin 2ordmCmin

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

1 747 215 751 203 733 223 737 232

2 739 233 731 201 733 219 738 228

3 752 228 731 219 744 223 739 229

4 749 237 745 237 738 223 739 231

5 752 249 746 243 742 218 740 230

6 749 235 760 241 743 224 736 229

Meacutedia e desvio padratildeo 748plusmn05 233plusmn11 744plusmn10 224plusmn17 739plusmn05 222plusmn03 738plusmn02 230plusmn02

a) b)

49

Tabela 211 ndash Valores de temperatura e de entalpia da transiccedilatildeo de fase registada no aquecimento do ibuprofeno

cristalizado de n-hexano β = 10ordmCmin e β = 2ordmCmin

A partir dos resultados obtidos por DSC verificou-se que tanto a amostra cristalizada de acetona como a amos-

tra cristalizada de n-hexano ambas agrave temperatura ambiente apresentavam um pico de fusatildeo composto o que

pode indicar a ocorrecircncia de transiccedilotildees soacutelido-soacutelido e aleacutem disso temperatura de fusatildeo que difere da das

amostras obtidas na Sigma e na USP Sendo assim fez-se um estudo mais pormenorizado das amostras cristali-

zadas de n-hexano por comparaccedilatildeo com as amostras de ibp da Sigma e da USP por espectroscopia de IV para

caracterizaccedilatildeo da forma inicial A Figura 237 mostra os espectros de espectroscopia de IV-ATR das amostras

3000 2800 2600 2400

000

005

010

015

020

2540

2540

2540

2542

2601

2601

2601

2601

2631

2631

2631

2631

2729

2728

2728

2728

2850

2850

2850

2850

2868

2868

2868

2868

2877

2875

2875

2876

2924

2922

2922

2924

2954

2954

2956

Ab

so

rvacirc

ncia

(u

a

)

Numero de Onda (cm-1)

IBP USP

IBP comercial

IBP n-Hexano (frio)

IBP n-Hexano (Tamb)

2954

1800 1600 1400 1200 1000 800

000

005

010

015

020

025

030

035

040

045

050668

690747

779

849

867936

948

9701007

1070

1092

1124

1184

1231

12681320

1379

1419

14621506

Ab

so

rvacircncia

(u

a

)

Numero de Onda (cm-1)

IBP USP

IBP comercial

IBP n-Hexano (frio)

IBP n-Hexano (Tamb)

1712

Figura 237 ndash Espectro de IV (25ordmC) ibp USP ibp Sigma e ibp cristalizado de n-hexano a) 3100 ndash 2400 cm-1 b) 1800 ndash

650 cm-1

Os espectros de infravermelho das amostras a 25ordmC apontam para que se trate da mesma forma polimoacuterfica

Espectros de difracccedilatildeo de raios-X de poacute da amostra da Sigma e da amostra obtida por cristalizaccedilatildeo em n-

hexano natildeo mostraram tambeacutem diferenccedilas

Assim sendo a partir destes resultados natildeo satildeo detectadas diferenccedilas significativas entre as amostras de partida

e entatildeo as diferenccedilas registadas no comportamento teacutermico natildeo apontam para polimorfismo mas para altera-

ccedilotildees na formaccedilatildeo dos cristais nomeadamente no crescimento e tamanho das partiacuteculas[43ndash45] Estudos adicio-

nais satildeo necessaacuterios para confirmar esta hipoacutetese

Cristalizaccedilatildeo agrave T amb Cristalizaccedilatildeo a frio

β 10ordmCmin 2ordmCmin 10ordmCmin 2ordmCmin

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

1 741 224 744 236 742 247 744 249

2 744 223 748 234 746 242 742 247 3 740 225 745 238 743 246 740 242

4 743 227 747 237 743 243 745 240 Meacutedia e desvio padratildeo 742plusmn02 225plusmn02 746plusmn02 236plusmn02 743plusmn01 244plusmn02 743plusmn02 245plusmn04

50

51

Capiacutetulo 3

52

53

3 Conclusotildees

Alguns pontos discutidos nesta dissertaccedilatildeo merecem ser referidos como observaccedilotildees conclusivas A Calorime-

tria Diferencial de Varrimento (DSC) eacute um valioso instrumento de investigaccedilatildeo para caracterizar formas poli-

moacuterficas Com esta teacutecnica recolhe-se uma grande riqueza de informaccedilatildeo em relaccedilatildeo agrave estabilidade da substacircn-

cia em estudo tipo de transformaccedilatildeo que ocorre a uma dada temperatura por aquecimento ou arrefecimento e

mecanismo que preside a cada uma das transformaccedilotildees observadas Mas por si soacute esta teacutecnica natildeo eacute suficiente

para identificar a existecircncia de diferentes polimorfos de um mesmo composto Daiacute haver a necessidade de efec-

tuar um estudo mais completo utilizando teacutecnicas como a termomicroscopia espectroscopia de absorccedilatildeo no

infravermelho e ainda difracccedilatildeo de raios X de poacute

Conseguiram obter-se amostras puras de trecircs formas polimoacuterficas da pirazinamida a forma alfa (PZA comercial

e cristalizada em aacutegua) a forma delta (PZA cristalizada de acetona) e a forma gama (PZA obtida por liofiliza-

ccedilatildeo) as quais foram caracterizadas por espectroscopia de infravermelho

O polimorfo alfa da pirazinamida (α-PZA) e a forma delta (δ-PZA) por aquecimento transformam-se no poli-

morfo gama (γ-PZA) A forma gama por sua vez por aquecimento natildeo sofre qualquer transformaccedilatildeo de fase

ateacute agrave fusatildeo Foi possiacutevel tambeacutem identificar a transiccedilatildeo δrarrα em amostra do polimorfo delta quando contami-

nado com a forma alfa

Podemos ainda concluir mediante os resultados obtidos e com os conhecimentos adquiridos que estamos

perante casos de enantiotropia sendo o polimorfo delta a forma termodinamicamente estaacutevel agrave temperatura

ambiente Todos os polimorfos de pirazinamida satildeo cineticamente estaacuteveis agrave temperatura ambiente

No que diz respeito agrave picolinamida eacute interessante verificar a semelhanccedila do perfil das bandas do espectro da

picolinamida comercial na regiatildeo de elongaccedilatildeo do NndashH com o dos espectros dos polimorfos α e δ da pirazi-

namida Relembremos que nestas duas fases da pirazinamida haacute associaccedilatildeo molecular com a formaccedilatildeo de dois

diacutemeros centrossimeacutetricos que estatildeo tambeacutem presentes no cristal da forma I da picolinamida Verificou-se

ainda que a amostra comercial de picolinamida quando sujeita a moagem sofre alteraccedilatildeo da forma polimoacuterfica

No estudo realizado por DSC foi possiacutevel identificar pelo menos duas formas polimoacuterficas

Em ciclos de aquecimento arrefecimento verifica-se que o arrefecimento do fundido pode resultar em forma-

ccedilatildeo de estruturas diferentes em ciclos diferentes

A cristalizaccedilatildeo em acetato de etilo a 4ordmC aponta para a existecircncia de polimorfos gerados concomitantemente

por este meacutetodo de cristalizaccedilatildeo Estatildeo previstas novas experiecircncias para verificar a reprodutibilidade dos resul-

tados e caso esta se confirme a investigaccedilatildeo dos soacutelidos obtidos por difracccedilatildeo de raios-X de poacute e de monocris-

tal Quanto ao estudo das amostras cristalizadas em etanol e acetato de etilo em ensaios realizados dois meses

apoacutes a preparaccedilatildeo das amostras verificou-se que natildeo ocorreu alteraccedilatildeo na amostra cristalizada de etanol

enquanto que evoluccedilatildeo niacutetida teve lugar na amostra cristalizada de acetato de etilo por evaporaccedilatildeo do solvente agrave

temperatura ambiente

No estudo das amostras do ibuprofeno a partir dos resultados obtidos por DSC verificou-se que tanto a amos-

tra cristalizada de acetona como a amostra cristalizada de n-hexano ambas agrave temperatura ambiente apresenta-

54

vam um pico de fusatildeo composto o que poderia indicar a presenccedila de uma mistura de polimorfos mas atraveacutes

de um estudo mais pormenorizado usando Espectroscopia de Infravermelho e Difracccedilatildeo de Raios-X de poacute

esta hipoacutetese natildeo eacute aparentemente suportada podendo a divisatildeo dos picos dever-se ao tamanho das partiacuteculas

formadas durante o crescimento dos cristais Esta hipoacutetese teraacute de ser confirmada em trabalho futuro Este eacute

um exemplo interessante da importacircncia da utilizaccedilatildeo combinada de diferentes meacutetodos de estudo na investiga-

ccedilatildeo de polimorfismo

55

Capiacutetulo 4

56

57

4 Experimental

41 Materiais e Meacutetodos

411 ndash Materiais

4111 - Preparaccedilatildeo das amostras

A pirazinamida utilizada neste trabalho foi fornecida pela Fluka com uma pureza superior a 99 As amostras

de partida de picolinamida e ibuprofeno foram adquiridas agrave Sigma com purezas de 98 e 99 respectivamen-

te tendo-se usado tambeacutem ibuprofeno padratildeo USP

Na geraccedilatildeo das formas polimoacuterficas da pirazinamida foram usados diferentes processos de cristalizaccedilatildeo No

procedimento cristalizaccedilatildeo a partir de soluccedilotildees P1 usaram-se ~ 005 mmol do composto de partida dissolvidas

em 6 mL de um dado solvente agrave temperatura ambiente as soluccedilotildees foram filtradas para uma caixa de Petri e o

solvente evaporado agrave temperatura ambiente (~ 20ordmC) Foram usados como solventes aacutegua acetona dioxano

acetonitrilo e os soacutelidos obtidos foram analizados apoacutes um periacuteodo de duas semanas O segundo procedimento

ensaiado P2 consistiu num processo de liofilizaccedilatildeo efectuado num equipamento Labconco 5 soluccedilatildeo aquosa

preacute-congelada a -80ordmC ciclo de liofilizaccedilatildeo -30ordmC durante 2h -10ordmC durante 4h 0ordmC durante 6h 5ordmC durante

6h 10ordmC durante 48h e depois mantida agrave temperatura ambiente

No caso da picolinamida foi avaliada a formaccedilatildeo de formas soacutelidas usando o procedimento P1 descrito para a

pirazinamida (P1) empregando como solventes acetato de etilo e etanol tendo-se tambeacutem estudado cristaliza-

dos a partir do fundido (P2)

Na geraccedilatildeo das formas polimoacuterficas do ibuprofeno foram igualmente usados diferentes processos de cristaliza-

ccedilatildeo usando diferentes condiccedilotildees O procedimento 1 (P1) foi realizado da mesma forma da usada em P1 da

pirazinamida No procedimento 2 (P2) as soluccedilotildees foram preparadas da mesma forma que em P1 e apoacutes a

filtraccedilatildeo foram colocadas num frigoriacutefico a 4ordmC e o solvente evaporou a esta temperatura

Foram utilizados solventes de qualidade analiacutetica

412 ndash Meacutetodos

4121 ndash Calorimetria Diferencial de Varrimento (DSC)

A teacutecnica de Calorimetria Diferencial de Varrimento (DSC) ocupa um lugar de relevo de entre os meacutetodos de

investigaccedilatildeo da estrutura dos soacutelidos Trata-se de um meacutetodo largamente vulgarizado para o qual se dispotildee de

58

equipamento que apresenta na actualidade muitas potencialidades e que permite a obtenccedilatildeo de propriedades

termodinacircmicas com elevado grau de precisatildeo

A Calorimetria Diferencial de Varrimento eacute uma teacutecnica de anaacutelise teacutermica que regista a diferenccedila de fluxo teacuter-

mico entre a amostra e a referecircncia em funccedilatildeo do tempo ou da temperatura no decorrer de um programa de

temperatura preacute-seleccionado Eacute um meacutetodo de variaccedilatildeo entaacutelpica no qual a diferenccedila no fornecimento de

energia caloriacutefica entre uma substacircncia e um material de referecircncia eacute medida em funccedilatildeo da temperatura

enquanto a substacircncia em estudo e a referecircncia satildeo submetidas a um mesmo programa de aquecimento rigoro-

samente controlado

Estas medidas fornecem dados qualitativos e quantitativos em processos endoteacutermicos (absorccedilatildeo de energia

caloriacutefica) e exoteacutermicos (libertaccedilatildeo de energia caloriacutefica) permitindo obter informaccedilotildees referentes a alteraccedilotildees

de propriedades fiacutesicas eou quiacutemicas com por exemplo temperaturas caracteriacutesticas (temperatura de fusatildeo

cristalizaccedilatildeo transiccedilatildeo viacutetrea) grau de cristalinidade de um poliacutemero diagramas de fase entalpias de transiccedilatildeo

de fase e de reacccedilatildeo estabilidade teacutermica e oxidativa grau de pureza e cineacutetica de reacccedilotildees Por este motivo a

DSC eacute amplamente aplicada na caracterizaccedilatildeo de materiais orgacircnicos e inorgacircnicos cristalinos e amorfos assim

como nas induacutestrias farmacecircutica e cosmeacutetica alimentar etc

Como limitaccedilotildees desta teacutecnica refira-se a dificuldade de interpretaccedilatildeo (acontece algum processo mas qual)

requerendo normalmente outros meacutetodos complementares para a interpretaccedilatildeo dos resultados Para aleacutem dis-

so necessita de calibraccedilatildeo em toda a gama de temperatura

De acordo com os princiacutepios operacionais os caloriacutemetros diferenciais de varrimento podem ser divididos em

dois tipos de potecircncia compensada e de fluxo de energia caloriacutefica Neste trabalho utilizou-se o DSC do pri-

meiro tipo

Nos caloriacutemetros diferenciais de varrimento de potecircncia compensada (Figura 41) as ceacutelulas ou plataformas

onde se colocam a amostra e a referecircncia encontram-se equipadas individualmente com um sensor de resistecircn-

cia de platina que mede a temperatura de cada uma e uma resistecircncia de aquecimento

Figura 41 ndash Caloriacutemetro diferencial de varrimento de potecircncia compensada

Quando eacute detectada uma diferenccedila de temperatura entre a amostra e a referecircncia devido a uma alteraccedilatildeo da

amostra eacute alterada a energia teacutermica ( tH partpart ) fornecida agrave amostra de modo a manter um diferencial de tem-

peraturas nulo entre ambas (Tamostra = Treferecircncia) Uma vez que essa quantidade de energia eacute exactamente equiva-

1 ndash Resistecircncia de aquecimento 2 ndash Termoacutemetro

59

lente agrave quantidade de energia absorvida ou libertada na transformaccedilatildeo ocorrida na amostra o seu registo forne-

ce uma medida calorimeacutetrica directa da energia associada agrave transformaccedilatildeo

Como todos os instrumentos de medida os aparelhos de DSC apresentam um certo tempo de resposta devido

a alguma resistecircncia teacutermica o que se traduz pelo aparecimento de desvios da linha de base Para aumentar o

rigor das determinaccedilotildees o sinal calorimeacutetrico (SC) determinado pelo aparelho a aacuterea do pico eacute calibrado

determinando-se uma constante de calibraccedilatildeo K tal que realQ

SCK = sendo Qreal a energia caloriacutefica realmente

dissipado na ceacutelula A constante K eacute assim funccedilatildeo da temperatura da atmosfera em torno das ceacutelulas e de

quaisquer resistecircncias que conduzam a perdas de energia caloriacutefica As temperaturas de fusatildeo de padrotildees como

o iacutendio estanho chumbo por exemplo podem ser utilizadas para calibrar a temperatura indicada pelo equipa-

mento enquanto que a entalpia de fusatildeo destas substacircncias pode ser utilizada na calibraccedilatildeo do sinal calorimeacutetri-

co

Podem realizar-se ciclos de aquecimento arrefecimento percorridos entre a temperatura do azoto liacutequido e

700ordmC que eacute o limite superior de utilizaccedilatildeo da instrumentaccedilatildeo deste tipo recolhendo uma grande riqueza de

informaccedilatildeo relativamente agrave estabilidade da substacircncia em estudo tipo de transformaccedilatildeo que ocorre a uma dada

temperatura por aquecimento ou arrefecimento mecanismo que preside a cada uma das transformaccedilotildees obser-

vadas etc

Aproveitando as potencialidades do equipamento fazendo variar a velocidade de varrimento eacute ainda possiacutevel

estudar aspectos importantes relacionados com o mecanismo das transformaccedilotildees estruturais e pocircr em evidecircn-

cia a sobreposiccedilatildeo de sinais

Estes equipamentos aleacutem de possibilitarem medidas de baixos valores de variaccedilatildeo de entalpia possibilitam

ainda a utilizaccedilatildeo de pequenas quantidades de amostra (geralmente entre 1 e 20mg)

Procedimento experimental e equipamento utilizado

Os estudos de DSC foram realizados num caloriacutemetro Perkin-Elmer Pyris 1 equipado com sistema de refrige-

raccedilatildeo Intracooler com liacutequido de refrigeraccedilatildeo etilenoglicolaacutegua (11 vv) a ndash10ordmC usando azoto como gaacutes de

purga 20mLmin

As amostras foram preparadas em caacutepsulas em alumiacutenio de 10microl e 30microl Como ceacutelula de referecircncia usou-se uma

caacutepsula vazia idecircntica agrave usada para as amostras

A calibraccedilatildeo do aparelho foi feita de forma usual agrave velocidade de 10ordmCmin utilizada na grande maioria das

amostras A calibraccedilatildeo da temperatura [4647] foi realizada com padrotildees de elevada qualidade como o bifenilo

(CRM LGC 2610 Tfus = 6893plusmn003 ordmC) aacutecido benzoacuteico (CRM LGC 2606 Tfus = 12235 plusmn 002 ordmC) iacutendio

(Perkin-Elmer x = 9999 Tfus = 15660 ordmC) e cafeiacutena (substacircncia de calibraccedilatildeo Mettler Toledo ME 18 872

Tfus = 2356 plusmn 02 ordmC) A calibraccedilatildeo da entalpia foi realizada com iacutendio (∆fusH = 3286 plusmn 13 Jmol)

As amostras foram estudadas em ciclos de aquecimento arrefecimento a vaacuterias velocidade de varrimento

como seraacute referido posteriormente na apresentaccedilatildeo dos resultados e a calibraccedilatildeo confirmada a cada caso

60

4122 ndash Termomicroscopia

A termomicroscopia consiste na observaccedilatildeo microscoacutepica das amostras submetidas a aquecimento ou arrefeci-

mento usando luz polarizada As transformaccedilotildees que podem ocorrer na amostra em estudo podem ser obser-

vadas directamente na ocular do microscoacutepio ou registadas por meio de uma cacircmara fotograacutefica em viacutedeo com

a vantagem de serem gravadas e poderem ser estudadas em pormenor posteriormente Esta teacutecnica permite a

observaccedilatildeo dos efeitos dependentes da temperatura como por exemplo a fusatildeo dos cristais detecccedilatildeo de formas

cristalinas (polimorfismo)[48ndash49]

Com base no comportamento oacuteptico eacute costume dividir as substacircncias em dois grandes grupos Num o iacutendice

de refracccedilatildeo eacute independente da direcccedilatildeo de propagaccedilatildeo da radiaccedilatildeo apresenta um valor uacutenico para uma dada

substacircncia Estas substacircncias satildeo designadas opticamente por isotroacutepicas A este grupo pertencem os soacutelidos

amorfos e os soacutelidos cristalinos com arranjo reticular cuacutebico O outro grupo eacute caracterizado por apresentar um

iacutendice de refracccedilatildeo dependente da direcccedilatildeo de propagaccedilatildeo da luz As substacircncias que a ele pertencem satildeo

designadas opticamente por anisotroacutepicas Deste grupo fazem parte todos os soacutelidos cristalinos com excepccedilatildeo

daqueles que tecircm arranjo reticular cuacutebico

Na Figura 42 representa-se o dispositivo utilizado na observaccedilatildeo de uma amostra com luz polarizada

Figura 42 ndash Esquema de um sistema para observaccedilatildeo de uma amostra com luz polarizada

Um meio isotroacutepico natildeo altera a cor da radiaccedilatildeo que nela incide Contudo produz um decreacutescimo de intensida-

de da radiaccedilatildeo que torna visiacuteveis contornos na amostra e portanto permite acompanhar variaccedilotildees de forma e

volume que nela ocorram As amostras anisotroacutepicas apresentam cor diferente da luz incidente

Procedimento experimental e equipamento utilizado

O equipamento usado esquematicamente representado na Figura 43 eacute constituiacutedo por uma placa de aqueci-

mento DSC 600 da Linkam systems por um bloco central constituiacutedo por uma unidade CI94 cuja funccedilatildeo eacute

controlar a temperatura nas etapas de aquecimento arrefecimento uma unidade LNP942 que controla a

refrigeraccedilatildeo uma unidade VTO232 e um computador Intel (R) Pentium (R) 4 que controla todo o sistema A

ceacutelula eacute aquecida com um microforno cuja temperatura eacute controlada por sensores de Pt100 Para a observaccedilatildeo

Polarizador Amostra Analisador Detector

61

oacuteptica foi utilizado um microscoacutepio Leica DMRB uma cacircmara de viacutedeo Sony CCD-IRISRGB modelo DXC-

151 AP um monitor Sony HR Triniton modelo PVM-2053MD e um gravador de viacutedeo Sony SV0-1500P VHS

VCR Na anaacutelise de imagem usou-se o software da Linkam systems com RTVMS (Real Time Viacutedeo Measurement

System)

As amostras foram preparadas por dispersatildeo de uma pequena quantidade do material a estudar na ceacutelula da

amostra sendo esta coberta com uma tampa A dispersatildeo do material na ceacutelula permite estudar o comporta-

mento de partiacuteculas isoladas o que poderaacute ser uacutetil no caso da amostra ter comportamento heterogeacuteneo As

imagens foram obtidas por utilizaccedilatildeo combinada de luz polarizada e de compensadores de onda o que confere

agrave imagem de fundo uma cor uacutenica e natildeo negra Usou-se uma ampliaccedilatildeo de 200X

As amostras foram estudadas aquecendo a amostra entre os 25ordmC e a fusatildeo tendo sido usada uma velocidade

de 10ordmCmin

Figura 43 ndash Representaccedilatildeo esquemaacutetica do equipamento usado em termomicroscopia A ndash Placa de aquecimento B ndash

Microscoacutepio C ndash Cacircmara de viacutedeo D ndash Computador E ndash Interface graacutefica F ndash Sistema de controle da refri-

geraccedilatildeo G ndash Interface de computador H ndash Viacutedeo gravador I ndash Monitor J ndash Depoacutesito de azoto liacutequido

4123 ndash Conjugaccedilatildeo dos meacutetodos de Termomicroscopia e DSC

Os resultados obtidos a partir de medidas de DSC satildeo normalmente reprodutiacuteveis e quantitativos mas natildeo

podem estar sempre prontamente correlacionadas com a respectiva transformaccedilatildeo de fase ou reacccedilatildeo quiacutemica

que ocorre na substacircncia Tecircm sido feitas tentativas para melhorar alguns meacutetodos termoanaliacuteticos atraveacutes de

uma correlaccedilatildeo entre os seus resultados e as mudanccedilas fiacutesicas ou quiacutemicas da substacircncia em questatildeo As combi-

naccedilotildees destes dois meacutetodos tecircm demonstrado grande sucesso Os efeitos que natildeo mostram nenhuma mudanccedila

de entalpia significativa com DSC podem muitas vezes ser detectadas com microscopia Por outro lado as

investigaccedilotildees termomicroscoacutepicas requerem muitas vezes estimativas dos calores de transformaccedilatildeo fusatildeo e

cristalizaccedilatildeo[50ndash51]

62

4124 ndash Espectroscopia de Absorccedilatildeo no Infravermelho

A Espectroscopia de Absorccedilatildeo no IV estaacute associada ao uso de radiaccedilatildeo electromagneacutetica nesta regiatildeo do espec-

tro para estudar a composiccedilatildeo e a estrutura da mateacuteria

A energia associada agrave absorccedilatildeo na gama do infravermelho eacute capaz de promover transiccedilotildees vibracionais-

rotacionais vibracionais ou rotacionais Considerando que a faixa mais usual de utilizaccedilatildeo corresponde agrave regiatildeo

do infravermelho meacutedio (4000 a 400 cm-1) o estudo das transiccedilotildees vibracionais eacute o mais importante Para que

uma moleacutecula seja capaz de absorver no infravermelho eacute necessaacuterio que ela apresente variaccedilotildees de momento

dipolar associada ao modo vibracional considerado[3652ndash54]

Assim quando um material for avaliado utilizando radiaccedilatildeo infravermelha seraacute obtido um espectro que rela-

ciona absorvacircncia versus comprimento de onda (normalmente eacute utilizado o nuacutemero de onda que eacute o inverso do

comprimento de onda) que indica a ocorrecircncia ou natildeo de absorccedilatildeo pelo material de energia associada agravequele

comprimento de onda Como os grupos funcionais absorvem em diferentes comprimentos de onda eacute possiacutevel

identificar os grupos quiacutemicos presentes na amostra

O polimorfismo em cristais de compostos orgacircnicos eacute causado por diferentes arranjos estruturais da mesma

moleacutecula Se as interacccedilotildees moleculares no cristal satildeo bastantes fortes decorrentes de um fenoacutemeno como as

ligaccedilotildees de hidrogeacutenio as diferenccedilas nas formas polimoacuterficas podem ser evidenciadas com teacutecnicas como a

Espectroscopia de Absorccedilatildeo no Infravermelho IV

Reflectacircncia Total Atenuada (ATR)

Em 1961 Fahrenfort descreveu uma nova teacutecnica para obtenccedilatildeo de espectros de infravermelho para compostos

orgacircnicos a Reflectacircncia Total Atenuada (ATR ndash Attenuated Total Reflectance)

O modo de ATR eacute uma teacutecnica natildeo destrutiva que permite a obtenccedilatildeo de espectros de amostras soacutelidas ou

liacutequidas tais como soacutelidos pouco soluacuteveis poacutes pastas entre outras Eacute tambeacutem adequado para caracterizaccedilatildeo de

materiais que sejam demasiado finos ou que absorvam demasiado intensamente quando analisados por espec-

troscopia de transmitacircncia Na espectroscopia de infravermelhos por ATR a superfiacutecie da amostra eacute colocada

em contacto com a superfiacutecie de um cristal apropriado muitas vezes feito de Germeacutenio (Ge) ou de Seleneto de

Zinco (ZnSe) A radiaccedilatildeo infravermelha proveniente da fonte passa atraveacutes do cristal Quando o acircngulo de

incidecircncia na interface amostra cristal excede o acircngulo criacutetico a reflexatildeo total interna da radiaccedilatildeo ocorre e uma

onda evanescente eacute estabelecida na interface A radiaccedilatildeo eacute reflectida atraveacutes do cristal penetrando na amostra a

cada reflexatildeo ao longo da superfiacutecie do cristal (como esquematizado na figura seguinte Figura 44)

63

Figura 44 ndash Sistema ATR de muacuteltipla reflexatildeo

O feixe de radiaccedilatildeo perde energia no comprimento de onda em que o material da amostra absorve Apoacutes este

processo a radiaccedilatildeo atenuada resultante eacute direccionada do cristal para o percurso normal do feixe no espectro-

fotoacutemetro sendo medida pelo detector originando o espectro da amostra A profundidade da penetraccedilatildeo da

radiaccedilatildeo na amostra e o nuacutemero total de reflexotildees ao longo do cristal podem ser controlados pela variaccedilatildeo do

acircngulo de incidecircncia assim como pela selecccedilatildeo do tipo de cristal

Num espectrofotoacutemetro ATR tem de existir um contacto muito proacuteximo entre a amostra e a superfiacutecie do cris-

tal uma vez que o efeito ATR tem lugar nesta Daiacute que se utilize por vezes uma prensa de modo a garantir um

perfeito contacto entre a superfiacutecie da amostra e o cristal como no caso dos soacutelidos particulados

Nesta teacutecnica pouca ou nenhuma preparaccedilatildeo da amostra eacute requerida o que constitui uma grande vantagem nos

estudos de polimorfismo podendo ser usada na anaacutelise de uma grande variedade de soacutelidos e liacutequidos consoan-

te o tipo de cristal

Eacute importante realccedilar que apesar dos benefiacutecios esta teacutecnica possui algumas limitaccedilotildees que incluem a sensibili-

dade inferior em comparaccedilatildeo agrave proporcionada pelos meacutetodos convencionais

Procedimento experimental e equipamento utilizado

Os estudos de espectroscopia de absorccedilatildeo no infravermelho foram realizados num espectroacutemetro FTIR Ther-

moNicolet IR300 resoluccedilatildeo de 1cm-1 com a teacutecnica da pastilha de KBr e num PerkinElmer Spectrum 400 FT-

IRATR resoluccedilatildeo de 1cm-1

As amostras foram preparadas misturando-se uma certa quantidade de amostra com brometo de potaacutessio (cer-

ca de 07 mg de amostra e 100 mg de KBr)

4125 ndash Difracccedilatildeo de Raios X

Dentre as vaacuterias teacutecnicas de caracterizaccedilatildeo de materiais a teacutecnica de difracccedilatildeo de raios X eacute a mais indicada na

determinaccedilatildeo das fases cristalinas presentes nesses materiais Isto eacute possiacutevel porque nos cristais os aacutetomos se

64

ordenam em planos cristalinos separados entre si por distacircncias da mesma ordem de grandeza dos comprimen-

tos de onda dos raios X

Ao incidir um feixe de raios X num cristal o mesmo interage com os aacutetomos presentes originando o fenoacutemeno

de difracccedilatildeo A difracccedilatildeo de raios X ocorre segundo a Lei de Bragg (Equaccedilatildeo 1) a qual estabelece a relaccedilatildeo

entre o acircngulo de difracccedilatildeo e a distacircncia entre os planos que a originaram (caracteriacutesticos para cada fase cristali-

na)[55]

Figura 45 ndash Difracccedilatildeo de raios X e a Lei de Bragg[56]

A principal aplicaccedilatildeo da difracccedilatildeo de raios X refere-se agrave identificaccedilatildeo de compostos cristalinos sejam eles orgacirc-

nicos ou inorgacircnicos

Os planos de difracccedilatildeo e as suas respectivas distacircncias interplanares bem como as densidades de aacutetomos (elec-

trotildees) ao longo de cada plano cristalino satildeo caracteriacutesticas especiacuteficas e uacutenicas de cada substacircncia cristalina da

mesma forma que o padratildeo difractomeacutetrico por ela gerado Dentre as vantagens da teacutecnica de difracccedilatildeo de raios

X para a caracterizaccedilatildeo de fases destacam-se a simplicidade e rapidez do meacutetodo a confiabilidade dos resulta-

dos obtidos (pois o perfil de difracccedilatildeo obtido eacute caracteriacutestico para cada fase cristalina) a possibilidade de anaacutelise

de materiais compostos por uma mistura de fases e uma anaacutelise quantitativa destas fases[55]

Os ensaios de difracccedilatildeo de raios X de poacute foram realizados no Centro de Estudos de Materiais no Departamen-

to de Fiacutesica da Universidade de Coimbra

Procedimento experimental e equipamento utilizado

Foi preenchido um capilar de vidro com o poacute obtido pela moagem dos soacutelidos As amostras foram colocadas

num difractoacutemetro de poacute ENRAF-NONIUS (equipado com um detector CPS120 por INEL) e os dados foram

recolhidos durante 5h usando a geometria Debye-Scherrer Foi usada radiaccedilatildeo Cu Kα1 (λ = 1540598Aring) Como

calibrante externo foi usado o AlK(SO4)212H2O

Lei de Bragg nλ = 2d sen θ (Equaccedilatildeo 1) n nuacutemero inteiro (ordem de difracccedilatildeo) λ comprimento de onda dos raios X incidentes d distacircncia interplanar θ acircngulo de difracccedilatildeo

65

Bibliografia

[1] ndash Vencato I Estruturas Cristalinas por Difracccedilatildeo de Raios-X Caderno Brasileiro de Ensino de Fiacutesica Volume 5

(1988)

[2] ndash Atkins P Paula J Atkins Fiacutesico-Quiacutemica LTC Volume 1 7ordfEdiccedilatildeo (2003-2004)

[3] ndash Drago R Physical Methods For Chemists 2ordf Ed Saunders amp H B J College Publishers 17 (1992) 702

[4] ndash Giron D Thermochimica Acta 248 (1995) 1

[5] ndash Nangia A Accounts of Chemical Research 41 5 (2008) 595

[6] ndash Froehlich PE Gasparotto FS Journal of Basic and Applied Pharm Sciences 26 3 (2005) 205

[7] ndash Llinagraves A Goodman J Drug Discovery Today 13 516 (2008) 198

[8] ndash Costa L Universidade Federal do Rio Grande do Sul ldquoAvaliaccedilatildeo do Polimorfismo de Faacutermacos utiliza-

dos para a produccedilatildeo de medicamentos geneacutericos no Brasilrdquo (2005)

[9] ndash Lachman L Liebeman HA et all Teoria e Praacutetica na Induacutestria Farmacecircutica 1 (2005) 505

[10] ndash Bernstein J Crystal Polymorphism Engineering of Crystalline Materials Properties Springer Netherlands (2008) 87

[11] ndash Rodriacuteguez-Spong B Price C et all D Advanced Drug Delivery 56 (2004) 241

[12] ndash Buerger A Ramberger R Mikrochimica Acta 2 (1979) 259

[13] ndash Erdemir D Lee A et all Accounts of Chemical Research 42 (2009) 621

[14] ndash Manrich S Zanotto E et all Poliacutemeros Ciecircncia e Tecnologia ldquoAplicabilidade da Teoria Claacutessica da Nuclea-

ccedilatildeo Modificada (CD-CNT) agrave Cristalizaccedilatildeo de Poliacutemerosrdquo

[15] ndash Aaltonen J Allesoslash M et all European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics 71 (2009) 23

[16] ndash Chis V Picircrnau A et all Chemical Physics 316 (2005) 153

[17] ndash wwwffuppttoxicologiamonografiasano0304TuberculosedocPIRAZINAMIDAhtml

[18] ndash Becker C Dressman JB et all Journal of Pharmaceutical Sciences 97 9 (2008) 3709

[19] ndash Takaki Y Sasada Y Watanabeacute T Acta Crystallographica 13 (1960) 693

[20] ndash Ro G Sorum H Acta Crystallographica B28 (1972) 991

[21] ndash Ro G Sorum H Acta Crystallographica B28 (1972) 1677

[22] ndash Nakata K Takaki Y Memoirs of Osaka Kyoiku University Ser III Natural science and applied science 36 (1987)

93

[23] ndash Borba A Albrecht M et all Physical Chemistry Chemical Physics 10 (2008) 7010

[24] ndash Takano T Sasada Y et all Acta Crystallographica 21 (1966) 514

[25] ndash Borba A Zavaglia A et all Journal of Physical Chemistry A 112 (2008) 45

[26] ndash Marques L Departamento e Centro de Quiacutemica da Universidade de Eacutevora ldquoO Ibuprofeno Um faacutermaco com

sucessordquo

[27] ndash Perlovich G Kurkov S et all Journal of Pharmaceutical Sciences 93 (2004) 654

[28] ndash Rasenack N Muumlller B International Journal of Pharmaceutics 245 (2002) 9

[29] ndash Carvalho P Cass Q et all Brazilian Journal of Chemical Engineering 23 (2006) 291

[30] ndash Khan G Jiabi Z Drug Development and Industrial Pharmacy 24(5) (1998) 463

[31] ndash Rasenack N Muumlller W Development and Industrial Pharmacy 28 (2002) 1077

66

[32] ndash Dudognon E Danegravede F et all Pharmaceutical Research 25 (2008) 2853

[33] ndash wwwscribdcomdoc4003825Fisica-Difraccao-de-Raio-X (28082010)

[34] ndash Delgado M Marquez F et all Spectroscopy Lett 21 (1998) 841

[35] ndash Lautie A Froment F et all Spectroscopy Lett 9 (1976) 289

[36] ndash Chis V Pirnau A et all Chemical Physics 316 (2005) 153

[37] ndash Kalkar K Bhosekar M et all Spectrochimica Acta Part A 45 (1989) 635

[38] ndash Favila A Gallo M Mitnik D Journal of Molecular Modeling 13 (2007) 505

[39] ndash Gunasekaran S Sailatha E et all Indian Journal of Pure and Applied Physics 47 (2009) 259

[40] ndash Akyuz S Journal of Molecular Structure 651 (2003) 541

[41] ndash Jurneacuteen P Werngren J et all Antimicrobial Agents and Chemotheraphy 52 5 (2008) 1852

[42] ndash Garekani H Sadeghi F et all Drug Development and Industrial Pharmacy 27(8) (2001) 803

[43] ndash Kawakami K Miyoshi K et all Journal of Pharmaceuticals Sciences 95 (2006) 1354

[44] ndash Lee T Chang G Crystal Growth and Design 9 (2009) 3551

[45] ndash Xue Y Zhao Q et all Journal of Colloid and Interface Science 243 (2001) 388

[46] ndash Sabbah R An W et all Thermochimica Acta 331 (1999) 93

[47] ndash Gatta G Richardson J et all Pure and Applied Chemistry 78 (2006) 1455

[48] ndash Seefeldt K Miller J et all Journal of Pharmaceutical Sciences 96 5 (2007) 1147

[49] ndash Charsley E Stewart C et all Journal of Thermal Analysis and Calorimetry 72 (2003) 1087

[50] ndash Celis K Driessche I et all Measurement Science Review 1 1 (2001) 181

[51] ndash Wiedemann H Bayer G Journal of Thermal Analysis 30 (1985) 1273

[52] ndash wwwgooglept

[53] ndash Brittain H Journal of Pharmaceutical Sciences 86 4 (1997) 405

[54] ndash Norris T Aldridge P Sekulic S Analyst 122 (1997) 549

[55] ndash Albers A Melchiades F et all Ceracircmica 48 305 (2002) 34

[56] ndash Kahn H PMI-2201 Difracccedilatildeo de Raios X 1

[57] ndash Tuberculosis 88 2 (2008) 141

[58] ndash Akyuz S Journal of Molecular Structure 651-653 (2003) 541

[59] ndash Brittain H (ed) Physical Characterization of Pharmaceutical Solids (1995)

[60] ndash Šestaacutek J Comprehensive Analytical Chemistry XII XI (1984)

[61] ndash Casimiro MH Leal JP et all Anaacutelise Calorimeacutetrica aplicada a Poliacutemeros Bioloacutegicos 29

[62] ndash Yu-Chu M Li Thermochimica Acta 476 (2008) 1

[63] ndash Morbidoni H Quiacutemica Viva 3 (2004)

[64] ndash Yoshida S Pharmaceutical Society of Japan 11 5 (1963) 628

[65] ndash Sreevatsan S Pan X et all Antimicrobial Agents and Chemotheraphy 41 3 (1997) 636

[66] ndash Wesotowski M Konarski T Journal of Thermal Analysis 45 (1995) 1199

[67] ndash Vippagunta S Brittain H Grant D Advanced Drug Delivery 48 (2001) 3

[68] ndash Nunes S Euseacutebio M et all International Journal of Pharmaceutics 285 (2004) 13

[69] ndash Akalin E Akyuz S Vibrational Spectroscopy 42 (2006) 333

[70] ndash Szablowicz M Karpiński A et all Transition Metal Chemistry 31 (2006) 1075

67

[71] ndash Castro R Maria T et all Crystal Growth amp Design 10 (2010) 274

[72] ndash Correcirca R Lima D et all Laboratoacuterio de Cristalografia Instituto de Fiacutesica de Satildeo CarlosUSP

[73] - Buerger A Ramberger R Mikrochimica Acta 2 (1979) 273

[74] ndash Wirth D Stephenson G Organic Process Research amp Development 1 (1997) 55

[75] ndash Wang Y Li Y et all Spectrochimica Acta Part A 56 (2000) 2637

[76] ndash Byrn S Pfeiffer R et all Pharmaceutical Research 12 (1995) 945

[77] ndash Khankari R Grant D Thermochimica Acta 248 (1995) 61

[78] ndash Gavezzotti A Fillippini G Journal of the American Chemical Society 117 (1995) 12299

[79] ndash Hancock B Zografi G Journal of Pharmaceuticals Sciences 86 (1997) 1

[80] ndash Yu L Advanced Drug Delivery Reviews 48 (2001) 27

[81] ndash Kitamura M Journal of Crystal Growth 237-239 (2002) 2205

[82] ndash Snider D Addicks W et all Advanced Drug Delivery Reviews 56 (2004) 391

[83] ndash Allesoslash M Berg F et all Journal of Pharmaceuticals Sciences 97 (2008) 2145

[84] ndash Lerdkanchanaporn S Dollimore D Journal of Thermal Analysis 49 (1997) 879

[85] ndash Beach J Park M et all Pharmaceutical Development and Technology 10 (2005) 413

[86] ndash Passerini N Albertini B et all European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics 15 (2002) 71

68

69

Apecircndice

70

71

Algoriacutetmo de decisatildeo Q6A

(1)

Pesquisa de polimor-fos com o novo

faacutermaco

Apresenta diferentes polimorfos

NAtildeO Nenhuma acccedilatildeo a ser

tomada

SIM

Caracterizar as formas por - Difracccedilatildeo de raios-X de poacute - DSC Anaacutelise Teacutermica - Microscopia - Espectroscopia

IR PARA 2

72

(2)

Os polimorfos apre-sentam diferentes

propriedades

NAtildeO

SIM

Afecta a seguranccedila e a eficaacutecia do faacutermaco

Nenhum teste ou criteacuterio de aceitaccedilatildeo para o faacutermaco

NAtildeO

SIM

Estabelecer um criteacuterio de aceitaccedilatildeo para os polimorfos do faacutermaco IR PARA 3

73

(3)

Observa-se em (1) que primeiramente se estabelecem as caracteriacutesticas das possiacuteveis formas cristalinas do faacuter-

maco e as suas propriedades fiacutesico-quiacutemicas conforme o caso bem como a sua forma de detecccedilatildeo pelas meto-

dologias indicadas

Posteriormente a acccedilatildeo (2) visa estabelecer o impacto destas formas polimoacuterficas na seguranccedila e eficaacutecia do

faacutermaco auxiliando na determinaccedilatildeo de criteacuterios de aceitaccedilatildeo do faacutermaco e na avaliaccedilatildeo do risco sanitaacuterio que

representa tal fenoacutemeno num caso especiacutefico Havendo este risco o ICH estabeleceu em (3) vias de monitori-

zaccedilatildeo das alteraccedilotildees

O faacutermaco encontra-se dentro dos criteacuterios de

aceitaccedilatildeo dos ensaios de qualidade com modifica-

ccedilatildeo na proporccedilatildeo dos polimorfos

SIM Nenhum teste ou criteacuterio de aceitaccedilatildeo

para o faacutermaco

NAtildeO

Monitorar o polimorfismo durante a estabilidade do faacutermaco

A modificaccedilatildeo pode afectar a seguranccedila ou a

eficaacutecia

NAtildeO Natildeo haacute necessidade de estabelecer criteacuterios de aceitaccedilatildeo para polimorfis-

mo do faacutermaco

SIM

Estabelecer criteacuterios de aceitaccedilatildeo consis-tente com a seguranccedila eou eficaacutecia

37

[24] O difractograma de poacute da picolinamida comercial tem picos caracteriacutesticos a 2θ = 1665 1737 2068

2516 2802 3500ordm

10 20 30 40

Inte

nsid

ade

2Theta

b) Simulado

a) Experimental

Figura 219 ndash Espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute da picolinamida comercial a) experimental b) simulado

Da comparaccedilatildeo entre os dois difractogramas natildeo eacute possiacutevel afirmar que nos dois casos as moleacuteculas tenham a

mesma orientaccedilatildeo cristalograacutefica Voltaremos a discutir estes resultados mais tarde

O comportamento teacutermico da amostra de picolinamida comercial foi investigado por calorimetria diferencial de

varrimento e por termomicroscopia com luz polarizada

Na Figura 220 eacute apresentada uma curva tiacutepica obtida no estudo da picolinamida comercial por calorimetria

diferencial de varrimento com uma velocidade de varrimento β = 10ordmCmin realizando um aquecimento de

25ordmC ateacute 115ordmC

20 40 60 80 100

20

40

Temperatura (C)

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Figura 220 ndash Curva de DSC para a PA comercial aquecimento de 25ordmC ateacute 115ordmC β = 10ordmCmin m = 138mg

A curva de DSC da PA comercial Figura 220 apresenta tipicamente trecircs sinais endoteacutermicos De um conjunto

de 3 amostras independentes obteve-se para o 1ordmpico os valores de Tonset = (802plusmn005) ordmC e ∆H =

38

(020plusmn001)kJmol para o 2ordmpico os valores de Tonset = (10175plusmn008) ordmC e ∆H = (022plusmn001) kJmol e para o

3ordmpico os valores de Tonset = (1067plusmn01) ordmC e ∆H = (187plusmn005) kJmol Tabela 27

Tabela 27 ndash Valores de temperatura e de entalpia das transiccedilotildees de fase registadas no aquecimento da pico-

linamida amostra comercial β = 10ordmCmin

1ordmPico 2ordmPico 3ordmPico

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) 1 802 020 1018 022 1066 187 2 802 019 1017 022 1068 187 3 802 020 1018 021 1067 188

Meacutedia e desvio padratildeo 802plusmn005 020plusmn001 10175plusmn008 022plusmn001 1067plusmn01 187plusmn005

Imagens de termomicroscopia obtidas num varrimento realizado em condiccedilotildees idecircnticas satildeo apresentadas na

Figura 221 e confirmam o primeiro processo endoteacutermico como uma transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido

25ordmC 86ordmC 96ordmC 98ordmC

108ordmC 115ordmC

Figura 221 ndash Transiccedilotildees de fase observadas para a PA comercial por termomicroscopia de luz polarizada no decurso do

aquecimento de 25ordmC a 115ordmC β = 10ordmCmin ampliaccedilatildeo 200x

Uma vez confirmada a existecircncia de transiccedilotildees soacutelido-soacutelido no aquecimento da amostra de picolinamida

comercial estudou-se este processo em mais pormenor Fizeram-se ciclos de aquecimento arrefecimento ateacute

95ordmC e ateacute 105ordmC (temperaturas a que se verifica o fim da transiccedilatildeo) que se encontram representadas nas Figu-

ras 222 e 223

39

20 30 40 50 60 70 80 90 100

19

20

21F

luxo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

Arrefecimento

1 Aquecimento

20 40 60 80 100 120

20

30

40

Temperatura (C)

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Figura 222 ndash Curvas de DSC para a PA comercial β = 10ordmCmin m = 147mg a) aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC segui-

do de arrefecimento ateacute 25ordmC b) 2ordm aquecimento de 25ordmC ateacute 115ordmC

20 30 40 50 60 70 80 90 100 110

19

20

21

22

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

Arrefecimento

1 Aquecimento

20 40 60 80 100 120

20

30

40

Temperatura (C)

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Figura 223 ndash Curvas de DSC para a PA comercial β = 10ordmCmin m = 143mg a) aquecimento de 25ordmC ateacute 105ordmC segui-

do de arrefecimento ateacute 25ordmC b) 2ordm aquecimento de 25ordmC ateacute 115ordmC

Como eacute visiacutevel na Figura 222 no processo de arrefecimento natildeo eacute registada qualquer transiccedilatildeo de fase o que se

confirma pela ausecircncia de endoteacutermica correspondente agrave transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido na curva b) Em contrapartida

no processo de arrefecimento ilustrado na Figura 223 regista-se um processo exoteacutermico de baixa energia e no

aquecimento subsequente apenas o principal pico de fusatildeo eacute observado

Antes de passar agrave avaliaccedilatildeo por espectroscopia de Infravermelho dos diferentes soacutelidos obtidos nestes ciclos de

aquecimento arrefecimento referiremos os resultados de estudos por DSC dos soacutelidos obtidos por arrefeci-

mento do fundido

Nas Figuras 224 e 225 ilustram-se alguns resultados de ciclos de aquecimento arrefecimento a partir do fun-

dido β = 10ordmCmin Como se vecirc na Figura 224 c) apoacutes a cristalizaccedilatildeo do fundido satildeo obtidos dois picos de

elevada entalpia com Tonset = 102ordmC e 106ordmC que indiciam fusatildeo de duas formas polimoacuterficas diferentes Com

base nestes resultados eacute razoaacutevel interpretar a transiccedilatildeo a 102ordmC como um processo de fusatildeo Neste sentido o

ciclo aquecimento arrefecimento ilustrado na Figura 223 a) terminaria com a fusatildeo de uma contribuiccedilatildeo resi-

a) b)

a) b)

40

dual de uma forma soacutelida que no arrefecimento cristaliza no polimorfo mais abundante obtendo-se em seguida

fusatildeo desta forma pura Figura 223 b) Pode concluir-se que da comparaccedilatildeo das Figuras 224 e 225 que o arre-

fecimento do fundido pode resultar em formaccedilatildeo de estruturas diferentes em ciclos diferentes

20 40 60 80 100 120

-20

-10

0

10

20

30

40

50

Flu

xo

de C

alo

r (m

W)

Temperatura (C)

c) 2 Aquecimento

b) Arrefecimento

a) 1 Aquecimento

Figura 224 ndash Curvas de DSC para a PA comercial β = 10ordmCmin m = 164mg aquecimento seguido de arrefecimento e

novo aquecimento

20 40 60 80 100 120

-50

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

50

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

e) 3 Aquecimento

d) 2 Arrefecimento

c) 2 Aquecimento

b) 1 Arrefecimento

a) 1 Aquecimento

Figura 225 ndash Curvas de DSC para a PA comercial m = 147mg 1ordmaquecimento β = 10ordmCmin 1ordmarrefecimento β =

1ordmCmin 2ordmaquecimento β = 10ordmCmin 2ordmarrefecimento β = 10ordmCmin 3ordmaquecimento β =

10ordmCmin

Foram registados os espectros de FTIRATR da amostra obtida em ciclos de aquecimento arrefecimento

como referidos na Figura 222 a) e 223 a) Os espectros satildeo apresentados na Figura 226 onde estatildeo tambeacutem

identificadas as bandas principais

41

000

005

010

015

1612

316832751294

695

749

784

825

996

1043

10881155

1221

1246

1288

1386

1440

1468

15671586

1668

C 105

000

007

014

16143060

327434113450

1567

695

749

793

825

910

996

104310911164

1250

1288

1386

1443

1468

1586

Ab

so

rva

ncia

u

a

C 95

3300 3000 2700 1600 1400 1200 1000 800

000

008

016

3060

3451

15671601

1662

31663432

698

755

793

828907

996

10401094

1145

1285

1386

1440

15861659

3166

3273

Numero de onda cm-1

C 253415

Figura 226 ndash Espectro de IVATR da PA comercial a) composto de partida b) apoacutes aquecimento ateacute 95ordmC c) apoacutes

aquecimento ateacute 105ordmC

Eacute interessante verificar a semelhanccedila do perfil das bandas do espectro da picolinamida comercial Figura 226 a)

na regiatildeo de elongaccedilatildeo do NndashH com o dos espectros dos polimorfos α e δ da pirazinamida (Figuras 25 e 27)

Relembremos que nestas duas fases da pirazinamida haacute associaccedilatildeo molecular com a formaccedilatildeo de dois diacutemeros

centrossimeacutetricos que estatildeo tambeacutem presentes no cristal da picolinamida

Os espectros dos soacutelidos resultantes dos diferentes tratamentos teacutermicos diferem principalmente como espera-

do na regiatildeo de elongaccedilatildeo do NndashH e na amida I O espectro c) apresenta grande semelhanccedila com o obtido por

Fausto e Colaboradores [23 25] para um cristal obtido por annealing dum filme de vidro a T = 280 K e corres-

ponde a um polimorfo diferente do que estaacute presente na amostra de partida

O espectro apresentado na Figura 226 b) na interpretaccedilatildeo que temos vindo a fazer seria originado por uma

mistura de polimorfos Para a validaccedilatildeo desta interpretaccedilatildeo seraacute essencial proceder ao estudo por difracccedilatildeo de

raios-X de poacute das amostras preparadas de modo idecircntico

Numa nota final apresenta-se na Figura 227 A o espectro FTIRATR registado apoacutes moagem da amostra de

picolinamida comercial em almofariz no procedimento habitualmente usado na preparaccedilatildeo de pastilha para

infravermelho Como eacute evidente da comparaccedilatildeo com o espectro da amostra analisada sem preparaccedilatildeo Figura

227 B a moagem produz alteraccedilatildeo da forma polimoacuterfica Lembremos que na obtenccedilatildeo do espectro de difrac-

ccedilatildeo de raios-X de poacute apresentado na Figura 219 se procedeu agrave moagem do composto Seraacute portanto necessaacute-

rio realizar mais ensaios sobre a amostra comercial para confirmar as conclusotildees que a Figura 219 indica as

diferenccedilas observadas nos difractogramas poderatildeo resultar da moagem da amostra

a)

b)

c)

42

3600 3500 3400 3300 3200 3100 3000 2900 2800

000

005

010

015

Ab

so

rvacircn

cia

(u

a)

Numero de onda (cm-1)

B Amostra comercial

A Amostra comercial sujeita a moagem

1600 1400 1200 1000 800 600

000

005

010

015

020

025

030

Abso

rvacirc

ncia

(u a

)

Numero de onda (cm-1)

B Amostra comercial

A Amostra comercial sujeita a moagem

Figura 227 ndash Espectro de IVATR da picolinamida a) 3600 ndash 2800 cm-1 b) 1700 ndash 600 cm-1 A amostra comercial sujeita

a moagem B amostra comercial

222 ndash Estudo da Picolinamida cristalizada em acetato de etilo e em etanol

A investigaccedilatildeo do comportamento teacutermico das diferentes amostras obtidas por cristalizaccedilatildeo em soluccedilatildeo por

calorimetria diferencial de varrimento de 25ordmC ateacute agrave fusatildeo estaacute ilustrado nas Figuras 228 a 229 Para os soacutelidos

obtidos por cristalizaccedilatildeo em etanol e em acetato de etilo agrave temperatura ambiente eacute registado um pico de fusatildeo

largo com temperatura de onset entre 96 e 97ordmC e entalpia compreendida entre 15 e 18 kJmol Os ensaios

foram efectuados 3 semanas apoacutes a preparaccedilatildeo das amostras e natildeo eacute expectaacutevel que a largura do pico possa ser

devida agrave contaminaccedilatildeo com o solvente Em ensaios realizados dois meses mais tarde verificou-se que natildeo ocor-

reu alteraccedilatildeo na amostra cristalizada de etanol enquanto que evoluccedilatildeo niacutetida teve lugar na amostra cristalizada

de acetato de etilo agrave temperatura ambiente Figuras 230 e 231

Na amostra obtida por cristalizaccedilatildeo em acetato de etilo com evaporaccedilatildeo do solvente a 4ordmC para aleacutem deste

primeiro pico eacute tambeacutem observado um segundo pico com temperatura de onset Tonset ~ 105ordmC Estes resulta-

dos apontam para a existecircncia de polimorfos gerados concomitantemente por este meacutetodo de cristalizaccedilatildeo

estando previstas novas experiecircncias para verificar a reprodutibilidade dos resultados e caso esta se confirme a

investigaccedilatildeo do soacutelido obtido por difracccedilatildeo de raios-X de poacute e de monocristal

a) b)

43

20 40 60 80 100 120

20

25

30

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

b) PA em acetato de etilo (frio)

a) PA em acetato de etilo (T amb)

Figura 228 ndash Curvas de DSC para a PA cristalizada em acetato de etilo β = 10ordmCmin a) meacutetodo P1prime m = 147 mg b)

meacutetodo P2prime m = 148 mg

20 40 60 80 100 120

20

25

30

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

b) PA em etanol (frio)

a) PA em etanol (T amb)

Figura 229 ndash Curvas de DSC para a PA cristalizada em etanol β = 10ordmCmin a) meacutetodo P1prime m = 152 mg b) meacutetodo

P2prime m = 149 mg

44

20 40 60 80 100 120

20

30

40

50

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

b) Aquecimento em Maio

a) Aquecimento em Marccedilo

Figura 230 ndash Curvas de DSC para a PA cristalizada em acetato de etilo agrave temperatura ambiente β = 10ordmCmin a) aque-

cimento em Marccedilo m = 138 mg b) aquecimento em Maio m = 135 mg

20 40 60 80 100 120

20

22

24

26

28

Flu

xo

de

Calo

r (m

W)

Temperatura (C)

b) Aquecimento em Maio

a) Aquecimento em Marccedilo

Figura 231 ndash Curvas de DSC para a PA cristalizada em etanol agrave temperatura ambiente β = 10ordmCmin a) aquecimento em

Marccedilo m = 139 mg b) aquecimento em Maio m = 144 mg

23 Estudo do Ibuprofeno

Como referido na secccedilatildeo 143 estaacute descrito que a mesma forma polimoacuterfica do ibuprofeno eacute obtida por crista-

lizaccedilatildeo em vaacuterios solventes e seguindo vaacuterios meacutetodos experimentais Os cristais tecircm morfologias diferentes e

propriedades mecacircnicas diferentes [28303142]

45

Neste capiacutetulo apresentam-se os resultados preliminares dum estudo calorimeacutetrico das amostras soacutelidas do ibu-

profeno cristalizadas em diferentes solventes e tambeacutem de amostras comerciais de duas origens distintas reali-

zado com o objectivo de averiguar o seu comportamento teacutermico

As formas soacutelidas obtidas por cristalizaccedilatildeo a partir das soluccedilotildees do ibuprofeno estatildeo apresentadas na tabela

seguinte

Tabela 28 ndash Imagens de formas soacutelidas do Ibuprofeno obtidas em diferentes condiccedilotildees experimentais (luz pola-

rizada 200x)

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

1

-

Comercial Sigma

4

Acetona

P2

2

Acetona

P1

5

n-Hexano

P2

3

n-Hexano

P1

Efectuou-se um estudo por difracccedilatildeo de raios-X de poacute das amostras de Ibuprofeno da Sigma e da amostra cris-

talizada de n-Hexano agrave temperatura ambiente O difractograma obtido experimentalmente para a amostra da

Sigma e o simulado para a forma I estatildeo representados na Figura 232 O espectro obtido para a amostra crista-

lizada em n-hexano era indistinguiacutevel destes

0 10 20 30 40

Inte

nsid

ad

e

2Theta

b) IBP Sigma

a) IBP forma I

Figura 232 ndash Espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute do ibuprofeno a) forma I b) Sigma

46

Da comparaccedilatildeo entre os dois difractogramas eacute possiacutevel afirmar que em ambos os casos as moleacuteculas tecircm a

mesma orientaccedilatildeo cristalograacutefica

Iniciou-se o estudo das amostras de ibuprofeno comercial da Sigma e da USP por Calorimetria Diferencial de

Varrimento com uma velocidade de varrimento β = 10ordmCmin realizando um aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC

(Figuras 233 e 234)

20 30 40 50 60 70 80 90

20

25

30

35

40

Temperatura (C)

Flu

xo d

e C

alo

r (m

W)

Figura 233 ndash Curva de DSC para o IBP comercial Sigma aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC β = 10ordmCmin m = 125mg

20 30 40 50 60 70 80 90

20

22

24

26

28

Temperatura (C)

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Figura 234 ndash Curva de DSC para o IBP USP aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC β = 10ordmCmin m = 134mg

As curvas de DSC apresentam apenas um sinal endoteacutermico estando os paracircmetros caracteriacutesticos da curva de

fusatildeo apresentados na Tabela 29

47

Tabela 29 ndash Valores de temperatura e de entalpia da transiccedilatildeo de fase registada no

aquecimento do ibuprofeno amostra da Sigma e da USP β = 10ordmCmin

Sigma USP

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

1 747 251 752 257 2 753 253 752 256 3 751 260 752 256 4 751 246 752 257

Meacutedia e desvio padratildeo 751plusmn03 253plusmn05 752plusmn005 257plusmn005

Natildeo haacute diferenccedilas significativas entre os resultados obtidos para as duas amostras apesar do pico de fusatildeo da

amostra da USP ser mais estreito

O estudo das amostras ibuprofeno obtidas por cristalizaccedilatildeo de acetona (P1 e P2) foi realizado por calorimetria

diferencial de varrimento na mesma gama de temperatura com velocidades de varrimento diferentes (β =

10ordmCmin e β = 2ordmCmin Figura 235)

70 75 80

18

20

22

24

26

28

30

32

34

36

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

2 - Cristalizaccedilao a frio

1 - Cristalizaccedilao agrave T amb

70 75 80

18

20

22

24

26

28

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

4 - Cristalizaccedilao a frio

3 - Cristalizaccedilao agrave T amb

Figura 235 ndash Curva de DSC para o IBP cristalizado de acetona procedimentos P1rsquo e P2rsquo aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC

a) β = 10ordmCmin m = 134mg b) β = 2ordmCmin 3 m = 138mg 4 m = 135 mg

O pico de fusatildeo obtido a partir da amostra cristalizada agrave temperatura ambiente apresenta-se parcialmente divi-

dido Uma explicaccedilatildeo comum para este facto eacute a existecircncia de polimorfismo Os paracircmetros caracteriacutesticos

destas curvas estatildeo apresentados na Tabela 210

a) b)

3

4

48

Tabela 210 ndash Valores de temperatura e de entalpia da transiccedilatildeo de fase registada no aquecimento do ibuprofeno

cristalizado de acetona β = 10ordmCmin e β = 2ordmCmin

A partir dos resultados apresentados na Tabela 210 podemos concluir que os cristais obtidos por cristalizaccedilatildeo a

baixa temperatura fundem aproximadamente 1ordmC abaixo dos cristais obtidos por cristalizaccedilatildeo agrave temperatura

ambiente Verifica-se ainda que mesmo a velocidades de varrimento diferentes os cristais obtidos nas mesmas

condiccedilotildees apresentam temperatura de fusatildeo muito semelhante

Os termogramas obtidos no estudo do ibuprofeno cristalizado de n-hexano (P1 e P2) por calorimetria dife-

rencial de varrimento com velocidades de varrimento diferentes (β = 10ordmCmin e β = 2ordmCmin) estatildeo apre-

sentados na Figura 236 e na Tabela 211

70 75 80

12

14

16

18

20

22

24

26

28

30

32

34

36

38

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

2 - Cristalizaccedilao a frio

1 - Cristalizaccedilao agrave T amb

70 75 80

20

22

24

26

28

30

Flu

xo d

e C

alo

r (m

W)

Temperatura (C)

4 - Cristalizaccedilao a frio

3 - Cristalizaccedilao agrave T amb

Figura 236 ndash Curva de DSC para o IBP cristalizado de n-hexano procedimentos P1rsquo e P2rsquo aquecimento de 25ordmC ateacute

95ordmC a) β = 10ordmCmin 1 m = 143mg 2 m = 139 mg b) β = 2ordmCmin 3 m = 140mg 4 m = 137 mg

A partir dos resultados podemos concluir que os cristais obtidos agrave temperatura ambiente e os cristais obtidos

com a cristalizaccedilatildeo a frio natildeo apresentam grande diferenccedila a niacutevel de temperatura e entalpia de fusatildeo No entan-

to o sinal obtido a partir da amostra cristalizada agrave temperatura ambiente aquecida tanto a 10ordmCmin como a

2ordmCmin apresenta-se dividido apesar da divisatildeo ser mais notoacuteria a 2ordmCmin

Cristalizaccedilatildeo agrave T amb Cristalizaccedilatildeo a frio

β 10ordmCmin 2ordmCmin 10ordmCmin 2ordmCmin

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

1 747 215 751 203 733 223 737 232

2 739 233 731 201 733 219 738 228

3 752 228 731 219 744 223 739 229

4 749 237 745 237 738 223 739 231

5 752 249 746 243 742 218 740 230

6 749 235 760 241 743 224 736 229

Meacutedia e desvio padratildeo 748plusmn05 233plusmn11 744plusmn10 224plusmn17 739plusmn05 222plusmn03 738plusmn02 230plusmn02

a) b)

49

Tabela 211 ndash Valores de temperatura e de entalpia da transiccedilatildeo de fase registada no aquecimento do ibuprofeno

cristalizado de n-hexano β = 10ordmCmin e β = 2ordmCmin

A partir dos resultados obtidos por DSC verificou-se que tanto a amostra cristalizada de acetona como a amos-

tra cristalizada de n-hexano ambas agrave temperatura ambiente apresentavam um pico de fusatildeo composto o que

pode indicar a ocorrecircncia de transiccedilotildees soacutelido-soacutelido e aleacutem disso temperatura de fusatildeo que difere da das

amostras obtidas na Sigma e na USP Sendo assim fez-se um estudo mais pormenorizado das amostras cristali-

zadas de n-hexano por comparaccedilatildeo com as amostras de ibp da Sigma e da USP por espectroscopia de IV para

caracterizaccedilatildeo da forma inicial A Figura 237 mostra os espectros de espectroscopia de IV-ATR das amostras

3000 2800 2600 2400

000

005

010

015

020

2540

2540

2540

2542

2601

2601

2601

2601

2631

2631

2631

2631

2729

2728

2728

2728

2850

2850

2850

2850

2868

2868

2868

2868

2877

2875

2875

2876

2924

2922

2922

2924

2954

2954

2956

Ab

so

rvacirc

ncia

(u

a

)

Numero de Onda (cm-1)

IBP USP

IBP comercial

IBP n-Hexano (frio)

IBP n-Hexano (Tamb)

2954

1800 1600 1400 1200 1000 800

000

005

010

015

020

025

030

035

040

045

050668

690747

779

849

867936

948

9701007

1070

1092

1124

1184

1231

12681320

1379

1419

14621506

Ab

so

rvacircncia

(u

a

)

Numero de Onda (cm-1)

IBP USP

IBP comercial

IBP n-Hexano (frio)

IBP n-Hexano (Tamb)

1712

Figura 237 ndash Espectro de IV (25ordmC) ibp USP ibp Sigma e ibp cristalizado de n-hexano a) 3100 ndash 2400 cm-1 b) 1800 ndash

650 cm-1

Os espectros de infravermelho das amostras a 25ordmC apontam para que se trate da mesma forma polimoacuterfica

Espectros de difracccedilatildeo de raios-X de poacute da amostra da Sigma e da amostra obtida por cristalizaccedilatildeo em n-

hexano natildeo mostraram tambeacutem diferenccedilas

Assim sendo a partir destes resultados natildeo satildeo detectadas diferenccedilas significativas entre as amostras de partida

e entatildeo as diferenccedilas registadas no comportamento teacutermico natildeo apontam para polimorfismo mas para altera-

ccedilotildees na formaccedilatildeo dos cristais nomeadamente no crescimento e tamanho das partiacuteculas[43ndash45] Estudos adicio-

nais satildeo necessaacuterios para confirmar esta hipoacutetese

Cristalizaccedilatildeo agrave T amb Cristalizaccedilatildeo a frio

β 10ordmCmin 2ordmCmin 10ordmCmin 2ordmCmin

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

1 741 224 744 236 742 247 744 249

2 744 223 748 234 746 242 742 247 3 740 225 745 238 743 246 740 242

4 743 227 747 237 743 243 745 240 Meacutedia e desvio padratildeo 742plusmn02 225plusmn02 746plusmn02 236plusmn02 743plusmn01 244plusmn02 743plusmn02 245plusmn04

50

51

Capiacutetulo 3

52

53

3 Conclusotildees

Alguns pontos discutidos nesta dissertaccedilatildeo merecem ser referidos como observaccedilotildees conclusivas A Calorime-

tria Diferencial de Varrimento (DSC) eacute um valioso instrumento de investigaccedilatildeo para caracterizar formas poli-

moacuterficas Com esta teacutecnica recolhe-se uma grande riqueza de informaccedilatildeo em relaccedilatildeo agrave estabilidade da substacircn-

cia em estudo tipo de transformaccedilatildeo que ocorre a uma dada temperatura por aquecimento ou arrefecimento e

mecanismo que preside a cada uma das transformaccedilotildees observadas Mas por si soacute esta teacutecnica natildeo eacute suficiente

para identificar a existecircncia de diferentes polimorfos de um mesmo composto Daiacute haver a necessidade de efec-

tuar um estudo mais completo utilizando teacutecnicas como a termomicroscopia espectroscopia de absorccedilatildeo no

infravermelho e ainda difracccedilatildeo de raios X de poacute

Conseguiram obter-se amostras puras de trecircs formas polimoacuterficas da pirazinamida a forma alfa (PZA comercial

e cristalizada em aacutegua) a forma delta (PZA cristalizada de acetona) e a forma gama (PZA obtida por liofiliza-

ccedilatildeo) as quais foram caracterizadas por espectroscopia de infravermelho

O polimorfo alfa da pirazinamida (α-PZA) e a forma delta (δ-PZA) por aquecimento transformam-se no poli-

morfo gama (γ-PZA) A forma gama por sua vez por aquecimento natildeo sofre qualquer transformaccedilatildeo de fase

ateacute agrave fusatildeo Foi possiacutevel tambeacutem identificar a transiccedilatildeo δrarrα em amostra do polimorfo delta quando contami-

nado com a forma alfa

Podemos ainda concluir mediante os resultados obtidos e com os conhecimentos adquiridos que estamos

perante casos de enantiotropia sendo o polimorfo delta a forma termodinamicamente estaacutevel agrave temperatura

ambiente Todos os polimorfos de pirazinamida satildeo cineticamente estaacuteveis agrave temperatura ambiente

No que diz respeito agrave picolinamida eacute interessante verificar a semelhanccedila do perfil das bandas do espectro da

picolinamida comercial na regiatildeo de elongaccedilatildeo do NndashH com o dos espectros dos polimorfos α e δ da pirazi-

namida Relembremos que nestas duas fases da pirazinamida haacute associaccedilatildeo molecular com a formaccedilatildeo de dois

diacutemeros centrossimeacutetricos que estatildeo tambeacutem presentes no cristal da forma I da picolinamida Verificou-se

ainda que a amostra comercial de picolinamida quando sujeita a moagem sofre alteraccedilatildeo da forma polimoacuterfica

No estudo realizado por DSC foi possiacutevel identificar pelo menos duas formas polimoacuterficas

Em ciclos de aquecimento arrefecimento verifica-se que o arrefecimento do fundido pode resultar em forma-

ccedilatildeo de estruturas diferentes em ciclos diferentes

A cristalizaccedilatildeo em acetato de etilo a 4ordmC aponta para a existecircncia de polimorfos gerados concomitantemente

por este meacutetodo de cristalizaccedilatildeo Estatildeo previstas novas experiecircncias para verificar a reprodutibilidade dos resul-

tados e caso esta se confirme a investigaccedilatildeo dos soacutelidos obtidos por difracccedilatildeo de raios-X de poacute e de monocris-

tal Quanto ao estudo das amostras cristalizadas em etanol e acetato de etilo em ensaios realizados dois meses

apoacutes a preparaccedilatildeo das amostras verificou-se que natildeo ocorreu alteraccedilatildeo na amostra cristalizada de etanol

enquanto que evoluccedilatildeo niacutetida teve lugar na amostra cristalizada de acetato de etilo por evaporaccedilatildeo do solvente agrave

temperatura ambiente

No estudo das amostras do ibuprofeno a partir dos resultados obtidos por DSC verificou-se que tanto a amos-

tra cristalizada de acetona como a amostra cristalizada de n-hexano ambas agrave temperatura ambiente apresenta-

54

vam um pico de fusatildeo composto o que poderia indicar a presenccedila de uma mistura de polimorfos mas atraveacutes

de um estudo mais pormenorizado usando Espectroscopia de Infravermelho e Difracccedilatildeo de Raios-X de poacute

esta hipoacutetese natildeo eacute aparentemente suportada podendo a divisatildeo dos picos dever-se ao tamanho das partiacuteculas

formadas durante o crescimento dos cristais Esta hipoacutetese teraacute de ser confirmada em trabalho futuro Este eacute

um exemplo interessante da importacircncia da utilizaccedilatildeo combinada de diferentes meacutetodos de estudo na investiga-

ccedilatildeo de polimorfismo

55

Capiacutetulo 4

56

57

4 Experimental

41 Materiais e Meacutetodos

411 ndash Materiais

4111 - Preparaccedilatildeo das amostras

A pirazinamida utilizada neste trabalho foi fornecida pela Fluka com uma pureza superior a 99 As amostras

de partida de picolinamida e ibuprofeno foram adquiridas agrave Sigma com purezas de 98 e 99 respectivamen-

te tendo-se usado tambeacutem ibuprofeno padratildeo USP

Na geraccedilatildeo das formas polimoacuterficas da pirazinamida foram usados diferentes processos de cristalizaccedilatildeo No

procedimento cristalizaccedilatildeo a partir de soluccedilotildees P1 usaram-se ~ 005 mmol do composto de partida dissolvidas

em 6 mL de um dado solvente agrave temperatura ambiente as soluccedilotildees foram filtradas para uma caixa de Petri e o

solvente evaporado agrave temperatura ambiente (~ 20ordmC) Foram usados como solventes aacutegua acetona dioxano

acetonitrilo e os soacutelidos obtidos foram analizados apoacutes um periacuteodo de duas semanas O segundo procedimento

ensaiado P2 consistiu num processo de liofilizaccedilatildeo efectuado num equipamento Labconco 5 soluccedilatildeo aquosa

preacute-congelada a -80ordmC ciclo de liofilizaccedilatildeo -30ordmC durante 2h -10ordmC durante 4h 0ordmC durante 6h 5ordmC durante

6h 10ordmC durante 48h e depois mantida agrave temperatura ambiente

No caso da picolinamida foi avaliada a formaccedilatildeo de formas soacutelidas usando o procedimento P1 descrito para a

pirazinamida (P1) empregando como solventes acetato de etilo e etanol tendo-se tambeacutem estudado cristaliza-

dos a partir do fundido (P2)

Na geraccedilatildeo das formas polimoacuterficas do ibuprofeno foram igualmente usados diferentes processos de cristaliza-

ccedilatildeo usando diferentes condiccedilotildees O procedimento 1 (P1) foi realizado da mesma forma da usada em P1 da

pirazinamida No procedimento 2 (P2) as soluccedilotildees foram preparadas da mesma forma que em P1 e apoacutes a

filtraccedilatildeo foram colocadas num frigoriacutefico a 4ordmC e o solvente evaporou a esta temperatura

Foram utilizados solventes de qualidade analiacutetica

412 ndash Meacutetodos

4121 ndash Calorimetria Diferencial de Varrimento (DSC)

A teacutecnica de Calorimetria Diferencial de Varrimento (DSC) ocupa um lugar de relevo de entre os meacutetodos de

investigaccedilatildeo da estrutura dos soacutelidos Trata-se de um meacutetodo largamente vulgarizado para o qual se dispotildee de

58

equipamento que apresenta na actualidade muitas potencialidades e que permite a obtenccedilatildeo de propriedades

termodinacircmicas com elevado grau de precisatildeo

A Calorimetria Diferencial de Varrimento eacute uma teacutecnica de anaacutelise teacutermica que regista a diferenccedila de fluxo teacuter-

mico entre a amostra e a referecircncia em funccedilatildeo do tempo ou da temperatura no decorrer de um programa de

temperatura preacute-seleccionado Eacute um meacutetodo de variaccedilatildeo entaacutelpica no qual a diferenccedila no fornecimento de

energia caloriacutefica entre uma substacircncia e um material de referecircncia eacute medida em funccedilatildeo da temperatura

enquanto a substacircncia em estudo e a referecircncia satildeo submetidas a um mesmo programa de aquecimento rigoro-

samente controlado

Estas medidas fornecem dados qualitativos e quantitativos em processos endoteacutermicos (absorccedilatildeo de energia

caloriacutefica) e exoteacutermicos (libertaccedilatildeo de energia caloriacutefica) permitindo obter informaccedilotildees referentes a alteraccedilotildees

de propriedades fiacutesicas eou quiacutemicas com por exemplo temperaturas caracteriacutesticas (temperatura de fusatildeo

cristalizaccedilatildeo transiccedilatildeo viacutetrea) grau de cristalinidade de um poliacutemero diagramas de fase entalpias de transiccedilatildeo

de fase e de reacccedilatildeo estabilidade teacutermica e oxidativa grau de pureza e cineacutetica de reacccedilotildees Por este motivo a

DSC eacute amplamente aplicada na caracterizaccedilatildeo de materiais orgacircnicos e inorgacircnicos cristalinos e amorfos assim

como nas induacutestrias farmacecircutica e cosmeacutetica alimentar etc

Como limitaccedilotildees desta teacutecnica refira-se a dificuldade de interpretaccedilatildeo (acontece algum processo mas qual)

requerendo normalmente outros meacutetodos complementares para a interpretaccedilatildeo dos resultados Para aleacutem dis-

so necessita de calibraccedilatildeo em toda a gama de temperatura

De acordo com os princiacutepios operacionais os caloriacutemetros diferenciais de varrimento podem ser divididos em

dois tipos de potecircncia compensada e de fluxo de energia caloriacutefica Neste trabalho utilizou-se o DSC do pri-

meiro tipo

Nos caloriacutemetros diferenciais de varrimento de potecircncia compensada (Figura 41) as ceacutelulas ou plataformas

onde se colocam a amostra e a referecircncia encontram-se equipadas individualmente com um sensor de resistecircn-

cia de platina que mede a temperatura de cada uma e uma resistecircncia de aquecimento

Figura 41 ndash Caloriacutemetro diferencial de varrimento de potecircncia compensada

Quando eacute detectada uma diferenccedila de temperatura entre a amostra e a referecircncia devido a uma alteraccedilatildeo da

amostra eacute alterada a energia teacutermica ( tH partpart ) fornecida agrave amostra de modo a manter um diferencial de tem-

peraturas nulo entre ambas (Tamostra = Treferecircncia) Uma vez que essa quantidade de energia eacute exactamente equiva-

1 ndash Resistecircncia de aquecimento 2 ndash Termoacutemetro

59

lente agrave quantidade de energia absorvida ou libertada na transformaccedilatildeo ocorrida na amostra o seu registo forne-

ce uma medida calorimeacutetrica directa da energia associada agrave transformaccedilatildeo

Como todos os instrumentos de medida os aparelhos de DSC apresentam um certo tempo de resposta devido

a alguma resistecircncia teacutermica o que se traduz pelo aparecimento de desvios da linha de base Para aumentar o

rigor das determinaccedilotildees o sinal calorimeacutetrico (SC) determinado pelo aparelho a aacuterea do pico eacute calibrado

determinando-se uma constante de calibraccedilatildeo K tal que realQ

SCK = sendo Qreal a energia caloriacutefica realmente

dissipado na ceacutelula A constante K eacute assim funccedilatildeo da temperatura da atmosfera em torno das ceacutelulas e de

quaisquer resistecircncias que conduzam a perdas de energia caloriacutefica As temperaturas de fusatildeo de padrotildees como

o iacutendio estanho chumbo por exemplo podem ser utilizadas para calibrar a temperatura indicada pelo equipa-

mento enquanto que a entalpia de fusatildeo destas substacircncias pode ser utilizada na calibraccedilatildeo do sinal calorimeacutetri-

co

Podem realizar-se ciclos de aquecimento arrefecimento percorridos entre a temperatura do azoto liacutequido e

700ordmC que eacute o limite superior de utilizaccedilatildeo da instrumentaccedilatildeo deste tipo recolhendo uma grande riqueza de

informaccedilatildeo relativamente agrave estabilidade da substacircncia em estudo tipo de transformaccedilatildeo que ocorre a uma dada

temperatura por aquecimento ou arrefecimento mecanismo que preside a cada uma das transformaccedilotildees obser-

vadas etc

Aproveitando as potencialidades do equipamento fazendo variar a velocidade de varrimento eacute ainda possiacutevel

estudar aspectos importantes relacionados com o mecanismo das transformaccedilotildees estruturais e pocircr em evidecircn-

cia a sobreposiccedilatildeo de sinais

Estes equipamentos aleacutem de possibilitarem medidas de baixos valores de variaccedilatildeo de entalpia possibilitam

ainda a utilizaccedilatildeo de pequenas quantidades de amostra (geralmente entre 1 e 20mg)

Procedimento experimental e equipamento utilizado

Os estudos de DSC foram realizados num caloriacutemetro Perkin-Elmer Pyris 1 equipado com sistema de refrige-

raccedilatildeo Intracooler com liacutequido de refrigeraccedilatildeo etilenoglicolaacutegua (11 vv) a ndash10ordmC usando azoto como gaacutes de

purga 20mLmin

As amostras foram preparadas em caacutepsulas em alumiacutenio de 10microl e 30microl Como ceacutelula de referecircncia usou-se uma

caacutepsula vazia idecircntica agrave usada para as amostras

A calibraccedilatildeo do aparelho foi feita de forma usual agrave velocidade de 10ordmCmin utilizada na grande maioria das

amostras A calibraccedilatildeo da temperatura [4647] foi realizada com padrotildees de elevada qualidade como o bifenilo

(CRM LGC 2610 Tfus = 6893plusmn003 ordmC) aacutecido benzoacuteico (CRM LGC 2606 Tfus = 12235 plusmn 002 ordmC) iacutendio

(Perkin-Elmer x = 9999 Tfus = 15660 ordmC) e cafeiacutena (substacircncia de calibraccedilatildeo Mettler Toledo ME 18 872

Tfus = 2356 plusmn 02 ordmC) A calibraccedilatildeo da entalpia foi realizada com iacutendio (∆fusH = 3286 plusmn 13 Jmol)

As amostras foram estudadas em ciclos de aquecimento arrefecimento a vaacuterias velocidade de varrimento

como seraacute referido posteriormente na apresentaccedilatildeo dos resultados e a calibraccedilatildeo confirmada a cada caso

60

4122 ndash Termomicroscopia

A termomicroscopia consiste na observaccedilatildeo microscoacutepica das amostras submetidas a aquecimento ou arrefeci-

mento usando luz polarizada As transformaccedilotildees que podem ocorrer na amostra em estudo podem ser obser-

vadas directamente na ocular do microscoacutepio ou registadas por meio de uma cacircmara fotograacutefica em viacutedeo com

a vantagem de serem gravadas e poderem ser estudadas em pormenor posteriormente Esta teacutecnica permite a

observaccedilatildeo dos efeitos dependentes da temperatura como por exemplo a fusatildeo dos cristais detecccedilatildeo de formas

cristalinas (polimorfismo)[48ndash49]

Com base no comportamento oacuteptico eacute costume dividir as substacircncias em dois grandes grupos Num o iacutendice

de refracccedilatildeo eacute independente da direcccedilatildeo de propagaccedilatildeo da radiaccedilatildeo apresenta um valor uacutenico para uma dada

substacircncia Estas substacircncias satildeo designadas opticamente por isotroacutepicas A este grupo pertencem os soacutelidos

amorfos e os soacutelidos cristalinos com arranjo reticular cuacutebico O outro grupo eacute caracterizado por apresentar um

iacutendice de refracccedilatildeo dependente da direcccedilatildeo de propagaccedilatildeo da luz As substacircncias que a ele pertencem satildeo

designadas opticamente por anisotroacutepicas Deste grupo fazem parte todos os soacutelidos cristalinos com excepccedilatildeo

daqueles que tecircm arranjo reticular cuacutebico

Na Figura 42 representa-se o dispositivo utilizado na observaccedilatildeo de uma amostra com luz polarizada

Figura 42 ndash Esquema de um sistema para observaccedilatildeo de uma amostra com luz polarizada

Um meio isotroacutepico natildeo altera a cor da radiaccedilatildeo que nela incide Contudo produz um decreacutescimo de intensida-

de da radiaccedilatildeo que torna visiacuteveis contornos na amostra e portanto permite acompanhar variaccedilotildees de forma e

volume que nela ocorram As amostras anisotroacutepicas apresentam cor diferente da luz incidente

Procedimento experimental e equipamento utilizado

O equipamento usado esquematicamente representado na Figura 43 eacute constituiacutedo por uma placa de aqueci-

mento DSC 600 da Linkam systems por um bloco central constituiacutedo por uma unidade CI94 cuja funccedilatildeo eacute

controlar a temperatura nas etapas de aquecimento arrefecimento uma unidade LNP942 que controla a

refrigeraccedilatildeo uma unidade VTO232 e um computador Intel (R) Pentium (R) 4 que controla todo o sistema A

ceacutelula eacute aquecida com um microforno cuja temperatura eacute controlada por sensores de Pt100 Para a observaccedilatildeo

Polarizador Amostra Analisador Detector

61

oacuteptica foi utilizado um microscoacutepio Leica DMRB uma cacircmara de viacutedeo Sony CCD-IRISRGB modelo DXC-

151 AP um monitor Sony HR Triniton modelo PVM-2053MD e um gravador de viacutedeo Sony SV0-1500P VHS

VCR Na anaacutelise de imagem usou-se o software da Linkam systems com RTVMS (Real Time Viacutedeo Measurement

System)

As amostras foram preparadas por dispersatildeo de uma pequena quantidade do material a estudar na ceacutelula da

amostra sendo esta coberta com uma tampa A dispersatildeo do material na ceacutelula permite estudar o comporta-

mento de partiacuteculas isoladas o que poderaacute ser uacutetil no caso da amostra ter comportamento heterogeacuteneo As

imagens foram obtidas por utilizaccedilatildeo combinada de luz polarizada e de compensadores de onda o que confere

agrave imagem de fundo uma cor uacutenica e natildeo negra Usou-se uma ampliaccedilatildeo de 200X

As amostras foram estudadas aquecendo a amostra entre os 25ordmC e a fusatildeo tendo sido usada uma velocidade

de 10ordmCmin

Figura 43 ndash Representaccedilatildeo esquemaacutetica do equipamento usado em termomicroscopia A ndash Placa de aquecimento B ndash

Microscoacutepio C ndash Cacircmara de viacutedeo D ndash Computador E ndash Interface graacutefica F ndash Sistema de controle da refri-

geraccedilatildeo G ndash Interface de computador H ndash Viacutedeo gravador I ndash Monitor J ndash Depoacutesito de azoto liacutequido

4123 ndash Conjugaccedilatildeo dos meacutetodos de Termomicroscopia e DSC

Os resultados obtidos a partir de medidas de DSC satildeo normalmente reprodutiacuteveis e quantitativos mas natildeo

podem estar sempre prontamente correlacionadas com a respectiva transformaccedilatildeo de fase ou reacccedilatildeo quiacutemica

que ocorre na substacircncia Tecircm sido feitas tentativas para melhorar alguns meacutetodos termoanaliacuteticos atraveacutes de

uma correlaccedilatildeo entre os seus resultados e as mudanccedilas fiacutesicas ou quiacutemicas da substacircncia em questatildeo As combi-

naccedilotildees destes dois meacutetodos tecircm demonstrado grande sucesso Os efeitos que natildeo mostram nenhuma mudanccedila

de entalpia significativa com DSC podem muitas vezes ser detectadas com microscopia Por outro lado as

investigaccedilotildees termomicroscoacutepicas requerem muitas vezes estimativas dos calores de transformaccedilatildeo fusatildeo e

cristalizaccedilatildeo[50ndash51]

62

4124 ndash Espectroscopia de Absorccedilatildeo no Infravermelho

A Espectroscopia de Absorccedilatildeo no IV estaacute associada ao uso de radiaccedilatildeo electromagneacutetica nesta regiatildeo do espec-

tro para estudar a composiccedilatildeo e a estrutura da mateacuteria

A energia associada agrave absorccedilatildeo na gama do infravermelho eacute capaz de promover transiccedilotildees vibracionais-

rotacionais vibracionais ou rotacionais Considerando que a faixa mais usual de utilizaccedilatildeo corresponde agrave regiatildeo

do infravermelho meacutedio (4000 a 400 cm-1) o estudo das transiccedilotildees vibracionais eacute o mais importante Para que

uma moleacutecula seja capaz de absorver no infravermelho eacute necessaacuterio que ela apresente variaccedilotildees de momento

dipolar associada ao modo vibracional considerado[3652ndash54]

Assim quando um material for avaliado utilizando radiaccedilatildeo infravermelha seraacute obtido um espectro que rela-

ciona absorvacircncia versus comprimento de onda (normalmente eacute utilizado o nuacutemero de onda que eacute o inverso do

comprimento de onda) que indica a ocorrecircncia ou natildeo de absorccedilatildeo pelo material de energia associada agravequele

comprimento de onda Como os grupos funcionais absorvem em diferentes comprimentos de onda eacute possiacutevel

identificar os grupos quiacutemicos presentes na amostra

O polimorfismo em cristais de compostos orgacircnicos eacute causado por diferentes arranjos estruturais da mesma

moleacutecula Se as interacccedilotildees moleculares no cristal satildeo bastantes fortes decorrentes de um fenoacutemeno como as

ligaccedilotildees de hidrogeacutenio as diferenccedilas nas formas polimoacuterficas podem ser evidenciadas com teacutecnicas como a

Espectroscopia de Absorccedilatildeo no Infravermelho IV

Reflectacircncia Total Atenuada (ATR)

Em 1961 Fahrenfort descreveu uma nova teacutecnica para obtenccedilatildeo de espectros de infravermelho para compostos

orgacircnicos a Reflectacircncia Total Atenuada (ATR ndash Attenuated Total Reflectance)

O modo de ATR eacute uma teacutecnica natildeo destrutiva que permite a obtenccedilatildeo de espectros de amostras soacutelidas ou

liacutequidas tais como soacutelidos pouco soluacuteveis poacutes pastas entre outras Eacute tambeacutem adequado para caracterizaccedilatildeo de

materiais que sejam demasiado finos ou que absorvam demasiado intensamente quando analisados por espec-

troscopia de transmitacircncia Na espectroscopia de infravermelhos por ATR a superfiacutecie da amostra eacute colocada

em contacto com a superfiacutecie de um cristal apropriado muitas vezes feito de Germeacutenio (Ge) ou de Seleneto de

Zinco (ZnSe) A radiaccedilatildeo infravermelha proveniente da fonte passa atraveacutes do cristal Quando o acircngulo de

incidecircncia na interface amostra cristal excede o acircngulo criacutetico a reflexatildeo total interna da radiaccedilatildeo ocorre e uma

onda evanescente eacute estabelecida na interface A radiaccedilatildeo eacute reflectida atraveacutes do cristal penetrando na amostra a

cada reflexatildeo ao longo da superfiacutecie do cristal (como esquematizado na figura seguinte Figura 44)

63

Figura 44 ndash Sistema ATR de muacuteltipla reflexatildeo

O feixe de radiaccedilatildeo perde energia no comprimento de onda em que o material da amostra absorve Apoacutes este

processo a radiaccedilatildeo atenuada resultante eacute direccionada do cristal para o percurso normal do feixe no espectro-

fotoacutemetro sendo medida pelo detector originando o espectro da amostra A profundidade da penetraccedilatildeo da

radiaccedilatildeo na amostra e o nuacutemero total de reflexotildees ao longo do cristal podem ser controlados pela variaccedilatildeo do

acircngulo de incidecircncia assim como pela selecccedilatildeo do tipo de cristal

Num espectrofotoacutemetro ATR tem de existir um contacto muito proacuteximo entre a amostra e a superfiacutecie do cris-

tal uma vez que o efeito ATR tem lugar nesta Daiacute que se utilize por vezes uma prensa de modo a garantir um

perfeito contacto entre a superfiacutecie da amostra e o cristal como no caso dos soacutelidos particulados

Nesta teacutecnica pouca ou nenhuma preparaccedilatildeo da amostra eacute requerida o que constitui uma grande vantagem nos

estudos de polimorfismo podendo ser usada na anaacutelise de uma grande variedade de soacutelidos e liacutequidos consoan-

te o tipo de cristal

Eacute importante realccedilar que apesar dos benefiacutecios esta teacutecnica possui algumas limitaccedilotildees que incluem a sensibili-

dade inferior em comparaccedilatildeo agrave proporcionada pelos meacutetodos convencionais

Procedimento experimental e equipamento utilizado

Os estudos de espectroscopia de absorccedilatildeo no infravermelho foram realizados num espectroacutemetro FTIR Ther-

moNicolet IR300 resoluccedilatildeo de 1cm-1 com a teacutecnica da pastilha de KBr e num PerkinElmer Spectrum 400 FT-

IRATR resoluccedilatildeo de 1cm-1

As amostras foram preparadas misturando-se uma certa quantidade de amostra com brometo de potaacutessio (cer-

ca de 07 mg de amostra e 100 mg de KBr)

4125 ndash Difracccedilatildeo de Raios X

Dentre as vaacuterias teacutecnicas de caracterizaccedilatildeo de materiais a teacutecnica de difracccedilatildeo de raios X eacute a mais indicada na

determinaccedilatildeo das fases cristalinas presentes nesses materiais Isto eacute possiacutevel porque nos cristais os aacutetomos se

64

ordenam em planos cristalinos separados entre si por distacircncias da mesma ordem de grandeza dos comprimen-

tos de onda dos raios X

Ao incidir um feixe de raios X num cristal o mesmo interage com os aacutetomos presentes originando o fenoacutemeno

de difracccedilatildeo A difracccedilatildeo de raios X ocorre segundo a Lei de Bragg (Equaccedilatildeo 1) a qual estabelece a relaccedilatildeo

entre o acircngulo de difracccedilatildeo e a distacircncia entre os planos que a originaram (caracteriacutesticos para cada fase cristali-

na)[55]

Figura 45 ndash Difracccedilatildeo de raios X e a Lei de Bragg[56]

A principal aplicaccedilatildeo da difracccedilatildeo de raios X refere-se agrave identificaccedilatildeo de compostos cristalinos sejam eles orgacirc-

nicos ou inorgacircnicos

Os planos de difracccedilatildeo e as suas respectivas distacircncias interplanares bem como as densidades de aacutetomos (elec-

trotildees) ao longo de cada plano cristalino satildeo caracteriacutesticas especiacuteficas e uacutenicas de cada substacircncia cristalina da

mesma forma que o padratildeo difractomeacutetrico por ela gerado Dentre as vantagens da teacutecnica de difracccedilatildeo de raios

X para a caracterizaccedilatildeo de fases destacam-se a simplicidade e rapidez do meacutetodo a confiabilidade dos resulta-

dos obtidos (pois o perfil de difracccedilatildeo obtido eacute caracteriacutestico para cada fase cristalina) a possibilidade de anaacutelise

de materiais compostos por uma mistura de fases e uma anaacutelise quantitativa destas fases[55]

Os ensaios de difracccedilatildeo de raios X de poacute foram realizados no Centro de Estudos de Materiais no Departamen-

to de Fiacutesica da Universidade de Coimbra

Procedimento experimental e equipamento utilizado

Foi preenchido um capilar de vidro com o poacute obtido pela moagem dos soacutelidos As amostras foram colocadas

num difractoacutemetro de poacute ENRAF-NONIUS (equipado com um detector CPS120 por INEL) e os dados foram

recolhidos durante 5h usando a geometria Debye-Scherrer Foi usada radiaccedilatildeo Cu Kα1 (λ = 1540598Aring) Como

calibrante externo foi usado o AlK(SO4)212H2O

Lei de Bragg nλ = 2d sen θ (Equaccedilatildeo 1) n nuacutemero inteiro (ordem de difracccedilatildeo) λ comprimento de onda dos raios X incidentes d distacircncia interplanar θ acircngulo de difracccedilatildeo

65

Bibliografia

[1] ndash Vencato I Estruturas Cristalinas por Difracccedilatildeo de Raios-X Caderno Brasileiro de Ensino de Fiacutesica Volume 5

(1988)

[2] ndash Atkins P Paula J Atkins Fiacutesico-Quiacutemica LTC Volume 1 7ordfEdiccedilatildeo (2003-2004)

[3] ndash Drago R Physical Methods For Chemists 2ordf Ed Saunders amp H B J College Publishers 17 (1992) 702

[4] ndash Giron D Thermochimica Acta 248 (1995) 1

[5] ndash Nangia A Accounts of Chemical Research 41 5 (2008) 595

[6] ndash Froehlich PE Gasparotto FS Journal of Basic and Applied Pharm Sciences 26 3 (2005) 205

[7] ndash Llinagraves A Goodman J Drug Discovery Today 13 516 (2008) 198

[8] ndash Costa L Universidade Federal do Rio Grande do Sul ldquoAvaliaccedilatildeo do Polimorfismo de Faacutermacos utiliza-

dos para a produccedilatildeo de medicamentos geneacutericos no Brasilrdquo (2005)

[9] ndash Lachman L Liebeman HA et all Teoria e Praacutetica na Induacutestria Farmacecircutica 1 (2005) 505

[10] ndash Bernstein J Crystal Polymorphism Engineering of Crystalline Materials Properties Springer Netherlands (2008) 87

[11] ndash Rodriacuteguez-Spong B Price C et all D Advanced Drug Delivery 56 (2004) 241

[12] ndash Buerger A Ramberger R Mikrochimica Acta 2 (1979) 259

[13] ndash Erdemir D Lee A et all Accounts of Chemical Research 42 (2009) 621

[14] ndash Manrich S Zanotto E et all Poliacutemeros Ciecircncia e Tecnologia ldquoAplicabilidade da Teoria Claacutessica da Nuclea-

ccedilatildeo Modificada (CD-CNT) agrave Cristalizaccedilatildeo de Poliacutemerosrdquo

[15] ndash Aaltonen J Allesoslash M et all European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics 71 (2009) 23

[16] ndash Chis V Picircrnau A et all Chemical Physics 316 (2005) 153

[17] ndash wwwffuppttoxicologiamonografiasano0304TuberculosedocPIRAZINAMIDAhtml

[18] ndash Becker C Dressman JB et all Journal of Pharmaceutical Sciences 97 9 (2008) 3709

[19] ndash Takaki Y Sasada Y Watanabeacute T Acta Crystallographica 13 (1960) 693

[20] ndash Ro G Sorum H Acta Crystallographica B28 (1972) 991

[21] ndash Ro G Sorum H Acta Crystallographica B28 (1972) 1677

[22] ndash Nakata K Takaki Y Memoirs of Osaka Kyoiku University Ser III Natural science and applied science 36 (1987)

93

[23] ndash Borba A Albrecht M et all Physical Chemistry Chemical Physics 10 (2008) 7010

[24] ndash Takano T Sasada Y et all Acta Crystallographica 21 (1966) 514

[25] ndash Borba A Zavaglia A et all Journal of Physical Chemistry A 112 (2008) 45

[26] ndash Marques L Departamento e Centro de Quiacutemica da Universidade de Eacutevora ldquoO Ibuprofeno Um faacutermaco com

sucessordquo

[27] ndash Perlovich G Kurkov S et all Journal of Pharmaceutical Sciences 93 (2004) 654

[28] ndash Rasenack N Muumlller B International Journal of Pharmaceutics 245 (2002) 9

[29] ndash Carvalho P Cass Q et all Brazilian Journal of Chemical Engineering 23 (2006) 291

[30] ndash Khan G Jiabi Z Drug Development and Industrial Pharmacy 24(5) (1998) 463

[31] ndash Rasenack N Muumlller W Development and Industrial Pharmacy 28 (2002) 1077

66

[32] ndash Dudognon E Danegravede F et all Pharmaceutical Research 25 (2008) 2853

[33] ndash wwwscribdcomdoc4003825Fisica-Difraccao-de-Raio-X (28082010)

[34] ndash Delgado M Marquez F et all Spectroscopy Lett 21 (1998) 841

[35] ndash Lautie A Froment F et all Spectroscopy Lett 9 (1976) 289

[36] ndash Chis V Pirnau A et all Chemical Physics 316 (2005) 153

[37] ndash Kalkar K Bhosekar M et all Spectrochimica Acta Part A 45 (1989) 635

[38] ndash Favila A Gallo M Mitnik D Journal of Molecular Modeling 13 (2007) 505

[39] ndash Gunasekaran S Sailatha E et all Indian Journal of Pure and Applied Physics 47 (2009) 259

[40] ndash Akyuz S Journal of Molecular Structure 651 (2003) 541

[41] ndash Jurneacuteen P Werngren J et all Antimicrobial Agents and Chemotheraphy 52 5 (2008) 1852

[42] ndash Garekani H Sadeghi F et all Drug Development and Industrial Pharmacy 27(8) (2001) 803

[43] ndash Kawakami K Miyoshi K et all Journal of Pharmaceuticals Sciences 95 (2006) 1354

[44] ndash Lee T Chang G Crystal Growth and Design 9 (2009) 3551

[45] ndash Xue Y Zhao Q et all Journal of Colloid and Interface Science 243 (2001) 388

[46] ndash Sabbah R An W et all Thermochimica Acta 331 (1999) 93

[47] ndash Gatta G Richardson J et all Pure and Applied Chemistry 78 (2006) 1455

[48] ndash Seefeldt K Miller J et all Journal of Pharmaceutical Sciences 96 5 (2007) 1147

[49] ndash Charsley E Stewart C et all Journal of Thermal Analysis and Calorimetry 72 (2003) 1087

[50] ndash Celis K Driessche I et all Measurement Science Review 1 1 (2001) 181

[51] ndash Wiedemann H Bayer G Journal of Thermal Analysis 30 (1985) 1273

[52] ndash wwwgooglept

[53] ndash Brittain H Journal of Pharmaceutical Sciences 86 4 (1997) 405

[54] ndash Norris T Aldridge P Sekulic S Analyst 122 (1997) 549

[55] ndash Albers A Melchiades F et all Ceracircmica 48 305 (2002) 34

[56] ndash Kahn H PMI-2201 Difracccedilatildeo de Raios X 1

[57] ndash Tuberculosis 88 2 (2008) 141

[58] ndash Akyuz S Journal of Molecular Structure 651-653 (2003) 541

[59] ndash Brittain H (ed) Physical Characterization of Pharmaceutical Solids (1995)

[60] ndash Šestaacutek J Comprehensive Analytical Chemistry XII XI (1984)

[61] ndash Casimiro MH Leal JP et all Anaacutelise Calorimeacutetrica aplicada a Poliacutemeros Bioloacutegicos 29

[62] ndash Yu-Chu M Li Thermochimica Acta 476 (2008) 1

[63] ndash Morbidoni H Quiacutemica Viva 3 (2004)

[64] ndash Yoshida S Pharmaceutical Society of Japan 11 5 (1963) 628

[65] ndash Sreevatsan S Pan X et all Antimicrobial Agents and Chemotheraphy 41 3 (1997) 636

[66] ndash Wesotowski M Konarski T Journal of Thermal Analysis 45 (1995) 1199

[67] ndash Vippagunta S Brittain H Grant D Advanced Drug Delivery 48 (2001) 3

[68] ndash Nunes S Euseacutebio M et all International Journal of Pharmaceutics 285 (2004) 13

[69] ndash Akalin E Akyuz S Vibrational Spectroscopy 42 (2006) 333

[70] ndash Szablowicz M Karpiński A et all Transition Metal Chemistry 31 (2006) 1075

67

[71] ndash Castro R Maria T et all Crystal Growth amp Design 10 (2010) 274

[72] ndash Correcirca R Lima D et all Laboratoacuterio de Cristalografia Instituto de Fiacutesica de Satildeo CarlosUSP

[73] - Buerger A Ramberger R Mikrochimica Acta 2 (1979) 273

[74] ndash Wirth D Stephenson G Organic Process Research amp Development 1 (1997) 55

[75] ndash Wang Y Li Y et all Spectrochimica Acta Part A 56 (2000) 2637

[76] ndash Byrn S Pfeiffer R et all Pharmaceutical Research 12 (1995) 945

[77] ndash Khankari R Grant D Thermochimica Acta 248 (1995) 61

[78] ndash Gavezzotti A Fillippini G Journal of the American Chemical Society 117 (1995) 12299

[79] ndash Hancock B Zografi G Journal of Pharmaceuticals Sciences 86 (1997) 1

[80] ndash Yu L Advanced Drug Delivery Reviews 48 (2001) 27

[81] ndash Kitamura M Journal of Crystal Growth 237-239 (2002) 2205

[82] ndash Snider D Addicks W et all Advanced Drug Delivery Reviews 56 (2004) 391

[83] ndash Allesoslash M Berg F et all Journal of Pharmaceuticals Sciences 97 (2008) 2145

[84] ndash Lerdkanchanaporn S Dollimore D Journal of Thermal Analysis 49 (1997) 879

[85] ndash Beach J Park M et all Pharmaceutical Development and Technology 10 (2005) 413

[86] ndash Passerini N Albertini B et all European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics 15 (2002) 71

68

69

Apecircndice

70

71

Algoriacutetmo de decisatildeo Q6A

(1)

Pesquisa de polimor-fos com o novo

faacutermaco

Apresenta diferentes polimorfos

NAtildeO Nenhuma acccedilatildeo a ser

tomada

SIM

Caracterizar as formas por - Difracccedilatildeo de raios-X de poacute - DSC Anaacutelise Teacutermica - Microscopia - Espectroscopia

IR PARA 2

72

(2)

Os polimorfos apre-sentam diferentes

propriedades

NAtildeO

SIM

Afecta a seguranccedila e a eficaacutecia do faacutermaco

Nenhum teste ou criteacuterio de aceitaccedilatildeo para o faacutermaco

NAtildeO

SIM

Estabelecer um criteacuterio de aceitaccedilatildeo para os polimorfos do faacutermaco IR PARA 3

73

(3)

Observa-se em (1) que primeiramente se estabelecem as caracteriacutesticas das possiacuteveis formas cristalinas do faacuter-

maco e as suas propriedades fiacutesico-quiacutemicas conforme o caso bem como a sua forma de detecccedilatildeo pelas meto-

dologias indicadas

Posteriormente a acccedilatildeo (2) visa estabelecer o impacto destas formas polimoacuterficas na seguranccedila e eficaacutecia do

faacutermaco auxiliando na determinaccedilatildeo de criteacuterios de aceitaccedilatildeo do faacutermaco e na avaliaccedilatildeo do risco sanitaacuterio que

representa tal fenoacutemeno num caso especiacutefico Havendo este risco o ICH estabeleceu em (3) vias de monitori-

zaccedilatildeo das alteraccedilotildees

O faacutermaco encontra-se dentro dos criteacuterios de

aceitaccedilatildeo dos ensaios de qualidade com modifica-

ccedilatildeo na proporccedilatildeo dos polimorfos

SIM Nenhum teste ou criteacuterio de aceitaccedilatildeo

para o faacutermaco

NAtildeO

Monitorar o polimorfismo durante a estabilidade do faacutermaco

A modificaccedilatildeo pode afectar a seguranccedila ou a

eficaacutecia

NAtildeO Natildeo haacute necessidade de estabelecer criteacuterios de aceitaccedilatildeo para polimorfis-

mo do faacutermaco

SIM

Estabelecer criteacuterios de aceitaccedilatildeo consis-tente com a seguranccedila eou eficaacutecia

38

(020plusmn001)kJmol para o 2ordmpico os valores de Tonset = (10175plusmn008) ordmC e ∆H = (022plusmn001) kJmol e para o

3ordmpico os valores de Tonset = (1067plusmn01) ordmC e ∆H = (187plusmn005) kJmol Tabela 27

Tabela 27 ndash Valores de temperatura e de entalpia das transiccedilotildees de fase registadas no aquecimento da pico-

linamida amostra comercial β = 10ordmCmin

1ordmPico 2ordmPico 3ordmPico

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) Tonset

(ordmC) ∆H

(kJmol) 1 802 020 1018 022 1066 187 2 802 019 1017 022 1068 187 3 802 020 1018 021 1067 188

Meacutedia e desvio padratildeo 802plusmn005 020plusmn001 10175plusmn008 022plusmn001 1067plusmn01 187plusmn005

Imagens de termomicroscopia obtidas num varrimento realizado em condiccedilotildees idecircnticas satildeo apresentadas na

Figura 221 e confirmam o primeiro processo endoteacutermico como uma transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido

25ordmC 86ordmC 96ordmC 98ordmC

108ordmC 115ordmC

Figura 221 ndash Transiccedilotildees de fase observadas para a PA comercial por termomicroscopia de luz polarizada no decurso do

aquecimento de 25ordmC a 115ordmC β = 10ordmCmin ampliaccedilatildeo 200x

Uma vez confirmada a existecircncia de transiccedilotildees soacutelido-soacutelido no aquecimento da amostra de picolinamida

comercial estudou-se este processo em mais pormenor Fizeram-se ciclos de aquecimento arrefecimento ateacute

95ordmC e ateacute 105ordmC (temperaturas a que se verifica o fim da transiccedilatildeo) que se encontram representadas nas Figu-

ras 222 e 223

39

20 30 40 50 60 70 80 90 100

19

20

21F

luxo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

Arrefecimento

1 Aquecimento

20 40 60 80 100 120

20

30

40

Temperatura (C)

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Figura 222 ndash Curvas de DSC para a PA comercial β = 10ordmCmin m = 147mg a) aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC segui-

do de arrefecimento ateacute 25ordmC b) 2ordm aquecimento de 25ordmC ateacute 115ordmC

20 30 40 50 60 70 80 90 100 110

19

20

21

22

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

Arrefecimento

1 Aquecimento

20 40 60 80 100 120

20

30

40

Temperatura (C)

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Figura 223 ndash Curvas de DSC para a PA comercial β = 10ordmCmin m = 143mg a) aquecimento de 25ordmC ateacute 105ordmC segui-

do de arrefecimento ateacute 25ordmC b) 2ordm aquecimento de 25ordmC ateacute 115ordmC

Como eacute visiacutevel na Figura 222 no processo de arrefecimento natildeo eacute registada qualquer transiccedilatildeo de fase o que se

confirma pela ausecircncia de endoteacutermica correspondente agrave transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido na curva b) Em contrapartida

no processo de arrefecimento ilustrado na Figura 223 regista-se um processo exoteacutermico de baixa energia e no

aquecimento subsequente apenas o principal pico de fusatildeo eacute observado

Antes de passar agrave avaliaccedilatildeo por espectroscopia de Infravermelho dos diferentes soacutelidos obtidos nestes ciclos de

aquecimento arrefecimento referiremos os resultados de estudos por DSC dos soacutelidos obtidos por arrefeci-

mento do fundido

Nas Figuras 224 e 225 ilustram-se alguns resultados de ciclos de aquecimento arrefecimento a partir do fun-

dido β = 10ordmCmin Como se vecirc na Figura 224 c) apoacutes a cristalizaccedilatildeo do fundido satildeo obtidos dois picos de

elevada entalpia com Tonset = 102ordmC e 106ordmC que indiciam fusatildeo de duas formas polimoacuterficas diferentes Com

base nestes resultados eacute razoaacutevel interpretar a transiccedilatildeo a 102ordmC como um processo de fusatildeo Neste sentido o

ciclo aquecimento arrefecimento ilustrado na Figura 223 a) terminaria com a fusatildeo de uma contribuiccedilatildeo resi-

a) b)

a) b)

40

dual de uma forma soacutelida que no arrefecimento cristaliza no polimorfo mais abundante obtendo-se em seguida

fusatildeo desta forma pura Figura 223 b) Pode concluir-se que da comparaccedilatildeo das Figuras 224 e 225 que o arre-

fecimento do fundido pode resultar em formaccedilatildeo de estruturas diferentes em ciclos diferentes

20 40 60 80 100 120

-20

-10

0

10

20

30

40

50

Flu

xo

de C

alo

r (m

W)

Temperatura (C)

c) 2 Aquecimento

b) Arrefecimento

a) 1 Aquecimento

Figura 224 ndash Curvas de DSC para a PA comercial β = 10ordmCmin m = 164mg aquecimento seguido de arrefecimento e

novo aquecimento

20 40 60 80 100 120

-50

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

50

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

e) 3 Aquecimento

d) 2 Arrefecimento

c) 2 Aquecimento

b) 1 Arrefecimento

a) 1 Aquecimento

Figura 225 ndash Curvas de DSC para a PA comercial m = 147mg 1ordmaquecimento β = 10ordmCmin 1ordmarrefecimento β =

1ordmCmin 2ordmaquecimento β = 10ordmCmin 2ordmarrefecimento β = 10ordmCmin 3ordmaquecimento β =

10ordmCmin

Foram registados os espectros de FTIRATR da amostra obtida em ciclos de aquecimento arrefecimento

como referidos na Figura 222 a) e 223 a) Os espectros satildeo apresentados na Figura 226 onde estatildeo tambeacutem

identificadas as bandas principais

41

000

005

010

015

1612

316832751294

695

749

784

825

996

1043

10881155

1221

1246

1288

1386

1440

1468

15671586

1668

C 105

000

007

014

16143060

327434113450

1567

695

749

793

825

910

996

104310911164

1250

1288

1386

1443

1468

1586

Ab

so

rva

ncia

u

a

C 95

3300 3000 2700 1600 1400 1200 1000 800

000

008

016

3060

3451

15671601

1662

31663432

698

755

793

828907

996

10401094

1145

1285

1386

1440

15861659

3166

3273

Numero de onda cm-1

C 253415

Figura 226 ndash Espectro de IVATR da PA comercial a) composto de partida b) apoacutes aquecimento ateacute 95ordmC c) apoacutes

aquecimento ateacute 105ordmC

Eacute interessante verificar a semelhanccedila do perfil das bandas do espectro da picolinamida comercial Figura 226 a)

na regiatildeo de elongaccedilatildeo do NndashH com o dos espectros dos polimorfos α e δ da pirazinamida (Figuras 25 e 27)

Relembremos que nestas duas fases da pirazinamida haacute associaccedilatildeo molecular com a formaccedilatildeo de dois diacutemeros

centrossimeacutetricos que estatildeo tambeacutem presentes no cristal da picolinamida

Os espectros dos soacutelidos resultantes dos diferentes tratamentos teacutermicos diferem principalmente como espera-

do na regiatildeo de elongaccedilatildeo do NndashH e na amida I O espectro c) apresenta grande semelhanccedila com o obtido por

Fausto e Colaboradores [23 25] para um cristal obtido por annealing dum filme de vidro a T = 280 K e corres-

ponde a um polimorfo diferente do que estaacute presente na amostra de partida

O espectro apresentado na Figura 226 b) na interpretaccedilatildeo que temos vindo a fazer seria originado por uma

mistura de polimorfos Para a validaccedilatildeo desta interpretaccedilatildeo seraacute essencial proceder ao estudo por difracccedilatildeo de

raios-X de poacute das amostras preparadas de modo idecircntico

Numa nota final apresenta-se na Figura 227 A o espectro FTIRATR registado apoacutes moagem da amostra de

picolinamida comercial em almofariz no procedimento habitualmente usado na preparaccedilatildeo de pastilha para

infravermelho Como eacute evidente da comparaccedilatildeo com o espectro da amostra analisada sem preparaccedilatildeo Figura

227 B a moagem produz alteraccedilatildeo da forma polimoacuterfica Lembremos que na obtenccedilatildeo do espectro de difrac-

ccedilatildeo de raios-X de poacute apresentado na Figura 219 se procedeu agrave moagem do composto Seraacute portanto necessaacute-

rio realizar mais ensaios sobre a amostra comercial para confirmar as conclusotildees que a Figura 219 indica as

diferenccedilas observadas nos difractogramas poderatildeo resultar da moagem da amostra

a)

b)

c)

42

3600 3500 3400 3300 3200 3100 3000 2900 2800

000

005

010

015

Ab

so

rvacircn

cia

(u

a)

Numero de onda (cm-1)

B Amostra comercial

A Amostra comercial sujeita a moagem

1600 1400 1200 1000 800 600

000

005

010

015

020

025

030

Abso

rvacirc

ncia

(u a

)

Numero de onda (cm-1)

B Amostra comercial

A Amostra comercial sujeita a moagem

Figura 227 ndash Espectro de IVATR da picolinamida a) 3600 ndash 2800 cm-1 b) 1700 ndash 600 cm-1 A amostra comercial sujeita

a moagem B amostra comercial

222 ndash Estudo da Picolinamida cristalizada em acetato de etilo e em etanol

A investigaccedilatildeo do comportamento teacutermico das diferentes amostras obtidas por cristalizaccedilatildeo em soluccedilatildeo por

calorimetria diferencial de varrimento de 25ordmC ateacute agrave fusatildeo estaacute ilustrado nas Figuras 228 a 229 Para os soacutelidos

obtidos por cristalizaccedilatildeo em etanol e em acetato de etilo agrave temperatura ambiente eacute registado um pico de fusatildeo

largo com temperatura de onset entre 96 e 97ordmC e entalpia compreendida entre 15 e 18 kJmol Os ensaios

foram efectuados 3 semanas apoacutes a preparaccedilatildeo das amostras e natildeo eacute expectaacutevel que a largura do pico possa ser

devida agrave contaminaccedilatildeo com o solvente Em ensaios realizados dois meses mais tarde verificou-se que natildeo ocor-

reu alteraccedilatildeo na amostra cristalizada de etanol enquanto que evoluccedilatildeo niacutetida teve lugar na amostra cristalizada

de acetato de etilo agrave temperatura ambiente Figuras 230 e 231

Na amostra obtida por cristalizaccedilatildeo em acetato de etilo com evaporaccedilatildeo do solvente a 4ordmC para aleacutem deste

primeiro pico eacute tambeacutem observado um segundo pico com temperatura de onset Tonset ~ 105ordmC Estes resulta-

dos apontam para a existecircncia de polimorfos gerados concomitantemente por este meacutetodo de cristalizaccedilatildeo

estando previstas novas experiecircncias para verificar a reprodutibilidade dos resultados e caso esta se confirme a

investigaccedilatildeo do soacutelido obtido por difracccedilatildeo de raios-X de poacute e de monocristal

a) b)

43

20 40 60 80 100 120

20

25

30

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

b) PA em acetato de etilo (frio)

a) PA em acetato de etilo (T amb)

Figura 228 ndash Curvas de DSC para a PA cristalizada em acetato de etilo β = 10ordmCmin a) meacutetodo P1prime m = 147 mg b)

meacutetodo P2prime m = 148 mg

20 40 60 80 100 120

20

25

30

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

b) PA em etanol (frio)

a) PA em etanol (T amb)

Figura 229 ndash Curvas de DSC para a PA cristalizada em etanol β = 10ordmCmin a) meacutetodo P1prime m = 152 mg b) meacutetodo

P2prime m = 149 mg

44

20 40 60 80 100 120

20

30

40

50

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

b) Aquecimento em Maio

a) Aquecimento em Marccedilo

Figura 230 ndash Curvas de DSC para a PA cristalizada em acetato de etilo agrave temperatura ambiente β = 10ordmCmin a) aque-

cimento em Marccedilo m = 138 mg b) aquecimento em Maio m = 135 mg

20 40 60 80 100 120

20

22

24

26

28

Flu

xo

de

Calo

r (m

W)

Temperatura (C)

b) Aquecimento em Maio

a) Aquecimento em Marccedilo

Figura 231 ndash Curvas de DSC para a PA cristalizada em etanol agrave temperatura ambiente β = 10ordmCmin a) aquecimento em

Marccedilo m = 139 mg b) aquecimento em Maio m = 144 mg

23 Estudo do Ibuprofeno

Como referido na secccedilatildeo 143 estaacute descrito que a mesma forma polimoacuterfica do ibuprofeno eacute obtida por crista-

lizaccedilatildeo em vaacuterios solventes e seguindo vaacuterios meacutetodos experimentais Os cristais tecircm morfologias diferentes e

propriedades mecacircnicas diferentes [28303142]

45

Neste capiacutetulo apresentam-se os resultados preliminares dum estudo calorimeacutetrico das amostras soacutelidas do ibu-

profeno cristalizadas em diferentes solventes e tambeacutem de amostras comerciais de duas origens distintas reali-

zado com o objectivo de averiguar o seu comportamento teacutermico

As formas soacutelidas obtidas por cristalizaccedilatildeo a partir das soluccedilotildees do ibuprofeno estatildeo apresentadas na tabela

seguinte

Tabela 28 ndash Imagens de formas soacutelidas do Ibuprofeno obtidas em diferentes condiccedilotildees experimentais (luz pola-

rizada 200x)

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

1

-

Comercial Sigma

4

Acetona

P2

2

Acetona

P1

5

n-Hexano

P2

3

n-Hexano

P1

Efectuou-se um estudo por difracccedilatildeo de raios-X de poacute das amostras de Ibuprofeno da Sigma e da amostra cris-

talizada de n-Hexano agrave temperatura ambiente O difractograma obtido experimentalmente para a amostra da

Sigma e o simulado para a forma I estatildeo representados na Figura 232 O espectro obtido para a amostra crista-

lizada em n-hexano era indistinguiacutevel destes

0 10 20 30 40

Inte

nsid

ad

e

2Theta

b) IBP Sigma

a) IBP forma I

Figura 232 ndash Espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute do ibuprofeno a) forma I b) Sigma

46

Da comparaccedilatildeo entre os dois difractogramas eacute possiacutevel afirmar que em ambos os casos as moleacuteculas tecircm a

mesma orientaccedilatildeo cristalograacutefica

Iniciou-se o estudo das amostras de ibuprofeno comercial da Sigma e da USP por Calorimetria Diferencial de

Varrimento com uma velocidade de varrimento β = 10ordmCmin realizando um aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC

(Figuras 233 e 234)

20 30 40 50 60 70 80 90

20

25

30

35

40

Temperatura (C)

Flu

xo d

e C

alo

r (m

W)

Figura 233 ndash Curva de DSC para o IBP comercial Sigma aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC β = 10ordmCmin m = 125mg

20 30 40 50 60 70 80 90

20

22

24

26

28

Temperatura (C)

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Figura 234 ndash Curva de DSC para o IBP USP aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC β = 10ordmCmin m = 134mg

As curvas de DSC apresentam apenas um sinal endoteacutermico estando os paracircmetros caracteriacutesticos da curva de

fusatildeo apresentados na Tabela 29

47

Tabela 29 ndash Valores de temperatura e de entalpia da transiccedilatildeo de fase registada no

aquecimento do ibuprofeno amostra da Sigma e da USP β = 10ordmCmin

Sigma USP

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

1 747 251 752 257 2 753 253 752 256 3 751 260 752 256 4 751 246 752 257

Meacutedia e desvio padratildeo 751plusmn03 253plusmn05 752plusmn005 257plusmn005

Natildeo haacute diferenccedilas significativas entre os resultados obtidos para as duas amostras apesar do pico de fusatildeo da

amostra da USP ser mais estreito

O estudo das amostras ibuprofeno obtidas por cristalizaccedilatildeo de acetona (P1 e P2) foi realizado por calorimetria

diferencial de varrimento na mesma gama de temperatura com velocidades de varrimento diferentes (β =

10ordmCmin e β = 2ordmCmin Figura 235)

70 75 80

18

20

22

24

26

28

30

32

34

36

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

2 - Cristalizaccedilao a frio

1 - Cristalizaccedilao agrave T amb

70 75 80

18

20

22

24

26

28

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

4 - Cristalizaccedilao a frio

3 - Cristalizaccedilao agrave T amb

Figura 235 ndash Curva de DSC para o IBP cristalizado de acetona procedimentos P1rsquo e P2rsquo aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC

a) β = 10ordmCmin m = 134mg b) β = 2ordmCmin 3 m = 138mg 4 m = 135 mg

O pico de fusatildeo obtido a partir da amostra cristalizada agrave temperatura ambiente apresenta-se parcialmente divi-

dido Uma explicaccedilatildeo comum para este facto eacute a existecircncia de polimorfismo Os paracircmetros caracteriacutesticos

destas curvas estatildeo apresentados na Tabela 210

a) b)

3

4

48

Tabela 210 ndash Valores de temperatura e de entalpia da transiccedilatildeo de fase registada no aquecimento do ibuprofeno

cristalizado de acetona β = 10ordmCmin e β = 2ordmCmin

A partir dos resultados apresentados na Tabela 210 podemos concluir que os cristais obtidos por cristalizaccedilatildeo a

baixa temperatura fundem aproximadamente 1ordmC abaixo dos cristais obtidos por cristalizaccedilatildeo agrave temperatura

ambiente Verifica-se ainda que mesmo a velocidades de varrimento diferentes os cristais obtidos nas mesmas

condiccedilotildees apresentam temperatura de fusatildeo muito semelhante

Os termogramas obtidos no estudo do ibuprofeno cristalizado de n-hexano (P1 e P2) por calorimetria dife-

rencial de varrimento com velocidades de varrimento diferentes (β = 10ordmCmin e β = 2ordmCmin) estatildeo apre-

sentados na Figura 236 e na Tabela 211

70 75 80

12

14

16

18

20

22

24

26

28

30

32

34

36

38

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

2 - Cristalizaccedilao a frio

1 - Cristalizaccedilao agrave T amb

70 75 80

20

22

24

26

28

30

Flu

xo d

e C

alo

r (m

W)

Temperatura (C)

4 - Cristalizaccedilao a frio

3 - Cristalizaccedilao agrave T amb

Figura 236 ndash Curva de DSC para o IBP cristalizado de n-hexano procedimentos P1rsquo e P2rsquo aquecimento de 25ordmC ateacute

95ordmC a) β = 10ordmCmin 1 m = 143mg 2 m = 139 mg b) β = 2ordmCmin 3 m = 140mg 4 m = 137 mg

A partir dos resultados podemos concluir que os cristais obtidos agrave temperatura ambiente e os cristais obtidos

com a cristalizaccedilatildeo a frio natildeo apresentam grande diferenccedila a niacutevel de temperatura e entalpia de fusatildeo No entan-

to o sinal obtido a partir da amostra cristalizada agrave temperatura ambiente aquecida tanto a 10ordmCmin como a

2ordmCmin apresenta-se dividido apesar da divisatildeo ser mais notoacuteria a 2ordmCmin

Cristalizaccedilatildeo agrave T amb Cristalizaccedilatildeo a frio

β 10ordmCmin 2ordmCmin 10ordmCmin 2ordmCmin

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

1 747 215 751 203 733 223 737 232

2 739 233 731 201 733 219 738 228

3 752 228 731 219 744 223 739 229

4 749 237 745 237 738 223 739 231

5 752 249 746 243 742 218 740 230

6 749 235 760 241 743 224 736 229

Meacutedia e desvio padratildeo 748plusmn05 233plusmn11 744plusmn10 224plusmn17 739plusmn05 222plusmn03 738plusmn02 230plusmn02

a) b)

49

Tabela 211 ndash Valores de temperatura e de entalpia da transiccedilatildeo de fase registada no aquecimento do ibuprofeno

cristalizado de n-hexano β = 10ordmCmin e β = 2ordmCmin

A partir dos resultados obtidos por DSC verificou-se que tanto a amostra cristalizada de acetona como a amos-

tra cristalizada de n-hexano ambas agrave temperatura ambiente apresentavam um pico de fusatildeo composto o que

pode indicar a ocorrecircncia de transiccedilotildees soacutelido-soacutelido e aleacutem disso temperatura de fusatildeo que difere da das

amostras obtidas na Sigma e na USP Sendo assim fez-se um estudo mais pormenorizado das amostras cristali-

zadas de n-hexano por comparaccedilatildeo com as amostras de ibp da Sigma e da USP por espectroscopia de IV para

caracterizaccedilatildeo da forma inicial A Figura 237 mostra os espectros de espectroscopia de IV-ATR das amostras

3000 2800 2600 2400

000

005

010

015

020

2540

2540

2540

2542

2601

2601

2601

2601

2631

2631

2631

2631

2729

2728

2728

2728

2850

2850

2850

2850

2868

2868

2868

2868

2877

2875

2875

2876

2924

2922

2922

2924

2954

2954

2956

Ab

so

rvacirc

ncia

(u

a

)

Numero de Onda (cm-1)

IBP USP

IBP comercial

IBP n-Hexano (frio)

IBP n-Hexano (Tamb)

2954

1800 1600 1400 1200 1000 800

000

005

010

015

020

025

030

035

040

045

050668

690747

779

849

867936

948

9701007

1070

1092

1124

1184

1231

12681320

1379

1419

14621506

Ab

so

rvacircncia

(u

a

)

Numero de Onda (cm-1)

IBP USP

IBP comercial

IBP n-Hexano (frio)

IBP n-Hexano (Tamb)

1712

Figura 237 ndash Espectro de IV (25ordmC) ibp USP ibp Sigma e ibp cristalizado de n-hexano a) 3100 ndash 2400 cm-1 b) 1800 ndash

650 cm-1

Os espectros de infravermelho das amostras a 25ordmC apontam para que se trate da mesma forma polimoacuterfica

Espectros de difracccedilatildeo de raios-X de poacute da amostra da Sigma e da amostra obtida por cristalizaccedilatildeo em n-

hexano natildeo mostraram tambeacutem diferenccedilas

Assim sendo a partir destes resultados natildeo satildeo detectadas diferenccedilas significativas entre as amostras de partida

e entatildeo as diferenccedilas registadas no comportamento teacutermico natildeo apontam para polimorfismo mas para altera-

ccedilotildees na formaccedilatildeo dos cristais nomeadamente no crescimento e tamanho das partiacuteculas[43ndash45] Estudos adicio-

nais satildeo necessaacuterios para confirmar esta hipoacutetese

Cristalizaccedilatildeo agrave T amb Cristalizaccedilatildeo a frio

β 10ordmCmin 2ordmCmin 10ordmCmin 2ordmCmin

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

1 741 224 744 236 742 247 744 249

2 744 223 748 234 746 242 742 247 3 740 225 745 238 743 246 740 242

4 743 227 747 237 743 243 745 240 Meacutedia e desvio padratildeo 742plusmn02 225plusmn02 746plusmn02 236plusmn02 743plusmn01 244plusmn02 743plusmn02 245plusmn04

50

51

Capiacutetulo 3

52

53

3 Conclusotildees

Alguns pontos discutidos nesta dissertaccedilatildeo merecem ser referidos como observaccedilotildees conclusivas A Calorime-

tria Diferencial de Varrimento (DSC) eacute um valioso instrumento de investigaccedilatildeo para caracterizar formas poli-

moacuterficas Com esta teacutecnica recolhe-se uma grande riqueza de informaccedilatildeo em relaccedilatildeo agrave estabilidade da substacircn-

cia em estudo tipo de transformaccedilatildeo que ocorre a uma dada temperatura por aquecimento ou arrefecimento e

mecanismo que preside a cada uma das transformaccedilotildees observadas Mas por si soacute esta teacutecnica natildeo eacute suficiente

para identificar a existecircncia de diferentes polimorfos de um mesmo composto Daiacute haver a necessidade de efec-

tuar um estudo mais completo utilizando teacutecnicas como a termomicroscopia espectroscopia de absorccedilatildeo no

infravermelho e ainda difracccedilatildeo de raios X de poacute

Conseguiram obter-se amostras puras de trecircs formas polimoacuterficas da pirazinamida a forma alfa (PZA comercial

e cristalizada em aacutegua) a forma delta (PZA cristalizada de acetona) e a forma gama (PZA obtida por liofiliza-

ccedilatildeo) as quais foram caracterizadas por espectroscopia de infravermelho

O polimorfo alfa da pirazinamida (α-PZA) e a forma delta (δ-PZA) por aquecimento transformam-se no poli-

morfo gama (γ-PZA) A forma gama por sua vez por aquecimento natildeo sofre qualquer transformaccedilatildeo de fase

ateacute agrave fusatildeo Foi possiacutevel tambeacutem identificar a transiccedilatildeo δrarrα em amostra do polimorfo delta quando contami-

nado com a forma alfa

Podemos ainda concluir mediante os resultados obtidos e com os conhecimentos adquiridos que estamos

perante casos de enantiotropia sendo o polimorfo delta a forma termodinamicamente estaacutevel agrave temperatura

ambiente Todos os polimorfos de pirazinamida satildeo cineticamente estaacuteveis agrave temperatura ambiente

No que diz respeito agrave picolinamida eacute interessante verificar a semelhanccedila do perfil das bandas do espectro da

picolinamida comercial na regiatildeo de elongaccedilatildeo do NndashH com o dos espectros dos polimorfos α e δ da pirazi-

namida Relembremos que nestas duas fases da pirazinamida haacute associaccedilatildeo molecular com a formaccedilatildeo de dois

diacutemeros centrossimeacutetricos que estatildeo tambeacutem presentes no cristal da forma I da picolinamida Verificou-se

ainda que a amostra comercial de picolinamida quando sujeita a moagem sofre alteraccedilatildeo da forma polimoacuterfica

No estudo realizado por DSC foi possiacutevel identificar pelo menos duas formas polimoacuterficas

Em ciclos de aquecimento arrefecimento verifica-se que o arrefecimento do fundido pode resultar em forma-

ccedilatildeo de estruturas diferentes em ciclos diferentes

A cristalizaccedilatildeo em acetato de etilo a 4ordmC aponta para a existecircncia de polimorfos gerados concomitantemente

por este meacutetodo de cristalizaccedilatildeo Estatildeo previstas novas experiecircncias para verificar a reprodutibilidade dos resul-

tados e caso esta se confirme a investigaccedilatildeo dos soacutelidos obtidos por difracccedilatildeo de raios-X de poacute e de monocris-

tal Quanto ao estudo das amostras cristalizadas em etanol e acetato de etilo em ensaios realizados dois meses

apoacutes a preparaccedilatildeo das amostras verificou-se que natildeo ocorreu alteraccedilatildeo na amostra cristalizada de etanol

enquanto que evoluccedilatildeo niacutetida teve lugar na amostra cristalizada de acetato de etilo por evaporaccedilatildeo do solvente agrave

temperatura ambiente

No estudo das amostras do ibuprofeno a partir dos resultados obtidos por DSC verificou-se que tanto a amos-

tra cristalizada de acetona como a amostra cristalizada de n-hexano ambas agrave temperatura ambiente apresenta-

54

vam um pico de fusatildeo composto o que poderia indicar a presenccedila de uma mistura de polimorfos mas atraveacutes

de um estudo mais pormenorizado usando Espectroscopia de Infravermelho e Difracccedilatildeo de Raios-X de poacute

esta hipoacutetese natildeo eacute aparentemente suportada podendo a divisatildeo dos picos dever-se ao tamanho das partiacuteculas

formadas durante o crescimento dos cristais Esta hipoacutetese teraacute de ser confirmada em trabalho futuro Este eacute

um exemplo interessante da importacircncia da utilizaccedilatildeo combinada de diferentes meacutetodos de estudo na investiga-

ccedilatildeo de polimorfismo

55

Capiacutetulo 4

56

57

4 Experimental

41 Materiais e Meacutetodos

411 ndash Materiais

4111 - Preparaccedilatildeo das amostras

A pirazinamida utilizada neste trabalho foi fornecida pela Fluka com uma pureza superior a 99 As amostras

de partida de picolinamida e ibuprofeno foram adquiridas agrave Sigma com purezas de 98 e 99 respectivamen-

te tendo-se usado tambeacutem ibuprofeno padratildeo USP

Na geraccedilatildeo das formas polimoacuterficas da pirazinamida foram usados diferentes processos de cristalizaccedilatildeo No

procedimento cristalizaccedilatildeo a partir de soluccedilotildees P1 usaram-se ~ 005 mmol do composto de partida dissolvidas

em 6 mL de um dado solvente agrave temperatura ambiente as soluccedilotildees foram filtradas para uma caixa de Petri e o

solvente evaporado agrave temperatura ambiente (~ 20ordmC) Foram usados como solventes aacutegua acetona dioxano

acetonitrilo e os soacutelidos obtidos foram analizados apoacutes um periacuteodo de duas semanas O segundo procedimento

ensaiado P2 consistiu num processo de liofilizaccedilatildeo efectuado num equipamento Labconco 5 soluccedilatildeo aquosa

preacute-congelada a -80ordmC ciclo de liofilizaccedilatildeo -30ordmC durante 2h -10ordmC durante 4h 0ordmC durante 6h 5ordmC durante

6h 10ordmC durante 48h e depois mantida agrave temperatura ambiente

No caso da picolinamida foi avaliada a formaccedilatildeo de formas soacutelidas usando o procedimento P1 descrito para a

pirazinamida (P1) empregando como solventes acetato de etilo e etanol tendo-se tambeacutem estudado cristaliza-

dos a partir do fundido (P2)

Na geraccedilatildeo das formas polimoacuterficas do ibuprofeno foram igualmente usados diferentes processos de cristaliza-

ccedilatildeo usando diferentes condiccedilotildees O procedimento 1 (P1) foi realizado da mesma forma da usada em P1 da

pirazinamida No procedimento 2 (P2) as soluccedilotildees foram preparadas da mesma forma que em P1 e apoacutes a

filtraccedilatildeo foram colocadas num frigoriacutefico a 4ordmC e o solvente evaporou a esta temperatura

Foram utilizados solventes de qualidade analiacutetica

412 ndash Meacutetodos

4121 ndash Calorimetria Diferencial de Varrimento (DSC)

A teacutecnica de Calorimetria Diferencial de Varrimento (DSC) ocupa um lugar de relevo de entre os meacutetodos de

investigaccedilatildeo da estrutura dos soacutelidos Trata-se de um meacutetodo largamente vulgarizado para o qual se dispotildee de

58

equipamento que apresenta na actualidade muitas potencialidades e que permite a obtenccedilatildeo de propriedades

termodinacircmicas com elevado grau de precisatildeo

A Calorimetria Diferencial de Varrimento eacute uma teacutecnica de anaacutelise teacutermica que regista a diferenccedila de fluxo teacuter-

mico entre a amostra e a referecircncia em funccedilatildeo do tempo ou da temperatura no decorrer de um programa de

temperatura preacute-seleccionado Eacute um meacutetodo de variaccedilatildeo entaacutelpica no qual a diferenccedila no fornecimento de

energia caloriacutefica entre uma substacircncia e um material de referecircncia eacute medida em funccedilatildeo da temperatura

enquanto a substacircncia em estudo e a referecircncia satildeo submetidas a um mesmo programa de aquecimento rigoro-

samente controlado

Estas medidas fornecem dados qualitativos e quantitativos em processos endoteacutermicos (absorccedilatildeo de energia

caloriacutefica) e exoteacutermicos (libertaccedilatildeo de energia caloriacutefica) permitindo obter informaccedilotildees referentes a alteraccedilotildees

de propriedades fiacutesicas eou quiacutemicas com por exemplo temperaturas caracteriacutesticas (temperatura de fusatildeo

cristalizaccedilatildeo transiccedilatildeo viacutetrea) grau de cristalinidade de um poliacutemero diagramas de fase entalpias de transiccedilatildeo

de fase e de reacccedilatildeo estabilidade teacutermica e oxidativa grau de pureza e cineacutetica de reacccedilotildees Por este motivo a

DSC eacute amplamente aplicada na caracterizaccedilatildeo de materiais orgacircnicos e inorgacircnicos cristalinos e amorfos assim

como nas induacutestrias farmacecircutica e cosmeacutetica alimentar etc

Como limitaccedilotildees desta teacutecnica refira-se a dificuldade de interpretaccedilatildeo (acontece algum processo mas qual)

requerendo normalmente outros meacutetodos complementares para a interpretaccedilatildeo dos resultados Para aleacutem dis-

so necessita de calibraccedilatildeo em toda a gama de temperatura

De acordo com os princiacutepios operacionais os caloriacutemetros diferenciais de varrimento podem ser divididos em

dois tipos de potecircncia compensada e de fluxo de energia caloriacutefica Neste trabalho utilizou-se o DSC do pri-

meiro tipo

Nos caloriacutemetros diferenciais de varrimento de potecircncia compensada (Figura 41) as ceacutelulas ou plataformas

onde se colocam a amostra e a referecircncia encontram-se equipadas individualmente com um sensor de resistecircn-

cia de platina que mede a temperatura de cada uma e uma resistecircncia de aquecimento

Figura 41 ndash Caloriacutemetro diferencial de varrimento de potecircncia compensada

Quando eacute detectada uma diferenccedila de temperatura entre a amostra e a referecircncia devido a uma alteraccedilatildeo da

amostra eacute alterada a energia teacutermica ( tH partpart ) fornecida agrave amostra de modo a manter um diferencial de tem-

peraturas nulo entre ambas (Tamostra = Treferecircncia) Uma vez que essa quantidade de energia eacute exactamente equiva-

1 ndash Resistecircncia de aquecimento 2 ndash Termoacutemetro

59

lente agrave quantidade de energia absorvida ou libertada na transformaccedilatildeo ocorrida na amostra o seu registo forne-

ce uma medida calorimeacutetrica directa da energia associada agrave transformaccedilatildeo

Como todos os instrumentos de medida os aparelhos de DSC apresentam um certo tempo de resposta devido

a alguma resistecircncia teacutermica o que se traduz pelo aparecimento de desvios da linha de base Para aumentar o

rigor das determinaccedilotildees o sinal calorimeacutetrico (SC) determinado pelo aparelho a aacuterea do pico eacute calibrado

determinando-se uma constante de calibraccedilatildeo K tal que realQ

SCK = sendo Qreal a energia caloriacutefica realmente

dissipado na ceacutelula A constante K eacute assim funccedilatildeo da temperatura da atmosfera em torno das ceacutelulas e de

quaisquer resistecircncias que conduzam a perdas de energia caloriacutefica As temperaturas de fusatildeo de padrotildees como

o iacutendio estanho chumbo por exemplo podem ser utilizadas para calibrar a temperatura indicada pelo equipa-

mento enquanto que a entalpia de fusatildeo destas substacircncias pode ser utilizada na calibraccedilatildeo do sinal calorimeacutetri-

co

Podem realizar-se ciclos de aquecimento arrefecimento percorridos entre a temperatura do azoto liacutequido e

700ordmC que eacute o limite superior de utilizaccedilatildeo da instrumentaccedilatildeo deste tipo recolhendo uma grande riqueza de

informaccedilatildeo relativamente agrave estabilidade da substacircncia em estudo tipo de transformaccedilatildeo que ocorre a uma dada

temperatura por aquecimento ou arrefecimento mecanismo que preside a cada uma das transformaccedilotildees obser-

vadas etc

Aproveitando as potencialidades do equipamento fazendo variar a velocidade de varrimento eacute ainda possiacutevel

estudar aspectos importantes relacionados com o mecanismo das transformaccedilotildees estruturais e pocircr em evidecircn-

cia a sobreposiccedilatildeo de sinais

Estes equipamentos aleacutem de possibilitarem medidas de baixos valores de variaccedilatildeo de entalpia possibilitam

ainda a utilizaccedilatildeo de pequenas quantidades de amostra (geralmente entre 1 e 20mg)

Procedimento experimental e equipamento utilizado

Os estudos de DSC foram realizados num caloriacutemetro Perkin-Elmer Pyris 1 equipado com sistema de refrige-

raccedilatildeo Intracooler com liacutequido de refrigeraccedilatildeo etilenoglicolaacutegua (11 vv) a ndash10ordmC usando azoto como gaacutes de

purga 20mLmin

As amostras foram preparadas em caacutepsulas em alumiacutenio de 10microl e 30microl Como ceacutelula de referecircncia usou-se uma

caacutepsula vazia idecircntica agrave usada para as amostras

A calibraccedilatildeo do aparelho foi feita de forma usual agrave velocidade de 10ordmCmin utilizada na grande maioria das

amostras A calibraccedilatildeo da temperatura [4647] foi realizada com padrotildees de elevada qualidade como o bifenilo

(CRM LGC 2610 Tfus = 6893plusmn003 ordmC) aacutecido benzoacuteico (CRM LGC 2606 Tfus = 12235 plusmn 002 ordmC) iacutendio

(Perkin-Elmer x = 9999 Tfus = 15660 ordmC) e cafeiacutena (substacircncia de calibraccedilatildeo Mettler Toledo ME 18 872

Tfus = 2356 plusmn 02 ordmC) A calibraccedilatildeo da entalpia foi realizada com iacutendio (∆fusH = 3286 plusmn 13 Jmol)

As amostras foram estudadas em ciclos de aquecimento arrefecimento a vaacuterias velocidade de varrimento

como seraacute referido posteriormente na apresentaccedilatildeo dos resultados e a calibraccedilatildeo confirmada a cada caso

60

4122 ndash Termomicroscopia

A termomicroscopia consiste na observaccedilatildeo microscoacutepica das amostras submetidas a aquecimento ou arrefeci-

mento usando luz polarizada As transformaccedilotildees que podem ocorrer na amostra em estudo podem ser obser-

vadas directamente na ocular do microscoacutepio ou registadas por meio de uma cacircmara fotograacutefica em viacutedeo com

a vantagem de serem gravadas e poderem ser estudadas em pormenor posteriormente Esta teacutecnica permite a

observaccedilatildeo dos efeitos dependentes da temperatura como por exemplo a fusatildeo dos cristais detecccedilatildeo de formas

cristalinas (polimorfismo)[48ndash49]

Com base no comportamento oacuteptico eacute costume dividir as substacircncias em dois grandes grupos Num o iacutendice

de refracccedilatildeo eacute independente da direcccedilatildeo de propagaccedilatildeo da radiaccedilatildeo apresenta um valor uacutenico para uma dada

substacircncia Estas substacircncias satildeo designadas opticamente por isotroacutepicas A este grupo pertencem os soacutelidos

amorfos e os soacutelidos cristalinos com arranjo reticular cuacutebico O outro grupo eacute caracterizado por apresentar um

iacutendice de refracccedilatildeo dependente da direcccedilatildeo de propagaccedilatildeo da luz As substacircncias que a ele pertencem satildeo

designadas opticamente por anisotroacutepicas Deste grupo fazem parte todos os soacutelidos cristalinos com excepccedilatildeo

daqueles que tecircm arranjo reticular cuacutebico

Na Figura 42 representa-se o dispositivo utilizado na observaccedilatildeo de uma amostra com luz polarizada

Figura 42 ndash Esquema de um sistema para observaccedilatildeo de uma amostra com luz polarizada

Um meio isotroacutepico natildeo altera a cor da radiaccedilatildeo que nela incide Contudo produz um decreacutescimo de intensida-

de da radiaccedilatildeo que torna visiacuteveis contornos na amostra e portanto permite acompanhar variaccedilotildees de forma e

volume que nela ocorram As amostras anisotroacutepicas apresentam cor diferente da luz incidente

Procedimento experimental e equipamento utilizado

O equipamento usado esquematicamente representado na Figura 43 eacute constituiacutedo por uma placa de aqueci-

mento DSC 600 da Linkam systems por um bloco central constituiacutedo por uma unidade CI94 cuja funccedilatildeo eacute

controlar a temperatura nas etapas de aquecimento arrefecimento uma unidade LNP942 que controla a

refrigeraccedilatildeo uma unidade VTO232 e um computador Intel (R) Pentium (R) 4 que controla todo o sistema A

ceacutelula eacute aquecida com um microforno cuja temperatura eacute controlada por sensores de Pt100 Para a observaccedilatildeo

Polarizador Amostra Analisador Detector

61

oacuteptica foi utilizado um microscoacutepio Leica DMRB uma cacircmara de viacutedeo Sony CCD-IRISRGB modelo DXC-

151 AP um monitor Sony HR Triniton modelo PVM-2053MD e um gravador de viacutedeo Sony SV0-1500P VHS

VCR Na anaacutelise de imagem usou-se o software da Linkam systems com RTVMS (Real Time Viacutedeo Measurement

System)

As amostras foram preparadas por dispersatildeo de uma pequena quantidade do material a estudar na ceacutelula da

amostra sendo esta coberta com uma tampa A dispersatildeo do material na ceacutelula permite estudar o comporta-

mento de partiacuteculas isoladas o que poderaacute ser uacutetil no caso da amostra ter comportamento heterogeacuteneo As

imagens foram obtidas por utilizaccedilatildeo combinada de luz polarizada e de compensadores de onda o que confere

agrave imagem de fundo uma cor uacutenica e natildeo negra Usou-se uma ampliaccedilatildeo de 200X

As amostras foram estudadas aquecendo a amostra entre os 25ordmC e a fusatildeo tendo sido usada uma velocidade

de 10ordmCmin

Figura 43 ndash Representaccedilatildeo esquemaacutetica do equipamento usado em termomicroscopia A ndash Placa de aquecimento B ndash

Microscoacutepio C ndash Cacircmara de viacutedeo D ndash Computador E ndash Interface graacutefica F ndash Sistema de controle da refri-

geraccedilatildeo G ndash Interface de computador H ndash Viacutedeo gravador I ndash Monitor J ndash Depoacutesito de azoto liacutequido

4123 ndash Conjugaccedilatildeo dos meacutetodos de Termomicroscopia e DSC

Os resultados obtidos a partir de medidas de DSC satildeo normalmente reprodutiacuteveis e quantitativos mas natildeo

podem estar sempre prontamente correlacionadas com a respectiva transformaccedilatildeo de fase ou reacccedilatildeo quiacutemica

que ocorre na substacircncia Tecircm sido feitas tentativas para melhorar alguns meacutetodos termoanaliacuteticos atraveacutes de

uma correlaccedilatildeo entre os seus resultados e as mudanccedilas fiacutesicas ou quiacutemicas da substacircncia em questatildeo As combi-

naccedilotildees destes dois meacutetodos tecircm demonstrado grande sucesso Os efeitos que natildeo mostram nenhuma mudanccedila

de entalpia significativa com DSC podem muitas vezes ser detectadas com microscopia Por outro lado as

investigaccedilotildees termomicroscoacutepicas requerem muitas vezes estimativas dos calores de transformaccedilatildeo fusatildeo e

cristalizaccedilatildeo[50ndash51]

62

4124 ndash Espectroscopia de Absorccedilatildeo no Infravermelho

A Espectroscopia de Absorccedilatildeo no IV estaacute associada ao uso de radiaccedilatildeo electromagneacutetica nesta regiatildeo do espec-

tro para estudar a composiccedilatildeo e a estrutura da mateacuteria

A energia associada agrave absorccedilatildeo na gama do infravermelho eacute capaz de promover transiccedilotildees vibracionais-

rotacionais vibracionais ou rotacionais Considerando que a faixa mais usual de utilizaccedilatildeo corresponde agrave regiatildeo

do infravermelho meacutedio (4000 a 400 cm-1) o estudo das transiccedilotildees vibracionais eacute o mais importante Para que

uma moleacutecula seja capaz de absorver no infravermelho eacute necessaacuterio que ela apresente variaccedilotildees de momento

dipolar associada ao modo vibracional considerado[3652ndash54]

Assim quando um material for avaliado utilizando radiaccedilatildeo infravermelha seraacute obtido um espectro que rela-

ciona absorvacircncia versus comprimento de onda (normalmente eacute utilizado o nuacutemero de onda que eacute o inverso do

comprimento de onda) que indica a ocorrecircncia ou natildeo de absorccedilatildeo pelo material de energia associada agravequele

comprimento de onda Como os grupos funcionais absorvem em diferentes comprimentos de onda eacute possiacutevel

identificar os grupos quiacutemicos presentes na amostra

O polimorfismo em cristais de compostos orgacircnicos eacute causado por diferentes arranjos estruturais da mesma

moleacutecula Se as interacccedilotildees moleculares no cristal satildeo bastantes fortes decorrentes de um fenoacutemeno como as

ligaccedilotildees de hidrogeacutenio as diferenccedilas nas formas polimoacuterficas podem ser evidenciadas com teacutecnicas como a

Espectroscopia de Absorccedilatildeo no Infravermelho IV

Reflectacircncia Total Atenuada (ATR)

Em 1961 Fahrenfort descreveu uma nova teacutecnica para obtenccedilatildeo de espectros de infravermelho para compostos

orgacircnicos a Reflectacircncia Total Atenuada (ATR ndash Attenuated Total Reflectance)

O modo de ATR eacute uma teacutecnica natildeo destrutiva que permite a obtenccedilatildeo de espectros de amostras soacutelidas ou

liacutequidas tais como soacutelidos pouco soluacuteveis poacutes pastas entre outras Eacute tambeacutem adequado para caracterizaccedilatildeo de

materiais que sejam demasiado finos ou que absorvam demasiado intensamente quando analisados por espec-

troscopia de transmitacircncia Na espectroscopia de infravermelhos por ATR a superfiacutecie da amostra eacute colocada

em contacto com a superfiacutecie de um cristal apropriado muitas vezes feito de Germeacutenio (Ge) ou de Seleneto de

Zinco (ZnSe) A radiaccedilatildeo infravermelha proveniente da fonte passa atraveacutes do cristal Quando o acircngulo de

incidecircncia na interface amostra cristal excede o acircngulo criacutetico a reflexatildeo total interna da radiaccedilatildeo ocorre e uma

onda evanescente eacute estabelecida na interface A radiaccedilatildeo eacute reflectida atraveacutes do cristal penetrando na amostra a

cada reflexatildeo ao longo da superfiacutecie do cristal (como esquematizado na figura seguinte Figura 44)

63

Figura 44 ndash Sistema ATR de muacuteltipla reflexatildeo

O feixe de radiaccedilatildeo perde energia no comprimento de onda em que o material da amostra absorve Apoacutes este

processo a radiaccedilatildeo atenuada resultante eacute direccionada do cristal para o percurso normal do feixe no espectro-

fotoacutemetro sendo medida pelo detector originando o espectro da amostra A profundidade da penetraccedilatildeo da

radiaccedilatildeo na amostra e o nuacutemero total de reflexotildees ao longo do cristal podem ser controlados pela variaccedilatildeo do

acircngulo de incidecircncia assim como pela selecccedilatildeo do tipo de cristal

Num espectrofotoacutemetro ATR tem de existir um contacto muito proacuteximo entre a amostra e a superfiacutecie do cris-

tal uma vez que o efeito ATR tem lugar nesta Daiacute que se utilize por vezes uma prensa de modo a garantir um

perfeito contacto entre a superfiacutecie da amostra e o cristal como no caso dos soacutelidos particulados

Nesta teacutecnica pouca ou nenhuma preparaccedilatildeo da amostra eacute requerida o que constitui uma grande vantagem nos

estudos de polimorfismo podendo ser usada na anaacutelise de uma grande variedade de soacutelidos e liacutequidos consoan-

te o tipo de cristal

Eacute importante realccedilar que apesar dos benefiacutecios esta teacutecnica possui algumas limitaccedilotildees que incluem a sensibili-

dade inferior em comparaccedilatildeo agrave proporcionada pelos meacutetodos convencionais

Procedimento experimental e equipamento utilizado

Os estudos de espectroscopia de absorccedilatildeo no infravermelho foram realizados num espectroacutemetro FTIR Ther-

moNicolet IR300 resoluccedilatildeo de 1cm-1 com a teacutecnica da pastilha de KBr e num PerkinElmer Spectrum 400 FT-

IRATR resoluccedilatildeo de 1cm-1

As amostras foram preparadas misturando-se uma certa quantidade de amostra com brometo de potaacutessio (cer-

ca de 07 mg de amostra e 100 mg de KBr)

4125 ndash Difracccedilatildeo de Raios X

Dentre as vaacuterias teacutecnicas de caracterizaccedilatildeo de materiais a teacutecnica de difracccedilatildeo de raios X eacute a mais indicada na

determinaccedilatildeo das fases cristalinas presentes nesses materiais Isto eacute possiacutevel porque nos cristais os aacutetomos se

64

ordenam em planos cristalinos separados entre si por distacircncias da mesma ordem de grandeza dos comprimen-

tos de onda dos raios X

Ao incidir um feixe de raios X num cristal o mesmo interage com os aacutetomos presentes originando o fenoacutemeno

de difracccedilatildeo A difracccedilatildeo de raios X ocorre segundo a Lei de Bragg (Equaccedilatildeo 1) a qual estabelece a relaccedilatildeo

entre o acircngulo de difracccedilatildeo e a distacircncia entre os planos que a originaram (caracteriacutesticos para cada fase cristali-

na)[55]

Figura 45 ndash Difracccedilatildeo de raios X e a Lei de Bragg[56]

A principal aplicaccedilatildeo da difracccedilatildeo de raios X refere-se agrave identificaccedilatildeo de compostos cristalinos sejam eles orgacirc-

nicos ou inorgacircnicos

Os planos de difracccedilatildeo e as suas respectivas distacircncias interplanares bem como as densidades de aacutetomos (elec-

trotildees) ao longo de cada plano cristalino satildeo caracteriacutesticas especiacuteficas e uacutenicas de cada substacircncia cristalina da

mesma forma que o padratildeo difractomeacutetrico por ela gerado Dentre as vantagens da teacutecnica de difracccedilatildeo de raios

X para a caracterizaccedilatildeo de fases destacam-se a simplicidade e rapidez do meacutetodo a confiabilidade dos resulta-

dos obtidos (pois o perfil de difracccedilatildeo obtido eacute caracteriacutestico para cada fase cristalina) a possibilidade de anaacutelise

de materiais compostos por uma mistura de fases e uma anaacutelise quantitativa destas fases[55]

Os ensaios de difracccedilatildeo de raios X de poacute foram realizados no Centro de Estudos de Materiais no Departamen-

to de Fiacutesica da Universidade de Coimbra

Procedimento experimental e equipamento utilizado

Foi preenchido um capilar de vidro com o poacute obtido pela moagem dos soacutelidos As amostras foram colocadas

num difractoacutemetro de poacute ENRAF-NONIUS (equipado com um detector CPS120 por INEL) e os dados foram

recolhidos durante 5h usando a geometria Debye-Scherrer Foi usada radiaccedilatildeo Cu Kα1 (λ = 1540598Aring) Como

calibrante externo foi usado o AlK(SO4)212H2O

Lei de Bragg nλ = 2d sen θ (Equaccedilatildeo 1) n nuacutemero inteiro (ordem de difracccedilatildeo) λ comprimento de onda dos raios X incidentes d distacircncia interplanar θ acircngulo de difracccedilatildeo

65

Bibliografia

[1] ndash Vencato I Estruturas Cristalinas por Difracccedilatildeo de Raios-X Caderno Brasileiro de Ensino de Fiacutesica Volume 5

(1988)

[2] ndash Atkins P Paula J Atkins Fiacutesico-Quiacutemica LTC Volume 1 7ordfEdiccedilatildeo (2003-2004)

[3] ndash Drago R Physical Methods For Chemists 2ordf Ed Saunders amp H B J College Publishers 17 (1992) 702

[4] ndash Giron D Thermochimica Acta 248 (1995) 1

[5] ndash Nangia A Accounts of Chemical Research 41 5 (2008) 595

[6] ndash Froehlich PE Gasparotto FS Journal of Basic and Applied Pharm Sciences 26 3 (2005) 205

[7] ndash Llinagraves A Goodman J Drug Discovery Today 13 516 (2008) 198

[8] ndash Costa L Universidade Federal do Rio Grande do Sul ldquoAvaliaccedilatildeo do Polimorfismo de Faacutermacos utiliza-

dos para a produccedilatildeo de medicamentos geneacutericos no Brasilrdquo (2005)

[9] ndash Lachman L Liebeman HA et all Teoria e Praacutetica na Induacutestria Farmacecircutica 1 (2005) 505

[10] ndash Bernstein J Crystal Polymorphism Engineering of Crystalline Materials Properties Springer Netherlands (2008) 87

[11] ndash Rodriacuteguez-Spong B Price C et all D Advanced Drug Delivery 56 (2004) 241

[12] ndash Buerger A Ramberger R Mikrochimica Acta 2 (1979) 259

[13] ndash Erdemir D Lee A et all Accounts of Chemical Research 42 (2009) 621

[14] ndash Manrich S Zanotto E et all Poliacutemeros Ciecircncia e Tecnologia ldquoAplicabilidade da Teoria Claacutessica da Nuclea-

ccedilatildeo Modificada (CD-CNT) agrave Cristalizaccedilatildeo de Poliacutemerosrdquo

[15] ndash Aaltonen J Allesoslash M et all European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics 71 (2009) 23

[16] ndash Chis V Picircrnau A et all Chemical Physics 316 (2005) 153

[17] ndash wwwffuppttoxicologiamonografiasano0304TuberculosedocPIRAZINAMIDAhtml

[18] ndash Becker C Dressman JB et all Journal of Pharmaceutical Sciences 97 9 (2008) 3709

[19] ndash Takaki Y Sasada Y Watanabeacute T Acta Crystallographica 13 (1960) 693

[20] ndash Ro G Sorum H Acta Crystallographica B28 (1972) 991

[21] ndash Ro G Sorum H Acta Crystallographica B28 (1972) 1677

[22] ndash Nakata K Takaki Y Memoirs of Osaka Kyoiku University Ser III Natural science and applied science 36 (1987)

93

[23] ndash Borba A Albrecht M et all Physical Chemistry Chemical Physics 10 (2008) 7010

[24] ndash Takano T Sasada Y et all Acta Crystallographica 21 (1966) 514

[25] ndash Borba A Zavaglia A et all Journal of Physical Chemistry A 112 (2008) 45

[26] ndash Marques L Departamento e Centro de Quiacutemica da Universidade de Eacutevora ldquoO Ibuprofeno Um faacutermaco com

sucessordquo

[27] ndash Perlovich G Kurkov S et all Journal of Pharmaceutical Sciences 93 (2004) 654

[28] ndash Rasenack N Muumlller B International Journal of Pharmaceutics 245 (2002) 9

[29] ndash Carvalho P Cass Q et all Brazilian Journal of Chemical Engineering 23 (2006) 291

[30] ndash Khan G Jiabi Z Drug Development and Industrial Pharmacy 24(5) (1998) 463

[31] ndash Rasenack N Muumlller W Development and Industrial Pharmacy 28 (2002) 1077

66

[32] ndash Dudognon E Danegravede F et all Pharmaceutical Research 25 (2008) 2853

[33] ndash wwwscribdcomdoc4003825Fisica-Difraccao-de-Raio-X (28082010)

[34] ndash Delgado M Marquez F et all Spectroscopy Lett 21 (1998) 841

[35] ndash Lautie A Froment F et all Spectroscopy Lett 9 (1976) 289

[36] ndash Chis V Pirnau A et all Chemical Physics 316 (2005) 153

[37] ndash Kalkar K Bhosekar M et all Spectrochimica Acta Part A 45 (1989) 635

[38] ndash Favila A Gallo M Mitnik D Journal of Molecular Modeling 13 (2007) 505

[39] ndash Gunasekaran S Sailatha E et all Indian Journal of Pure and Applied Physics 47 (2009) 259

[40] ndash Akyuz S Journal of Molecular Structure 651 (2003) 541

[41] ndash Jurneacuteen P Werngren J et all Antimicrobial Agents and Chemotheraphy 52 5 (2008) 1852

[42] ndash Garekani H Sadeghi F et all Drug Development and Industrial Pharmacy 27(8) (2001) 803

[43] ndash Kawakami K Miyoshi K et all Journal of Pharmaceuticals Sciences 95 (2006) 1354

[44] ndash Lee T Chang G Crystal Growth and Design 9 (2009) 3551

[45] ndash Xue Y Zhao Q et all Journal of Colloid and Interface Science 243 (2001) 388

[46] ndash Sabbah R An W et all Thermochimica Acta 331 (1999) 93

[47] ndash Gatta G Richardson J et all Pure and Applied Chemistry 78 (2006) 1455

[48] ndash Seefeldt K Miller J et all Journal of Pharmaceutical Sciences 96 5 (2007) 1147

[49] ndash Charsley E Stewart C et all Journal of Thermal Analysis and Calorimetry 72 (2003) 1087

[50] ndash Celis K Driessche I et all Measurement Science Review 1 1 (2001) 181

[51] ndash Wiedemann H Bayer G Journal of Thermal Analysis 30 (1985) 1273

[52] ndash wwwgooglept

[53] ndash Brittain H Journal of Pharmaceutical Sciences 86 4 (1997) 405

[54] ndash Norris T Aldridge P Sekulic S Analyst 122 (1997) 549

[55] ndash Albers A Melchiades F et all Ceracircmica 48 305 (2002) 34

[56] ndash Kahn H PMI-2201 Difracccedilatildeo de Raios X 1

[57] ndash Tuberculosis 88 2 (2008) 141

[58] ndash Akyuz S Journal of Molecular Structure 651-653 (2003) 541

[59] ndash Brittain H (ed) Physical Characterization of Pharmaceutical Solids (1995)

[60] ndash Šestaacutek J Comprehensive Analytical Chemistry XII XI (1984)

[61] ndash Casimiro MH Leal JP et all Anaacutelise Calorimeacutetrica aplicada a Poliacutemeros Bioloacutegicos 29

[62] ndash Yu-Chu M Li Thermochimica Acta 476 (2008) 1

[63] ndash Morbidoni H Quiacutemica Viva 3 (2004)

[64] ndash Yoshida S Pharmaceutical Society of Japan 11 5 (1963) 628

[65] ndash Sreevatsan S Pan X et all Antimicrobial Agents and Chemotheraphy 41 3 (1997) 636

[66] ndash Wesotowski M Konarski T Journal of Thermal Analysis 45 (1995) 1199

[67] ndash Vippagunta S Brittain H Grant D Advanced Drug Delivery 48 (2001) 3

[68] ndash Nunes S Euseacutebio M et all International Journal of Pharmaceutics 285 (2004) 13

[69] ndash Akalin E Akyuz S Vibrational Spectroscopy 42 (2006) 333

[70] ndash Szablowicz M Karpiński A et all Transition Metal Chemistry 31 (2006) 1075

67

[71] ndash Castro R Maria T et all Crystal Growth amp Design 10 (2010) 274

[72] ndash Correcirca R Lima D et all Laboratoacuterio de Cristalografia Instituto de Fiacutesica de Satildeo CarlosUSP

[73] - Buerger A Ramberger R Mikrochimica Acta 2 (1979) 273

[74] ndash Wirth D Stephenson G Organic Process Research amp Development 1 (1997) 55

[75] ndash Wang Y Li Y et all Spectrochimica Acta Part A 56 (2000) 2637

[76] ndash Byrn S Pfeiffer R et all Pharmaceutical Research 12 (1995) 945

[77] ndash Khankari R Grant D Thermochimica Acta 248 (1995) 61

[78] ndash Gavezzotti A Fillippini G Journal of the American Chemical Society 117 (1995) 12299

[79] ndash Hancock B Zografi G Journal of Pharmaceuticals Sciences 86 (1997) 1

[80] ndash Yu L Advanced Drug Delivery Reviews 48 (2001) 27

[81] ndash Kitamura M Journal of Crystal Growth 237-239 (2002) 2205

[82] ndash Snider D Addicks W et all Advanced Drug Delivery Reviews 56 (2004) 391

[83] ndash Allesoslash M Berg F et all Journal of Pharmaceuticals Sciences 97 (2008) 2145

[84] ndash Lerdkanchanaporn S Dollimore D Journal of Thermal Analysis 49 (1997) 879

[85] ndash Beach J Park M et all Pharmaceutical Development and Technology 10 (2005) 413

[86] ndash Passerini N Albertini B et all European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics 15 (2002) 71

68

69

Apecircndice

70

71

Algoriacutetmo de decisatildeo Q6A

(1)

Pesquisa de polimor-fos com o novo

faacutermaco

Apresenta diferentes polimorfos

NAtildeO Nenhuma acccedilatildeo a ser

tomada

SIM

Caracterizar as formas por - Difracccedilatildeo de raios-X de poacute - DSC Anaacutelise Teacutermica - Microscopia - Espectroscopia

IR PARA 2

72

(2)

Os polimorfos apre-sentam diferentes

propriedades

NAtildeO

SIM

Afecta a seguranccedila e a eficaacutecia do faacutermaco

Nenhum teste ou criteacuterio de aceitaccedilatildeo para o faacutermaco

NAtildeO

SIM

Estabelecer um criteacuterio de aceitaccedilatildeo para os polimorfos do faacutermaco IR PARA 3

73

(3)

Observa-se em (1) que primeiramente se estabelecem as caracteriacutesticas das possiacuteveis formas cristalinas do faacuter-

maco e as suas propriedades fiacutesico-quiacutemicas conforme o caso bem como a sua forma de detecccedilatildeo pelas meto-

dologias indicadas

Posteriormente a acccedilatildeo (2) visa estabelecer o impacto destas formas polimoacuterficas na seguranccedila e eficaacutecia do

faacutermaco auxiliando na determinaccedilatildeo de criteacuterios de aceitaccedilatildeo do faacutermaco e na avaliaccedilatildeo do risco sanitaacuterio que

representa tal fenoacutemeno num caso especiacutefico Havendo este risco o ICH estabeleceu em (3) vias de monitori-

zaccedilatildeo das alteraccedilotildees

O faacutermaco encontra-se dentro dos criteacuterios de

aceitaccedilatildeo dos ensaios de qualidade com modifica-

ccedilatildeo na proporccedilatildeo dos polimorfos

SIM Nenhum teste ou criteacuterio de aceitaccedilatildeo

para o faacutermaco

NAtildeO

Monitorar o polimorfismo durante a estabilidade do faacutermaco

A modificaccedilatildeo pode afectar a seguranccedila ou a

eficaacutecia

NAtildeO Natildeo haacute necessidade de estabelecer criteacuterios de aceitaccedilatildeo para polimorfis-

mo do faacutermaco

SIM

Estabelecer criteacuterios de aceitaccedilatildeo consis-tente com a seguranccedila eou eficaacutecia

39

20 30 40 50 60 70 80 90 100

19

20

21F

luxo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

Arrefecimento

1 Aquecimento

20 40 60 80 100 120

20

30

40

Temperatura (C)

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Figura 222 ndash Curvas de DSC para a PA comercial β = 10ordmCmin m = 147mg a) aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC segui-

do de arrefecimento ateacute 25ordmC b) 2ordm aquecimento de 25ordmC ateacute 115ordmC

20 30 40 50 60 70 80 90 100 110

19

20

21

22

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

Arrefecimento

1 Aquecimento

20 40 60 80 100 120

20

30

40

Temperatura (C)

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Figura 223 ndash Curvas de DSC para a PA comercial β = 10ordmCmin m = 143mg a) aquecimento de 25ordmC ateacute 105ordmC segui-

do de arrefecimento ateacute 25ordmC b) 2ordm aquecimento de 25ordmC ateacute 115ordmC

Como eacute visiacutevel na Figura 222 no processo de arrefecimento natildeo eacute registada qualquer transiccedilatildeo de fase o que se

confirma pela ausecircncia de endoteacutermica correspondente agrave transiccedilatildeo soacutelido-soacutelido na curva b) Em contrapartida

no processo de arrefecimento ilustrado na Figura 223 regista-se um processo exoteacutermico de baixa energia e no

aquecimento subsequente apenas o principal pico de fusatildeo eacute observado

Antes de passar agrave avaliaccedilatildeo por espectroscopia de Infravermelho dos diferentes soacutelidos obtidos nestes ciclos de

aquecimento arrefecimento referiremos os resultados de estudos por DSC dos soacutelidos obtidos por arrefeci-

mento do fundido

Nas Figuras 224 e 225 ilustram-se alguns resultados de ciclos de aquecimento arrefecimento a partir do fun-

dido β = 10ordmCmin Como se vecirc na Figura 224 c) apoacutes a cristalizaccedilatildeo do fundido satildeo obtidos dois picos de

elevada entalpia com Tonset = 102ordmC e 106ordmC que indiciam fusatildeo de duas formas polimoacuterficas diferentes Com

base nestes resultados eacute razoaacutevel interpretar a transiccedilatildeo a 102ordmC como um processo de fusatildeo Neste sentido o

ciclo aquecimento arrefecimento ilustrado na Figura 223 a) terminaria com a fusatildeo de uma contribuiccedilatildeo resi-

a) b)

a) b)

40

dual de uma forma soacutelida que no arrefecimento cristaliza no polimorfo mais abundante obtendo-se em seguida

fusatildeo desta forma pura Figura 223 b) Pode concluir-se que da comparaccedilatildeo das Figuras 224 e 225 que o arre-

fecimento do fundido pode resultar em formaccedilatildeo de estruturas diferentes em ciclos diferentes

20 40 60 80 100 120

-20

-10

0

10

20

30

40

50

Flu

xo

de C

alo

r (m

W)

Temperatura (C)

c) 2 Aquecimento

b) Arrefecimento

a) 1 Aquecimento

Figura 224 ndash Curvas de DSC para a PA comercial β = 10ordmCmin m = 164mg aquecimento seguido de arrefecimento e

novo aquecimento

20 40 60 80 100 120

-50

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

50

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

e) 3 Aquecimento

d) 2 Arrefecimento

c) 2 Aquecimento

b) 1 Arrefecimento

a) 1 Aquecimento

Figura 225 ndash Curvas de DSC para a PA comercial m = 147mg 1ordmaquecimento β = 10ordmCmin 1ordmarrefecimento β =

1ordmCmin 2ordmaquecimento β = 10ordmCmin 2ordmarrefecimento β = 10ordmCmin 3ordmaquecimento β =

10ordmCmin

Foram registados os espectros de FTIRATR da amostra obtida em ciclos de aquecimento arrefecimento

como referidos na Figura 222 a) e 223 a) Os espectros satildeo apresentados na Figura 226 onde estatildeo tambeacutem

identificadas as bandas principais

41

000

005

010

015

1612

316832751294

695

749

784

825

996

1043

10881155

1221

1246

1288

1386

1440

1468

15671586

1668

C 105

000

007

014

16143060

327434113450

1567

695

749

793

825

910

996

104310911164

1250

1288

1386

1443

1468

1586

Ab

so

rva

ncia

u

a

C 95

3300 3000 2700 1600 1400 1200 1000 800

000

008

016

3060

3451

15671601

1662

31663432

698

755

793

828907

996

10401094

1145

1285

1386

1440

15861659

3166

3273

Numero de onda cm-1

C 253415

Figura 226 ndash Espectro de IVATR da PA comercial a) composto de partida b) apoacutes aquecimento ateacute 95ordmC c) apoacutes

aquecimento ateacute 105ordmC

Eacute interessante verificar a semelhanccedila do perfil das bandas do espectro da picolinamida comercial Figura 226 a)

na regiatildeo de elongaccedilatildeo do NndashH com o dos espectros dos polimorfos α e δ da pirazinamida (Figuras 25 e 27)

Relembremos que nestas duas fases da pirazinamida haacute associaccedilatildeo molecular com a formaccedilatildeo de dois diacutemeros

centrossimeacutetricos que estatildeo tambeacutem presentes no cristal da picolinamida

Os espectros dos soacutelidos resultantes dos diferentes tratamentos teacutermicos diferem principalmente como espera-

do na regiatildeo de elongaccedilatildeo do NndashH e na amida I O espectro c) apresenta grande semelhanccedila com o obtido por

Fausto e Colaboradores [23 25] para um cristal obtido por annealing dum filme de vidro a T = 280 K e corres-

ponde a um polimorfo diferente do que estaacute presente na amostra de partida

O espectro apresentado na Figura 226 b) na interpretaccedilatildeo que temos vindo a fazer seria originado por uma

mistura de polimorfos Para a validaccedilatildeo desta interpretaccedilatildeo seraacute essencial proceder ao estudo por difracccedilatildeo de

raios-X de poacute das amostras preparadas de modo idecircntico

Numa nota final apresenta-se na Figura 227 A o espectro FTIRATR registado apoacutes moagem da amostra de

picolinamida comercial em almofariz no procedimento habitualmente usado na preparaccedilatildeo de pastilha para

infravermelho Como eacute evidente da comparaccedilatildeo com o espectro da amostra analisada sem preparaccedilatildeo Figura

227 B a moagem produz alteraccedilatildeo da forma polimoacuterfica Lembremos que na obtenccedilatildeo do espectro de difrac-

ccedilatildeo de raios-X de poacute apresentado na Figura 219 se procedeu agrave moagem do composto Seraacute portanto necessaacute-

rio realizar mais ensaios sobre a amostra comercial para confirmar as conclusotildees que a Figura 219 indica as

diferenccedilas observadas nos difractogramas poderatildeo resultar da moagem da amostra

a)

b)

c)

42

3600 3500 3400 3300 3200 3100 3000 2900 2800

000

005

010

015

Ab

so

rvacircn

cia

(u

a)

Numero de onda (cm-1)

B Amostra comercial

A Amostra comercial sujeita a moagem

1600 1400 1200 1000 800 600

000

005

010

015

020

025

030

Abso

rvacirc

ncia

(u a

)

Numero de onda (cm-1)

B Amostra comercial

A Amostra comercial sujeita a moagem

Figura 227 ndash Espectro de IVATR da picolinamida a) 3600 ndash 2800 cm-1 b) 1700 ndash 600 cm-1 A amostra comercial sujeita

a moagem B amostra comercial

222 ndash Estudo da Picolinamida cristalizada em acetato de etilo e em etanol

A investigaccedilatildeo do comportamento teacutermico das diferentes amostras obtidas por cristalizaccedilatildeo em soluccedilatildeo por

calorimetria diferencial de varrimento de 25ordmC ateacute agrave fusatildeo estaacute ilustrado nas Figuras 228 a 229 Para os soacutelidos

obtidos por cristalizaccedilatildeo em etanol e em acetato de etilo agrave temperatura ambiente eacute registado um pico de fusatildeo

largo com temperatura de onset entre 96 e 97ordmC e entalpia compreendida entre 15 e 18 kJmol Os ensaios

foram efectuados 3 semanas apoacutes a preparaccedilatildeo das amostras e natildeo eacute expectaacutevel que a largura do pico possa ser

devida agrave contaminaccedilatildeo com o solvente Em ensaios realizados dois meses mais tarde verificou-se que natildeo ocor-

reu alteraccedilatildeo na amostra cristalizada de etanol enquanto que evoluccedilatildeo niacutetida teve lugar na amostra cristalizada

de acetato de etilo agrave temperatura ambiente Figuras 230 e 231

Na amostra obtida por cristalizaccedilatildeo em acetato de etilo com evaporaccedilatildeo do solvente a 4ordmC para aleacutem deste

primeiro pico eacute tambeacutem observado um segundo pico com temperatura de onset Tonset ~ 105ordmC Estes resulta-

dos apontam para a existecircncia de polimorfos gerados concomitantemente por este meacutetodo de cristalizaccedilatildeo

estando previstas novas experiecircncias para verificar a reprodutibilidade dos resultados e caso esta se confirme a

investigaccedilatildeo do soacutelido obtido por difracccedilatildeo de raios-X de poacute e de monocristal

a) b)

43

20 40 60 80 100 120

20

25

30

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

b) PA em acetato de etilo (frio)

a) PA em acetato de etilo (T amb)

Figura 228 ndash Curvas de DSC para a PA cristalizada em acetato de etilo β = 10ordmCmin a) meacutetodo P1prime m = 147 mg b)

meacutetodo P2prime m = 148 mg

20 40 60 80 100 120

20

25

30

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

b) PA em etanol (frio)

a) PA em etanol (T amb)

Figura 229 ndash Curvas de DSC para a PA cristalizada em etanol β = 10ordmCmin a) meacutetodo P1prime m = 152 mg b) meacutetodo

P2prime m = 149 mg

44

20 40 60 80 100 120

20

30

40

50

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

b) Aquecimento em Maio

a) Aquecimento em Marccedilo

Figura 230 ndash Curvas de DSC para a PA cristalizada em acetato de etilo agrave temperatura ambiente β = 10ordmCmin a) aque-

cimento em Marccedilo m = 138 mg b) aquecimento em Maio m = 135 mg

20 40 60 80 100 120

20

22

24

26

28

Flu

xo

de

Calo

r (m

W)

Temperatura (C)

b) Aquecimento em Maio

a) Aquecimento em Marccedilo

Figura 231 ndash Curvas de DSC para a PA cristalizada em etanol agrave temperatura ambiente β = 10ordmCmin a) aquecimento em

Marccedilo m = 139 mg b) aquecimento em Maio m = 144 mg

23 Estudo do Ibuprofeno

Como referido na secccedilatildeo 143 estaacute descrito que a mesma forma polimoacuterfica do ibuprofeno eacute obtida por crista-

lizaccedilatildeo em vaacuterios solventes e seguindo vaacuterios meacutetodos experimentais Os cristais tecircm morfologias diferentes e

propriedades mecacircnicas diferentes [28303142]

45

Neste capiacutetulo apresentam-se os resultados preliminares dum estudo calorimeacutetrico das amostras soacutelidas do ibu-

profeno cristalizadas em diferentes solventes e tambeacutem de amostras comerciais de duas origens distintas reali-

zado com o objectivo de averiguar o seu comportamento teacutermico

As formas soacutelidas obtidas por cristalizaccedilatildeo a partir das soluccedilotildees do ibuprofeno estatildeo apresentadas na tabela

seguinte

Tabela 28 ndash Imagens de formas soacutelidas do Ibuprofeno obtidas em diferentes condiccedilotildees experimentais (luz pola-

rizada 200x)

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

1

-

Comercial Sigma

4

Acetona

P2

2

Acetona

P1

5

n-Hexano

P2

3

n-Hexano

P1

Efectuou-se um estudo por difracccedilatildeo de raios-X de poacute das amostras de Ibuprofeno da Sigma e da amostra cris-

talizada de n-Hexano agrave temperatura ambiente O difractograma obtido experimentalmente para a amostra da

Sigma e o simulado para a forma I estatildeo representados na Figura 232 O espectro obtido para a amostra crista-

lizada em n-hexano era indistinguiacutevel destes

0 10 20 30 40

Inte

nsid

ad

e

2Theta

b) IBP Sigma

a) IBP forma I

Figura 232 ndash Espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute do ibuprofeno a) forma I b) Sigma

46

Da comparaccedilatildeo entre os dois difractogramas eacute possiacutevel afirmar que em ambos os casos as moleacuteculas tecircm a

mesma orientaccedilatildeo cristalograacutefica

Iniciou-se o estudo das amostras de ibuprofeno comercial da Sigma e da USP por Calorimetria Diferencial de

Varrimento com uma velocidade de varrimento β = 10ordmCmin realizando um aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC

(Figuras 233 e 234)

20 30 40 50 60 70 80 90

20

25

30

35

40

Temperatura (C)

Flu

xo d

e C

alo

r (m

W)

Figura 233 ndash Curva de DSC para o IBP comercial Sigma aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC β = 10ordmCmin m = 125mg

20 30 40 50 60 70 80 90

20

22

24

26

28

Temperatura (C)

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Figura 234 ndash Curva de DSC para o IBP USP aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC β = 10ordmCmin m = 134mg

As curvas de DSC apresentam apenas um sinal endoteacutermico estando os paracircmetros caracteriacutesticos da curva de

fusatildeo apresentados na Tabela 29

47

Tabela 29 ndash Valores de temperatura e de entalpia da transiccedilatildeo de fase registada no

aquecimento do ibuprofeno amostra da Sigma e da USP β = 10ordmCmin

Sigma USP

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

1 747 251 752 257 2 753 253 752 256 3 751 260 752 256 4 751 246 752 257

Meacutedia e desvio padratildeo 751plusmn03 253plusmn05 752plusmn005 257plusmn005

Natildeo haacute diferenccedilas significativas entre os resultados obtidos para as duas amostras apesar do pico de fusatildeo da

amostra da USP ser mais estreito

O estudo das amostras ibuprofeno obtidas por cristalizaccedilatildeo de acetona (P1 e P2) foi realizado por calorimetria

diferencial de varrimento na mesma gama de temperatura com velocidades de varrimento diferentes (β =

10ordmCmin e β = 2ordmCmin Figura 235)

70 75 80

18

20

22

24

26

28

30

32

34

36

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

2 - Cristalizaccedilao a frio

1 - Cristalizaccedilao agrave T amb

70 75 80

18

20

22

24

26

28

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

4 - Cristalizaccedilao a frio

3 - Cristalizaccedilao agrave T amb

Figura 235 ndash Curva de DSC para o IBP cristalizado de acetona procedimentos P1rsquo e P2rsquo aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC

a) β = 10ordmCmin m = 134mg b) β = 2ordmCmin 3 m = 138mg 4 m = 135 mg

O pico de fusatildeo obtido a partir da amostra cristalizada agrave temperatura ambiente apresenta-se parcialmente divi-

dido Uma explicaccedilatildeo comum para este facto eacute a existecircncia de polimorfismo Os paracircmetros caracteriacutesticos

destas curvas estatildeo apresentados na Tabela 210

a) b)

3

4

48

Tabela 210 ndash Valores de temperatura e de entalpia da transiccedilatildeo de fase registada no aquecimento do ibuprofeno

cristalizado de acetona β = 10ordmCmin e β = 2ordmCmin

A partir dos resultados apresentados na Tabela 210 podemos concluir que os cristais obtidos por cristalizaccedilatildeo a

baixa temperatura fundem aproximadamente 1ordmC abaixo dos cristais obtidos por cristalizaccedilatildeo agrave temperatura

ambiente Verifica-se ainda que mesmo a velocidades de varrimento diferentes os cristais obtidos nas mesmas

condiccedilotildees apresentam temperatura de fusatildeo muito semelhante

Os termogramas obtidos no estudo do ibuprofeno cristalizado de n-hexano (P1 e P2) por calorimetria dife-

rencial de varrimento com velocidades de varrimento diferentes (β = 10ordmCmin e β = 2ordmCmin) estatildeo apre-

sentados na Figura 236 e na Tabela 211

70 75 80

12

14

16

18

20

22

24

26

28

30

32

34

36

38

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

2 - Cristalizaccedilao a frio

1 - Cristalizaccedilao agrave T amb

70 75 80

20

22

24

26

28

30

Flu

xo d

e C

alo

r (m

W)

Temperatura (C)

4 - Cristalizaccedilao a frio

3 - Cristalizaccedilao agrave T amb

Figura 236 ndash Curva de DSC para o IBP cristalizado de n-hexano procedimentos P1rsquo e P2rsquo aquecimento de 25ordmC ateacute

95ordmC a) β = 10ordmCmin 1 m = 143mg 2 m = 139 mg b) β = 2ordmCmin 3 m = 140mg 4 m = 137 mg

A partir dos resultados podemos concluir que os cristais obtidos agrave temperatura ambiente e os cristais obtidos

com a cristalizaccedilatildeo a frio natildeo apresentam grande diferenccedila a niacutevel de temperatura e entalpia de fusatildeo No entan-

to o sinal obtido a partir da amostra cristalizada agrave temperatura ambiente aquecida tanto a 10ordmCmin como a

2ordmCmin apresenta-se dividido apesar da divisatildeo ser mais notoacuteria a 2ordmCmin

Cristalizaccedilatildeo agrave T amb Cristalizaccedilatildeo a frio

β 10ordmCmin 2ordmCmin 10ordmCmin 2ordmCmin

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

1 747 215 751 203 733 223 737 232

2 739 233 731 201 733 219 738 228

3 752 228 731 219 744 223 739 229

4 749 237 745 237 738 223 739 231

5 752 249 746 243 742 218 740 230

6 749 235 760 241 743 224 736 229

Meacutedia e desvio padratildeo 748plusmn05 233plusmn11 744plusmn10 224plusmn17 739plusmn05 222plusmn03 738plusmn02 230plusmn02

a) b)

49

Tabela 211 ndash Valores de temperatura e de entalpia da transiccedilatildeo de fase registada no aquecimento do ibuprofeno

cristalizado de n-hexano β = 10ordmCmin e β = 2ordmCmin

A partir dos resultados obtidos por DSC verificou-se que tanto a amostra cristalizada de acetona como a amos-

tra cristalizada de n-hexano ambas agrave temperatura ambiente apresentavam um pico de fusatildeo composto o que

pode indicar a ocorrecircncia de transiccedilotildees soacutelido-soacutelido e aleacutem disso temperatura de fusatildeo que difere da das

amostras obtidas na Sigma e na USP Sendo assim fez-se um estudo mais pormenorizado das amostras cristali-

zadas de n-hexano por comparaccedilatildeo com as amostras de ibp da Sigma e da USP por espectroscopia de IV para

caracterizaccedilatildeo da forma inicial A Figura 237 mostra os espectros de espectroscopia de IV-ATR das amostras

3000 2800 2600 2400

000

005

010

015

020

2540

2540

2540

2542

2601

2601

2601

2601

2631

2631

2631

2631

2729

2728

2728

2728

2850

2850

2850

2850

2868

2868

2868

2868

2877

2875

2875

2876

2924

2922

2922

2924

2954

2954

2956

Ab

so

rvacirc

ncia

(u

a

)

Numero de Onda (cm-1)

IBP USP

IBP comercial

IBP n-Hexano (frio)

IBP n-Hexano (Tamb)

2954

1800 1600 1400 1200 1000 800

000

005

010

015

020

025

030

035

040

045

050668

690747

779

849

867936

948

9701007

1070

1092

1124

1184

1231

12681320

1379

1419

14621506

Ab

so

rvacircncia

(u

a

)

Numero de Onda (cm-1)

IBP USP

IBP comercial

IBP n-Hexano (frio)

IBP n-Hexano (Tamb)

1712

Figura 237 ndash Espectro de IV (25ordmC) ibp USP ibp Sigma e ibp cristalizado de n-hexano a) 3100 ndash 2400 cm-1 b) 1800 ndash

650 cm-1

Os espectros de infravermelho das amostras a 25ordmC apontam para que se trate da mesma forma polimoacuterfica

Espectros de difracccedilatildeo de raios-X de poacute da amostra da Sigma e da amostra obtida por cristalizaccedilatildeo em n-

hexano natildeo mostraram tambeacutem diferenccedilas

Assim sendo a partir destes resultados natildeo satildeo detectadas diferenccedilas significativas entre as amostras de partida

e entatildeo as diferenccedilas registadas no comportamento teacutermico natildeo apontam para polimorfismo mas para altera-

ccedilotildees na formaccedilatildeo dos cristais nomeadamente no crescimento e tamanho das partiacuteculas[43ndash45] Estudos adicio-

nais satildeo necessaacuterios para confirmar esta hipoacutetese

Cristalizaccedilatildeo agrave T amb Cristalizaccedilatildeo a frio

β 10ordmCmin 2ordmCmin 10ordmCmin 2ordmCmin

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

1 741 224 744 236 742 247 744 249

2 744 223 748 234 746 242 742 247 3 740 225 745 238 743 246 740 242

4 743 227 747 237 743 243 745 240 Meacutedia e desvio padratildeo 742plusmn02 225plusmn02 746plusmn02 236plusmn02 743plusmn01 244plusmn02 743plusmn02 245plusmn04

50

51

Capiacutetulo 3

52

53

3 Conclusotildees

Alguns pontos discutidos nesta dissertaccedilatildeo merecem ser referidos como observaccedilotildees conclusivas A Calorime-

tria Diferencial de Varrimento (DSC) eacute um valioso instrumento de investigaccedilatildeo para caracterizar formas poli-

moacuterficas Com esta teacutecnica recolhe-se uma grande riqueza de informaccedilatildeo em relaccedilatildeo agrave estabilidade da substacircn-

cia em estudo tipo de transformaccedilatildeo que ocorre a uma dada temperatura por aquecimento ou arrefecimento e

mecanismo que preside a cada uma das transformaccedilotildees observadas Mas por si soacute esta teacutecnica natildeo eacute suficiente

para identificar a existecircncia de diferentes polimorfos de um mesmo composto Daiacute haver a necessidade de efec-

tuar um estudo mais completo utilizando teacutecnicas como a termomicroscopia espectroscopia de absorccedilatildeo no

infravermelho e ainda difracccedilatildeo de raios X de poacute

Conseguiram obter-se amostras puras de trecircs formas polimoacuterficas da pirazinamida a forma alfa (PZA comercial

e cristalizada em aacutegua) a forma delta (PZA cristalizada de acetona) e a forma gama (PZA obtida por liofiliza-

ccedilatildeo) as quais foram caracterizadas por espectroscopia de infravermelho

O polimorfo alfa da pirazinamida (α-PZA) e a forma delta (δ-PZA) por aquecimento transformam-se no poli-

morfo gama (γ-PZA) A forma gama por sua vez por aquecimento natildeo sofre qualquer transformaccedilatildeo de fase

ateacute agrave fusatildeo Foi possiacutevel tambeacutem identificar a transiccedilatildeo δrarrα em amostra do polimorfo delta quando contami-

nado com a forma alfa

Podemos ainda concluir mediante os resultados obtidos e com os conhecimentos adquiridos que estamos

perante casos de enantiotropia sendo o polimorfo delta a forma termodinamicamente estaacutevel agrave temperatura

ambiente Todos os polimorfos de pirazinamida satildeo cineticamente estaacuteveis agrave temperatura ambiente

No que diz respeito agrave picolinamida eacute interessante verificar a semelhanccedila do perfil das bandas do espectro da

picolinamida comercial na regiatildeo de elongaccedilatildeo do NndashH com o dos espectros dos polimorfos α e δ da pirazi-

namida Relembremos que nestas duas fases da pirazinamida haacute associaccedilatildeo molecular com a formaccedilatildeo de dois

diacutemeros centrossimeacutetricos que estatildeo tambeacutem presentes no cristal da forma I da picolinamida Verificou-se

ainda que a amostra comercial de picolinamida quando sujeita a moagem sofre alteraccedilatildeo da forma polimoacuterfica

No estudo realizado por DSC foi possiacutevel identificar pelo menos duas formas polimoacuterficas

Em ciclos de aquecimento arrefecimento verifica-se que o arrefecimento do fundido pode resultar em forma-

ccedilatildeo de estruturas diferentes em ciclos diferentes

A cristalizaccedilatildeo em acetato de etilo a 4ordmC aponta para a existecircncia de polimorfos gerados concomitantemente

por este meacutetodo de cristalizaccedilatildeo Estatildeo previstas novas experiecircncias para verificar a reprodutibilidade dos resul-

tados e caso esta se confirme a investigaccedilatildeo dos soacutelidos obtidos por difracccedilatildeo de raios-X de poacute e de monocris-

tal Quanto ao estudo das amostras cristalizadas em etanol e acetato de etilo em ensaios realizados dois meses

apoacutes a preparaccedilatildeo das amostras verificou-se que natildeo ocorreu alteraccedilatildeo na amostra cristalizada de etanol

enquanto que evoluccedilatildeo niacutetida teve lugar na amostra cristalizada de acetato de etilo por evaporaccedilatildeo do solvente agrave

temperatura ambiente

No estudo das amostras do ibuprofeno a partir dos resultados obtidos por DSC verificou-se que tanto a amos-

tra cristalizada de acetona como a amostra cristalizada de n-hexano ambas agrave temperatura ambiente apresenta-

54

vam um pico de fusatildeo composto o que poderia indicar a presenccedila de uma mistura de polimorfos mas atraveacutes

de um estudo mais pormenorizado usando Espectroscopia de Infravermelho e Difracccedilatildeo de Raios-X de poacute

esta hipoacutetese natildeo eacute aparentemente suportada podendo a divisatildeo dos picos dever-se ao tamanho das partiacuteculas

formadas durante o crescimento dos cristais Esta hipoacutetese teraacute de ser confirmada em trabalho futuro Este eacute

um exemplo interessante da importacircncia da utilizaccedilatildeo combinada de diferentes meacutetodos de estudo na investiga-

ccedilatildeo de polimorfismo

55

Capiacutetulo 4

56

57

4 Experimental

41 Materiais e Meacutetodos

411 ndash Materiais

4111 - Preparaccedilatildeo das amostras

A pirazinamida utilizada neste trabalho foi fornecida pela Fluka com uma pureza superior a 99 As amostras

de partida de picolinamida e ibuprofeno foram adquiridas agrave Sigma com purezas de 98 e 99 respectivamen-

te tendo-se usado tambeacutem ibuprofeno padratildeo USP

Na geraccedilatildeo das formas polimoacuterficas da pirazinamida foram usados diferentes processos de cristalizaccedilatildeo No

procedimento cristalizaccedilatildeo a partir de soluccedilotildees P1 usaram-se ~ 005 mmol do composto de partida dissolvidas

em 6 mL de um dado solvente agrave temperatura ambiente as soluccedilotildees foram filtradas para uma caixa de Petri e o

solvente evaporado agrave temperatura ambiente (~ 20ordmC) Foram usados como solventes aacutegua acetona dioxano

acetonitrilo e os soacutelidos obtidos foram analizados apoacutes um periacuteodo de duas semanas O segundo procedimento

ensaiado P2 consistiu num processo de liofilizaccedilatildeo efectuado num equipamento Labconco 5 soluccedilatildeo aquosa

preacute-congelada a -80ordmC ciclo de liofilizaccedilatildeo -30ordmC durante 2h -10ordmC durante 4h 0ordmC durante 6h 5ordmC durante

6h 10ordmC durante 48h e depois mantida agrave temperatura ambiente

No caso da picolinamida foi avaliada a formaccedilatildeo de formas soacutelidas usando o procedimento P1 descrito para a

pirazinamida (P1) empregando como solventes acetato de etilo e etanol tendo-se tambeacutem estudado cristaliza-

dos a partir do fundido (P2)

Na geraccedilatildeo das formas polimoacuterficas do ibuprofeno foram igualmente usados diferentes processos de cristaliza-

ccedilatildeo usando diferentes condiccedilotildees O procedimento 1 (P1) foi realizado da mesma forma da usada em P1 da

pirazinamida No procedimento 2 (P2) as soluccedilotildees foram preparadas da mesma forma que em P1 e apoacutes a

filtraccedilatildeo foram colocadas num frigoriacutefico a 4ordmC e o solvente evaporou a esta temperatura

Foram utilizados solventes de qualidade analiacutetica

412 ndash Meacutetodos

4121 ndash Calorimetria Diferencial de Varrimento (DSC)

A teacutecnica de Calorimetria Diferencial de Varrimento (DSC) ocupa um lugar de relevo de entre os meacutetodos de

investigaccedilatildeo da estrutura dos soacutelidos Trata-se de um meacutetodo largamente vulgarizado para o qual se dispotildee de

58

equipamento que apresenta na actualidade muitas potencialidades e que permite a obtenccedilatildeo de propriedades

termodinacircmicas com elevado grau de precisatildeo

A Calorimetria Diferencial de Varrimento eacute uma teacutecnica de anaacutelise teacutermica que regista a diferenccedila de fluxo teacuter-

mico entre a amostra e a referecircncia em funccedilatildeo do tempo ou da temperatura no decorrer de um programa de

temperatura preacute-seleccionado Eacute um meacutetodo de variaccedilatildeo entaacutelpica no qual a diferenccedila no fornecimento de

energia caloriacutefica entre uma substacircncia e um material de referecircncia eacute medida em funccedilatildeo da temperatura

enquanto a substacircncia em estudo e a referecircncia satildeo submetidas a um mesmo programa de aquecimento rigoro-

samente controlado

Estas medidas fornecem dados qualitativos e quantitativos em processos endoteacutermicos (absorccedilatildeo de energia

caloriacutefica) e exoteacutermicos (libertaccedilatildeo de energia caloriacutefica) permitindo obter informaccedilotildees referentes a alteraccedilotildees

de propriedades fiacutesicas eou quiacutemicas com por exemplo temperaturas caracteriacutesticas (temperatura de fusatildeo

cristalizaccedilatildeo transiccedilatildeo viacutetrea) grau de cristalinidade de um poliacutemero diagramas de fase entalpias de transiccedilatildeo

de fase e de reacccedilatildeo estabilidade teacutermica e oxidativa grau de pureza e cineacutetica de reacccedilotildees Por este motivo a

DSC eacute amplamente aplicada na caracterizaccedilatildeo de materiais orgacircnicos e inorgacircnicos cristalinos e amorfos assim

como nas induacutestrias farmacecircutica e cosmeacutetica alimentar etc

Como limitaccedilotildees desta teacutecnica refira-se a dificuldade de interpretaccedilatildeo (acontece algum processo mas qual)

requerendo normalmente outros meacutetodos complementares para a interpretaccedilatildeo dos resultados Para aleacutem dis-

so necessita de calibraccedilatildeo em toda a gama de temperatura

De acordo com os princiacutepios operacionais os caloriacutemetros diferenciais de varrimento podem ser divididos em

dois tipos de potecircncia compensada e de fluxo de energia caloriacutefica Neste trabalho utilizou-se o DSC do pri-

meiro tipo

Nos caloriacutemetros diferenciais de varrimento de potecircncia compensada (Figura 41) as ceacutelulas ou plataformas

onde se colocam a amostra e a referecircncia encontram-se equipadas individualmente com um sensor de resistecircn-

cia de platina que mede a temperatura de cada uma e uma resistecircncia de aquecimento

Figura 41 ndash Caloriacutemetro diferencial de varrimento de potecircncia compensada

Quando eacute detectada uma diferenccedila de temperatura entre a amostra e a referecircncia devido a uma alteraccedilatildeo da

amostra eacute alterada a energia teacutermica ( tH partpart ) fornecida agrave amostra de modo a manter um diferencial de tem-

peraturas nulo entre ambas (Tamostra = Treferecircncia) Uma vez que essa quantidade de energia eacute exactamente equiva-

1 ndash Resistecircncia de aquecimento 2 ndash Termoacutemetro

59

lente agrave quantidade de energia absorvida ou libertada na transformaccedilatildeo ocorrida na amostra o seu registo forne-

ce uma medida calorimeacutetrica directa da energia associada agrave transformaccedilatildeo

Como todos os instrumentos de medida os aparelhos de DSC apresentam um certo tempo de resposta devido

a alguma resistecircncia teacutermica o que se traduz pelo aparecimento de desvios da linha de base Para aumentar o

rigor das determinaccedilotildees o sinal calorimeacutetrico (SC) determinado pelo aparelho a aacuterea do pico eacute calibrado

determinando-se uma constante de calibraccedilatildeo K tal que realQ

SCK = sendo Qreal a energia caloriacutefica realmente

dissipado na ceacutelula A constante K eacute assim funccedilatildeo da temperatura da atmosfera em torno das ceacutelulas e de

quaisquer resistecircncias que conduzam a perdas de energia caloriacutefica As temperaturas de fusatildeo de padrotildees como

o iacutendio estanho chumbo por exemplo podem ser utilizadas para calibrar a temperatura indicada pelo equipa-

mento enquanto que a entalpia de fusatildeo destas substacircncias pode ser utilizada na calibraccedilatildeo do sinal calorimeacutetri-

co

Podem realizar-se ciclos de aquecimento arrefecimento percorridos entre a temperatura do azoto liacutequido e

700ordmC que eacute o limite superior de utilizaccedilatildeo da instrumentaccedilatildeo deste tipo recolhendo uma grande riqueza de

informaccedilatildeo relativamente agrave estabilidade da substacircncia em estudo tipo de transformaccedilatildeo que ocorre a uma dada

temperatura por aquecimento ou arrefecimento mecanismo que preside a cada uma das transformaccedilotildees obser-

vadas etc

Aproveitando as potencialidades do equipamento fazendo variar a velocidade de varrimento eacute ainda possiacutevel

estudar aspectos importantes relacionados com o mecanismo das transformaccedilotildees estruturais e pocircr em evidecircn-

cia a sobreposiccedilatildeo de sinais

Estes equipamentos aleacutem de possibilitarem medidas de baixos valores de variaccedilatildeo de entalpia possibilitam

ainda a utilizaccedilatildeo de pequenas quantidades de amostra (geralmente entre 1 e 20mg)

Procedimento experimental e equipamento utilizado

Os estudos de DSC foram realizados num caloriacutemetro Perkin-Elmer Pyris 1 equipado com sistema de refrige-

raccedilatildeo Intracooler com liacutequido de refrigeraccedilatildeo etilenoglicolaacutegua (11 vv) a ndash10ordmC usando azoto como gaacutes de

purga 20mLmin

As amostras foram preparadas em caacutepsulas em alumiacutenio de 10microl e 30microl Como ceacutelula de referecircncia usou-se uma

caacutepsula vazia idecircntica agrave usada para as amostras

A calibraccedilatildeo do aparelho foi feita de forma usual agrave velocidade de 10ordmCmin utilizada na grande maioria das

amostras A calibraccedilatildeo da temperatura [4647] foi realizada com padrotildees de elevada qualidade como o bifenilo

(CRM LGC 2610 Tfus = 6893plusmn003 ordmC) aacutecido benzoacuteico (CRM LGC 2606 Tfus = 12235 plusmn 002 ordmC) iacutendio

(Perkin-Elmer x = 9999 Tfus = 15660 ordmC) e cafeiacutena (substacircncia de calibraccedilatildeo Mettler Toledo ME 18 872

Tfus = 2356 plusmn 02 ordmC) A calibraccedilatildeo da entalpia foi realizada com iacutendio (∆fusH = 3286 plusmn 13 Jmol)

As amostras foram estudadas em ciclos de aquecimento arrefecimento a vaacuterias velocidade de varrimento

como seraacute referido posteriormente na apresentaccedilatildeo dos resultados e a calibraccedilatildeo confirmada a cada caso

60

4122 ndash Termomicroscopia

A termomicroscopia consiste na observaccedilatildeo microscoacutepica das amostras submetidas a aquecimento ou arrefeci-

mento usando luz polarizada As transformaccedilotildees que podem ocorrer na amostra em estudo podem ser obser-

vadas directamente na ocular do microscoacutepio ou registadas por meio de uma cacircmara fotograacutefica em viacutedeo com

a vantagem de serem gravadas e poderem ser estudadas em pormenor posteriormente Esta teacutecnica permite a

observaccedilatildeo dos efeitos dependentes da temperatura como por exemplo a fusatildeo dos cristais detecccedilatildeo de formas

cristalinas (polimorfismo)[48ndash49]

Com base no comportamento oacuteptico eacute costume dividir as substacircncias em dois grandes grupos Num o iacutendice

de refracccedilatildeo eacute independente da direcccedilatildeo de propagaccedilatildeo da radiaccedilatildeo apresenta um valor uacutenico para uma dada

substacircncia Estas substacircncias satildeo designadas opticamente por isotroacutepicas A este grupo pertencem os soacutelidos

amorfos e os soacutelidos cristalinos com arranjo reticular cuacutebico O outro grupo eacute caracterizado por apresentar um

iacutendice de refracccedilatildeo dependente da direcccedilatildeo de propagaccedilatildeo da luz As substacircncias que a ele pertencem satildeo

designadas opticamente por anisotroacutepicas Deste grupo fazem parte todos os soacutelidos cristalinos com excepccedilatildeo

daqueles que tecircm arranjo reticular cuacutebico

Na Figura 42 representa-se o dispositivo utilizado na observaccedilatildeo de uma amostra com luz polarizada

Figura 42 ndash Esquema de um sistema para observaccedilatildeo de uma amostra com luz polarizada

Um meio isotroacutepico natildeo altera a cor da radiaccedilatildeo que nela incide Contudo produz um decreacutescimo de intensida-

de da radiaccedilatildeo que torna visiacuteveis contornos na amostra e portanto permite acompanhar variaccedilotildees de forma e

volume que nela ocorram As amostras anisotroacutepicas apresentam cor diferente da luz incidente

Procedimento experimental e equipamento utilizado

O equipamento usado esquematicamente representado na Figura 43 eacute constituiacutedo por uma placa de aqueci-

mento DSC 600 da Linkam systems por um bloco central constituiacutedo por uma unidade CI94 cuja funccedilatildeo eacute

controlar a temperatura nas etapas de aquecimento arrefecimento uma unidade LNP942 que controla a

refrigeraccedilatildeo uma unidade VTO232 e um computador Intel (R) Pentium (R) 4 que controla todo o sistema A

ceacutelula eacute aquecida com um microforno cuja temperatura eacute controlada por sensores de Pt100 Para a observaccedilatildeo

Polarizador Amostra Analisador Detector

61

oacuteptica foi utilizado um microscoacutepio Leica DMRB uma cacircmara de viacutedeo Sony CCD-IRISRGB modelo DXC-

151 AP um monitor Sony HR Triniton modelo PVM-2053MD e um gravador de viacutedeo Sony SV0-1500P VHS

VCR Na anaacutelise de imagem usou-se o software da Linkam systems com RTVMS (Real Time Viacutedeo Measurement

System)

As amostras foram preparadas por dispersatildeo de uma pequena quantidade do material a estudar na ceacutelula da

amostra sendo esta coberta com uma tampa A dispersatildeo do material na ceacutelula permite estudar o comporta-

mento de partiacuteculas isoladas o que poderaacute ser uacutetil no caso da amostra ter comportamento heterogeacuteneo As

imagens foram obtidas por utilizaccedilatildeo combinada de luz polarizada e de compensadores de onda o que confere

agrave imagem de fundo uma cor uacutenica e natildeo negra Usou-se uma ampliaccedilatildeo de 200X

As amostras foram estudadas aquecendo a amostra entre os 25ordmC e a fusatildeo tendo sido usada uma velocidade

de 10ordmCmin

Figura 43 ndash Representaccedilatildeo esquemaacutetica do equipamento usado em termomicroscopia A ndash Placa de aquecimento B ndash

Microscoacutepio C ndash Cacircmara de viacutedeo D ndash Computador E ndash Interface graacutefica F ndash Sistema de controle da refri-

geraccedilatildeo G ndash Interface de computador H ndash Viacutedeo gravador I ndash Monitor J ndash Depoacutesito de azoto liacutequido

4123 ndash Conjugaccedilatildeo dos meacutetodos de Termomicroscopia e DSC

Os resultados obtidos a partir de medidas de DSC satildeo normalmente reprodutiacuteveis e quantitativos mas natildeo

podem estar sempre prontamente correlacionadas com a respectiva transformaccedilatildeo de fase ou reacccedilatildeo quiacutemica

que ocorre na substacircncia Tecircm sido feitas tentativas para melhorar alguns meacutetodos termoanaliacuteticos atraveacutes de

uma correlaccedilatildeo entre os seus resultados e as mudanccedilas fiacutesicas ou quiacutemicas da substacircncia em questatildeo As combi-

naccedilotildees destes dois meacutetodos tecircm demonstrado grande sucesso Os efeitos que natildeo mostram nenhuma mudanccedila

de entalpia significativa com DSC podem muitas vezes ser detectadas com microscopia Por outro lado as

investigaccedilotildees termomicroscoacutepicas requerem muitas vezes estimativas dos calores de transformaccedilatildeo fusatildeo e

cristalizaccedilatildeo[50ndash51]

62

4124 ndash Espectroscopia de Absorccedilatildeo no Infravermelho

A Espectroscopia de Absorccedilatildeo no IV estaacute associada ao uso de radiaccedilatildeo electromagneacutetica nesta regiatildeo do espec-

tro para estudar a composiccedilatildeo e a estrutura da mateacuteria

A energia associada agrave absorccedilatildeo na gama do infravermelho eacute capaz de promover transiccedilotildees vibracionais-

rotacionais vibracionais ou rotacionais Considerando que a faixa mais usual de utilizaccedilatildeo corresponde agrave regiatildeo

do infravermelho meacutedio (4000 a 400 cm-1) o estudo das transiccedilotildees vibracionais eacute o mais importante Para que

uma moleacutecula seja capaz de absorver no infravermelho eacute necessaacuterio que ela apresente variaccedilotildees de momento

dipolar associada ao modo vibracional considerado[3652ndash54]

Assim quando um material for avaliado utilizando radiaccedilatildeo infravermelha seraacute obtido um espectro que rela-

ciona absorvacircncia versus comprimento de onda (normalmente eacute utilizado o nuacutemero de onda que eacute o inverso do

comprimento de onda) que indica a ocorrecircncia ou natildeo de absorccedilatildeo pelo material de energia associada agravequele

comprimento de onda Como os grupos funcionais absorvem em diferentes comprimentos de onda eacute possiacutevel

identificar os grupos quiacutemicos presentes na amostra

O polimorfismo em cristais de compostos orgacircnicos eacute causado por diferentes arranjos estruturais da mesma

moleacutecula Se as interacccedilotildees moleculares no cristal satildeo bastantes fortes decorrentes de um fenoacutemeno como as

ligaccedilotildees de hidrogeacutenio as diferenccedilas nas formas polimoacuterficas podem ser evidenciadas com teacutecnicas como a

Espectroscopia de Absorccedilatildeo no Infravermelho IV

Reflectacircncia Total Atenuada (ATR)

Em 1961 Fahrenfort descreveu uma nova teacutecnica para obtenccedilatildeo de espectros de infravermelho para compostos

orgacircnicos a Reflectacircncia Total Atenuada (ATR ndash Attenuated Total Reflectance)

O modo de ATR eacute uma teacutecnica natildeo destrutiva que permite a obtenccedilatildeo de espectros de amostras soacutelidas ou

liacutequidas tais como soacutelidos pouco soluacuteveis poacutes pastas entre outras Eacute tambeacutem adequado para caracterizaccedilatildeo de

materiais que sejam demasiado finos ou que absorvam demasiado intensamente quando analisados por espec-

troscopia de transmitacircncia Na espectroscopia de infravermelhos por ATR a superfiacutecie da amostra eacute colocada

em contacto com a superfiacutecie de um cristal apropriado muitas vezes feito de Germeacutenio (Ge) ou de Seleneto de

Zinco (ZnSe) A radiaccedilatildeo infravermelha proveniente da fonte passa atraveacutes do cristal Quando o acircngulo de

incidecircncia na interface amostra cristal excede o acircngulo criacutetico a reflexatildeo total interna da radiaccedilatildeo ocorre e uma

onda evanescente eacute estabelecida na interface A radiaccedilatildeo eacute reflectida atraveacutes do cristal penetrando na amostra a

cada reflexatildeo ao longo da superfiacutecie do cristal (como esquematizado na figura seguinte Figura 44)

63

Figura 44 ndash Sistema ATR de muacuteltipla reflexatildeo

O feixe de radiaccedilatildeo perde energia no comprimento de onda em que o material da amostra absorve Apoacutes este

processo a radiaccedilatildeo atenuada resultante eacute direccionada do cristal para o percurso normal do feixe no espectro-

fotoacutemetro sendo medida pelo detector originando o espectro da amostra A profundidade da penetraccedilatildeo da

radiaccedilatildeo na amostra e o nuacutemero total de reflexotildees ao longo do cristal podem ser controlados pela variaccedilatildeo do

acircngulo de incidecircncia assim como pela selecccedilatildeo do tipo de cristal

Num espectrofotoacutemetro ATR tem de existir um contacto muito proacuteximo entre a amostra e a superfiacutecie do cris-

tal uma vez que o efeito ATR tem lugar nesta Daiacute que se utilize por vezes uma prensa de modo a garantir um

perfeito contacto entre a superfiacutecie da amostra e o cristal como no caso dos soacutelidos particulados

Nesta teacutecnica pouca ou nenhuma preparaccedilatildeo da amostra eacute requerida o que constitui uma grande vantagem nos

estudos de polimorfismo podendo ser usada na anaacutelise de uma grande variedade de soacutelidos e liacutequidos consoan-

te o tipo de cristal

Eacute importante realccedilar que apesar dos benefiacutecios esta teacutecnica possui algumas limitaccedilotildees que incluem a sensibili-

dade inferior em comparaccedilatildeo agrave proporcionada pelos meacutetodos convencionais

Procedimento experimental e equipamento utilizado

Os estudos de espectroscopia de absorccedilatildeo no infravermelho foram realizados num espectroacutemetro FTIR Ther-

moNicolet IR300 resoluccedilatildeo de 1cm-1 com a teacutecnica da pastilha de KBr e num PerkinElmer Spectrum 400 FT-

IRATR resoluccedilatildeo de 1cm-1

As amostras foram preparadas misturando-se uma certa quantidade de amostra com brometo de potaacutessio (cer-

ca de 07 mg de amostra e 100 mg de KBr)

4125 ndash Difracccedilatildeo de Raios X

Dentre as vaacuterias teacutecnicas de caracterizaccedilatildeo de materiais a teacutecnica de difracccedilatildeo de raios X eacute a mais indicada na

determinaccedilatildeo das fases cristalinas presentes nesses materiais Isto eacute possiacutevel porque nos cristais os aacutetomos se

64

ordenam em planos cristalinos separados entre si por distacircncias da mesma ordem de grandeza dos comprimen-

tos de onda dos raios X

Ao incidir um feixe de raios X num cristal o mesmo interage com os aacutetomos presentes originando o fenoacutemeno

de difracccedilatildeo A difracccedilatildeo de raios X ocorre segundo a Lei de Bragg (Equaccedilatildeo 1) a qual estabelece a relaccedilatildeo

entre o acircngulo de difracccedilatildeo e a distacircncia entre os planos que a originaram (caracteriacutesticos para cada fase cristali-

na)[55]

Figura 45 ndash Difracccedilatildeo de raios X e a Lei de Bragg[56]

A principal aplicaccedilatildeo da difracccedilatildeo de raios X refere-se agrave identificaccedilatildeo de compostos cristalinos sejam eles orgacirc-

nicos ou inorgacircnicos

Os planos de difracccedilatildeo e as suas respectivas distacircncias interplanares bem como as densidades de aacutetomos (elec-

trotildees) ao longo de cada plano cristalino satildeo caracteriacutesticas especiacuteficas e uacutenicas de cada substacircncia cristalina da

mesma forma que o padratildeo difractomeacutetrico por ela gerado Dentre as vantagens da teacutecnica de difracccedilatildeo de raios

X para a caracterizaccedilatildeo de fases destacam-se a simplicidade e rapidez do meacutetodo a confiabilidade dos resulta-

dos obtidos (pois o perfil de difracccedilatildeo obtido eacute caracteriacutestico para cada fase cristalina) a possibilidade de anaacutelise

de materiais compostos por uma mistura de fases e uma anaacutelise quantitativa destas fases[55]

Os ensaios de difracccedilatildeo de raios X de poacute foram realizados no Centro de Estudos de Materiais no Departamen-

to de Fiacutesica da Universidade de Coimbra

Procedimento experimental e equipamento utilizado

Foi preenchido um capilar de vidro com o poacute obtido pela moagem dos soacutelidos As amostras foram colocadas

num difractoacutemetro de poacute ENRAF-NONIUS (equipado com um detector CPS120 por INEL) e os dados foram

recolhidos durante 5h usando a geometria Debye-Scherrer Foi usada radiaccedilatildeo Cu Kα1 (λ = 1540598Aring) Como

calibrante externo foi usado o AlK(SO4)212H2O

Lei de Bragg nλ = 2d sen θ (Equaccedilatildeo 1) n nuacutemero inteiro (ordem de difracccedilatildeo) λ comprimento de onda dos raios X incidentes d distacircncia interplanar θ acircngulo de difracccedilatildeo

65

Bibliografia

[1] ndash Vencato I Estruturas Cristalinas por Difracccedilatildeo de Raios-X Caderno Brasileiro de Ensino de Fiacutesica Volume 5

(1988)

[2] ndash Atkins P Paula J Atkins Fiacutesico-Quiacutemica LTC Volume 1 7ordfEdiccedilatildeo (2003-2004)

[3] ndash Drago R Physical Methods For Chemists 2ordf Ed Saunders amp H B J College Publishers 17 (1992) 702

[4] ndash Giron D Thermochimica Acta 248 (1995) 1

[5] ndash Nangia A Accounts of Chemical Research 41 5 (2008) 595

[6] ndash Froehlich PE Gasparotto FS Journal of Basic and Applied Pharm Sciences 26 3 (2005) 205

[7] ndash Llinagraves A Goodman J Drug Discovery Today 13 516 (2008) 198

[8] ndash Costa L Universidade Federal do Rio Grande do Sul ldquoAvaliaccedilatildeo do Polimorfismo de Faacutermacos utiliza-

dos para a produccedilatildeo de medicamentos geneacutericos no Brasilrdquo (2005)

[9] ndash Lachman L Liebeman HA et all Teoria e Praacutetica na Induacutestria Farmacecircutica 1 (2005) 505

[10] ndash Bernstein J Crystal Polymorphism Engineering of Crystalline Materials Properties Springer Netherlands (2008) 87

[11] ndash Rodriacuteguez-Spong B Price C et all D Advanced Drug Delivery 56 (2004) 241

[12] ndash Buerger A Ramberger R Mikrochimica Acta 2 (1979) 259

[13] ndash Erdemir D Lee A et all Accounts of Chemical Research 42 (2009) 621

[14] ndash Manrich S Zanotto E et all Poliacutemeros Ciecircncia e Tecnologia ldquoAplicabilidade da Teoria Claacutessica da Nuclea-

ccedilatildeo Modificada (CD-CNT) agrave Cristalizaccedilatildeo de Poliacutemerosrdquo

[15] ndash Aaltonen J Allesoslash M et all European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics 71 (2009) 23

[16] ndash Chis V Picircrnau A et all Chemical Physics 316 (2005) 153

[17] ndash wwwffuppttoxicologiamonografiasano0304TuberculosedocPIRAZINAMIDAhtml

[18] ndash Becker C Dressman JB et all Journal of Pharmaceutical Sciences 97 9 (2008) 3709

[19] ndash Takaki Y Sasada Y Watanabeacute T Acta Crystallographica 13 (1960) 693

[20] ndash Ro G Sorum H Acta Crystallographica B28 (1972) 991

[21] ndash Ro G Sorum H Acta Crystallographica B28 (1972) 1677

[22] ndash Nakata K Takaki Y Memoirs of Osaka Kyoiku University Ser III Natural science and applied science 36 (1987)

93

[23] ndash Borba A Albrecht M et all Physical Chemistry Chemical Physics 10 (2008) 7010

[24] ndash Takano T Sasada Y et all Acta Crystallographica 21 (1966) 514

[25] ndash Borba A Zavaglia A et all Journal of Physical Chemistry A 112 (2008) 45

[26] ndash Marques L Departamento e Centro de Quiacutemica da Universidade de Eacutevora ldquoO Ibuprofeno Um faacutermaco com

sucessordquo

[27] ndash Perlovich G Kurkov S et all Journal of Pharmaceutical Sciences 93 (2004) 654

[28] ndash Rasenack N Muumlller B International Journal of Pharmaceutics 245 (2002) 9

[29] ndash Carvalho P Cass Q et all Brazilian Journal of Chemical Engineering 23 (2006) 291

[30] ndash Khan G Jiabi Z Drug Development and Industrial Pharmacy 24(5) (1998) 463

[31] ndash Rasenack N Muumlller W Development and Industrial Pharmacy 28 (2002) 1077

66

[32] ndash Dudognon E Danegravede F et all Pharmaceutical Research 25 (2008) 2853

[33] ndash wwwscribdcomdoc4003825Fisica-Difraccao-de-Raio-X (28082010)

[34] ndash Delgado M Marquez F et all Spectroscopy Lett 21 (1998) 841

[35] ndash Lautie A Froment F et all Spectroscopy Lett 9 (1976) 289

[36] ndash Chis V Pirnau A et all Chemical Physics 316 (2005) 153

[37] ndash Kalkar K Bhosekar M et all Spectrochimica Acta Part A 45 (1989) 635

[38] ndash Favila A Gallo M Mitnik D Journal of Molecular Modeling 13 (2007) 505

[39] ndash Gunasekaran S Sailatha E et all Indian Journal of Pure and Applied Physics 47 (2009) 259

[40] ndash Akyuz S Journal of Molecular Structure 651 (2003) 541

[41] ndash Jurneacuteen P Werngren J et all Antimicrobial Agents and Chemotheraphy 52 5 (2008) 1852

[42] ndash Garekani H Sadeghi F et all Drug Development and Industrial Pharmacy 27(8) (2001) 803

[43] ndash Kawakami K Miyoshi K et all Journal of Pharmaceuticals Sciences 95 (2006) 1354

[44] ndash Lee T Chang G Crystal Growth and Design 9 (2009) 3551

[45] ndash Xue Y Zhao Q et all Journal of Colloid and Interface Science 243 (2001) 388

[46] ndash Sabbah R An W et all Thermochimica Acta 331 (1999) 93

[47] ndash Gatta G Richardson J et all Pure and Applied Chemistry 78 (2006) 1455

[48] ndash Seefeldt K Miller J et all Journal of Pharmaceutical Sciences 96 5 (2007) 1147

[49] ndash Charsley E Stewart C et all Journal of Thermal Analysis and Calorimetry 72 (2003) 1087

[50] ndash Celis K Driessche I et all Measurement Science Review 1 1 (2001) 181

[51] ndash Wiedemann H Bayer G Journal of Thermal Analysis 30 (1985) 1273

[52] ndash wwwgooglept

[53] ndash Brittain H Journal of Pharmaceutical Sciences 86 4 (1997) 405

[54] ndash Norris T Aldridge P Sekulic S Analyst 122 (1997) 549

[55] ndash Albers A Melchiades F et all Ceracircmica 48 305 (2002) 34

[56] ndash Kahn H PMI-2201 Difracccedilatildeo de Raios X 1

[57] ndash Tuberculosis 88 2 (2008) 141

[58] ndash Akyuz S Journal of Molecular Structure 651-653 (2003) 541

[59] ndash Brittain H (ed) Physical Characterization of Pharmaceutical Solids (1995)

[60] ndash Šestaacutek J Comprehensive Analytical Chemistry XII XI (1984)

[61] ndash Casimiro MH Leal JP et all Anaacutelise Calorimeacutetrica aplicada a Poliacutemeros Bioloacutegicos 29

[62] ndash Yu-Chu M Li Thermochimica Acta 476 (2008) 1

[63] ndash Morbidoni H Quiacutemica Viva 3 (2004)

[64] ndash Yoshida S Pharmaceutical Society of Japan 11 5 (1963) 628

[65] ndash Sreevatsan S Pan X et all Antimicrobial Agents and Chemotheraphy 41 3 (1997) 636

[66] ndash Wesotowski M Konarski T Journal of Thermal Analysis 45 (1995) 1199

[67] ndash Vippagunta S Brittain H Grant D Advanced Drug Delivery 48 (2001) 3

[68] ndash Nunes S Euseacutebio M et all International Journal of Pharmaceutics 285 (2004) 13

[69] ndash Akalin E Akyuz S Vibrational Spectroscopy 42 (2006) 333

[70] ndash Szablowicz M Karpiński A et all Transition Metal Chemistry 31 (2006) 1075

67

[71] ndash Castro R Maria T et all Crystal Growth amp Design 10 (2010) 274

[72] ndash Correcirca R Lima D et all Laboratoacuterio de Cristalografia Instituto de Fiacutesica de Satildeo CarlosUSP

[73] - Buerger A Ramberger R Mikrochimica Acta 2 (1979) 273

[74] ndash Wirth D Stephenson G Organic Process Research amp Development 1 (1997) 55

[75] ndash Wang Y Li Y et all Spectrochimica Acta Part A 56 (2000) 2637

[76] ndash Byrn S Pfeiffer R et all Pharmaceutical Research 12 (1995) 945

[77] ndash Khankari R Grant D Thermochimica Acta 248 (1995) 61

[78] ndash Gavezzotti A Fillippini G Journal of the American Chemical Society 117 (1995) 12299

[79] ndash Hancock B Zografi G Journal of Pharmaceuticals Sciences 86 (1997) 1

[80] ndash Yu L Advanced Drug Delivery Reviews 48 (2001) 27

[81] ndash Kitamura M Journal of Crystal Growth 237-239 (2002) 2205

[82] ndash Snider D Addicks W et all Advanced Drug Delivery Reviews 56 (2004) 391

[83] ndash Allesoslash M Berg F et all Journal of Pharmaceuticals Sciences 97 (2008) 2145

[84] ndash Lerdkanchanaporn S Dollimore D Journal of Thermal Analysis 49 (1997) 879

[85] ndash Beach J Park M et all Pharmaceutical Development and Technology 10 (2005) 413

[86] ndash Passerini N Albertini B et all European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics 15 (2002) 71

68

69

Apecircndice

70

71

Algoriacutetmo de decisatildeo Q6A

(1)

Pesquisa de polimor-fos com o novo

faacutermaco

Apresenta diferentes polimorfos

NAtildeO Nenhuma acccedilatildeo a ser

tomada

SIM

Caracterizar as formas por - Difracccedilatildeo de raios-X de poacute - DSC Anaacutelise Teacutermica - Microscopia - Espectroscopia

IR PARA 2

72

(2)

Os polimorfos apre-sentam diferentes

propriedades

NAtildeO

SIM

Afecta a seguranccedila e a eficaacutecia do faacutermaco

Nenhum teste ou criteacuterio de aceitaccedilatildeo para o faacutermaco

NAtildeO

SIM

Estabelecer um criteacuterio de aceitaccedilatildeo para os polimorfos do faacutermaco IR PARA 3

73

(3)

Observa-se em (1) que primeiramente se estabelecem as caracteriacutesticas das possiacuteveis formas cristalinas do faacuter-

maco e as suas propriedades fiacutesico-quiacutemicas conforme o caso bem como a sua forma de detecccedilatildeo pelas meto-

dologias indicadas

Posteriormente a acccedilatildeo (2) visa estabelecer o impacto destas formas polimoacuterficas na seguranccedila e eficaacutecia do

faacutermaco auxiliando na determinaccedilatildeo de criteacuterios de aceitaccedilatildeo do faacutermaco e na avaliaccedilatildeo do risco sanitaacuterio que

representa tal fenoacutemeno num caso especiacutefico Havendo este risco o ICH estabeleceu em (3) vias de monitori-

zaccedilatildeo das alteraccedilotildees

O faacutermaco encontra-se dentro dos criteacuterios de

aceitaccedilatildeo dos ensaios de qualidade com modifica-

ccedilatildeo na proporccedilatildeo dos polimorfos

SIM Nenhum teste ou criteacuterio de aceitaccedilatildeo

para o faacutermaco

NAtildeO

Monitorar o polimorfismo durante a estabilidade do faacutermaco

A modificaccedilatildeo pode afectar a seguranccedila ou a

eficaacutecia

NAtildeO Natildeo haacute necessidade de estabelecer criteacuterios de aceitaccedilatildeo para polimorfis-

mo do faacutermaco

SIM

Estabelecer criteacuterios de aceitaccedilatildeo consis-tente com a seguranccedila eou eficaacutecia

40

dual de uma forma soacutelida que no arrefecimento cristaliza no polimorfo mais abundante obtendo-se em seguida

fusatildeo desta forma pura Figura 223 b) Pode concluir-se que da comparaccedilatildeo das Figuras 224 e 225 que o arre-

fecimento do fundido pode resultar em formaccedilatildeo de estruturas diferentes em ciclos diferentes

20 40 60 80 100 120

-20

-10

0

10

20

30

40

50

Flu

xo

de C

alo

r (m

W)

Temperatura (C)

c) 2 Aquecimento

b) Arrefecimento

a) 1 Aquecimento

Figura 224 ndash Curvas de DSC para a PA comercial β = 10ordmCmin m = 164mg aquecimento seguido de arrefecimento e

novo aquecimento

20 40 60 80 100 120

-50

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

50

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

e) 3 Aquecimento

d) 2 Arrefecimento

c) 2 Aquecimento

b) 1 Arrefecimento

a) 1 Aquecimento

Figura 225 ndash Curvas de DSC para a PA comercial m = 147mg 1ordmaquecimento β = 10ordmCmin 1ordmarrefecimento β =

1ordmCmin 2ordmaquecimento β = 10ordmCmin 2ordmarrefecimento β = 10ordmCmin 3ordmaquecimento β =

10ordmCmin

Foram registados os espectros de FTIRATR da amostra obtida em ciclos de aquecimento arrefecimento

como referidos na Figura 222 a) e 223 a) Os espectros satildeo apresentados na Figura 226 onde estatildeo tambeacutem

identificadas as bandas principais

41

000

005

010

015

1612

316832751294

695

749

784

825

996

1043

10881155

1221

1246

1288

1386

1440

1468

15671586

1668

C 105

000

007

014

16143060

327434113450

1567

695

749

793

825

910

996

104310911164

1250

1288

1386

1443

1468

1586

Ab

so

rva

ncia

u

a

C 95

3300 3000 2700 1600 1400 1200 1000 800

000

008

016

3060

3451

15671601

1662

31663432

698

755

793

828907

996

10401094

1145

1285

1386

1440

15861659

3166

3273

Numero de onda cm-1

C 253415

Figura 226 ndash Espectro de IVATR da PA comercial a) composto de partida b) apoacutes aquecimento ateacute 95ordmC c) apoacutes

aquecimento ateacute 105ordmC

Eacute interessante verificar a semelhanccedila do perfil das bandas do espectro da picolinamida comercial Figura 226 a)

na regiatildeo de elongaccedilatildeo do NndashH com o dos espectros dos polimorfos α e δ da pirazinamida (Figuras 25 e 27)

Relembremos que nestas duas fases da pirazinamida haacute associaccedilatildeo molecular com a formaccedilatildeo de dois diacutemeros

centrossimeacutetricos que estatildeo tambeacutem presentes no cristal da picolinamida

Os espectros dos soacutelidos resultantes dos diferentes tratamentos teacutermicos diferem principalmente como espera-

do na regiatildeo de elongaccedilatildeo do NndashH e na amida I O espectro c) apresenta grande semelhanccedila com o obtido por

Fausto e Colaboradores [23 25] para um cristal obtido por annealing dum filme de vidro a T = 280 K e corres-

ponde a um polimorfo diferente do que estaacute presente na amostra de partida

O espectro apresentado na Figura 226 b) na interpretaccedilatildeo que temos vindo a fazer seria originado por uma

mistura de polimorfos Para a validaccedilatildeo desta interpretaccedilatildeo seraacute essencial proceder ao estudo por difracccedilatildeo de

raios-X de poacute das amostras preparadas de modo idecircntico

Numa nota final apresenta-se na Figura 227 A o espectro FTIRATR registado apoacutes moagem da amostra de

picolinamida comercial em almofariz no procedimento habitualmente usado na preparaccedilatildeo de pastilha para

infravermelho Como eacute evidente da comparaccedilatildeo com o espectro da amostra analisada sem preparaccedilatildeo Figura

227 B a moagem produz alteraccedilatildeo da forma polimoacuterfica Lembremos que na obtenccedilatildeo do espectro de difrac-

ccedilatildeo de raios-X de poacute apresentado na Figura 219 se procedeu agrave moagem do composto Seraacute portanto necessaacute-

rio realizar mais ensaios sobre a amostra comercial para confirmar as conclusotildees que a Figura 219 indica as

diferenccedilas observadas nos difractogramas poderatildeo resultar da moagem da amostra

a)

b)

c)

42

3600 3500 3400 3300 3200 3100 3000 2900 2800

000

005

010

015

Ab

so

rvacircn

cia

(u

a)

Numero de onda (cm-1)

B Amostra comercial

A Amostra comercial sujeita a moagem

1600 1400 1200 1000 800 600

000

005

010

015

020

025

030

Abso

rvacirc

ncia

(u a

)

Numero de onda (cm-1)

B Amostra comercial

A Amostra comercial sujeita a moagem

Figura 227 ndash Espectro de IVATR da picolinamida a) 3600 ndash 2800 cm-1 b) 1700 ndash 600 cm-1 A amostra comercial sujeita

a moagem B amostra comercial

222 ndash Estudo da Picolinamida cristalizada em acetato de etilo e em etanol

A investigaccedilatildeo do comportamento teacutermico das diferentes amostras obtidas por cristalizaccedilatildeo em soluccedilatildeo por

calorimetria diferencial de varrimento de 25ordmC ateacute agrave fusatildeo estaacute ilustrado nas Figuras 228 a 229 Para os soacutelidos

obtidos por cristalizaccedilatildeo em etanol e em acetato de etilo agrave temperatura ambiente eacute registado um pico de fusatildeo

largo com temperatura de onset entre 96 e 97ordmC e entalpia compreendida entre 15 e 18 kJmol Os ensaios

foram efectuados 3 semanas apoacutes a preparaccedilatildeo das amostras e natildeo eacute expectaacutevel que a largura do pico possa ser

devida agrave contaminaccedilatildeo com o solvente Em ensaios realizados dois meses mais tarde verificou-se que natildeo ocor-

reu alteraccedilatildeo na amostra cristalizada de etanol enquanto que evoluccedilatildeo niacutetida teve lugar na amostra cristalizada

de acetato de etilo agrave temperatura ambiente Figuras 230 e 231

Na amostra obtida por cristalizaccedilatildeo em acetato de etilo com evaporaccedilatildeo do solvente a 4ordmC para aleacutem deste

primeiro pico eacute tambeacutem observado um segundo pico com temperatura de onset Tonset ~ 105ordmC Estes resulta-

dos apontam para a existecircncia de polimorfos gerados concomitantemente por este meacutetodo de cristalizaccedilatildeo

estando previstas novas experiecircncias para verificar a reprodutibilidade dos resultados e caso esta se confirme a

investigaccedilatildeo do soacutelido obtido por difracccedilatildeo de raios-X de poacute e de monocristal

a) b)

43

20 40 60 80 100 120

20

25

30

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

b) PA em acetato de etilo (frio)

a) PA em acetato de etilo (T amb)

Figura 228 ndash Curvas de DSC para a PA cristalizada em acetato de etilo β = 10ordmCmin a) meacutetodo P1prime m = 147 mg b)

meacutetodo P2prime m = 148 mg

20 40 60 80 100 120

20

25

30

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

b) PA em etanol (frio)

a) PA em etanol (T amb)

Figura 229 ndash Curvas de DSC para a PA cristalizada em etanol β = 10ordmCmin a) meacutetodo P1prime m = 152 mg b) meacutetodo

P2prime m = 149 mg

44

20 40 60 80 100 120

20

30

40

50

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

b) Aquecimento em Maio

a) Aquecimento em Marccedilo

Figura 230 ndash Curvas de DSC para a PA cristalizada em acetato de etilo agrave temperatura ambiente β = 10ordmCmin a) aque-

cimento em Marccedilo m = 138 mg b) aquecimento em Maio m = 135 mg

20 40 60 80 100 120

20

22

24

26

28

Flu

xo

de

Calo

r (m

W)

Temperatura (C)

b) Aquecimento em Maio

a) Aquecimento em Marccedilo

Figura 231 ndash Curvas de DSC para a PA cristalizada em etanol agrave temperatura ambiente β = 10ordmCmin a) aquecimento em

Marccedilo m = 139 mg b) aquecimento em Maio m = 144 mg

23 Estudo do Ibuprofeno

Como referido na secccedilatildeo 143 estaacute descrito que a mesma forma polimoacuterfica do ibuprofeno eacute obtida por crista-

lizaccedilatildeo em vaacuterios solventes e seguindo vaacuterios meacutetodos experimentais Os cristais tecircm morfologias diferentes e

propriedades mecacircnicas diferentes [28303142]

45

Neste capiacutetulo apresentam-se os resultados preliminares dum estudo calorimeacutetrico das amostras soacutelidas do ibu-

profeno cristalizadas em diferentes solventes e tambeacutem de amostras comerciais de duas origens distintas reali-

zado com o objectivo de averiguar o seu comportamento teacutermico

As formas soacutelidas obtidas por cristalizaccedilatildeo a partir das soluccedilotildees do ibuprofeno estatildeo apresentadas na tabela

seguinte

Tabela 28 ndash Imagens de formas soacutelidas do Ibuprofeno obtidas em diferentes condiccedilotildees experimentais (luz pola-

rizada 200x)

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

1

-

Comercial Sigma

4

Acetona

P2

2

Acetona

P1

5

n-Hexano

P2

3

n-Hexano

P1

Efectuou-se um estudo por difracccedilatildeo de raios-X de poacute das amostras de Ibuprofeno da Sigma e da amostra cris-

talizada de n-Hexano agrave temperatura ambiente O difractograma obtido experimentalmente para a amostra da

Sigma e o simulado para a forma I estatildeo representados na Figura 232 O espectro obtido para a amostra crista-

lizada em n-hexano era indistinguiacutevel destes

0 10 20 30 40

Inte

nsid

ad

e

2Theta

b) IBP Sigma

a) IBP forma I

Figura 232 ndash Espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute do ibuprofeno a) forma I b) Sigma

46

Da comparaccedilatildeo entre os dois difractogramas eacute possiacutevel afirmar que em ambos os casos as moleacuteculas tecircm a

mesma orientaccedilatildeo cristalograacutefica

Iniciou-se o estudo das amostras de ibuprofeno comercial da Sigma e da USP por Calorimetria Diferencial de

Varrimento com uma velocidade de varrimento β = 10ordmCmin realizando um aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC

(Figuras 233 e 234)

20 30 40 50 60 70 80 90

20

25

30

35

40

Temperatura (C)

Flu

xo d

e C

alo

r (m

W)

Figura 233 ndash Curva de DSC para o IBP comercial Sigma aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC β = 10ordmCmin m = 125mg

20 30 40 50 60 70 80 90

20

22

24

26

28

Temperatura (C)

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Figura 234 ndash Curva de DSC para o IBP USP aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC β = 10ordmCmin m = 134mg

As curvas de DSC apresentam apenas um sinal endoteacutermico estando os paracircmetros caracteriacutesticos da curva de

fusatildeo apresentados na Tabela 29

47

Tabela 29 ndash Valores de temperatura e de entalpia da transiccedilatildeo de fase registada no

aquecimento do ibuprofeno amostra da Sigma e da USP β = 10ordmCmin

Sigma USP

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

1 747 251 752 257 2 753 253 752 256 3 751 260 752 256 4 751 246 752 257

Meacutedia e desvio padratildeo 751plusmn03 253plusmn05 752plusmn005 257plusmn005

Natildeo haacute diferenccedilas significativas entre os resultados obtidos para as duas amostras apesar do pico de fusatildeo da

amostra da USP ser mais estreito

O estudo das amostras ibuprofeno obtidas por cristalizaccedilatildeo de acetona (P1 e P2) foi realizado por calorimetria

diferencial de varrimento na mesma gama de temperatura com velocidades de varrimento diferentes (β =

10ordmCmin e β = 2ordmCmin Figura 235)

70 75 80

18

20

22

24

26

28

30

32

34

36

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

2 - Cristalizaccedilao a frio

1 - Cristalizaccedilao agrave T amb

70 75 80

18

20

22

24

26

28

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

4 - Cristalizaccedilao a frio

3 - Cristalizaccedilao agrave T amb

Figura 235 ndash Curva de DSC para o IBP cristalizado de acetona procedimentos P1rsquo e P2rsquo aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC

a) β = 10ordmCmin m = 134mg b) β = 2ordmCmin 3 m = 138mg 4 m = 135 mg

O pico de fusatildeo obtido a partir da amostra cristalizada agrave temperatura ambiente apresenta-se parcialmente divi-

dido Uma explicaccedilatildeo comum para este facto eacute a existecircncia de polimorfismo Os paracircmetros caracteriacutesticos

destas curvas estatildeo apresentados na Tabela 210

a) b)

3

4

48

Tabela 210 ndash Valores de temperatura e de entalpia da transiccedilatildeo de fase registada no aquecimento do ibuprofeno

cristalizado de acetona β = 10ordmCmin e β = 2ordmCmin

A partir dos resultados apresentados na Tabela 210 podemos concluir que os cristais obtidos por cristalizaccedilatildeo a

baixa temperatura fundem aproximadamente 1ordmC abaixo dos cristais obtidos por cristalizaccedilatildeo agrave temperatura

ambiente Verifica-se ainda que mesmo a velocidades de varrimento diferentes os cristais obtidos nas mesmas

condiccedilotildees apresentam temperatura de fusatildeo muito semelhante

Os termogramas obtidos no estudo do ibuprofeno cristalizado de n-hexano (P1 e P2) por calorimetria dife-

rencial de varrimento com velocidades de varrimento diferentes (β = 10ordmCmin e β = 2ordmCmin) estatildeo apre-

sentados na Figura 236 e na Tabela 211

70 75 80

12

14

16

18

20

22

24

26

28

30

32

34

36

38

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

2 - Cristalizaccedilao a frio

1 - Cristalizaccedilao agrave T amb

70 75 80

20

22

24

26

28

30

Flu

xo d

e C

alo

r (m

W)

Temperatura (C)

4 - Cristalizaccedilao a frio

3 - Cristalizaccedilao agrave T amb

Figura 236 ndash Curva de DSC para o IBP cristalizado de n-hexano procedimentos P1rsquo e P2rsquo aquecimento de 25ordmC ateacute

95ordmC a) β = 10ordmCmin 1 m = 143mg 2 m = 139 mg b) β = 2ordmCmin 3 m = 140mg 4 m = 137 mg

A partir dos resultados podemos concluir que os cristais obtidos agrave temperatura ambiente e os cristais obtidos

com a cristalizaccedilatildeo a frio natildeo apresentam grande diferenccedila a niacutevel de temperatura e entalpia de fusatildeo No entan-

to o sinal obtido a partir da amostra cristalizada agrave temperatura ambiente aquecida tanto a 10ordmCmin como a

2ordmCmin apresenta-se dividido apesar da divisatildeo ser mais notoacuteria a 2ordmCmin

Cristalizaccedilatildeo agrave T amb Cristalizaccedilatildeo a frio

β 10ordmCmin 2ordmCmin 10ordmCmin 2ordmCmin

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

1 747 215 751 203 733 223 737 232

2 739 233 731 201 733 219 738 228

3 752 228 731 219 744 223 739 229

4 749 237 745 237 738 223 739 231

5 752 249 746 243 742 218 740 230

6 749 235 760 241 743 224 736 229

Meacutedia e desvio padratildeo 748plusmn05 233plusmn11 744plusmn10 224plusmn17 739plusmn05 222plusmn03 738plusmn02 230plusmn02

a) b)

49

Tabela 211 ndash Valores de temperatura e de entalpia da transiccedilatildeo de fase registada no aquecimento do ibuprofeno

cristalizado de n-hexano β = 10ordmCmin e β = 2ordmCmin

A partir dos resultados obtidos por DSC verificou-se que tanto a amostra cristalizada de acetona como a amos-

tra cristalizada de n-hexano ambas agrave temperatura ambiente apresentavam um pico de fusatildeo composto o que

pode indicar a ocorrecircncia de transiccedilotildees soacutelido-soacutelido e aleacutem disso temperatura de fusatildeo que difere da das

amostras obtidas na Sigma e na USP Sendo assim fez-se um estudo mais pormenorizado das amostras cristali-

zadas de n-hexano por comparaccedilatildeo com as amostras de ibp da Sigma e da USP por espectroscopia de IV para

caracterizaccedilatildeo da forma inicial A Figura 237 mostra os espectros de espectroscopia de IV-ATR das amostras

3000 2800 2600 2400

000

005

010

015

020

2540

2540

2540

2542

2601

2601

2601

2601

2631

2631

2631

2631

2729

2728

2728

2728

2850

2850

2850

2850

2868

2868

2868

2868

2877

2875

2875

2876

2924

2922

2922

2924

2954

2954

2956

Ab

so

rvacirc

ncia

(u

a

)

Numero de Onda (cm-1)

IBP USP

IBP comercial

IBP n-Hexano (frio)

IBP n-Hexano (Tamb)

2954

1800 1600 1400 1200 1000 800

000

005

010

015

020

025

030

035

040

045

050668

690747

779

849

867936

948

9701007

1070

1092

1124

1184

1231

12681320

1379

1419

14621506

Ab

so

rvacircncia

(u

a

)

Numero de Onda (cm-1)

IBP USP

IBP comercial

IBP n-Hexano (frio)

IBP n-Hexano (Tamb)

1712

Figura 237 ndash Espectro de IV (25ordmC) ibp USP ibp Sigma e ibp cristalizado de n-hexano a) 3100 ndash 2400 cm-1 b) 1800 ndash

650 cm-1

Os espectros de infravermelho das amostras a 25ordmC apontam para que se trate da mesma forma polimoacuterfica

Espectros de difracccedilatildeo de raios-X de poacute da amostra da Sigma e da amostra obtida por cristalizaccedilatildeo em n-

hexano natildeo mostraram tambeacutem diferenccedilas

Assim sendo a partir destes resultados natildeo satildeo detectadas diferenccedilas significativas entre as amostras de partida

e entatildeo as diferenccedilas registadas no comportamento teacutermico natildeo apontam para polimorfismo mas para altera-

ccedilotildees na formaccedilatildeo dos cristais nomeadamente no crescimento e tamanho das partiacuteculas[43ndash45] Estudos adicio-

nais satildeo necessaacuterios para confirmar esta hipoacutetese

Cristalizaccedilatildeo agrave T amb Cristalizaccedilatildeo a frio

β 10ordmCmin 2ordmCmin 10ordmCmin 2ordmCmin

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

1 741 224 744 236 742 247 744 249

2 744 223 748 234 746 242 742 247 3 740 225 745 238 743 246 740 242

4 743 227 747 237 743 243 745 240 Meacutedia e desvio padratildeo 742plusmn02 225plusmn02 746plusmn02 236plusmn02 743plusmn01 244plusmn02 743plusmn02 245plusmn04

50

51

Capiacutetulo 3

52

53

3 Conclusotildees

Alguns pontos discutidos nesta dissertaccedilatildeo merecem ser referidos como observaccedilotildees conclusivas A Calorime-

tria Diferencial de Varrimento (DSC) eacute um valioso instrumento de investigaccedilatildeo para caracterizar formas poli-

moacuterficas Com esta teacutecnica recolhe-se uma grande riqueza de informaccedilatildeo em relaccedilatildeo agrave estabilidade da substacircn-

cia em estudo tipo de transformaccedilatildeo que ocorre a uma dada temperatura por aquecimento ou arrefecimento e

mecanismo que preside a cada uma das transformaccedilotildees observadas Mas por si soacute esta teacutecnica natildeo eacute suficiente

para identificar a existecircncia de diferentes polimorfos de um mesmo composto Daiacute haver a necessidade de efec-

tuar um estudo mais completo utilizando teacutecnicas como a termomicroscopia espectroscopia de absorccedilatildeo no

infravermelho e ainda difracccedilatildeo de raios X de poacute

Conseguiram obter-se amostras puras de trecircs formas polimoacuterficas da pirazinamida a forma alfa (PZA comercial

e cristalizada em aacutegua) a forma delta (PZA cristalizada de acetona) e a forma gama (PZA obtida por liofiliza-

ccedilatildeo) as quais foram caracterizadas por espectroscopia de infravermelho

O polimorfo alfa da pirazinamida (α-PZA) e a forma delta (δ-PZA) por aquecimento transformam-se no poli-

morfo gama (γ-PZA) A forma gama por sua vez por aquecimento natildeo sofre qualquer transformaccedilatildeo de fase

ateacute agrave fusatildeo Foi possiacutevel tambeacutem identificar a transiccedilatildeo δrarrα em amostra do polimorfo delta quando contami-

nado com a forma alfa

Podemos ainda concluir mediante os resultados obtidos e com os conhecimentos adquiridos que estamos

perante casos de enantiotropia sendo o polimorfo delta a forma termodinamicamente estaacutevel agrave temperatura

ambiente Todos os polimorfos de pirazinamida satildeo cineticamente estaacuteveis agrave temperatura ambiente

No que diz respeito agrave picolinamida eacute interessante verificar a semelhanccedila do perfil das bandas do espectro da

picolinamida comercial na regiatildeo de elongaccedilatildeo do NndashH com o dos espectros dos polimorfos α e δ da pirazi-

namida Relembremos que nestas duas fases da pirazinamida haacute associaccedilatildeo molecular com a formaccedilatildeo de dois

diacutemeros centrossimeacutetricos que estatildeo tambeacutem presentes no cristal da forma I da picolinamida Verificou-se

ainda que a amostra comercial de picolinamida quando sujeita a moagem sofre alteraccedilatildeo da forma polimoacuterfica

No estudo realizado por DSC foi possiacutevel identificar pelo menos duas formas polimoacuterficas

Em ciclos de aquecimento arrefecimento verifica-se que o arrefecimento do fundido pode resultar em forma-

ccedilatildeo de estruturas diferentes em ciclos diferentes

A cristalizaccedilatildeo em acetato de etilo a 4ordmC aponta para a existecircncia de polimorfos gerados concomitantemente

por este meacutetodo de cristalizaccedilatildeo Estatildeo previstas novas experiecircncias para verificar a reprodutibilidade dos resul-

tados e caso esta se confirme a investigaccedilatildeo dos soacutelidos obtidos por difracccedilatildeo de raios-X de poacute e de monocris-

tal Quanto ao estudo das amostras cristalizadas em etanol e acetato de etilo em ensaios realizados dois meses

apoacutes a preparaccedilatildeo das amostras verificou-se que natildeo ocorreu alteraccedilatildeo na amostra cristalizada de etanol

enquanto que evoluccedilatildeo niacutetida teve lugar na amostra cristalizada de acetato de etilo por evaporaccedilatildeo do solvente agrave

temperatura ambiente

No estudo das amostras do ibuprofeno a partir dos resultados obtidos por DSC verificou-se que tanto a amos-

tra cristalizada de acetona como a amostra cristalizada de n-hexano ambas agrave temperatura ambiente apresenta-

54

vam um pico de fusatildeo composto o que poderia indicar a presenccedila de uma mistura de polimorfos mas atraveacutes

de um estudo mais pormenorizado usando Espectroscopia de Infravermelho e Difracccedilatildeo de Raios-X de poacute

esta hipoacutetese natildeo eacute aparentemente suportada podendo a divisatildeo dos picos dever-se ao tamanho das partiacuteculas

formadas durante o crescimento dos cristais Esta hipoacutetese teraacute de ser confirmada em trabalho futuro Este eacute

um exemplo interessante da importacircncia da utilizaccedilatildeo combinada de diferentes meacutetodos de estudo na investiga-

ccedilatildeo de polimorfismo

55

Capiacutetulo 4

56

57

4 Experimental

41 Materiais e Meacutetodos

411 ndash Materiais

4111 - Preparaccedilatildeo das amostras

A pirazinamida utilizada neste trabalho foi fornecida pela Fluka com uma pureza superior a 99 As amostras

de partida de picolinamida e ibuprofeno foram adquiridas agrave Sigma com purezas de 98 e 99 respectivamen-

te tendo-se usado tambeacutem ibuprofeno padratildeo USP

Na geraccedilatildeo das formas polimoacuterficas da pirazinamida foram usados diferentes processos de cristalizaccedilatildeo No

procedimento cristalizaccedilatildeo a partir de soluccedilotildees P1 usaram-se ~ 005 mmol do composto de partida dissolvidas

em 6 mL de um dado solvente agrave temperatura ambiente as soluccedilotildees foram filtradas para uma caixa de Petri e o

solvente evaporado agrave temperatura ambiente (~ 20ordmC) Foram usados como solventes aacutegua acetona dioxano

acetonitrilo e os soacutelidos obtidos foram analizados apoacutes um periacuteodo de duas semanas O segundo procedimento

ensaiado P2 consistiu num processo de liofilizaccedilatildeo efectuado num equipamento Labconco 5 soluccedilatildeo aquosa

preacute-congelada a -80ordmC ciclo de liofilizaccedilatildeo -30ordmC durante 2h -10ordmC durante 4h 0ordmC durante 6h 5ordmC durante

6h 10ordmC durante 48h e depois mantida agrave temperatura ambiente

No caso da picolinamida foi avaliada a formaccedilatildeo de formas soacutelidas usando o procedimento P1 descrito para a

pirazinamida (P1) empregando como solventes acetato de etilo e etanol tendo-se tambeacutem estudado cristaliza-

dos a partir do fundido (P2)

Na geraccedilatildeo das formas polimoacuterficas do ibuprofeno foram igualmente usados diferentes processos de cristaliza-

ccedilatildeo usando diferentes condiccedilotildees O procedimento 1 (P1) foi realizado da mesma forma da usada em P1 da

pirazinamida No procedimento 2 (P2) as soluccedilotildees foram preparadas da mesma forma que em P1 e apoacutes a

filtraccedilatildeo foram colocadas num frigoriacutefico a 4ordmC e o solvente evaporou a esta temperatura

Foram utilizados solventes de qualidade analiacutetica

412 ndash Meacutetodos

4121 ndash Calorimetria Diferencial de Varrimento (DSC)

A teacutecnica de Calorimetria Diferencial de Varrimento (DSC) ocupa um lugar de relevo de entre os meacutetodos de

investigaccedilatildeo da estrutura dos soacutelidos Trata-se de um meacutetodo largamente vulgarizado para o qual se dispotildee de

58

equipamento que apresenta na actualidade muitas potencialidades e que permite a obtenccedilatildeo de propriedades

termodinacircmicas com elevado grau de precisatildeo

A Calorimetria Diferencial de Varrimento eacute uma teacutecnica de anaacutelise teacutermica que regista a diferenccedila de fluxo teacuter-

mico entre a amostra e a referecircncia em funccedilatildeo do tempo ou da temperatura no decorrer de um programa de

temperatura preacute-seleccionado Eacute um meacutetodo de variaccedilatildeo entaacutelpica no qual a diferenccedila no fornecimento de

energia caloriacutefica entre uma substacircncia e um material de referecircncia eacute medida em funccedilatildeo da temperatura

enquanto a substacircncia em estudo e a referecircncia satildeo submetidas a um mesmo programa de aquecimento rigoro-

samente controlado

Estas medidas fornecem dados qualitativos e quantitativos em processos endoteacutermicos (absorccedilatildeo de energia

caloriacutefica) e exoteacutermicos (libertaccedilatildeo de energia caloriacutefica) permitindo obter informaccedilotildees referentes a alteraccedilotildees

de propriedades fiacutesicas eou quiacutemicas com por exemplo temperaturas caracteriacutesticas (temperatura de fusatildeo

cristalizaccedilatildeo transiccedilatildeo viacutetrea) grau de cristalinidade de um poliacutemero diagramas de fase entalpias de transiccedilatildeo

de fase e de reacccedilatildeo estabilidade teacutermica e oxidativa grau de pureza e cineacutetica de reacccedilotildees Por este motivo a

DSC eacute amplamente aplicada na caracterizaccedilatildeo de materiais orgacircnicos e inorgacircnicos cristalinos e amorfos assim

como nas induacutestrias farmacecircutica e cosmeacutetica alimentar etc

Como limitaccedilotildees desta teacutecnica refira-se a dificuldade de interpretaccedilatildeo (acontece algum processo mas qual)

requerendo normalmente outros meacutetodos complementares para a interpretaccedilatildeo dos resultados Para aleacutem dis-

so necessita de calibraccedilatildeo em toda a gama de temperatura

De acordo com os princiacutepios operacionais os caloriacutemetros diferenciais de varrimento podem ser divididos em

dois tipos de potecircncia compensada e de fluxo de energia caloriacutefica Neste trabalho utilizou-se o DSC do pri-

meiro tipo

Nos caloriacutemetros diferenciais de varrimento de potecircncia compensada (Figura 41) as ceacutelulas ou plataformas

onde se colocam a amostra e a referecircncia encontram-se equipadas individualmente com um sensor de resistecircn-

cia de platina que mede a temperatura de cada uma e uma resistecircncia de aquecimento

Figura 41 ndash Caloriacutemetro diferencial de varrimento de potecircncia compensada

Quando eacute detectada uma diferenccedila de temperatura entre a amostra e a referecircncia devido a uma alteraccedilatildeo da

amostra eacute alterada a energia teacutermica ( tH partpart ) fornecida agrave amostra de modo a manter um diferencial de tem-

peraturas nulo entre ambas (Tamostra = Treferecircncia) Uma vez que essa quantidade de energia eacute exactamente equiva-

1 ndash Resistecircncia de aquecimento 2 ndash Termoacutemetro

59

lente agrave quantidade de energia absorvida ou libertada na transformaccedilatildeo ocorrida na amostra o seu registo forne-

ce uma medida calorimeacutetrica directa da energia associada agrave transformaccedilatildeo

Como todos os instrumentos de medida os aparelhos de DSC apresentam um certo tempo de resposta devido

a alguma resistecircncia teacutermica o que se traduz pelo aparecimento de desvios da linha de base Para aumentar o

rigor das determinaccedilotildees o sinal calorimeacutetrico (SC) determinado pelo aparelho a aacuterea do pico eacute calibrado

determinando-se uma constante de calibraccedilatildeo K tal que realQ

SCK = sendo Qreal a energia caloriacutefica realmente

dissipado na ceacutelula A constante K eacute assim funccedilatildeo da temperatura da atmosfera em torno das ceacutelulas e de

quaisquer resistecircncias que conduzam a perdas de energia caloriacutefica As temperaturas de fusatildeo de padrotildees como

o iacutendio estanho chumbo por exemplo podem ser utilizadas para calibrar a temperatura indicada pelo equipa-

mento enquanto que a entalpia de fusatildeo destas substacircncias pode ser utilizada na calibraccedilatildeo do sinal calorimeacutetri-

co

Podem realizar-se ciclos de aquecimento arrefecimento percorridos entre a temperatura do azoto liacutequido e

700ordmC que eacute o limite superior de utilizaccedilatildeo da instrumentaccedilatildeo deste tipo recolhendo uma grande riqueza de

informaccedilatildeo relativamente agrave estabilidade da substacircncia em estudo tipo de transformaccedilatildeo que ocorre a uma dada

temperatura por aquecimento ou arrefecimento mecanismo que preside a cada uma das transformaccedilotildees obser-

vadas etc

Aproveitando as potencialidades do equipamento fazendo variar a velocidade de varrimento eacute ainda possiacutevel

estudar aspectos importantes relacionados com o mecanismo das transformaccedilotildees estruturais e pocircr em evidecircn-

cia a sobreposiccedilatildeo de sinais

Estes equipamentos aleacutem de possibilitarem medidas de baixos valores de variaccedilatildeo de entalpia possibilitam

ainda a utilizaccedilatildeo de pequenas quantidades de amostra (geralmente entre 1 e 20mg)

Procedimento experimental e equipamento utilizado

Os estudos de DSC foram realizados num caloriacutemetro Perkin-Elmer Pyris 1 equipado com sistema de refrige-

raccedilatildeo Intracooler com liacutequido de refrigeraccedilatildeo etilenoglicolaacutegua (11 vv) a ndash10ordmC usando azoto como gaacutes de

purga 20mLmin

As amostras foram preparadas em caacutepsulas em alumiacutenio de 10microl e 30microl Como ceacutelula de referecircncia usou-se uma

caacutepsula vazia idecircntica agrave usada para as amostras

A calibraccedilatildeo do aparelho foi feita de forma usual agrave velocidade de 10ordmCmin utilizada na grande maioria das

amostras A calibraccedilatildeo da temperatura [4647] foi realizada com padrotildees de elevada qualidade como o bifenilo

(CRM LGC 2610 Tfus = 6893plusmn003 ordmC) aacutecido benzoacuteico (CRM LGC 2606 Tfus = 12235 plusmn 002 ordmC) iacutendio

(Perkin-Elmer x = 9999 Tfus = 15660 ordmC) e cafeiacutena (substacircncia de calibraccedilatildeo Mettler Toledo ME 18 872

Tfus = 2356 plusmn 02 ordmC) A calibraccedilatildeo da entalpia foi realizada com iacutendio (∆fusH = 3286 plusmn 13 Jmol)

As amostras foram estudadas em ciclos de aquecimento arrefecimento a vaacuterias velocidade de varrimento

como seraacute referido posteriormente na apresentaccedilatildeo dos resultados e a calibraccedilatildeo confirmada a cada caso

60

4122 ndash Termomicroscopia

A termomicroscopia consiste na observaccedilatildeo microscoacutepica das amostras submetidas a aquecimento ou arrefeci-

mento usando luz polarizada As transformaccedilotildees que podem ocorrer na amostra em estudo podem ser obser-

vadas directamente na ocular do microscoacutepio ou registadas por meio de uma cacircmara fotograacutefica em viacutedeo com

a vantagem de serem gravadas e poderem ser estudadas em pormenor posteriormente Esta teacutecnica permite a

observaccedilatildeo dos efeitos dependentes da temperatura como por exemplo a fusatildeo dos cristais detecccedilatildeo de formas

cristalinas (polimorfismo)[48ndash49]

Com base no comportamento oacuteptico eacute costume dividir as substacircncias em dois grandes grupos Num o iacutendice

de refracccedilatildeo eacute independente da direcccedilatildeo de propagaccedilatildeo da radiaccedilatildeo apresenta um valor uacutenico para uma dada

substacircncia Estas substacircncias satildeo designadas opticamente por isotroacutepicas A este grupo pertencem os soacutelidos

amorfos e os soacutelidos cristalinos com arranjo reticular cuacutebico O outro grupo eacute caracterizado por apresentar um

iacutendice de refracccedilatildeo dependente da direcccedilatildeo de propagaccedilatildeo da luz As substacircncias que a ele pertencem satildeo

designadas opticamente por anisotroacutepicas Deste grupo fazem parte todos os soacutelidos cristalinos com excepccedilatildeo

daqueles que tecircm arranjo reticular cuacutebico

Na Figura 42 representa-se o dispositivo utilizado na observaccedilatildeo de uma amostra com luz polarizada

Figura 42 ndash Esquema de um sistema para observaccedilatildeo de uma amostra com luz polarizada

Um meio isotroacutepico natildeo altera a cor da radiaccedilatildeo que nela incide Contudo produz um decreacutescimo de intensida-

de da radiaccedilatildeo que torna visiacuteveis contornos na amostra e portanto permite acompanhar variaccedilotildees de forma e

volume que nela ocorram As amostras anisotroacutepicas apresentam cor diferente da luz incidente

Procedimento experimental e equipamento utilizado

O equipamento usado esquematicamente representado na Figura 43 eacute constituiacutedo por uma placa de aqueci-

mento DSC 600 da Linkam systems por um bloco central constituiacutedo por uma unidade CI94 cuja funccedilatildeo eacute

controlar a temperatura nas etapas de aquecimento arrefecimento uma unidade LNP942 que controla a

refrigeraccedilatildeo uma unidade VTO232 e um computador Intel (R) Pentium (R) 4 que controla todo o sistema A

ceacutelula eacute aquecida com um microforno cuja temperatura eacute controlada por sensores de Pt100 Para a observaccedilatildeo

Polarizador Amostra Analisador Detector

61

oacuteptica foi utilizado um microscoacutepio Leica DMRB uma cacircmara de viacutedeo Sony CCD-IRISRGB modelo DXC-

151 AP um monitor Sony HR Triniton modelo PVM-2053MD e um gravador de viacutedeo Sony SV0-1500P VHS

VCR Na anaacutelise de imagem usou-se o software da Linkam systems com RTVMS (Real Time Viacutedeo Measurement

System)

As amostras foram preparadas por dispersatildeo de uma pequena quantidade do material a estudar na ceacutelula da

amostra sendo esta coberta com uma tampa A dispersatildeo do material na ceacutelula permite estudar o comporta-

mento de partiacuteculas isoladas o que poderaacute ser uacutetil no caso da amostra ter comportamento heterogeacuteneo As

imagens foram obtidas por utilizaccedilatildeo combinada de luz polarizada e de compensadores de onda o que confere

agrave imagem de fundo uma cor uacutenica e natildeo negra Usou-se uma ampliaccedilatildeo de 200X

As amostras foram estudadas aquecendo a amostra entre os 25ordmC e a fusatildeo tendo sido usada uma velocidade

de 10ordmCmin

Figura 43 ndash Representaccedilatildeo esquemaacutetica do equipamento usado em termomicroscopia A ndash Placa de aquecimento B ndash

Microscoacutepio C ndash Cacircmara de viacutedeo D ndash Computador E ndash Interface graacutefica F ndash Sistema de controle da refri-

geraccedilatildeo G ndash Interface de computador H ndash Viacutedeo gravador I ndash Monitor J ndash Depoacutesito de azoto liacutequido

4123 ndash Conjugaccedilatildeo dos meacutetodos de Termomicroscopia e DSC

Os resultados obtidos a partir de medidas de DSC satildeo normalmente reprodutiacuteveis e quantitativos mas natildeo

podem estar sempre prontamente correlacionadas com a respectiva transformaccedilatildeo de fase ou reacccedilatildeo quiacutemica

que ocorre na substacircncia Tecircm sido feitas tentativas para melhorar alguns meacutetodos termoanaliacuteticos atraveacutes de

uma correlaccedilatildeo entre os seus resultados e as mudanccedilas fiacutesicas ou quiacutemicas da substacircncia em questatildeo As combi-

naccedilotildees destes dois meacutetodos tecircm demonstrado grande sucesso Os efeitos que natildeo mostram nenhuma mudanccedila

de entalpia significativa com DSC podem muitas vezes ser detectadas com microscopia Por outro lado as

investigaccedilotildees termomicroscoacutepicas requerem muitas vezes estimativas dos calores de transformaccedilatildeo fusatildeo e

cristalizaccedilatildeo[50ndash51]

62

4124 ndash Espectroscopia de Absorccedilatildeo no Infravermelho

A Espectroscopia de Absorccedilatildeo no IV estaacute associada ao uso de radiaccedilatildeo electromagneacutetica nesta regiatildeo do espec-

tro para estudar a composiccedilatildeo e a estrutura da mateacuteria

A energia associada agrave absorccedilatildeo na gama do infravermelho eacute capaz de promover transiccedilotildees vibracionais-

rotacionais vibracionais ou rotacionais Considerando que a faixa mais usual de utilizaccedilatildeo corresponde agrave regiatildeo

do infravermelho meacutedio (4000 a 400 cm-1) o estudo das transiccedilotildees vibracionais eacute o mais importante Para que

uma moleacutecula seja capaz de absorver no infravermelho eacute necessaacuterio que ela apresente variaccedilotildees de momento

dipolar associada ao modo vibracional considerado[3652ndash54]

Assim quando um material for avaliado utilizando radiaccedilatildeo infravermelha seraacute obtido um espectro que rela-

ciona absorvacircncia versus comprimento de onda (normalmente eacute utilizado o nuacutemero de onda que eacute o inverso do

comprimento de onda) que indica a ocorrecircncia ou natildeo de absorccedilatildeo pelo material de energia associada agravequele

comprimento de onda Como os grupos funcionais absorvem em diferentes comprimentos de onda eacute possiacutevel

identificar os grupos quiacutemicos presentes na amostra

O polimorfismo em cristais de compostos orgacircnicos eacute causado por diferentes arranjos estruturais da mesma

moleacutecula Se as interacccedilotildees moleculares no cristal satildeo bastantes fortes decorrentes de um fenoacutemeno como as

ligaccedilotildees de hidrogeacutenio as diferenccedilas nas formas polimoacuterficas podem ser evidenciadas com teacutecnicas como a

Espectroscopia de Absorccedilatildeo no Infravermelho IV

Reflectacircncia Total Atenuada (ATR)

Em 1961 Fahrenfort descreveu uma nova teacutecnica para obtenccedilatildeo de espectros de infravermelho para compostos

orgacircnicos a Reflectacircncia Total Atenuada (ATR ndash Attenuated Total Reflectance)

O modo de ATR eacute uma teacutecnica natildeo destrutiva que permite a obtenccedilatildeo de espectros de amostras soacutelidas ou

liacutequidas tais como soacutelidos pouco soluacuteveis poacutes pastas entre outras Eacute tambeacutem adequado para caracterizaccedilatildeo de

materiais que sejam demasiado finos ou que absorvam demasiado intensamente quando analisados por espec-

troscopia de transmitacircncia Na espectroscopia de infravermelhos por ATR a superfiacutecie da amostra eacute colocada

em contacto com a superfiacutecie de um cristal apropriado muitas vezes feito de Germeacutenio (Ge) ou de Seleneto de

Zinco (ZnSe) A radiaccedilatildeo infravermelha proveniente da fonte passa atraveacutes do cristal Quando o acircngulo de

incidecircncia na interface amostra cristal excede o acircngulo criacutetico a reflexatildeo total interna da radiaccedilatildeo ocorre e uma

onda evanescente eacute estabelecida na interface A radiaccedilatildeo eacute reflectida atraveacutes do cristal penetrando na amostra a

cada reflexatildeo ao longo da superfiacutecie do cristal (como esquematizado na figura seguinte Figura 44)

63

Figura 44 ndash Sistema ATR de muacuteltipla reflexatildeo

O feixe de radiaccedilatildeo perde energia no comprimento de onda em que o material da amostra absorve Apoacutes este

processo a radiaccedilatildeo atenuada resultante eacute direccionada do cristal para o percurso normal do feixe no espectro-

fotoacutemetro sendo medida pelo detector originando o espectro da amostra A profundidade da penetraccedilatildeo da

radiaccedilatildeo na amostra e o nuacutemero total de reflexotildees ao longo do cristal podem ser controlados pela variaccedilatildeo do

acircngulo de incidecircncia assim como pela selecccedilatildeo do tipo de cristal

Num espectrofotoacutemetro ATR tem de existir um contacto muito proacuteximo entre a amostra e a superfiacutecie do cris-

tal uma vez que o efeito ATR tem lugar nesta Daiacute que se utilize por vezes uma prensa de modo a garantir um

perfeito contacto entre a superfiacutecie da amostra e o cristal como no caso dos soacutelidos particulados

Nesta teacutecnica pouca ou nenhuma preparaccedilatildeo da amostra eacute requerida o que constitui uma grande vantagem nos

estudos de polimorfismo podendo ser usada na anaacutelise de uma grande variedade de soacutelidos e liacutequidos consoan-

te o tipo de cristal

Eacute importante realccedilar que apesar dos benefiacutecios esta teacutecnica possui algumas limitaccedilotildees que incluem a sensibili-

dade inferior em comparaccedilatildeo agrave proporcionada pelos meacutetodos convencionais

Procedimento experimental e equipamento utilizado

Os estudos de espectroscopia de absorccedilatildeo no infravermelho foram realizados num espectroacutemetro FTIR Ther-

moNicolet IR300 resoluccedilatildeo de 1cm-1 com a teacutecnica da pastilha de KBr e num PerkinElmer Spectrum 400 FT-

IRATR resoluccedilatildeo de 1cm-1

As amostras foram preparadas misturando-se uma certa quantidade de amostra com brometo de potaacutessio (cer-

ca de 07 mg de amostra e 100 mg de KBr)

4125 ndash Difracccedilatildeo de Raios X

Dentre as vaacuterias teacutecnicas de caracterizaccedilatildeo de materiais a teacutecnica de difracccedilatildeo de raios X eacute a mais indicada na

determinaccedilatildeo das fases cristalinas presentes nesses materiais Isto eacute possiacutevel porque nos cristais os aacutetomos se

64

ordenam em planos cristalinos separados entre si por distacircncias da mesma ordem de grandeza dos comprimen-

tos de onda dos raios X

Ao incidir um feixe de raios X num cristal o mesmo interage com os aacutetomos presentes originando o fenoacutemeno

de difracccedilatildeo A difracccedilatildeo de raios X ocorre segundo a Lei de Bragg (Equaccedilatildeo 1) a qual estabelece a relaccedilatildeo

entre o acircngulo de difracccedilatildeo e a distacircncia entre os planos que a originaram (caracteriacutesticos para cada fase cristali-

na)[55]

Figura 45 ndash Difracccedilatildeo de raios X e a Lei de Bragg[56]

A principal aplicaccedilatildeo da difracccedilatildeo de raios X refere-se agrave identificaccedilatildeo de compostos cristalinos sejam eles orgacirc-

nicos ou inorgacircnicos

Os planos de difracccedilatildeo e as suas respectivas distacircncias interplanares bem como as densidades de aacutetomos (elec-

trotildees) ao longo de cada plano cristalino satildeo caracteriacutesticas especiacuteficas e uacutenicas de cada substacircncia cristalina da

mesma forma que o padratildeo difractomeacutetrico por ela gerado Dentre as vantagens da teacutecnica de difracccedilatildeo de raios

X para a caracterizaccedilatildeo de fases destacam-se a simplicidade e rapidez do meacutetodo a confiabilidade dos resulta-

dos obtidos (pois o perfil de difracccedilatildeo obtido eacute caracteriacutestico para cada fase cristalina) a possibilidade de anaacutelise

de materiais compostos por uma mistura de fases e uma anaacutelise quantitativa destas fases[55]

Os ensaios de difracccedilatildeo de raios X de poacute foram realizados no Centro de Estudos de Materiais no Departamen-

to de Fiacutesica da Universidade de Coimbra

Procedimento experimental e equipamento utilizado

Foi preenchido um capilar de vidro com o poacute obtido pela moagem dos soacutelidos As amostras foram colocadas

num difractoacutemetro de poacute ENRAF-NONIUS (equipado com um detector CPS120 por INEL) e os dados foram

recolhidos durante 5h usando a geometria Debye-Scherrer Foi usada radiaccedilatildeo Cu Kα1 (λ = 1540598Aring) Como

calibrante externo foi usado o AlK(SO4)212H2O

Lei de Bragg nλ = 2d sen θ (Equaccedilatildeo 1) n nuacutemero inteiro (ordem de difracccedilatildeo) λ comprimento de onda dos raios X incidentes d distacircncia interplanar θ acircngulo de difracccedilatildeo

65

Bibliografia

[1] ndash Vencato I Estruturas Cristalinas por Difracccedilatildeo de Raios-X Caderno Brasileiro de Ensino de Fiacutesica Volume 5

(1988)

[2] ndash Atkins P Paula J Atkins Fiacutesico-Quiacutemica LTC Volume 1 7ordfEdiccedilatildeo (2003-2004)

[3] ndash Drago R Physical Methods For Chemists 2ordf Ed Saunders amp H B J College Publishers 17 (1992) 702

[4] ndash Giron D Thermochimica Acta 248 (1995) 1

[5] ndash Nangia A Accounts of Chemical Research 41 5 (2008) 595

[6] ndash Froehlich PE Gasparotto FS Journal of Basic and Applied Pharm Sciences 26 3 (2005) 205

[7] ndash Llinagraves A Goodman J Drug Discovery Today 13 516 (2008) 198

[8] ndash Costa L Universidade Federal do Rio Grande do Sul ldquoAvaliaccedilatildeo do Polimorfismo de Faacutermacos utiliza-

dos para a produccedilatildeo de medicamentos geneacutericos no Brasilrdquo (2005)

[9] ndash Lachman L Liebeman HA et all Teoria e Praacutetica na Induacutestria Farmacecircutica 1 (2005) 505

[10] ndash Bernstein J Crystal Polymorphism Engineering of Crystalline Materials Properties Springer Netherlands (2008) 87

[11] ndash Rodriacuteguez-Spong B Price C et all D Advanced Drug Delivery 56 (2004) 241

[12] ndash Buerger A Ramberger R Mikrochimica Acta 2 (1979) 259

[13] ndash Erdemir D Lee A et all Accounts of Chemical Research 42 (2009) 621

[14] ndash Manrich S Zanotto E et all Poliacutemeros Ciecircncia e Tecnologia ldquoAplicabilidade da Teoria Claacutessica da Nuclea-

ccedilatildeo Modificada (CD-CNT) agrave Cristalizaccedilatildeo de Poliacutemerosrdquo

[15] ndash Aaltonen J Allesoslash M et all European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics 71 (2009) 23

[16] ndash Chis V Picircrnau A et all Chemical Physics 316 (2005) 153

[17] ndash wwwffuppttoxicologiamonografiasano0304TuberculosedocPIRAZINAMIDAhtml

[18] ndash Becker C Dressman JB et all Journal of Pharmaceutical Sciences 97 9 (2008) 3709

[19] ndash Takaki Y Sasada Y Watanabeacute T Acta Crystallographica 13 (1960) 693

[20] ndash Ro G Sorum H Acta Crystallographica B28 (1972) 991

[21] ndash Ro G Sorum H Acta Crystallographica B28 (1972) 1677

[22] ndash Nakata K Takaki Y Memoirs of Osaka Kyoiku University Ser III Natural science and applied science 36 (1987)

93

[23] ndash Borba A Albrecht M et all Physical Chemistry Chemical Physics 10 (2008) 7010

[24] ndash Takano T Sasada Y et all Acta Crystallographica 21 (1966) 514

[25] ndash Borba A Zavaglia A et all Journal of Physical Chemistry A 112 (2008) 45

[26] ndash Marques L Departamento e Centro de Quiacutemica da Universidade de Eacutevora ldquoO Ibuprofeno Um faacutermaco com

sucessordquo

[27] ndash Perlovich G Kurkov S et all Journal of Pharmaceutical Sciences 93 (2004) 654

[28] ndash Rasenack N Muumlller B International Journal of Pharmaceutics 245 (2002) 9

[29] ndash Carvalho P Cass Q et all Brazilian Journal of Chemical Engineering 23 (2006) 291

[30] ndash Khan G Jiabi Z Drug Development and Industrial Pharmacy 24(5) (1998) 463

[31] ndash Rasenack N Muumlller W Development and Industrial Pharmacy 28 (2002) 1077

66

[32] ndash Dudognon E Danegravede F et all Pharmaceutical Research 25 (2008) 2853

[33] ndash wwwscribdcomdoc4003825Fisica-Difraccao-de-Raio-X (28082010)

[34] ndash Delgado M Marquez F et all Spectroscopy Lett 21 (1998) 841

[35] ndash Lautie A Froment F et all Spectroscopy Lett 9 (1976) 289

[36] ndash Chis V Pirnau A et all Chemical Physics 316 (2005) 153

[37] ndash Kalkar K Bhosekar M et all Spectrochimica Acta Part A 45 (1989) 635

[38] ndash Favila A Gallo M Mitnik D Journal of Molecular Modeling 13 (2007) 505

[39] ndash Gunasekaran S Sailatha E et all Indian Journal of Pure and Applied Physics 47 (2009) 259

[40] ndash Akyuz S Journal of Molecular Structure 651 (2003) 541

[41] ndash Jurneacuteen P Werngren J et all Antimicrobial Agents and Chemotheraphy 52 5 (2008) 1852

[42] ndash Garekani H Sadeghi F et all Drug Development and Industrial Pharmacy 27(8) (2001) 803

[43] ndash Kawakami K Miyoshi K et all Journal of Pharmaceuticals Sciences 95 (2006) 1354

[44] ndash Lee T Chang G Crystal Growth and Design 9 (2009) 3551

[45] ndash Xue Y Zhao Q et all Journal of Colloid and Interface Science 243 (2001) 388

[46] ndash Sabbah R An W et all Thermochimica Acta 331 (1999) 93

[47] ndash Gatta G Richardson J et all Pure and Applied Chemistry 78 (2006) 1455

[48] ndash Seefeldt K Miller J et all Journal of Pharmaceutical Sciences 96 5 (2007) 1147

[49] ndash Charsley E Stewart C et all Journal of Thermal Analysis and Calorimetry 72 (2003) 1087

[50] ndash Celis K Driessche I et all Measurement Science Review 1 1 (2001) 181

[51] ndash Wiedemann H Bayer G Journal of Thermal Analysis 30 (1985) 1273

[52] ndash wwwgooglept

[53] ndash Brittain H Journal of Pharmaceutical Sciences 86 4 (1997) 405

[54] ndash Norris T Aldridge P Sekulic S Analyst 122 (1997) 549

[55] ndash Albers A Melchiades F et all Ceracircmica 48 305 (2002) 34

[56] ndash Kahn H PMI-2201 Difracccedilatildeo de Raios X 1

[57] ndash Tuberculosis 88 2 (2008) 141

[58] ndash Akyuz S Journal of Molecular Structure 651-653 (2003) 541

[59] ndash Brittain H (ed) Physical Characterization of Pharmaceutical Solids (1995)

[60] ndash Šestaacutek J Comprehensive Analytical Chemistry XII XI (1984)

[61] ndash Casimiro MH Leal JP et all Anaacutelise Calorimeacutetrica aplicada a Poliacutemeros Bioloacutegicos 29

[62] ndash Yu-Chu M Li Thermochimica Acta 476 (2008) 1

[63] ndash Morbidoni H Quiacutemica Viva 3 (2004)

[64] ndash Yoshida S Pharmaceutical Society of Japan 11 5 (1963) 628

[65] ndash Sreevatsan S Pan X et all Antimicrobial Agents and Chemotheraphy 41 3 (1997) 636

[66] ndash Wesotowski M Konarski T Journal of Thermal Analysis 45 (1995) 1199

[67] ndash Vippagunta S Brittain H Grant D Advanced Drug Delivery 48 (2001) 3

[68] ndash Nunes S Euseacutebio M et all International Journal of Pharmaceutics 285 (2004) 13

[69] ndash Akalin E Akyuz S Vibrational Spectroscopy 42 (2006) 333

[70] ndash Szablowicz M Karpiński A et all Transition Metal Chemistry 31 (2006) 1075

67

[71] ndash Castro R Maria T et all Crystal Growth amp Design 10 (2010) 274

[72] ndash Correcirca R Lima D et all Laboratoacuterio de Cristalografia Instituto de Fiacutesica de Satildeo CarlosUSP

[73] - Buerger A Ramberger R Mikrochimica Acta 2 (1979) 273

[74] ndash Wirth D Stephenson G Organic Process Research amp Development 1 (1997) 55

[75] ndash Wang Y Li Y et all Spectrochimica Acta Part A 56 (2000) 2637

[76] ndash Byrn S Pfeiffer R et all Pharmaceutical Research 12 (1995) 945

[77] ndash Khankari R Grant D Thermochimica Acta 248 (1995) 61

[78] ndash Gavezzotti A Fillippini G Journal of the American Chemical Society 117 (1995) 12299

[79] ndash Hancock B Zografi G Journal of Pharmaceuticals Sciences 86 (1997) 1

[80] ndash Yu L Advanced Drug Delivery Reviews 48 (2001) 27

[81] ndash Kitamura M Journal of Crystal Growth 237-239 (2002) 2205

[82] ndash Snider D Addicks W et all Advanced Drug Delivery Reviews 56 (2004) 391

[83] ndash Allesoslash M Berg F et all Journal of Pharmaceuticals Sciences 97 (2008) 2145

[84] ndash Lerdkanchanaporn S Dollimore D Journal of Thermal Analysis 49 (1997) 879

[85] ndash Beach J Park M et all Pharmaceutical Development and Technology 10 (2005) 413

[86] ndash Passerini N Albertini B et all European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics 15 (2002) 71

68

69

Apecircndice

70

71

Algoriacutetmo de decisatildeo Q6A

(1)

Pesquisa de polimor-fos com o novo

faacutermaco

Apresenta diferentes polimorfos

NAtildeO Nenhuma acccedilatildeo a ser

tomada

SIM

Caracterizar as formas por - Difracccedilatildeo de raios-X de poacute - DSC Anaacutelise Teacutermica - Microscopia - Espectroscopia

IR PARA 2

72

(2)

Os polimorfos apre-sentam diferentes

propriedades

NAtildeO

SIM

Afecta a seguranccedila e a eficaacutecia do faacutermaco

Nenhum teste ou criteacuterio de aceitaccedilatildeo para o faacutermaco

NAtildeO

SIM

Estabelecer um criteacuterio de aceitaccedilatildeo para os polimorfos do faacutermaco IR PARA 3

73

(3)

Observa-se em (1) que primeiramente se estabelecem as caracteriacutesticas das possiacuteveis formas cristalinas do faacuter-

maco e as suas propriedades fiacutesico-quiacutemicas conforme o caso bem como a sua forma de detecccedilatildeo pelas meto-

dologias indicadas

Posteriormente a acccedilatildeo (2) visa estabelecer o impacto destas formas polimoacuterficas na seguranccedila e eficaacutecia do

faacutermaco auxiliando na determinaccedilatildeo de criteacuterios de aceitaccedilatildeo do faacutermaco e na avaliaccedilatildeo do risco sanitaacuterio que

representa tal fenoacutemeno num caso especiacutefico Havendo este risco o ICH estabeleceu em (3) vias de monitori-

zaccedilatildeo das alteraccedilotildees

O faacutermaco encontra-se dentro dos criteacuterios de

aceitaccedilatildeo dos ensaios de qualidade com modifica-

ccedilatildeo na proporccedilatildeo dos polimorfos

SIM Nenhum teste ou criteacuterio de aceitaccedilatildeo

para o faacutermaco

NAtildeO

Monitorar o polimorfismo durante a estabilidade do faacutermaco

A modificaccedilatildeo pode afectar a seguranccedila ou a

eficaacutecia

NAtildeO Natildeo haacute necessidade de estabelecer criteacuterios de aceitaccedilatildeo para polimorfis-

mo do faacutermaco

SIM

Estabelecer criteacuterios de aceitaccedilatildeo consis-tente com a seguranccedila eou eficaacutecia

41

000

005

010

015

1612

316832751294

695

749

784

825

996

1043

10881155

1221

1246

1288

1386

1440

1468

15671586

1668

C 105

000

007

014

16143060

327434113450

1567

695

749

793

825

910

996

104310911164

1250

1288

1386

1443

1468

1586

Ab

so

rva

ncia

u

a

C 95

3300 3000 2700 1600 1400 1200 1000 800

000

008

016

3060

3451

15671601

1662

31663432

698

755

793

828907

996

10401094

1145

1285

1386

1440

15861659

3166

3273

Numero de onda cm-1

C 253415

Figura 226 ndash Espectro de IVATR da PA comercial a) composto de partida b) apoacutes aquecimento ateacute 95ordmC c) apoacutes

aquecimento ateacute 105ordmC

Eacute interessante verificar a semelhanccedila do perfil das bandas do espectro da picolinamida comercial Figura 226 a)

na regiatildeo de elongaccedilatildeo do NndashH com o dos espectros dos polimorfos α e δ da pirazinamida (Figuras 25 e 27)

Relembremos que nestas duas fases da pirazinamida haacute associaccedilatildeo molecular com a formaccedilatildeo de dois diacutemeros

centrossimeacutetricos que estatildeo tambeacutem presentes no cristal da picolinamida

Os espectros dos soacutelidos resultantes dos diferentes tratamentos teacutermicos diferem principalmente como espera-

do na regiatildeo de elongaccedilatildeo do NndashH e na amida I O espectro c) apresenta grande semelhanccedila com o obtido por

Fausto e Colaboradores [23 25] para um cristal obtido por annealing dum filme de vidro a T = 280 K e corres-

ponde a um polimorfo diferente do que estaacute presente na amostra de partida

O espectro apresentado na Figura 226 b) na interpretaccedilatildeo que temos vindo a fazer seria originado por uma

mistura de polimorfos Para a validaccedilatildeo desta interpretaccedilatildeo seraacute essencial proceder ao estudo por difracccedilatildeo de

raios-X de poacute das amostras preparadas de modo idecircntico

Numa nota final apresenta-se na Figura 227 A o espectro FTIRATR registado apoacutes moagem da amostra de

picolinamida comercial em almofariz no procedimento habitualmente usado na preparaccedilatildeo de pastilha para

infravermelho Como eacute evidente da comparaccedilatildeo com o espectro da amostra analisada sem preparaccedilatildeo Figura

227 B a moagem produz alteraccedilatildeo da forma polimoacuterfica Lembremos que na obtenccedilatildeo do espectro de difrac-

ccedilatildeo de raios-X de poacute apresentado na Figura 219 se procedeu agrave moagem do composto Seraacute portanto necessaacute-

rio realizar mais ensaios sobre a amostra comercial para confirmar as conclusotildees que a Figura 219 indica as

diferenccedilas observadas nos difractogramas poderatildeo resultar da moagem da amostra

a)

b)

c)

42

3600 3500 3400 3300 3200 3100 3000 2900 2800

000

005

010

015

Ab

so

rvacircn

cia

(u

a)

Numero de onda (cm-1)

B Amostra comercial

A Amostra comercial sujeita a moagem

1600 1400 1200 1000 800 600

000

005

010

015

020

025

030

Abso

rvacirc

ncia

(u a

)

Numero de onda (cm-1)

B Amostra comercial

A Amostra comercial sujeita a moagem

Figura 227 ndash Espectro de IVATR da picolinamida a) 3600 ndash 2800 cm-1 b) 1700 ndash 600 cm-1 A amostra comercial sujeita

a moagem B amostra comercial

222 ndash Estudo da Picolinamida cristalizada em acetato de etilo e em etanol

A investigaccedilatildeo do comportamento teacutermico das diferentes amostras obtidas por cristalizaccedilatildeo em soluccedilatildeo por

calorimetria diferencial de varrimento de 25ordmC ateacute agrave fusatildeo estaacute ilustrado nas Figuras 228 a 229 Para os soacutelidos

obtidos por cristalizaccedilatildeo em etanol e em acetato de etilo agrave temperatura ambiente eacute registado um pico de fusatildeo

largo com temperatura de onset entre 96 e 97ordmC e entalpia compreendida entre 15 e 18 kJmol Os ensaios

foram efectuados 3 semanas apoacutes a preparaccedilatildeo das amostras e natildeo eacute expectaacutevel que a largura do pico possa ser

devida agrave contaminaccedilatildeo com o solvente Em ensaios realizados dois meses mais tarde verificou-se que natildeo ocor-

reu alteraccedilatildeo na amostra cristalizada de etanol enquanto que evoluccedilatildeo niacutetida teve lugar na amostra cristalizada

de acetato de etilo agrave temperatura ambiente Figuras 230 e 231

Na amostra obtida por cristalizaccedilatildeo em acetato de etilo com evaporaccedilatildeo do solvente a 4ordmC para aleacutem deste

primeiro pico eacute tambeacutem observado um segundo pico com temperatura de onset Tonset ~ 105ordmC Estes resulta-

dos apontam para a existecircncia de polimorfos gerados concomitantemente por este meacutetodo de cristalizaccedilatildeo

estando previstas novas experiecircncias para verificar a reprodutibilidade dos resultados e caso esta se confirme a

investigaccedilatildeo do soacutelido obtido por difracccedilatildeo de raios-X de poacute e de monocristal

a) b)

43

20 40 60 80 100 120

20

25

30

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

b) PA em acetato de etilo (frio)

a) PA em acetato de etilo (T amb)

Figura 228 ndash Curvas de DSC para a PA cristalizada em acetato de etilo β = 10ordmCmin a) meacutetodo P1prime m = 147 mg b)

meacutetodo P2prime m = 148 mg

20 40 60 80 100 120

20

25

30

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

b) PA em etanol (frio)

a) PA em etanol (T amb)

Figura 229 ndash Curvas de DSC para a PA cristalizada em etanol β = 10ordmCmin a) meacutetodo P1prime m = 152 mg b) meacutetodo

P2prime m = 149 mg

44

20 40 60 80 100 120

20

30

40

50

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

b) Aquecimento em Maio

a) Aquecimento em Marccedilo

Figura 230 ndash Curvas de DSC para a PA cristalizada em acetato de etilo agrave temperatura ambiente β = 10ordmCmin a) aque-

cimento em Marccedilo m = 138 mg b) aquecimento em Maio m = 135 mg

20 40 60 80 100 120

20

22

24

26

28

Flu

xo

de

Calo

r (m

W)

Temperatura (C)

b) Aquecimento em Maio

a) Aquecimento em Marccedilo

Figura 231 ndash Curvas de DSC para a PA cristalizada em etanol agrave temperatura ambiente β = 10ordmCmin a) aquecimento em

Marccedilo m = 139 mg b) aquecimento em Maio m = 144 mg

23 Estudo do Ibuprofeno

Como referido na secccedilatildeo 143 estaacute descrito que a mesma forma polimoacuterfica do ibuprofeno eacute obtida por crista-

lizaccedilatildeo em vaacuterios solventes e seguindo vaacuterios meacutetodos experimentais Os cristais tecircm morfologias diferentes e

propriedades mecacircnicas diferentes [28303142]

45

Neste capiacutetulo apresentam-se os resultados preliminares dum estudo calorimeacutetrico das amostras soacutelidas do ibu-

profeno cristalizadas em diferentes solventes e tambeacutem de amostras comerciais de duas origens distintas reali-

zado com o objectivo de averiguar o seu comportamento teacutermico

As formas soacutelidas obtidas por cristalizaccedilatildeo a partir das soluccedilotildees do ibuprofeno estatildeo apresentadas na tabela

seguinte

Tabela 28 ndash Imagens de formas soacutelidas do Ibuprofeno obtidas em diferentes condiccedilotildees experimentais (luz pola-

rizada 200x)

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

1

-

Comercial Sigma

4

Acetona

P2

2

Acetona

P1

5

n-Hexano

P2

3

n-Hexano

P1

Efectuou-se um estudo por difracccedilatildeo de raios-X de poacute das amostras de Ibuprofeno da Sigma e da amostra cris-

talizada de n-Hexano agrave temperatura ambiente O difractograma obtido experimentalmente para a amostra da

Sigma e o simulado para a forma I estatildeo representados na Figura 232 O espectro obtido para a amostra crista-

lizada em n-hexano era indistinguiacutevel destes

0 10 20 30 40

Inte

nsid

ad

e

2Theta

b) IBP Sigma

a) IBP forma I

Figura 232 ndash Espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute do ibuprofeno a) forma I b) Sigma

46

Da comparaccedilatildeo entre os dois difractogramas eacute possiacutevel afirmar que em ambos os casos as moleacuteculas tecircm a

mesma orientaccedilatildeo cristalograacutefica

Iniciou-se o estudo das amostras de ibuprofeno comercial da Sigma e da USP por Calorimetria Diferencial de

Varrimento com uma velocidade de varrimento β = 10ordmCmin realizando um aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC

(Figuras 233 e 234)

20 30 40 50 60 70 80 90

20

25

30

35

40

Temperatura (C)

Flu

xo d

e C

alo

r (m

W)

Figura 233 ndash Curva de DSC para o IBP comercial Sigma aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC β = 10ordmCmin m = 125mg

20 30 40 50 60 70 80 90

20

22

24

26

28

Temperatura (C)

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Figura 234 ndash Curva de DSC para o IBP USP aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC β = 10ordmCmin m = 134mg

As curvas de DSC apresentam apenas um sinal endoteacutermico estando os paracircmetros caracteriacutesticos da curva de

fusatildeo apresentados na Tabela 29

47

Tabela 29 ndash Valores de temperatura e de entalpia da transiccedilatildeo de fase registada no

aquecimento do ibuprofeno amostra da Sigma e da USP β = 10ordmCmin

Sigma USP

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

1 747 251 752 257 2 753 253 752 256 3 751 260 752 256 4 751 246 752 257

Meacutedia e desvio padratildeo 751plusmn03 253plusmn05 752plusmn005 257plusmn005

Natildeo haacute diferenccedilas significativas entre os resultados obtidos para as duas amostras apesar do pico de fusatildeo da

amostra da USP ser mais estreito

O estudo das amostras ibuprofeno obtidas por cristalizaccedilatildeo de acetona (P1 e P2) foi realizado por calorimetria

diferencial de varrimento na mesma gama de temperatura com velocidades de varrimento diferentes (β =

10ordmCmin e β = 2ordmCmin Figura 235)

70 75 80

18

20

22

24

26

28

30

32

34

36

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

2 - Cristalizaccedilao a frio

1 - Cristalizaccedilao agrave T amb

70 75 80

18

20

22

24

26

28

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

4 - Cristalizaccedilao a frio

3 - Cristalizaccedilao agrave T amb

Figura 235 ndash Curva de DSC para o IBP cristalizado de acetona procedimentos P1rsquo e P2rsquo aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC

a) β = 10ordmCmin m = 134mg b) β = 2ordmCmin 3 m = 138mg 4 m = 135 mg

O pico de fusatildeo obtido a partir da amostra cristalizada agrave temperatura ambiente apresenta-se parcialmente divi-

dido Uma explicaccedilatildeo comum para este facto eacute a existecircncia de polimorfismo Os paracircmetros caracteriacutesticos

destas curvas estatildeo apresentados na Tabela 210

a) b)

3

4

48

Tabela 210 ndash Valores de temperatura e de entalpia da transiccedilatildeo de fase registada no aquecimento do ibuprofeno

cristalizado de acetona β = 10ordmCmin e β = 2ordmCmin

A partir dos resultados apresentados na Tabela 210 podemos concluir que os cristais obtidos por cristalizaccedilatildeo a

baixa temperatura fundem aproximadamente 1ordmC abaixo dos cristais obtidos por cristalizaccedilatildeo agrave temperatura

ambiente Verifica-se ainda que mesmo a velocidades de varrimento diferentes os cristais obtidos nas mesmas

condiccedilotildees apresentam temperatura de fusatildeo muito semelhante

Os termogramas obtidos no estudo do ibuprofeno cristalizado de n-hexano (P1 e P2) por calorimetria dife-

rencial de varrimento com velocidades de varrimento diferentes (β = 10ordmCmin e β = 2ordmCmin) estatildeo apre-

sentados na Figura 236 e na Tabela 211

70 75 80

12

14

16

18

20

22

24

26

28

30

32

34

36

38

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

2 - Cristalizaccedilao a frio

1 - Cristalizaccedilao agrave T amb

70 75 80

20

22

24

26

28

30

Flu

xo d

e C

alo

r (m

W)

Temperatura (C)

4 - Cristalizaccedilao a frio

3 - Cristalizaccedilao agrave T amb

Figura 236 ndash Curva de DSC para o IBP cristalizado de n-hexano procedimentos P1rsquo e P2rsquo aquecimento de 25ordmC ateacute

95ordmC a) β = 10ordmCmin 1 m = 143mg 2 m = 139 mg b) β = 2ordmCmin 3 m = 140mg 4 m = 137 mg

A partir dos resultados podemos concluir que os cristais obtidos agrave temperatura ambiente e os cristais obtidos

com a cristalizaccedilatildeo a frio natildeo apresentam grande diferenccedila a niacutevel de temperatura e entalpia de fusatildeo No entan-

to o sinal obtido a partir da amostra cristalizada agrave temperatura ambiente aquecida tanto a 10ordmCmin como a

2ordmCmin apresenta-se dividido apesar da divisatildeo ser mais notoacuteria a 2ordmCmin

Cristalizaccedilatildeo agrave T amb Cristalizaccedilatildeo a frio

β 10ordmCmin 2ordmCmin 10ordmCmin 2ordmCmin

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

1 747 215 751 203 733 223 737 232

2 739 233 731 201 733 219 738 228

3 752 228 731 219 744 223 739 229

4 749 237 745 237 738 223 739 231

5 752 249 746 243 742 218 740 230

6 749 235 760 241 743 224 736 229

Meacutedia e desvio padratildeo 748plusmn05 233plusmn11 744plusmn10 224plusmn17 739plusmn05 222plusmn03 738plusmn02 230plusmn02

a) b)

49

Tabela 211 ndash Valores de temperatura e de entalpia da transiccedilatildeo de fase registada no aquecimento do ibuprofeno

cristalizado de n-hexano β = 10ordmCmin e β = 2ordmCmin

A partir dos resultados obtidos por DSC verificou-se que tanto a amostra cristalizada de acetona como a amos-

tra cristalizada de n-hexano ambas agrave temperatura ambiente apresentavam um pico de fusatildeo composto o que

pode indicar a ocorrecircncia de transiccedilotildees soacutelido-soacutelido e aleacutem disso temperatura de fusatildeo que difere da das

amostras obtidas na Sigma e na USP Sendo assim fez-se um estudo mais pormenorizado das amostras cristali-

zadas de n-hexano por comparaccedilatildeo com as amostras de ibp da Sigma e da USP por espectroscopia de IV para

caracterizaccedilatildeo da forma inicial A Figura 237 mostra os espectros de espectroscopia de IV-ATR das amostras

3000 2800 2600 2400

000

005

010

015

020

2540

2540

2540

2542

2601

2601

2601

2601

2631

2631

2631

2631

2729

2728

2728

2728

2850

2850

2850

2850

2868

2868

2868

2868

2877

2875

2875

2876

2924

2922

2922

2924

2954

2954

2956

Ab

so

rvacirc

ncia

(u

a

)

Numero de Onda (cm-1)

IBP USP

IBP comercial

IBP n-Hexano (frio)

IBP n-Hexano (Tamb)

2954

1800 1600 1400 1200 1000 800

000

005

010

015

020

025

030

035

040

045

050668

690747

779

849

867936

948

9701007

1070

1092

1124

1184

1231

12681320

1379

1419

14621506

Ab

so

rvacircncia

(u

a

)

Numero de Onda (cm-1)

IBP USP

IBP comercial

IBP n-Hexano (frio)

IBP n-Hexano (Tamb)

1712

Figura 237 ndash Espectro de IV (25ordmC) ibp USP ibp Sigma e ibp cristalizado de n-hexano a) 3100 ndash 2400 cm-1 b) 1800 ndash

650 cm-1

Os espectros de infravermelho das amostras a 25ordmC apontam para que se trate da mesma forma polimoacuterfica

Espectros de difracccedilatildeo de raios-X de poacute da amostra da Sigma e da amostra obtida por cristalizaccedilatildeo em n-

hexano natildeo mostraram tambeacutem diferenccedilas

Assim sendo a partir destes resultados natildeo satildeo detectadas diferenccedilas significativas entre as amostras de partida

e entatildeo as diferenccedilas registadas no comportamento teacutermico natildeo apontam para polimorfismo mas para altera-

ccedilotildees na formaccedilatildeo dos cristais nomeadamente no crescimento e tamanho das partiacuteculas[43ndash45] Estudos adicio-

nais satildeo necessaacuterios para confirmar esta hipoacutetese

Cristalizaccedilatildeo agrave T amb Cristalizaccedilatildeo a frio

β 10ordmCmin 2ordmCmin 10ordmCmin 2ordmCmin

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

1 741 224 744 236 742 247 744 249

2 744 223 748 234 746 242 742 247 3 740 225 745 238 743 246 740 242

4 743 227 747 237 743 243 745 240 Meacutedia e desvio padratildeo 742plusmn02 225plusmn02 746plusmn02 236plusmn02 743plusmn01 244plusmn02 743plusmn02 245plusmn04

50

51

Capiacutetulo 3

52

53

3 Conclusotildees

Alguns pontos discutidos nesta dissertaccedilatildeo merecem ser referidos como observaccedilotildees conclusivas A Calorime-

tria Diferencial de Varrimento (DSC) eacute um valioso instrumento de investigaccedilatildeo para caracterizar formas poli-

moacuterficas Com esta teacutecnica recolhe-se uma grande riqueza de informaccedilatildeo em relaccedilatildeo agrave estabilidade da substacircn-

cia em estudo tipo de transformaccedilatildeo que ocorre a uma dada temperatura por aquecimento ou arrefecimento e

mecanismo que preside a cada uma das transformaccedilotildees observadas Mas por si soacute esta teacutecnica natildeo eacute suficiente

para identificar a existecircncia de diferentes polimorfos de um mesmo composto Daiacute haver a necessidade de efec-

tuar um estudo mais completo utilizando teacutecnicas como a termomicroscopia espectroscopia de absorccedilatildeo no

infravermelho e ainda difracccedilatildeo de raios X de poacute

Conseguiram obter-se amostras puras de trecircs formas polimoacuterficas da pirazinamida a forma alfa (PZA comercial

e cristalizada em aacutegua) a forma delta (PZA cristalizada de acetona) e a forma gama (PZA obtida por liofiliza-

ccedilatildeo) as quais foram caracterizadas por espectroscopia de infravermelho

O polimorfo alfa da pirazinamida (α-PZA) e a forma delta (δ-PZA) por aquecimento transformam-se no poli-

morfo gama (γ-PZA) A forma gama por sua vez por aquecimento natildeo sofre qualquer transformaccedilatildeo de fase

ateacute agrave fusatildeo Foi possiacutevel tambeacutem identificar a transiccedilatildeo δrarrα em amostra do polimorfo delta quando contami-

nado com a forma alfa

Podemos ainda concluir mediante os resultados obtidos e com os conhecimentos adquiridos que estamos

perante casos de enantiotropia sendo o polimorfo delta a forma termodinamicamente estaacutevel agrave temperatura

ambiente Todos os polimorfos de pirazinamida satildeo cineticamente estaacuteveis agrave temperatura ambiente

No que diz respeito agrave picolinamida eacute interessante verificar a semelhanccedila do perfil das bandas do espectro da

picolinamida comercial na regiatildeo de elongaccedilatildeo do NndashH com o dos espectros dos polimorfos α e δ da pirazi-

namida Relembremos que nestas duas fases da pirazinamida haacute associaccedilatildeo molecular com a formaccedilatildeo de dois

diacutemeros centrossimeacutetricos que estatildeo tambeacutem presentes no cristal da forma I da picolinamida Verificou-se

ainda que a amostra comercial de picolinamida quando sujeita a moagem sofre alteraccedilatildeo da forma polimoacuterfica

No estudo realizado por DSC foi possiacutevel identificar pelo menos duas formas polimoacuterficas

Em ciclos de aquecimento arrefecimento verifica-se que o arrefecimento do fundido pode resultar em forma-

ccedilatildeo de estruturas diferentes em ciclos diferentes

A cristalizaccedilatildeo em acetato de etilo a 4ordmC aponta para a existecircncia de polimorfos gerados concomitantemente

por este meacutetodo de cristalizaccedilatildeo Estatildeo previstas novas experiecircncias para verificar a reprodutibilidade dos resul-

tados e caso esta se confirme a investigaccedilatildeo dos soacutelidos obtidos por difracccedilatildeo de raios-X de poacute e de monocris-

tal Quanto ao estudo das amostras cristalizadas em etanol e acetato de etilo em ensaios realizados dois meses

apoacutes a preparaccedilatildeo das amostras verificou-se que natildeo ocorreu alteraccedilatildeo na amostra cristalizada de etanol

enquanto que evoluccedilatildeo niacutetida teve lugar na amostra cristalizada de acetato de etilo por evaporaccedilatildeo do solvente agrave

temperatura ambiente

No estudo das amostras do ibuprofeno a partir dos resultados obtidos por DSC verificou-se que tanto a amos-

tra cristalizada de acetona como a amostra cristalizada de n-hexano ambas agrave temperatura ambiente apresenta-

54

vam um pico de fusatildeo composto o que poderia indicar a presenccedila de uma mistura de polimorfos mas atraveacutes

de um estudo mais pormenorizado usando Espectroscopia de Infravermelho e Difracccedilatildeo de Raios-X de poacute

esta hipoacutetese natildeo eacute aparentemente suportada podendo a divisatildeo dos picos dever-se ao tamanho das partiacuteculas

formadas durante o crescimento dos cristais Esta hipoacutetese teraacute de ser confirmada em trabalho futuro Este eacute

um exemplo interessante da importacircncia da utilizaccedilatildeo combinada de diferentes meacutetodos de estudo na investiga-

ccedilatildeo de polimorfismo

55

Capiacutetulo 4

56

57

4 Experimental

41 Materiais e Meacutetodos

411 ndash Materiais

4111 - Preparaccedilatildeo das amostras

A pirazinamida utilizada neste trabalho foi fornecida pela Fluka com uma pureza superior a 99 As amostras

de partida de picolinamida e ibuprofeno foram adquiridas agrave Sigma com purezas de 98 e 99 respectivamen-

te tendo-se usado tambeacutem ibuprofeno padratildeo USP

Na geraccedilatildeo das formas polimoacuterficas da pirazinamida foram usados diferentes processos de cristalizaccedilatildeo No

procedimento cristalizaccedilatildeo a partir de soluccedilotildees P1 usaram-se ~ 005 mmol do composto de partida dissolvidas

em 6 mL de um dado solvente agrave temperatura ambiente as soluccedilotildees foram filtradas para uma caixa de Petri e o

solvente evaporado agrave temperatura ambiente (~ 20ordmC) Foram usados como solventes aacutegua acetona dioxano

acetonitrilo e os soacutelidos obtidos foram analizados apoacutes um periacuteodo de duas semanas O segundo procedimento

ensaiado P2 consistiu num processo de liofilizaccedilatildeo efectuado num equipamento Labconco 5 soluccedilatildeo aquosa

preacute-congelada a -80ordmC ciclo de liofilizaccedilatildeo -30ordmC durante 2h -10ordmC durante 4h 0ordmC durante 6h 5ordmC durante

6h 10ordmC durante 48h e depois mantida agrave temperatura ambiente

No caso da picolinamida foi avaliada a formaccedilatildeo de formas soacutelidas usando o procedimento P1 descrito para a

pirazinamida (P1) empregando como solventes acetato de etilo e etanol tendo-se tambeacutem estudado cristaliza-

dos a partir do fundido (P2)

Na geraccedilatildeo das formas polimoacuterficas do ibuprofeno foram igualmente usados diferentes processos de cristaliza-

ccedilatildeo usando diferentes condiccedilotildees O procedimento 1 (P1) foi realizado da mesma forma da usada em P1 da

pirazinamida No procedimento 2 (P2) as soluccedilotildees foram preparadas da mesma forma que em P1 e apoacutes a

filtraccedilatildeo foram colocadas num frigoriacutefico a 4ordmC e o solvente evaporou a esta temperatura

Foram utilizados solventes de qualidade analiacutetica

412 ndash Meacutetodos

4121 ndash Calorimetria Diferencial de Varrimento (DSC)

A teacutecnica de Calorimetria Diferencial de Varrimento (DSC) ocupa um lugar de relevo de entre os meacutetodos de

investigaccedilatildeo da estrutura dos soacutelidos Trata-se de um meacutetodo largamente vulgarizado para o qual se dispotildee de

58

equipamento que apresenta na actualidade muitas potencialidades e que permite a obtenccedilatildeo de propriedades

termodinacircmicas com elevado grau de precisatildeo

A Calorimetria Diferencial de Varrimento eacute uma teacutecnica de anaacutelise teacutermica que regista a diferenccedila de fluxo teacuter-

mico entre a amostra e a referecircncia em funccedilatildeo do tempo ou da temperatura no decorrer de um programa de

temperatura preacute-seleccionado Eacute um meacutetodo de variaccedilatildeo entaacutelpica no qual a diferenccedila no fornecimento de

energia caloriacutefica entre uma substacircncia e um material de referecircncia eacute medida em funccedilatildeo da temperatura

enquanto a substacircncia em estudo e a referecircncia satildeo submetidas a um mesmo programa de aquecimento rigoro-

samente controlado

Estas medidas fornecem dados qualitativos e quantitativos em processos endoteacutermicos (absorccedilatildeo de energia

caloriacutefica) e exoteacutermicos (libertaccedilatildeo de energia caloriacutefica) permitindo obter informaccedilotildees referentes a alteraccedilotildees

de propriedades fiacutesicas eou quiacutemicas com por exemplo temperaturas caracteriacutesticas (temperatura de fusatildeo

cristalizaccedilatildeo transiccedilatildeo viacutetrea) grau de cristalinidade de um poliacutemero diagramas de fase entalpias de transiccedilatildeo

de fase e de reacccedilatildeo estabilidade teacutermica e oxidativa grau de pureza e cineacutetica de reacccedilotildees Por este motivo a

DSC eacute amplamente aplicada na caracterizaccedilatildeo de materiais orgacircnicos e inorgacircnicos cristalinos e amorfos assim

como nas induacutestrias farmacecircutica e cosmeacutetica alimentar etc

Como limitaccedilotildees desta teacutecnica refira-se a dificuldade de interpretaccedilatildeo (acontece algum processo mas qual)

requerendo normalmente outros meacutetodos complementares para a interpretaccedilatildeo dos resultados Para aleacutem dis-

so necessita de calibraccedilatildeo em toda a gama de temperatura

De acordo com os princiacutepios operacionais os caloriacutemetros diferenciais de varrimento podem ser divididos em

dois tipos de potecircncia compensada e de fluxo de energia caloriacutefica Neste trabalho utilizou-se o DSC do pri-

meiro tipo

Nos caloriacutemetros diferenciais de varrimento de potecircncia compensada (Figura 41) as ceacutelulas ou plataformas

onde se colocam a amostra e a referecircncia encontram-se equipadas individualmente com um sensor de resistecircn-

cia de platina que mede a temperatura de cada uma e uma resistecircncia de aquecimento

Figura 41 ndash Caloriacutemetro diferencial de varrimento de potecircncia compensada

Quando eacute detectada uma diferenccedila de temperatura entre a amostra e a referecircncia devido a uma alteraccedilatildeo da

amostra eacute alterada a energia teacutermica ( tH partpart ) fornecida agrave amostra de modo a manter um diferencial de tem-

peraturas nulo entre ambas (Tamostra = Treferecircncia) Uma vez que essa quantidade de energia eacute exactamente equiva-

1 ndash Resistecircncia de aquecimento 2 ndash Termoacutemetro

59

lente agrave quantidade de energia absorvida ou libertada na transformaccedilatildeo ocorrida na amostra o seu registo forne-

ce uma medida calorimeacutetrica directa da energia associada agrave transformaccedilatildeo

Como todos os instrumentos de medida os aparelhos de DSC apresentam um certo tempo de resposta devido

a alguma resistecircncia teacutermica o que se traduz pelo aparecimento de desvios da linha de base Para aumentar o

rigor das determinaccedilotildees o sinal calorimeacutetrico (SC) determinado pelo aparelho a aacuterea do pico eacute calibrado

determinando-se uma constante de calibraccedilatildeo K tal que realQ

SCK = sendo Qreal a energia caloriacutefica realmente

dissipado na ceacutelula A constante K eacute assim funccedilatildeo da temperatura da atmosfera em torno das ceacutelulas e de

quaisquer resistecircncias que conduzam a perdas de energia caloriacutefica As temperaturas de fusatildeo de padrotildees como

o iacutendio estanho chumbo por exemplo podem ser utilizadas para calibrar a temperatura indicada pelo equipa-

mento enquanto que a entalpia de fusatildeo destas substacircncias pode ser utilizada na calibraccedilatildeo do sinal calorimeacutetri-

co

Podem realizar-se ciclos de aquecimento arrefecimento percorridos entre a temperatura do azoto liacutequido e

700ordmC que eacute o limite superior de utilizaccedilatildeo da instrumentaccedilatildeo deste tipo recolhendo uma grande riqueza de

informaccedilatildeo relativamente agrave estabilidade da substacircncia em estudo tipo de transformaccedilatildeo que ocorre a uma dada

temperatura por aquecimento ou arrefecimento mecanismo que preside a cada uma das transformaccedilotildees obser-

vadas etc

Aproveitando as potencialidades do equipamento fazendo variar a velocidade de varrimento eacute ainda possiacutevel

estudar aspectos importantes relacionados com o mecanismo das transformaccedilotildees estruturais e pocircr em evidecircn-

cia a sobreposiccedilatildeo de sinais

Estes equipamentos aleacutem de possibilitarem medidas de baixos valores de variaccedilatildeo de entalpia possibilitam

ainda a utilizaccedilatildeo de pequenas quantidades de amostra (geralmente entre 1 e 20mg)

Procedimento experimental e equipamento utilizado

Os estudos de DSC foram realizados num caloriacutemetro Perkin-Elmer Pyris 1 equipado com sistema de refrige-

raccedilatildeo Intracooler com liacutequido de refrigeraccedilatildeo etilenoglicolaacutegua (11 vv) a ndash10ordmC usando azoto como gaacutes de

purga 20mLmin

As amostras foram preparadas em caacutepsulas em alumiacutenio de 10microl e 30microl Como ceacutelula de referecircncia usou-se uma

caacutepsula vazia idecircntica agrave usada para as amostras

A calibraccedilatildeo do aparelho foi feita de forma usual agrave velocidade de 10ordmCmin utilizada na grande maioria das

amostras A calibraccedilatildeo da temperatura [4647] foi realizada com padrotildees de elevada qualidade como o bifenilo

(CRM LGC 2610 Tfus = 6893plusmn003 ordmC) aacutecido benzoacuteico (CRM LGC 2606 Tfus = 12235 plusmn 002 ordmC) iacutendio

(Perkin-Elmer x = 9999 Tfus = 15660 ordmC) e cafeiacutena (substacircncia de calibraccedilatildeo Mettler Toledo ME 18 872

Tfus = 2356 plusmn 02 ordmC) A calibraccedilatildeo da entalpia foi realizada com iacutendio (∆fusH = 3286 plusmn 13 Jmol)

As amostras foram estudadas em ciclos de aquecimento arrefecimento a vaacuterias velocidade de varrimento

como seraacute referido posteriormente na apresentaccedilatildeo dos resultados e a calibraccedilatildeo confirmada a cada caso

60

4122 ndash Termomicroscopia

A termomicroscopia consiste na observaccedilatildeo microscoacutepica das amostras submetidas a aquecimento ou arrefeci-

mento usando luz polarizada As transformaccedilotildees que podem ocorrer na amostra em estudo podem ser obser-

vadas directamente na ocular do microscoacutepio ou registadas por meio de uma cacircmara fotograacutefica em viacutedeo com

a vantagem de serem gravadas e poderem ser estudadas em pormenor posteriormente Esta teacutecnica permite a

observaccedilatildeo dos efeitos dependentes da temperatura como por exemplo a fusatildeo dos cristais detecccedilatildeo de formas

cristalinas (polimorfismo)[48ndash49]

Com base no comportamento oacuteptico eacute costume dividir as substacircncias em dois grandes grupos Num o iacutendice

de refracccedilatildeo eacute independente da direcccedilatildeo de propagaccedilatildeo da radiaccedilatildeo apresenta um valor uacutenico para uma dada

substacircncia Estas substacircncias satildeo designadas opticamente por isotroacutepicas A este grupo pertencem os soacutelidos

amorfos e os soacutelidos cristalinos com arranjo reticular cuacutebico O outro grupo eacute caracterizado por apresentar um

iacutendice de refracccedilatildeo dependente da direcccedilatildeo de propagaccedilatildeo da luz As substacircncias que a ele pertencem satildeo

designadas opticamente por anisotroacutepicas Deste grupo fazem parte todos os soacutelidos cristalinos com excepccedilatildeo

daqueles que tecircm arranjo reticular cuacutebico

Na Figura 42 representa-se o dispositivo utilizado na observaccedilatildeo de uma amostra com luz polarizada

Figura 42 ndash Esquema de um sistema para observaccedilatildeo de uma amostra com luz polarizada

Um meio isotroacutepico natildeo altera a cor da radiaccedilatildeo que nela incide Contudo produz um decreacutescimo de intensida-

de da radiaccedilatildeo que torna visiacuteveis contornos na amostra e portanto permite acompanhar variaccedilotildees de forma e

volume que nela ocorram As amostras anisotroacutepicas apresentam cor diferente da luz incidente

Procedimento experimental e equipamento utilizado

O equipamento usado esquematicamente representado na Figura 43 eacute constituiacutedo por uma placa de aqueci-

mento DSC 600 da Linkam systems por um bloco central constituiacutedo por uma unidade CI94 cuja funccedilatildeo eacute

controlar a temperatura nas etapas de aquecimento arrefecimento uma unidade LNP942 que controla a

refrigeraccedilatildeo uma unidade VTO232 e um computador Intel (R) Pentium (R) 4 que controla todo o sistema A

ceacutelula eacute aquecida com um microforno cuja temperatura eacute controlada por sensores de Pt100 Para a observaccedilatildeo

Polarizador Amostra Analisador Detector

61

oacuteptica foi utilizado um microscoacutepio Leica DMRB uma cacircmara de viacutedeo Sony CCD-IRISRGB modelo DXC-

151 AP um monitor Sony HR Triniton modelo PVM-2053MD e um gravador de viacutedeo Sony SV0-1500P VHS

VCR Na anaacutelise de imagem usou-se o software da Linkam systems com RTVMS (Real Time Viacutedeo Measurement

System)

As amostras foram preparadas por dispersatildeo de uma pequena quantidade do material a estudar na ceacutelula da

amostra sendo esta coberta com uma tampa A dispersatildeo do material na ceacutelula permite estudar o comporta-

mento de partiacuteculas isoladas o que poderaacute ser uacutetil no caso da amostra ter comportamento heterogeacuteneo As

imagens foram obtidas por utilizaccedilatildeo combinada de luz polarizada e de compensadores de onda o que confere

agrave imagem de fundo uma cor uacutenica e natildeo negra Usou-se uma ampliaccedilatildeo de 200X

As amostras foram estudadas aquecendo a amostra entre os 25ordmC e a fusatildeo tendo sido usada uma velocidade

de 10ordmCmin

Figura 43 ndash Representaccedilatildeo esquemaacutetica do equipamento usado em termomicroscopia A ndash Placa de aquecimento B ndash

Microscoacutepio C ndash Cacircmara de viacutedeo D ndash Computador E ndash Interface graacutefica F ndash Sistema de controle da refri-

geraccedilatildeo G ndash Interface de computador H ndash Viacutedeo gravador I ndash Monitor J ndash Depoacutesito de azoto liacutequido

4123 ndash Conjugaccedilatildeo dos meacutetodos de Termomicroscopia e DSC

Os resultados obtidos a partir de medidas de DSC satildeo normalmente reprodutiacuteveis e quantitativos mas natildeo

podem estar sempre prontamente correlacionadas com a respectiva transformaccedilatildeo de fase ou reacccedilatildeo quiacutemica

que ocorre na substacircncia Tecircm sido feitas tentativas para melhorar alguns meacutetodos termoanaliacuteticos atraveacutes de

uma correlaccedilatildeo entre os seus resultados e as mudanccedilas fiacutesicas ou quiacutemicas da substacircncia em questatildeo As combi-

naccedilotildees destes dois meacutetodos tecircm demonstrado grande sucesso Os efeitos que natildeo mostram nenhuma mudanccedila

de entalpia significativa com DSC podem muitas vezes ser detectadas com microscopia Por outro lado as

investigaccedilotildees termomicroscoacutepicas requerem muitas vezes estimativas dos calores de transformaccedilatildeo fusatildeo e

cristalizaccedilatildeo[50ndash51]

62

4124 ndash Espectroscopia de Absorccedilatildeo no Infravermelho

A Espectroscopia de Absorccedilatildeo no IV estaacute associada ao uso de radiaccedilatildeo electromagneacutetica nesta regiatildeo do espec-

tro para estudar a composiccedilatildeo e a estrutura da mateacuteria

A energia associada agrave absorccedilatildeo na gama do infravermelho eacute capaz de promover transiccedilotildees vibracionais-

rotacionais vibracionais ou rotacionais Considerando que a faixa mais usual de utilizaccedilatildeo corresponde agrave regiatildeo

do infravermelho meacutedio (4000 a 400 cm-1) o estudo das transiccedilotildees vibracionais eacute o mais importante Para que

uma moleacutecula seja capaz de absorver no infravermelho eacute necessaacuterio que ela apresente variaccedilotildees de momento

dipolar associada ao modo vibracional considerado[3652ndash54]

Assim quando um material for avaliado utilizando radiaccedilatildeo infravermelha seraacute obtido um espectro que rela-

ciona absorvacircncia versus comprimento de onda (normalmente eacute utilizado o nuacutemero de onda que eacute o inverso do

comprimento de onda) que indica a ocorrecircncia ou natildeo de absorccedilatildeo pelo material de energia associada agravequele

comprimento de onda Como os grupos funcionais absorvem em diferentes comprimentos de onda eacute possiacutevel

identificar os grupos quiacutemicos presentes na amostra

O polimorfismo em cristais de compostos orgacircnicos eacute causado por diferentes arranjos estruturais da mesma

moleacutecula Se as interacccedilotildees moleculares no cristal satildeo bastantes fortes decorrentes de um fenoacutemeno como as

ligaccedilotildees de hidrogeacutenio as diferenccedilas nas formas polimoacuterficas podem ser evidenciadas com teacutecnicas como a

Espectroscopia de Absorccedilatildeo no Infravermelho IV

Reflectacircncia Total Atenuada (ATR)

Em 1961 Fahrenfort descreveu uma nova teacutecnica para obtenccedilatildeo de espectros de infravermelho para compostos

orgacircnicos a Reflectacircncia Total Atenuada (ATR ndash Attenuated Total Reflectance)

O modo de ATR eacute uma teacutecnica natildeo destrutiva que permite a obtenccedilatildeo de espectros de amostras soacutelidas ou

liacutequidas tais como soacutelidos pouco soluacuteveis poacutes pastas entre outras Eacute tambeacutem adequado para caracterizaccedilatildeo de

materiais que sejam demasiado finos ou que absorvam demasiado intensamente quando analisados por espec-

troscopia de transmitacircncia Na espectroscopia de infravermelhos por ATR a superfiacutecie da amostra eacute colocada

em contacto com a superfiacutecie de um cristal apropriado muitas vezes feito de Germeacutenio (Ge) ou de Seleneto de

Zinco (ZnSe) A radiaccedilatildeo infravermelha proveniente da fonte passa atraveacutes do cristal Quando o acircngulo de

incidecircncia na interface amostra cristal excede o acircngulo criacutetico a reflexatildeo total interna da radiaccedilatildeo ocorre e uma

onda evanescente eacute estabelecida na interface A radiaccedilatildeo eacute reflectida atraveacutes do cristal penetrando na amostra a

cada reflexatildeo ao longo da superfiacutecie do cristal (como esquematizado na figura seguinte Figura 44)

63

Figura 44 ndash Sistema ATR de muacuteltipla reflexatildeo

O feixe de radiaccedilatildeo perde energia no comprimento de onda em que o material da amostra absorve Apoacutes este

processo a radiaccedilatildeo atenuada resultante eacute direccionada do cristal para o percurso normal do feixe no espectro-

fotoacutemetro sendo medida pelo detector originando o espectro da amostra A profundidade da penetraccedilatildeo da

radiaccedilatildeo na amostra e o nuacutemero total de reflexotildees ao longo do cristal podem ser controlados pela variaccedilatildeo do

acircngulo de incidecircncia assim como pela selecccedilatildeo do tipo de cristal

Num espectrofotoacutemetro ATR tem de existir um contacto muito proacuteximo entre a amostra e a superfiacutecie do cris-

tal uma vez que o efeito ATR tem lugar nesta Daiacute que se utilize por vezes uma prensa de modo a garantir um

perfeito contacto entre a superfiacutecie da amostra e o cristal como no caso dos soacutelidos particulados

Nesta teacutecnica pouca ou nenhuma preparaccedilatildeo da amostra eacute requerida o que constitui uma grande vantagem nos

estudos de polimorfismo podendo ser usada na anaacutelise de uma grande variedade de soacutelidos e liacutequidos consoan-

te o tipo de cristal

Eacute importante realccedilar que apesar dos benefiacutecios esta teacutecnica possui algumas limitaccedilotildees que incluem a sensibili-

dade inferior em comparaccedilatildeo agrave proporcionada pelos meacutetodos convencionais

Procedimento experimental e equipamento utilizado

Os estudos de espectroscopia de absorccedilatildeo no infravermelho foram realizados num espectroacutemetro FTIR Ther-

moNicolet IR300 resoluccedilatildeo de 1cm-1 com a teacutecnica da pastilha de KBr e num PerkinElmer Spectrum 400 FT-

IRATR resoluccedilatildeo de 1cm-1

As amostras foram preparadas misturando-se uma certa quantidade de amostra com brometo de potaacutessio (cer-

ca de 07 mg de amostra e 100 mg de KBr)

4125 ndash Difracccedilatildeo de Raios X

Dentre as vaacuterias teacutecnicas de caracterizaccedilatildeo de materiais a teacutecnica de difracccedilatildeo de raios X eacute a mais indicada na

determinaccedilatildeo das fases cristalinas presentes nesses materiais Isto eacute possiacutevel porque nos cristais os aacutetomos se

64

ordenam em planos cristalinos separados entre si por distacircncias da mesma ordem de grandeza dos comprimen-

tos de onda dos raios X

Ao incidir um feixe de raios X num cristal o mesmo interage com os aacutetomos presentes originando o fenoacutemeno

de difracccedilatildeo A difracccedilatildeo de raios X ocorre segundo a Lei de Bragg (Equaccedilatildeo 1) a qual estabelece a relaccedilatildeo

entre o acircngulo de difracccedilatildeo e a distacircncia entre os planos que a originaram (caracteriacutesticos para cada fase cristali-

na)[55]

Figura 45 ndash Difracccedilatildeo de raios X e a Lei de Bragg[56]

A principal aplicaccedilatildeo da difracccedilatildeo de raios X refere-se agrave identificaccedilatildeo de compostos cristalinos sejam eles orgacirc-

nicos ou inorgacircnicos

Os planos de difracccedilatildeo e as suas respectivas distacircncias interplanares bem como as densidades de aacutetomos (elec-

trotildees) ao longo de cada plano cristalino satildeo caracteriacutesticas especiacuteficas e uacutenicas de cada substacircncia cristalina da

mesma forma que o padratildeo difractomeacutetrico por ela gerado Dentre as vantagens da teacutecnica de difracccedilatildeo de raios

X para a caracterizaccedilatildeo de fases destacam-se a simplicidade e rapidez do meacutetodo a confiabilidade dos resulta-

dos obtidos (pois o perfil de difracccedilatildeo obtido eacute caracteriacutestico para cada fase cristalina) a possibilidade de anaacutelise

de materiais compostos por uma mistura de fases e uma anaacutelise quantitativa destas fases[55]

Os ensaios de difracccedilatildeo de raios X de poacute foram realizados no Centro de Estudos de Materiais no Departamen-

to de Fiacutesica da Universidade de Coimbra

Procedimento experimental e equipamento utilizado

Foi preenchido um capilar de vidro com o poacute obtido pela moagem dos soacutelidos As amostras foram colocadas

num difractoacutemetro de poacute ENRAF-NONIUS (equipado com um detector CPS120 por INEL) e os dados foram

recolhidos durante 5h usando a geometria Debye-Scherrer Foi usada radiaccedilatildeo Cu Kα1 (λ = 1540598Aring) Como

calibrante externo foi usado o AlK(SO4)212H2O

Lei de Bragg nλ = 2d sen θ (Equaccedilatildeo 1) n nuacutemero inteiro (ordem de difracccedilatildeo) λ comprimento de onda dos raios X incidentes d distacircncia interplanar θ acircngulo de difracccedilatildeo

65

Bibliografia

[1] ndash Vencato I Estruturas Cristalinas por Difracccedilatildeo de Raios-X Caderno Brasileiro de Ensino de Fiacutesica Volume 5

(1988)

[2] ndash Atkins P Paula J Atkins Fiacutesico-Quiacutemica LTC Volume 1 7ordfEdiccedilatildeo (2003-2004)

[3] ndash Drago R Physical Methods For Chemists 2ordf Ed Saunders amp H B J College Publishers 17 (1992) 702

[4] ndash Giron D Thermochimica Acta 248 (1995) 1

[5] ndash Nangia A Accounts of Chemical Research 41 5 (2008) 595

[6] ndash Froehlich PE Gasparotto FS Journal of Basic and Applied Pharm Sciences 26 3 (2005) 205

[7] ndash Llinagraves A Goodman J Drug Discovery Today 13 516 (2008) 198

[8] ndash Costa L Universidade Federal do Rio Grande do Sul ldquoAvaliaccedilatildeo do Polimorfismo de Faacutermacos utiliza-

dos para a produccedilatildeo de medicamentos geneacutericos no Brasilrdquo (2005)

[9] ndash Lachman L Liebeman HA et all Teoria e Praacutetica na Induacutestria Farmacecircutica 1 (2005) 505

[10] ndash Bernstein J Crystal Polymorphism Engineering of Crystalline Materials Properties Springer Netherlands (2008) 87

[11] ndash Rodriacuteguez-Spong B Price C et all D Advanced Drug Delivery 56 (2004) 241

[12] ndash Buerger A Ramberger R Mikrochimica Acta 2 (1979) 259

[13] ndash Erdemir D Lee A et all Accounts of Chemical Research 42 (2009) 621

[14] ndash Manrich S Zanotto E et all Poliacutemeros Ciecircncia e Tecnologia ldquoAplicabilidade da Teoria Claacutessica da Nuclea-

ccedilatildeo Modificada (CD-CNT) agrave Cristalizaccedilatildeo de Poliacutemerosrdquo

[15] ndash Aaltonen J Allesoslash M et all European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics 71 (2009) 23

[16] ndash Chis V Picircrnau A et all Chemical Physics 316 (2005) 153

[17] ndash wwwffuppttoxicologiamonografiasano0304TuberculosedocPIRAZINAMIDAhtml

[18] ndash Becker C Dressman JB et all Journal of Pharmaceutical Sciences 97 9 (2008) 3709

[19] ndash Takaki Y Sasada Y Watanabeacute T Acta Crystallographica 13 (1960) 693

[20] ndash Ro G Sorum H Acta Crystallographica B28 (1972) 991

[21] ndash Ro G Sorum H Acta Crystallographica B28 (1972) 1677

[22] ndash Nakata K Takaki Y Memoirs of Osaka Kyoiku University Ser III Natural science and applied science 36 (1987)

93

[23] ndash Borba A Albrecht M et all Physical Chemistry Chemical Physics 10 (2008) 7010

[24] ndash Takano T Sasada Y et all Acta Crystallographica 21 (1966) 514

[25] ndash Borba A Zavaglia A et all Journal of Physical Chemistry A 112 (2008) 45

[26] ndash Marques L Departamento e Centro de Quiacutemica da Universidade de Eacutevora ldquoO Ibuprofeno Um faacutermaco com

sucessordquo

[27] ndash Perlovich G Kurkov S et all Journal of Pharmaceutical Sciences 93 (2004) 654

[28] ndash Rasenack N Muumlller B International Journal of Pharmaceutics 245 (2002) 9

[29] ndash Carvalho P Cass Q et all Brazilian Journal of Chemical Engineering 23 (2006) 291

[30] ndash Khan G Jiabi Z Drug Development and Industrial Pharmacy 24(5) (1998) 463

[31] ndash Rasenack N Muumlller W Development and Industrial Pharmacy 28 (2002) 1077

66

[32] ndash Dudognon E Danegravede F et all Pharmaceutical Research 25 (2008) 2853

[33] ndash wwwscribdcomdoc4003825Fisica-Difraccao-de-Raio-X (28082010)

[34] ndash Delgado M Marquez F et all Spectroscopy Lett 21 (1998) 841

[35] ndash Lautie A Froment F et all Spectroscopy Lett 9 (1976) 289

[36] ndash Chis V Pirnau A et all Chemical Physics 316 (2005) 153

[37] ndash Kalkar K Bhosekar M et all Spectrochimica Acta Part A 45 (1989) 635

[38] ndash Favila A Gallo M Mitnik D Journal of Molecular Modeling 13 (2007) 505

[39] ndash Gunasekaran S Sailatha E et all Indian Journal of Pure and Applied Physics 47 (2009) 259

[40] ndash Akyuz S Journal of Molecular Structure 651 (2003) 541

[41] ndash Jurneacuteen P Werngren J et all Antimicrobial Agents and Chemotheraphy 52 5 (2008) 1852

[42] ndash Garekani H Sadeghi F et all Drug Development and Industrial Pharmacy 27(8) (2001) 803

[43] ndash Kawakami K Miyoshi K et all Journal of Pharmaceuticals Sciences 95 (2006) 1354

[44] ndash Lee T Chang G Crystal Growth and Design 9 (2009) 3551

[45] ndash Xue Y Zhao Q et all Journal of Colloid and Interface Science 243 (2001) 388

[46] ndash Sabbah R An W et all Thermochimica Acta 331 (1999) 93

[47] ndash Gatta G Richardson J et all Pure and Applied Chemistry 78 (2006) 1455

[48] ndash Seefeldt K Miller J et all Journal of Pharmaceutical Sciences 96 5 (2007) 1147

[49] ndash Charsley E Stewart C et all Journal of Thermal Analysis and Calorimetry 72 (2003) 1087

[50] ndash Celis K Driessche I et all Measurement Science Review 1 1 (2001) 181

[51] ndash Wiedemann H Bayer G Journal of Thermal Analysis 30 (1985) 1273

[52] ndash wwwgooglept

[53] ndash Brittain H Journal of Pharmaceutical Sciences 86 4 (1997) 405

[54] ndash Norris T Aldridge P Sekulic S Analyst 122 (1997) 549

[55] ndash Albers A Melchiades F et all Ceracircmica 48 305 (2002) 34

[56] ndash Kahn H PMI-2201 Difracccedilatildeo de Raios X 1

[57] ndash Tuberculosis 88 2 (2008) 141

[58] ndash Akyuz S Journal of Molecular Structure 651-653 (2003) 541

[59] ndash Brittain H (ed) Physical Characterization of Pharmaceutical Solids (1995)

[60] ndash Šestaacutek J Comprehensive Analytical Chemistry XII XI (1984)

[61] ndash Casimiro MH Leal JP et all Anaacutelise Calorimeacutetrica aplicada a Poliacutemeros Bioloacutegicos 29

[62] ndash Yu-Chu M Li Thermochimica Acta 476 (2008) 1

[63] ndash Morbidoni H Quiacutemica Viva 3 (2004)

[64] ndash Yoshida S Pharmaceutical Society of Japan 11 5 (1963) 628

[65] ndash Sreevatsan S Pan X et all Antimicrobial Agents and Chemotheraphy 41 3 (1997) 636

[66] ndash Wesotowski M Konarski T Journal of Thermal Analysis 45 (1995) 1199

[67] ndash Vippagunta S Brittain H Grant D Advanced Drug Delivery 48 (2001) 3

[68] ndash Nunes S Euseacutebio M et all International Journal of Pharmaceutics 285 (2004) 13

[69] ndash Akalin E Akyuz S Vibrational Spectroscopy 42 (2006) 333

[70] ndash Szablowicz M Karpiński A et all Transition Metal Chemistry 31 (2006) 1075

67

[71] ndash Castro R Maria T et all Crystal Growth amp Design 10 (2010) 274

[72] ndash Correcirca R Lima D et all Laboratoacuterio de Cristalografia Instituto de Fiacutesica de Satildeo CarlosUSP

[73] - Buerger A Ramberger R Mikrochimica Acta 2 (1979) 273

[74] ndash Wirth D Stephenson G Organic Process Research amp Development 1 (1997) 55

[75] ndash Wang Y Li Y et all Spectrochimica Acta Part A 56 (2000) 2637

[76] ndash Byrn S Pfeiffer R et all Pharmaceutical Research 12 (1995) 945

[77] ndash Khankari R Grant D Thermochimica Acta 248 (1995) 61

[78] ndash Gavezzotti A Fillippini G Journal of the American Chemical Society 117 (1995) 12299

[79] ndash Hancock B Zografi G Journal of Pharmaceuticals Sciences 86 (1997) 1

[80] ndash Yu L Advanced Drug Delivery Reviews 48 (2001) 27

[81] ndash Kitamura M Journal of Crystal Growth 237-239 (2002) 2205

[82] ndash Snider D Addicks W et all Advanced Drug Delivery Reviews 56 (2004) 391

[83] ndash Allesoslash M Berg F et all Journal of Pharmaceuticals Sciences 97 (2008) 2145

[84] ndash Lerdkanchanaporn S Dollimore D Journal of Thermal Analysis 49 (1997) 879

[85] ndash Beach J Park M et all Pharmaceutical Development and Technology 10 (2005) 413

[86] ndash Passerini N Albertini B et all European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics 15 (2002) 71

68

69

Apecircndice

70

71

Algoriacutetmo de decisatildeo Q6A

(1)

Pesquisa de polimor-fos com o novo

faacutermaco

Apresenta diferentes polimorfos

NAtildeO Nenhuma acccedilatildeo a ser

tomada

SIM

Caracterizar as formas por - Difracccedilatildeo de raios-X de poacute - DSC Anaacutelise Teacutermica - Microscopia - Espectroscopia

IR PARA 2

72

(2)

Os polimorfos apre-sentam diferentes

propriedades

NAtildeO

SIM

Afecta a seguranccedila e a eficaacutecia do faacutermaco

Nenhum teste ou criteacuterio de aceitaccedilatildeo para o faacutermaco

NAtildeO

SIM

Estabelecer um criteacuterio de aceitaccedilatildeo para os polimorfos do faacutermaco IR PARA 3

73

(3)

Observa-se em (1) que primeiramente se estabelecem as caracteriacutesticas das possiacuteveis formas cristalinas do faacuter-

maco e as suas propriedades fiacutesico-quiacutemicas conforme o caso bem como a sua forma de detecccedilatildeo pelas meto-

dologias indicadas

Posteriormente a acccedilatildeo (2) visa estabelecer o impacto destas formas polimoacuterficas na seguranccedila e eficaacutecia do

faacutermaco auxiliando na determinaccedilatildeo de criteacuterios de aceitaccedilatildeo do faacutermaco e na avaliaccedilatildeo do risco sanitaacuterio que

representa tal fenoacutemeno num caso especiacutefico Havendo este risco o ICH estabeleceu em (3) vias de monitori-

zaccedilatildeo das alteraccedilotildees

O faacutermaco encontra-se dentro dos criteacuterios de

aceitaccedilatildeo dos ensaios de qualidade com modifica-

ccedilatildeo na proporccedilatildeo dos polimorfos

SIM Nenhum teste ou criteacuterio de aceitaccedilatildeo

para o faacutermaco

NAtildeO

Monitorar o polimorfismo durante a estabilidade do faacutermaco

A modificaccedilatildeo pode afectar a seguranccedila ou a

eficaacutecia

NAtildeO Natildeo haacute necessidade de estabelecer criteacuterios de aceitaccedilatildeo para polimorfis-

mo do faacutermaco

SIM

Estabelecer criteacuterios de aceitaccedilatildeo consis-tente com a seguranccedila eou eficaacutecia

42

3600 3500 3400 3300 3200 3100 3000 2900 2800

000

005

010

015

Ab

so

rvacircn

cia

(u

a)

Numero de onda (cm-1)

B Amostra comercial

A Amostra comercial sujeita a moagem

1600 1400 1200 1000 800 600

000

005

010

015

020

025

030

Abso

rvacirc

ncia

(u a

)

Numero de onda (cm-1)

B Amostra comercial

A Amostra comercial sujeita a moagem

Figura 227 ndash Espectro de IVATR da picolinamida a) 3600 ndash 2800 cm-1 b) 1700 ndash 600 cm-1 A amostra comercial sujeita

a moagem B amostra comercial

222 ndash Estudo da Picolinamida cristalizada em acetato de etilo e em etanol

A investigaccedilatildeo do comportamento teacutermico das diferentes amostras obtidas por cristalizaccedilatildeo em soluccedilatildeo por

calorimetria diferencial de varrimento de 25ordmC ateacute agrave fusatildeo estaacute ilustrado nas Figuras 228 a 229 Para os soacutelidos

obtidos por cristalizaccedilatildeo em etanol e em acetato de etilo agrave temperatura ambiente eacute registado um pico de fusatildeo

largo com temperatura de onset entre 96 e 97ordmC e entalpia compreendida entre 15 e 18 kJmol Os ensaios

foram efectuados 3 semanas apoacutes a preparaccedilatildeo das amostras e natildeo eacute expectaacutevel que a largura do pico possa ser

devida agrave contaminaccedilatildeo com o solvente Em ensaios realizados dois meses mais tarde verificou-se que natildeo ocor-

reu alteraccedilatildeo na amostra cristalizada de etanol enquanto que evoluccedilatildeo niacutetida teve lugar na amostra cristalizada

de acetato de etilo agrave temperatura ambiente Figuras 230 e 231

Na amostra obtida por cristalizaccedilatildeo em acetato de etilo com evaporaccedilatildeo do solvente a 4ordmC para aleacutem deste

primeiro pico eacute tambeacutem observado um segundo pico com temperatura de onset Tonset ~ 105ordmC Estes resulta-

dos apontam para a existecircncia de polimorfos gerados concomitantemente por este meacutetodo de cristalizaccedilatildeo

estando previstas novas experiecircncias para verificar a reprodutibilidade dos resultados e caso esta se confirme a

investigaccedilatildeo do soacutelido obtido por difracccedilatildeo de raios-X de poacute e de monocristal

a) b)

43

20 40 60 80 100 120

20

25

30

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

b) PA em acetato de etilo (frio)

a) PA em acetato de etilo (T amb)

Figura 228 ndash Curvas de DSC para a PA cristalizada em acetato de etilo β = 10ordmCmin a) meacutetodo P1prime m = 147 mg b)

meacutetodo P2prime m = 148 mg

20 40 60 80 100 120

20

25

30

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

b) PA em etanol (frio)

a) PA em etanol (T amb)

Figura 229 ndash Curvas de DSC para a PA cristalizada em etanol β = 10ordmCmin a) meacutetodo P1prime m = 152 mg b) meacutetodo

P2prime m = 149 mg

44

20 40 60 80 100 120

20

30

40

50

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

b) Aquecimento em Maio

a) Aquecimento em Marccedilo

Figura 230 ndash Curvas de DSC para a PA cristalizada em acetato de etilo agrave temperatura ambiente β = 10ordmCmin a) aque-

cimento em Marccedilo m = 138 mg b) aquecimento em Maio m = 135 mg

20 40 60 80 100 120

20

22

24

26

28

Flu

xo

de

Calo

r (m

W)

Temperatura (C)

b) Aquecimento em Maio

a) Aquecimento em Marccedilo

Figura 231 ndash Curvas de DSC para a PA cristalizada em etanol agrave temperatura ambiente β = 10ordmCmin a) aquecimento em

Marccedilo m = 139 mg b) aquecimento em Maio m = 144 mg

23 Estudo do Ibuprofeno

Como referido na secccedilatildeo 143 estaacute descrito que a mesma forma polimoacuterfica do ibuprofeno eacute obtida por crista-

lizaccedilatildeo em vaacuterios solventes e seguindo vaacuterios meacutetodos experimentais Os cristais tecircm morfologias diferentes e

propriedades mecacircnicas diferentes [28303142]

45

Neste capiacutetulo apresentam-se os resultados preliminares dum estudo calorimeacutetrico das amostras soacutelidas do ibu-

profeno cristalizadas em diferentes solventes e tambeacutem de amostras comerciais de duas origens distintas reali-

zado com o objectivo de averiguar o seu comportamento teacutermico

As formas soacutelidas obtidas por cristalizaccedilatildeo a partir das soluccedilotildees do ibuprofeno estatildeo apresentadas na tabela

seguinte

Tabela 28 ndash Imagens de formas soacutelidas do Ibuprofeno obtidas em diferentes condiccedilotildees experimentais (luz pola-

rizada 200x)

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

1

-

Comercial Sigma

4

Acetona

P2

2

Acetona

P1

5

n-Hexano

P2

3

n-Hexano

P1

Efectuou-se um estudo por difracccedilatildeo de raios-X de poacute das amostras de Ibuprofeno da Sigma e da amostra cris-

talizada de n-Hexano agrave temperatura ambiente O difractograma obtido experimentalmente para a amostra da

Sigma e o simulado para a forma I estatildeo representados na Figura 232 O espectro obtido para a amostra crista-

lizada em n-hexano era indistinguiacutevel destes

0 10 20 30 40

Inte

nsid

ad

e

2Theta

b) IBP Sigma

a) IBP forma I

Figura 232 ndash Espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute do ibuprofeno a) forma I b) Sigma

46

Da comparaccedilatildeo entre os dois difractogramas eacute possiacutevel afirmar que em ambos os casos as moleacuteculas tecircm a

mesma orientaccedilatildeo cristalograacutefica

Iniciou-se o estudo das amostras de ibuprofeno comercial da Sigma e da USP por Calorimetria Diferencial de

Varrimento com uma velocidade de varrimento β = 10ordmCmin realizando um aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC

(Figuras 233 e 234)

20 30 40 50 60 70 80 90

20

25

30

35

40

Temperatura (C)

Flu

xo d

e C

alo

r (m

W)

Figura 233 ndash Curva de DSC para o IBP comercial Sigma aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC β = 10ordmCmin m = 125mg

20 30 40 50 60 70 80 90

20

22

24

26

28

Temperatura (C)

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Figura 234 ndash Curva de DSC para o IBP USP aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC β = 10ordmCmin m = 134mg

As curvas de DSC apresentam apenas um sinal endoteacutermico estando os paracircmetros caracteriacutesticos da curva de

fusatildeo apresentados na Tabela 29

47

Tabela 29 ndash Valores de temperatura e de entalpia da transiccedilatildeo de fase registada no

aquecimento do ibuprofeno amostra da Sigma e da USP β = 10ordmCmin

Sigma USP

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

1 747 251 752 257 2 753 253 752 256 3 751 260 752 256 4 751 246 752 257

Meacutedia e desvio padratildeo 751plusmn03 253plusmn05 752plusmn005 257plusmn005

Natildeo haacute diferenccedilas significativas entre os resultados obtidos para as duas amostras apesar do pico de fusatildeo da

amostra da USP ser mais estreito

O estudo das amostras ibuprofeno obtidas por cristalizaccedilatildeo de acetona (P1 e P2) foi realizado por calorimetria

diferencial de varrimento na mesma gama de temperatura com velocidades de varrimento diferentes (β =

10ordmCmin e β = 2ordmCmin Figura 235)

70 75 80

18

20

22

24

26

28

30

32

34

36

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

2 - Cristalizaccedilao a frio

1 - Cristalizaccedilao agrave T amb

70 75 80

18

20

22

24

26

28

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

4 - Cristalizaccedilao a frio

3 - Cristalizaccedilao agrave T amb

Figura 235 ndash Curva de DSC para o IBP cristalizado de acetona procedimentos P1rsquo e P2rsquo aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC

a) β = 10ordmCmin m = 134mg b) β = 2ordmCmin 3 m = 138mg 4 m = 135 mg

O pico de fusatildeo obtido a partir da amostra cristalizada agrave temperatura ambiente apresenta-se parcialmente divi-

dido Uma explicaccedilatildeo comum para este facto eacute a existecircncia de polimorfismo Os paracircmetros caracteriacutesticos

destas curvas estatildeo apresentados na Tabela 210

a) b)

3

4

48

Tabela 210 ndash Valores de temperatura e de entalpia da transiccedilatildeo de fase registada no aquecimento do ibuprofeno

cristalizado de acetona β = 10ordmCmin e β = 2ordmCmin

A partir dos resultados apresentados na Tabela 210 podemos concluir que os cristais obtidos por cristalizaccedilatildeo a

baixa temperatura fundem aproximadamente 1ordmC abaixo dos cristais obtidos por cristalizaccedilatildeo agrave temperatura

ambiente Verifica-se ainda que mesmo a velocidades de varrimento diferentes os cristais obtidos nas mesmas

condiccedilotildees apresentam temperatura de fusatildeo muito semelhante

Os termogramas obtidos no estudo do ibuprofeno cristalizado de n-hexano (P1 e P2) por calorimetria dife-

rencial de varrimento com velocidades de varrimento diferentes (β = 10ordmCmin e β = 2ordmCmin) estatildeo apre-

sentados na Figura 236 e na Tabela 211

70 75 80

12

14

16

18

20

22

24

26

28

30

32

34

36

38

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

2 - Cristalizaccedilao a frio

1 - Cristalizaccedilao agrave T amb

70 75 80

20

22

24

26

28

30

Flu

xo d

e C

alo

r (m

W)

Temperatura (C)

4 - Cristalizaccedilao a frio

3 - Cristalizaccedilao agrave T amb

Figura 236 ndash Curva de DSC para o IBP cristalizado de n-hexano procedimentos P1rsquo e P2rsquo aquecimento de 25ordmC ateacute

95ordmC a) β = 10ordmCmin 1 m = 143mg 2 m = 139 mg b) β = 2ordmCmin 3 m = 140mg 4 m = 137 mg

A partir dos resultados podemos concluir que os cristais obtidos agrave temperatura ambiente e os cristais obtidos

com a cristalizaccedilatildeo a frio natildeo apresentam grande diferenccedila a niacutevel de temperatura e entalpia de fusatildeo No entan-

to o sinal obtido a partir da amostra cristalizada agrave temperatura ambiente aquecida tanto a 10ordmCmin como a

2ordmCmin apresenta-se dividido apesar da divisatildeo ser mais notoacuteria a 2ordmCmin

Cristalizaccedilatildeo agrave T amb Cristalizaccedilatildeo a frio

β 10ordmCmin 2ordmCmin 10ordmCmin 2ordmCmin

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

1 747 215 751 203 733 223 737 232

2 739 233 731 201 733 219 738 228

3 752 228 731 219 744 223 739 229

4 749 237 745 237 738 223 739 231

5 752 249 746 243 742 218 740 230

6 749 235 760 241 743 224 736 229

Meacutedia e desvio padratildeo 748plusmn05 233plusmn11 744plusmn10 224plusmn17 739plusmn05 222plusmn03 738plusmn02 230plusmn02

a) b)

49

Tabela 211 ndash Valores de temperatura e de entalpia da transiccedilatildeo de fase registada no aquecimento do ibuprofeno

cristalizado de n-hexano β = 10ordmCmin e β = 2ordmCmin

A partir dos resultados obtidos por DSC verificou-se que tanto a amostra cristalizada de acetona como a amos-

tra cristalizada de n-hexano ambas agrave temperatura ambiente apresentavam um pico de fusatildeo composto o que

pode indicar a ocorrecircncia de transiccedilotildees soacutelido-soacutelido e aleacutem disso temperatura de fusatildeo que difere da das

amostras obtidas na Sigma e na USP Sendo assim fez-se um estudo mais pormenorizado das amostras cristali-

zadas de n-hexano por comparaccedilatildeo com as amostras de ibp da Sigma e da USP por espectroscopia de IV para

caracterizaccedilatildeo da forma inicial A Figura 237 mostra os espectros de espectroscopia de IV-ATR das amostras

3000 2800 2600 2400

000

005

010

015

020

2540

2540

2540

2542

2601

2601

2601

2601

2631

2631

2631

2631

2729

2728

2728

2728

2850

2850

2850

2850

2868

2868

2868

2868

2877

2875

2875

2876

2924

2922

2922

2924

2954

2954

2956

Ab

so

rvacirc

ncia

(u

a

)

Numero de Onda (cm-1)

IBP USP

IBP comercial

IBP n-Hexano (frio)

IBP n-Hexano (Tamb)

2954

1800 1600 1400 1200 1000 800

000

005

010

015

020

025

030

035

040

045

050668

690747

779

849

867936

948

9701007

1070

1092

1124

1184

1231

12681320

1379

1419

14621506

Ab

so

rvacircncia

(u

a

)

Numero de Onda (cm-1)

IBP USP

IBP comercial

IBP n-Hexano (frio)

IBP n-Hexano (Tamb)

1712

Figura 237 ndash Espectro de IV (25ordmC) ibp USP ibp Sigma e ibp cristalizado de n-hexano a) 3100 ndash 2400 cm-1 b) 1800 ndash

650 cm-1

Os espectros de infravermelho das amostras a 25ordmC apontam para que se trate da mesma forma polimoacuterfica

Espectros de difracccedilatildeo de raios-X de poacute da amostra da Sigma e da amostra obtida por cristalizaccedilatildeo em n-

hexano natildeo mostraram tambeacutem diferenccedilas

Assim sendo a partir destes resultados natildeo satildeo detectadas diferenccedilas significativas entre as amostras de partida

e entatildeo as diferenccedilas registadas no comportamento teacutermico natildeo apontam para polimorfismo mas para altera-

ccedilotildees na formaccedilatildeo dos cristais nomeadamente no crescimento e tamanho das partiacuteculas[43ndash45] Estudos adicio-

nais satildeo necessaacuterios para confirmar esta hipoacutetese

Cristalizaccedilatildeo agrave T amb Cristalizaccedilatildeo a frio

β 10ordmCmin 2ordmCmin 10ordmCmin 2ordmCmin

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

1 741 224 744 236 742 247 744 249

2 744 223 748 234 746 242 742 247 3 740 225 745 238 743 246 740 242

4 743 227 747 237 743 243 745 240 Meacutedia e desvio padratildeo 742plusmn02 225plusmn02 746plusmn02 236plusmn02 743plusmn01 244plusmn02 743plusmn02 245plusmn04

50

51

Capiacutetulo 3

52

53

3 Conclusotildees

Alguns pontos discutidos nesta dissertaccedilatildeo merecem ser referidos como observaccedilotildees conclusivas A Calorime-

tria Diferencial de Varrimento (DSC) eacute um valioso instrumento de investigaccedilatildeo para caracterizar formas poli-

moacuterficas Com esta teacutecnica recolhe-se uma grande riqueza de informaccedilatildeo em relaccedilatildeo agrave estabilidade da substacircn-

cia em estudo tipo de transformaccedilatildeo que ocorre a uma dada temperatura por aquecimento ou arrefecimento e

mecanismo que preside a cada uma das transformaccedilotildees observadas Mas por si soacute esta teacutecnica natildeo eacute suficiente

para identificar a existecircncia de diferentes polimorfos de um mesmo composto Daiacute haver a necessidade de efec-

tuar um estudo mais completo utilizando teacutecnicas como a termomicroscopia espectroscopia de absorccedilatildeo no

infravermelho e ainda difracccedilatildeo de raios X de poacute

Conseguiram obter-se amostras puras de trecircs formas polimoacuterficas da pirazinamida a forma alfa (PZA comercial

e cristalizada em aacutegua) a forma delta (PZA cristalizada de acetona) e a forma gama (PZA obtida por liofiliza-

ccedilatildeo) as quais foram caracterizadas por espectroscopia de infravermelho

O polimorfo alfa da pirazinamida (α-PZA) e a forma delta (δ-PZA) por aquecimento transformam-se no poli-

morfo gama (γ-PZA) A forma gama por sua vez por aquecimento natildeo sofre qualquer transformaccedilatildeo de fase

ateacute agrave fusatildeo Foi possiacutevel tambeacutem identificar a transiccedilatildeo δrarrα em amostra do polimorfo delta quando contami-

nado com a forma alfa

Podemos ainda concluir mediante os resultados obtidos e com os conhecimentos adquiridos que estamos

perante casos de enantiotropia sendo o polimorfo delta a forma termodinamicamente estaacutevel agrave temperatura

ambiente Todos os polimorfos de pirazinamida satildeo cineticamente estaacuteveis agrave temperatura ambiente

No que diz respeito agrave picolinamida eacute interessante verificar a semelhanccedila do perfil das bandas do espectro da

picolinamida comercial na regiatildeo de elongaccedilatildeo do NndashH com o dos espectros dos polimorfos α e δ da pirazi-

namida Relembremos que nestas duas fases da pirazinamida haacute associaccedilatildeo molecular com a formaccedilatildeo de dois

diacutemeros centrossimeacutetricos que estatildeo tambeacutem presentes no cristal da forma I da picolinamida Verificou-se

ainda que a amostra comercial de picolinamida quando sujeita a moagem sofre alteraccedilatildeo da forma polimoacuterfica

No estudo realizado por DSC foi possiacutevel identificar pelo menos duas formas polimoacuterficas

Em ciclos de aquecimento arrefecimento verifica-se que o arrefecimento do fundido pode resultar em forma-

ccedilatildeo de estruturas diferentes em ciclos diferentes

A cristalizaccedilatildeo em acetato de etilo a 4ordmC aponta para a existecircncia de polimorfos gerados concomitantemente

por este meacutetodo de cristalizaccedilatildeo Estatildeo previstas novas experiecircncias para verificar a reprodutibilidade dos resul-

tados e caso esta se confirme a investigaccedilatildeo dos soacutelidos obtidos por difracccedilatildeo de raios-X de poacute e de monocris-

tal Quanto ao estudo das amostras cristalizadas em etanol e acetato de etilo em ensaios realizados dois meses

apoacutes a preparaccedilatildeo das amostras verificou-se que natildeo ocorreu alteraccedilatildeo na amostra cristalizada de etanol

enquanto que evoluccedilatildeo niacutetida teve lugar na amostra cristalizada de acetato de etilo por evaporaccedilatildeo do solvente agrave

temperatura ambiente

No estudo das amostras do ibuprofeno a partir dos resultados obtidos por DSC verificou-se que tanto a amos-

tra cristalizada de acetona como a amostra cristalizada de n-hexano ambas agrave temperatura ambiente apresenta-

54

vam um pico de fusatildeo composto o que poderia indicar a presenccedila de uma mistura de polimorfos mas atraveacutes

de um estudo mais pormenorizado usando Espectroscopia de Infravermelho e Difracccedilatildeo de Raios-X de poacute

esta hipoacutetese natildeo eacute aparentemente suportada podendo a divisatildeo dos picos dever-se ao tamanho das partiacuteculas

formadas durante o crescimento dos cristais Esta hipoacutetese teraacute de ser confirmada em trabalho futuro Este eacute

um exemplo interessante da importacircncia da utilizaccedilatildeo combinada de diferentes meacutetodos de estudo na investiga-

ccedilatildeo de polimorfismo

55

Capiacutetulo 4

56

57

4 Experimental

41 Materiais e Meacutetodos

411 ndash Materiais

4111 - Preparaccedilatildeo das amostras

A pirazinamida utilizada neste trabalho foi fornecida pela Fluka com uma pureza superior a 99 As amostras

de partida de picolinamida e ibuprofeno foram adquiridas agrave Sigma com purezas de 98 e 99 respectivamen-

te tendo-se usado tambeacutem ibuprofeno padratildeo USP

Na geraccedilatildeo das formas polimoacuterficas da pirazinamida foram usados diferentes processos de cristalizaccedilatildeo No

procedimento cristalizaccedilatildeo a partir de soluccedilotildees P1 usaram-se ~ 005 mmol do composto de partida dissolvidas

em 6 mL de um dado solvente agrave temperatura ambiente as soluccedilotildees foram filtradas para uma caixa de Petri e o

solvente evaporado agrave temperatura ambiente (~ 20ordmC) Foram usados como solventes aacutegua acetona dioxano

acetonitrilo e os soacutelidos obtidos foram analizados apoacutes um periacuteodo de duas semanas O segundo procedimento

ensaiado P2 consistiu num processo de liofilizaccedilatildeo efectuado num equipamento Labconco 5 soluccedilatildeo aquosa

preacute-congelada a -80ordmC ciclo de liofilizaccedilatildeo -30ordmC durante 2h -10ordmC durante 4h 0ordmC durante 6h 5ordmC durante

6h 10ordmC durante 48h e depois mantida agrave temperatura ambiente

No caso da picolinamida foi avaliada a formaccedilatildeo de formas soacutelidas usando o procedimento P1 descrito para a

pirazinamida (P1) empregando como solventes acetato de etilo e etanol tendo-se tambeacutem estudado cristaliza-

dos a partir do fundido (P2)

Na geraccedilatildeo das formas polimoacuterficas do ibuprofeno foram igualmente usados diferentes processos de cristaliza-

ccedilatildeo usando diferentes condiccedilotildees O procedimento 1 (P1) foi realizado da mesma forma da usada em P1 da

pirazinamida No procedimento 2 (P2) as soluccedilotildees foram preparadas da mesma forma que em P1 e apoacutes a

filtraccedilatildeo foram colocadas num frigoriacutefico a 4ordmC e o solvente evaporou a esta temperatura

Foram utilizados solventes de qualidade analiacutetica

412 ndash Meacutetodos

4121 ndash Calorimetria Diferencial de Varrimento (DSC)

A teacutecnica de Calorimetria Diferencial de Varrimento (DSC) ocupa um lugar de relevo de entre os meacutetodos de

investigaccedilatildeo da estrutura dos soacutelidos Trata-se de um meacutetodo largamente vulgarizado para o qual se dispotildee de

58

equipamento que apresenta na actualidade muitas potencialidades e que permite a obtenccedilatildeo de propriedades

termodinacircmicas com elevado grau de precisatildeo

A Calorimetria Diferencial de Varrimento eacute uma teacutecnica de anaacutelise teacutermica que regista a diferenccedila de fluxo teacuter-

mico entre a amostra e a referecircncia em funccedilatildeo do tempo ou da temperatura no decorrer de um programa de

temperatura preacute-seleccionado Eacute um meacutetodo de variaccedilatildeo entaacutelpica no qual a diferenccedila no fornecimento de

energia caloriacutefica entre uma substacircncia e um material de referecircncia eacute medida em funccedilatildeo da temperatura

enquanto a substacircncia em estudo e a referecircncia satildeo submetidas a um mesmo programa de aquecimento rigoro-

samente controlado

Estas medidas fornecem dados qualitativos e quantitativos em processos endoteacutermicos (absorccedilatildeo de energia

caloriacutefica) e exoteacutermicos (libertaccedilatildeo de energia caloriacutefica) permitindo obter informaccedilotildees referentes a alteraccedilotildees

de propriedades fiacutesicas eou quiacutemicas com por exemplo temperaturas caracteriacutesticas (temperatura de fusatildeo

cristalizaccedilatildeo transiccedilatildeo viacutetrea) grau de cristalinidade de um poliacutemero diagramas de fase entalpias de transiccedilatildeo

de fase e de reacccedilatildeo estabilidade teacutermica e oxidativa grau de pureza e cineacutetica de reacccedilotildees Por este motivo a

DSC eacute amplamente aplicada na caracterizaccedilatildeo de materiais orgacircnicos e inorgacircnicos cristalinos e amorfos assim

como nas induacutestrias farmacecircutica e cosmeacutetica alimentar etc

Como limitaccedilotildees desta teacutecnica refira-se a dificuldade de interpretaccedilatildeo (acontece algum processo mas qual)

requerendo normalmente outros meacutetodos complementares para a interpretaccedilatildeo dos resultados Para aleacutem dis-

so necessita de calibraccedilatildeo em toda a gama de temperatura

De acordo com os princiacutepios operacionais os caloriacutemetros diferenciais de varrimento podem ser divididos em

dois tipos de potecircncia compensada e de fluxo de energia caloriacutefica Neste trabalho utilizou-se o DSC do pri-

meiro tipo

Nos caloriacutemetros diferenciais de varrimento de potecircncia compensada (Figura 41) as ceacutelulas ou plataformas

onde se colocam a amostra e a referecircncia encontram-se equipadas individualmente com um sensor de resistecircn-

cia de platina que mede a temperatura de cada uma e uma resistecircncia de aquecimento

Figura 41 ndash Caloriacutemetro diferencial de varrimento de potecircncia compensada

Quando eacute detectada uma diferenccedila de temperatura entre a amostra e a referecircncia devido a uma alteraccedilatildeo da

amostra eacute alterada a energia teacutermica ( tH partpart ) fornecida agrave amostra de modo a manter um diferencial de tem-

peraturas nulo entre ambas (Tamostra = Treferecircncia) Uma vez que essa quantidade de energia eacute exactamente equiva-

1 ndash Resistecircncia de aquecimento 2 ndash Termoacutemetro

59

lente agrave quantidade de energia absorvida ou libertada na transformaccedilatildeo ocorrida na amostra o seu registo forne-

ce uma medida calorimeacutetrica directa da energia associada agrave transformaccedilatildeo

Como todos os instrumentos de medida os aparelhos de DSC apresentam um certo tempo de resposta devido

a alguma resistecircncia teacutermica o que se traduz pelo aparecimento de desvios da linha de base Para aumentar o

rigor das determinaccedilotildees o sinal calorimeacutetrico (SC) determinado pelo aparelho a aacuterea do pico eacute calibrado

determinando-se uma constante de calibraccedilatildeo K tal que realQ

SCK = sendo Qreal a energia caloriacutefica realmente

dissipado na ceacutelula A constante K eacute assim funccedilatildeo da temperatura da atmosfera em torno das ceacutelulas e de

quaisquer resistecircncias que conduzam a perdas de energia caloriacutefica As temperaturas de fusatildeo de padrotildees como

o iacutendio estanho chumbo por exemplo podem ser utilizadas para calibrar a temperatura indicada pelo equipa-

mento enquanto que a entalpia de fusatildeo destas substacircncias pode ser utilizada na calibraccedilatildeo do sinal calorimeacutetri-

co

Podem realizar-se ciclos de aquecimento arrefecimento percorridos entre a temperatura do azoto liacutequido e

700ordmC que eacute o limite superior de utilizaccedilatildeo da instrumentaccedilatildeo deste tipo recolhendo uma grande riqueza de

informaccedilatildeo relativamente agrave estabilidade da substacircncia em estudo tipo de transformaccedilatildeo que ocorre a uma dada

temperatura por aquecimento ou arrefecimento mecanismo que preside a cada uma das transformaccedilotildees obser-

vadas etc

Aproveitando as potencialidades do equipamento fazendo variar a velocidade de varrimento eacute ainda possiacutevel

estudar aspectos importantes relacionados com o mecanismo das transformaccedilotildees estruturais e pocircr em evidecircn-

cia a sobreposiccedilatildeo de sinais

Estes equipamentos aleacutem de possibilitarem medidas de baixos valores de variaccedilatildeo de entalpia possibilitam

ainda a utilizaccedilatildeo de pequenas quantidades de amostra (geralmente entre 1 e 20mg)

Procedimento experimental e equipamento utilizado

Os estudos de DSC foram realizados num caloriacutemetro Perkin-Elmer Pyris 1 equipado com sistema de refrige-

raccedilatildeo Intracooler com liacutequido de refrigeraccedilatildeo etilenoglicolaacutegua (11 vv) a ndash10ordmC usando azoto como gaacutes de

purga 20mLmin

As amostras foram preparadas em caacutepsulas em alumiacutenio de 10microl e 30microl Como ceacutelula de referecircncia usou-se uma

caacutepsula vazia idecircntica agrave usada para as amostras

A calibraccedilatildeo do aparelho foi feita de forma usual agrave velocidade de 10ordmCmin utilizada na grande maioria das

amostras A calibraccedilatildeo da temperatura [4647] foi realizada com padrotildees de elevada qualidade como o bifenilo

(CRM LGC 2610 Tfus = 6893plusmn003 ordmC) aacutecido benzoacuteico (CRM LGC 2606 Tfus = 12235 plusmn 002 ordmC) iacutendio

(Perkin-Elmer x = 9999 Tfus = 15660 ordmC) e cafeiacutena (substacircncia de calibraccedilatildeo Mettler Toledo ME 18 872

Tfus = 2356 plusmn 02 ordmC) A calibraccedilatildeo da entalpia foi realizada com iacutendio (∆fusH = 3286 plusmn 13 Jmol)

As amostras foram estudadas em ciclos de aquecimento arrefecimento a vaacuterias velocidade de varrimento

como seraacute referido posteriormente na apresentaccedilatildeo dos resultados e a calibraccedilatildeo confirmada a cada caso

60

4122 ndash Termomicroscopia

A termomicroscopia consiste na observaccedilatildeo microscoacutepica das amostras submetidas a aquecimento ou arrefeci-

mento usando luz polarizada As transformaccedilotildees que podem ocorrer na amostra em estudo podem ser obser-

vadas directamente na ocular do microscoacutepio ou registadas por meio de uma cacircmara fotograacutefica em viacutedeo com

a vantagem de serem gravadas e poderem ser estudadas em pormenor posteriormente Esta teacutecnica permite a

observaccedilatildeo dos efeitos dependentes da temperatura como por exemplo a fusatildeo dos cristais detecccedilatildeo de formas

cristalinas (polimorfismo)[48ndash49]

Com base no comportamento oacuteptico eacute costume dividir as substacircncias em dois grandes grupos Num o iacutendice

de refracccedilatildeo eacute independente da direcccedilatildeo de propagaccedilatildeo da radiaccedilatildeo apresenta um valor uacutenico para uma dada

substacircncia Estas substacircncias satildeo designadas opticamente por isotroacutepicas A este grupo pertencem os soacutelidos

amorfos e os soacutelidos cristalinos com arranjo reticular cuacutebico O outro grupo eacute caracterizado por apresentar um

iacutendice de refracccedilatildeo dependente da direcccedilatildeo de propagaccedilatildeo da luz As substacircncias que a ele pertencem satildeo

designadas opticamente por anisotroacutepicas Deste grupo fazem parte todos os soacutelidos cristalinos com excepccedilatildeo

daqueles que tecircm arranjo reticular cuacutebico

Na Figura 42 representa-se o dispositivo utilizado na observaccedilatildeo de uma amostra com luz polarizada

Figura 42 ndash Esquema de um sistema para observaccedilatildeo de uma amostra com luz polarizada

Um meio isotroacutepico natildeo altera a cor da radiaccedilatildeo que nela incide Contudo produz um decreacutescimo de intensida-

de da radiaccedilatildeo que torna visiacuteveis contornos na amostra e portanto permite acompanhar variaccedilotildees de forma e

volume que nela ocorram As amostras anisotroacutepicas apresentam cor diferente da luz incidente

Procedimento experimental e equipamento utilizado

O equipamento usado esquematicamente representado na Figura 43 eacute constituiacutedo por uma placa de aqueci-

mento DSC 600 da Linkam systems por um bloco central constituiacutedo por uma unidade CI94 cuja funccedilatildeo eacute

controlar a temperatura nas etapas de aquecimento arrefecimento uma unidade LNP942 que controla a

refrigeraccedilatildeo uma unidade VTO232 e um computador Intel (R) Pentium (R) 4 que controla todo o sistema A

ceacutelula eacute aquecida com um microforno cuja temperatura eacute controlada por sensores de Pt100 Para a observaccedilatildeo

Polarizador Amostra Analisador Detector

61

oacuteptica foi utilizado um microscoacutepio Leica DMRB uma cacircmara de viacutedeo Sony CCD-IRISRGB modelo DXC-

151 AP um monitor Sony HR Triniton modelo PVM-2053MD e um gravador de viacutedeo Sony SV0-1500P VHS

VCR Na anaacutelise de imagem usou-se o software da Linkam systems com RTVMS (Real Time Viacutedeo Measurement

System)

As amostras foram preparadas por dispersatildeo de uma pequena quantidade do material a estudar na ceacutelula da

amostra sendo esta coberta com uma tampa A dispersatildeo do material na ceacutelula permite estudar o comporta-

mento de partiacuteculas isoladas o que poderaacute ser uacutetil no caso da amostra ter comportamento heterogeacuteneo As

imagens foram obtidas por utilizaccedilatildeo combinada de luz polarizada e de compensadores de onda o que confere

agrave imagem de fundo uma cor uacutenica e natildeo negra Usou-se uma ampliaccedilatildeo de 200X

As amostras foram estudadas aquecendo a amostra entre os 25ordmC e a fusatildeo tendo sido usada uma velocidade

de 10ordmCmin

Figura 43 ndash Representaccedilatildeo esquemaacutetica do equipamento usado em termomicroscopia A ndash Placa de aquecimento B ndash

Microscoacutepio C ndash Cacircmara de viacutedeo D ndash Computador E ndash Interface graacutefica F ndash Sistema de controle da refri-

geraccedilatildeo G ndash Interface de computador H ndash Viacutedeo gravador I ndash Monitor J ndash Depoacutesito de azoto liacutequido

4123 ndash Conjugaccedilatildeo dos meacutetodos de Termomicroscopia e DSC

Os resultados obtidos a partir de medidas de DSC satildeo normalmente reprodutiacuteveis e quantitativos mas natildeo

podem estar sempre prontamente correlacionadas com a respectiva transformaccedilatildeo de fase ou reacccedilatildeo quiacutemica

que ocorre na substacircncia Tecircm sido feitas tentativas para melhorar alguns meacutetodos termoanaliacuteticos atraveacutes de

uma correlaccedilatildeo entre os seus resultados e as mudanccedilas fiacutesicas ou quiacutemicas da substacircncia em questatildeo As combi-

naccedilotildees destes dois meacutetodos tecircm demonstrado grande sucesso Os efeitos que natildeo mostram nenhuma mudanccedila

de entalpia significativa com DSC podem muitas vezes ser detectadas com microscopia Por outro lado as

investigaccedilotildees termomicroscoacutepicas requerem muitas vezes estimativas dos calores de transformaccedilatildeo fusatildeo e

cristalizaccedilatildeo[50ndash51]

62

4124 ndash Espectroscopia de Absorccedilatildeo no Infravermelho

A Espectroscopia de Absorccedilatildeo no IV estaacute associada ao uso de radiaccedilatildeo electromagneacutetica nesta regiatildeo do espec-

tro para estudar a composiccedilatildeo e a estrutura da mateacuteria

A energia associada agrave absorccedilatildeo na gama do infravermelho eacute capaz de promover transiccedilotildees vibracionais-

rotacionais vibracionais ou rotacionais Considerando que a faixa mais usual de utilizaccedilatildeo corresponde agrave regiatildeo

do infravermelho meacutedio (4000 a 400 cm-1) o estudo das transiccedilotildees vibracionais eacute o mais importante Para que

uma moleacutecula seja capaz de absorver no infravermelho eacute necessaacuterio que ela apresente variaccedilotildees de momento

dipolar associada ao modo vibracional considerado[3652ndash54]

Assim quando um material for avaliado utilizando radiaccedilatildeo infravermelha seraacute obtido um espectro que rela-

ciona absorvacircncia versus comprimento de onda (normalmente eacute utilizado o nuacutemero de onda que eacute o inverso do

comprimento de onda) que indica a ocorrecircncia ou natildeo de absorccedilatildeo pelo material de energia associada agravequele

comprimento de onda Como os grupos funcionais absorvem em diferentes comprimentos de onda eacute possiacutevel

identificar os grupos quiacutemicos presentes na amostra

O polimorfismo em cristais de compostos orgacircnicos eacute causado por diferentes arranjos estruturais da mesma

moleacutecula Se as interacccedilotildees moleculares no cristal satildeo bastantes fortes decorrentes de um fenoacutemeno como as

ligaccedilotildees de hidrogeacutenio as diferenccedilas nas formas polimoacuterficas podem ser evidenciadas com teacutecnicas como a

Espectroscopia de Absorccedilatildeo no Infravermelho IV

Reflectacircncia Total Atenuada (ATR)

Em 1961 Fahrenfort descreveu uma nova teacutecnica para obtenccedilatildeo de espectros de infravermelho para compostos

orgacircnicos a Reflectacircncia Total Atenuada (ATR ndash Attenuated Total Reflectance)

O modo de ATR eacute uma teacutecnica natildeo destrutiva que permite a obtenccedilatildeo de espectros de amostras soacutelidas ou

liacutequidas tais como soacutelidos pouco soluacuteveis poacutes pastas entre outras Eacute tambeacutem adequado para caracterizaccedilatildeo de

materiais que sejam demasiado finos ou que absorvam demasiado intensamente quando analisados por espec-

troscopia de transmitacircncia Na espectroscopia de infravermelhos por ATR a superfiacutecie da amostra eacute colocada

em contacto com a superfiacutecie de um cristal apropriado muitas vezes feito de Germeacutenio (Ge) ou de Seleneto de

Zinco (ZnSe) A radiaccedilatildeo infravermelha proveniente da fonte passa atraveacutes do cristal Quando o acircngulo de

incidecircncia na interface amostra cristal excede o acircngulo criacutetico a reflexatildeo total interna da radiaccedilatildeo ocorre e uma

onda evanescente eacute estabelecida na interface A radiaccedilatildeo eacute reflectida atraveacutes do cristal penetrando na amostra a

cada reflexatildeo ao longo da superfiacutecie do cristal (como esquematizado na figura seguinte Figura 44)

63

Figura 44 ndash Sistema ATR de muacuteltipla reflexatildeo

O feixe de radiaccedilatildeo perde energia no comprimento de onda em que o material da amostra absorve Apoacutes este

processo a radiaccedilatildeo atenuada resultante eacute direccionada do cristal para o percurso normal do feixe no espectro-

fotoacutemetro sendo medida pelo detector originando o espectro da amostra A profundidade da penetraccedilatildeo da

radiaccedilatildeo na amostra e o nuacutemero total de reflexotildees ao longo do cristal podem ser controlados pela variaccedilatildeo do

acircngulo de incidecircncia assim como pela selecccedilatildeo do tipo de cristal

Num espectrofotoacutemetro ATR tem de existir um contacto muito proacuteximo entre a amostra e a superfiacutecie do cris-

tal uma vez que o efeito ATR tem lugar nesta Daiacute que se utilize por vezes uma prensa de modo a garantir um

perfeito contacto entre a superfiacutecie da amostra e o cristal como no caso dos soacutelidos particulados

Nesta teacutecnica pouca ou nenhuma preparaccedilatildeo da amostra eacute requerida o que constitui uma grande vantagem nos

estudos de polimorfismo podendo ser usada na anaacutelise de uma grande variedade de soacutelidos e liacutequidos consoan-

te o tipo de cristal

Eacute importante realccedilar que apesar dos benefiacutecios esta teacutecnica possui algumas limitaccedilotildees que incluem a sensibili-

dade inferior em comparaccedilatildeo agrave proporcionada pelos meacutetodos convencionais

Procedimento experimental e equipamento utilizado

Os estudos de espectroscopia de absorccedilatildeo no infravermelho foram realizados num espectroacutemetro FTIR Ther-

moNicolet IR300 resoluccedilatildeo de 1cm-1 com a teacutecnica da pastilha de KBr e num PerkinElmer Spectrum 400 FT-

IRATR resoluccedilatildeo de 1cm-1

As amostras foram preparadas misturando-se uma certa quantidade de amostra com brometo de potaacutessio (cer-

ca de 07 mg de amostra e 100 mg de KBr)

4125 ndash Difracccedilatildeo de Raios X

Dentre as vaacuterias teacutecnicas de caracterizaccedilatildeo de materiais a teacutecnica de difracccedilatildeo de raios X eacute a mais indicada na

determinaccedilatildeo das fases cristalinas presentes nesses materiais Isto eacute possiacutevel porque nos cristais os aacutetomos se

64

ordenam em planos cristalinos separados entre si por distacircncias da mesma ordem de grandeza dos comprimen-

tos de onda dos raios X

Ao incidir um feixe de raios X num cristal o mesmo interage com os aacutetomos presentes originando o fenoacutemeno

de difracccedilatildeo A difracccedilatildeo de raios X ocorre segundo a Lei de Bragg (Equaccedilatildeo 1) a qual estabelece a relaccedilatildeo

entre o acircngulo de difracccedilatildeo e a distacircncia entre os planos que a originaram (caracteriacutesticos para cada fase cristali-

na)[55]

Figura 45 ndash Difracccedilatildeo de raios X e a Lei de Bragg[56]

A principal aplicaccedilatildeo da difracccedilatildeo de raios X refere-se agrave identificaccedilatildeo de compostos cristalinos sejam eles orgacirc-

nicos ou inorgacircnicos

Os planos de difracccedilatildeo e as suas respectivas distacircncias interplanares bem como as densidades de aacutetomos (elec-

trotildees) ao longo de cada plano cristalino satildeo caracteriacutesticas especiacuteficas e uacutenicas de cada substacircncia cristalina da

mesma forma que o padratildeo difractomeacutetrico por ela gerado Dentre as vantagens da teacutecnica de difracccedilatildeo de raios

X para a caracterizaccedilatildeo de fases destacam-se a simplicidade e rapidez do meacutetodo a confiabilidade dos resulta-

dos obtidos (pois o perfil de difracccedilatildeo obtido eacute caracteriacutestico para cada fase cristalina) a possibilidade de anaacutelise

de materiais compostos por uma mistura de fases e uma anaacutelise quantitativa destas fases[55]

Os ensaios de difracccedilatildeo de raios X de poacute foram realizados no Centro de Estudos de Materiais no Departamen-

to de Fiacutesica da Universidade de Coimbra

Procedimento experimental e equipamento utilizado

Foi preenchido um capilar de vidro com o poacute obtido pela moagem dos soacutelidos As amostras foram colocadas

num difractoacutemetro de poacute ENRAF-NONIUS (equipado com um detector CPS120 por INEL) e os dados foram

recolhidos durante 5h usando a geometria Debye-Scherrer Foi usada radiaccedilatildeo Cu Kα1 (λ = 1540598Aring) Como

calibrante externo foi usado o AlK(SO4)212H2O

Lei de Bragg nλ = 2d sen θ (Equaccedilatildeo 1) n nuacutemero inteiro (ordem de difracccedilatildeo) λ comprimento de onda dos raios X incidentes d distacircncia interplanar θ acircngulo de difracccedilatildeo

65

Bibliografia

[1] ndash Vencato I Estruturas Cristalinas por Difracccedilatildeo de Raios-X Caderno Brasileiro de Ensino de Fiacutesica Volume 5

(1988)

[2] ndash Atkins P Paula J Atkins Fiacutesico-Quiacutemica LTC Volume 1 7ordfEdiccedilatildeo (2003-2004)

[3] ndash Drago R Physical Methods For Chemists 2ordf Ed Saunders amp H B J College Publishers 17 (1992) 702

[4] ndash Giron D Thermochimica Acta 248 (1995) 1

[5] ndash Nangia A Accounts of Chemical Research 41 5 (2008) 595

[6] ndash Froehlich PE Gasparotto FS Journal of Basic and Applied Pharm Sciences 26 3 (2005) 205

[7] ndash Llinagraves A Goodman J Drug Discovery Today 13 516 (2008) 198

[8] ndash Costa L Universidade Federal do Rio Grande do Sul ldquoAvaliaccedilatildeo do Polimorfismo de Faacutermacos utiliza-

dos para a produccedilatildeo de medicamentos geneacutericos no Brasilrdquo (2005)

[9] ndash Lachman L Liebeman HA et all Teoria e Praacutetica na Induacutestria Farmacecircutica 1 (2005) 505

[10] ndash Bernstein J Crystal Polymorphism Engineering of Crystalline Materials Properties Springer Netherlands (2008) 87

[11] ndash Rodriacuteguez-Spong B Price C et all D Advanced Drug Delivery 56 (2004) 241

[12] ndash Buerger A Ramberger R Mikrochimica Acta 2 (1979) 259

[13] ndash Erdemir D Lee A et all Accounts of Chemical Research 42 (2009) 621

[14] ndash Manrich S Zanotto E et all Poliacutemeros Ciecircncia e Tecnologia ldquoAplicabilidade da Teoria Claacutessica da Nuclea-

ccedilatildeo Modificada (CD-CNT) agrave Cristalizaccedilatildeo de Poliacutemerosrdquo

[15] ndash Aaltonen J Allesoslash M et all European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics 71 (2009) 23

[16] ndash Chis V Picircrnau A et all Chemical Physics 316 (2005) 153

[17] ndash wwwffuppttoxicologiamonografiasano0304TuberculosedocPIRAZINAMIDAhtml

[18] ndash Becker C Dressman JB et all Journal of Pharmaceutical Sciences 97 9 (2008) 3709

[19] ndash Takaki Y Sasada Y Watanabeacute T Acta Crystallographica 13 (1960) 693

[20] ndash Ro G Sorum H Acta Crystallographica B28 (1972) 991

[21] ndash Ro G Sorum H Acta Crystallographica B28 (1972) 1677

[22] ndash Nakata K Takaki Y Memoirs of Osaka Kyoiku University Ser III Natural science and applied science 36 (1987)

93

[23] ndash Borba A Albrecht M et all Physical Chemistry Chemical Physics 10 (2008) 7010

[24] ndash Takano T Sasada Y et all Acta Crystallographica 21 (1966) 514

[25] ndash Borba A Zavaglia A et all Journal of Physical Chemistry A 112 (2008) 45

[26] ndash Marques L Departamento e Centro de Quiacutemica da Universidade de Eacutevora ldquoO Ibuprofeno Um faacutermaco com

sucessordquo

[27] ndash Perlovich G Kurkov S et all Journal of Pharmaceutical Sciences 93 (2004) 654

[28] ndash Rasenack N Muumlller B International Journal of Pharmaceutics 245 (2002) 9

[29] ndash Carvalho P Cass Q et all Brazilian Journal of Chemical Engineering 23 (2006) 291

[30] ndash Khan G Jiabi Z Drug Development and Industrial Pharmacy 24(5) (1998) 463

[31] ndash Rasenack N Muumlller W Development and Industrial Pharmacy 28 (2002) 1077

66

[32] ndash Dudognon E Danegravede F et all Pharmaceutical Research 25 (2008) 2853

[33] ndash wwwscribdcomdoc4003825Fisica-Difraccao-de-Raio-X (28082010)

[34] ndash Delgado M Marquez F et all Spectroscopy Lett 21 (1998) 841

[35] ndash Lautie A Froment F et all Spectroscopy Lett 9 (1976) 289

[36] ndash Chis V Pirnau A et all Chemical Physics 316 (2005) 153

[37] ndash Kalkar K Bhosekar M et all Spectrochimica Acta Part A 45 (1989) 635

[38] ndash Favila A Gallo M Mitnik D Journal of Molecular Modeling 13 (2007) 505

[39] ndash Gunasekaran S Sailatha E et all Indian Journal of Pure and Applied Physics 47 (2009) 259

[40] ndash Akyuz S Journal of Molecular Structure 651 (2003) 541

[41] ndash Jurneacuteen P Werngren J et all Antimicrobial Agents and Chemotheraphy 52 5 (2008) 1852

[42] ndash Garekani H Sadeghi F et all Drug Development and Industrial Pharmacy 27(8) (2001) 803

[43] ndash Kawakami K Miyoshi K et all Journal of Pharmaceuticals Sciences 95 (2006) 1354

[44] ndash Lee T Chang G Crystal Growth and Design 9 (2009) 3551

[45] ndash Xue Y Zhao Q et all Journal of Colloid and Interface Science 243 (2001) 388

[46] ndash Sabbah R An W et all Thermochimica Acta 331 (1999) 93

[47] ndash Gatta G Richardson J et all Pure and Applied Chemistry 78 (2006) 1455

[48] ndash Seefeldt K Miller J et all Journal of Pharmaceutical Sciences 96 5 (2007) 1147

[49] ndash Charsley E Stewart C et all Journal of Thermal Analysis and Calorimetry 72 (2003) 1087

[50] ndash Celis K Driessche I et all Measurement Science Review 1 1 (2001) 181

[51] ndash Wiedemann H Bayer G Journal of Thermal Analysis 30 (1985) 1273

[52] ndash wwwgooglept

[53] ndash Brittain H Journal of Pharmaceutical Sciences 86 4 (1997) 405

[54] ndash Norris T Aldridge P Sekulic S Analyst 122 (1997) 549

[55] ndash Albers A Melchiades F et all Ceracircmica 48 305 (2002) 34

[56] ndash Kahn H PMI-2201 Difracccedilatildeo de Raios X 1

[57] ndash Tuberculosis 88 2 (2008) 141

[58] ndash Akyuz S Journal of Molecular Structure 651-653 (2003) 541

[59] ndash Brittain H (ed) Physical Characterization of Pharmaceutical Solids (1995)

[60] ndash Šestaacutek J Comprehensive Analytical Chemistry XII XI (1984)

[61] ndash Casimiro MH Leal JP et all Anaacutelise Calorimeacutetrica aplicada a Poliacutemeros Bioloacutegicos 29

[62] ndash Yu-Chu M Li Thermochimica Acta 476 (2008) 1

[63] ndash Morbidoni H Quiacutemica Viva 3 (2004)

[64] ndash Yoshida S Pharmaceutical Society of Japan 11 5 (1963) 628

[65] ndash Sreevatsan S Pan X et all Antimicrobial Agents and Chemotheraphy 41 3 (1997) 636

[66] ndash Wesotowski M Konarski T Journal of Thermal Analysis 45 (1995) 1199

[67] ndash Vippagunta S Brittain H Grant D Advanced Drug Delivery 48 (2001) 3

[68] ndash Nunes S Euseacutebio M et all International Journal of Pharmaceutics 285 (2004) 13

[69] ndash Akalin E Akyuz S Vibrational Spectroscopy 42 (2006) 333

[70] ndash Szablowicz M Karpiński A et all Transition Metal Chemistry 31 (2006) 1075

67

[71] ndash Castro R Maria T et all Crystal Growth amp Design 10 (2010) 274

[72] ndash Correcirca R Lima D et all Laboratoacuterio de Cristalografia Instituto de Fiacutesica de Satildeo CarlosUSP

[73] - Buerger A Ramberger R Mikrochimica Acta 2 (1979) 273

[74] ndash Wirth D Stephenson G Organic Process Research amp Development 1 (1997) 55

[75] ndash Wang Y Li Y et all Spectrochimica Acta Part A 56 (2000) 2637

[76] ndash Byrn S Pfeiffer R et all Pharmaceutical Research 12 (1995) 945

[77] ndash Khankari R Grant D Thermochimica Acta 248 (1995) 61

[78] ndash Gavezzotti A Fillippini G Journal of the American Chemical Society 117 (1995) 12299

[79] ndash Hancock B Zografi G Journal of Pharmaceuticals Sciences 86 (1997) 1

[80] ndash Yu L Advanced Drug Delivery Reviews 48 (2001) 27

[81] ndash Kitamura M Journal of Crystal Growth 237-239 (2002) 2205

[82] ndash Snider D Addicks W et all Advanced Drug Delivery Reviews 56 (2004) 391

[83] ndash Allesoslash M Berg F et all Journal of Pharmaceuticals Sciences 97 (2008) 2145

[84] ndash Lerdkanchanaporn S Dollimore D Journal of Thermal Analysis 49 (1997) 879

[85] ndash Beach J Park M et all Pharmaceutical Development and Technology 10 (2005) 413

[86] ndash Passerini N Albertini B et all European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics 15 (2002) 71

68

69

Apecircndice

70

71

Algoriacutetmo de decisatildeo Q6A

(1)

Pesquisa de polimor-fos com o novo

faacutermaco

Apresenta diferentes polimorfos

NAtildeO Nenhuma acccedilatildeo a ser

tomada

SIM

Caracterizar as formas por - Difracccedilatildeo de raios-X de poacute - DSC Anaacutelise Teacutermica - Microscopia - Espectroscopia

IR PARA 2

72

(2)

Os polimorfos apre-sentam diferentes

propriedades

NAtildeO

SIM

Afecta a seguranccedila e a eficaacutecia do faacutermaco

Nenhum teste ou criteacuterio de aceitaccedilatildeo para o faacutermaco

NAtildeO

SIM

Estabelecer um criteacuterio de aceitaccedilatildeo para os polimorfos do faacutermaco IR PARA 3

73

(3)

Observa-se em (1) que primeiramente se estabelecem as caracteriacutesticas das possiacuteveis formas cristalinas do faacuter-

maco e as suas propriedades fiacutesico-quiacutemicas conforme o caso bem como a sua forma de detecccedilatildeo pelas meto-

dologias indicadas

Posteriormente a acccedilatildeo (2) visa estabelecer o impacto destas formas polimoacuterficas na seguranccedila e eficaacutecia do

faacutermaco auxiliando na determinaccedilatildeo de criteacuterios de aceitaccedilatildeo do faacutermaco e na avaliaccedilatildeo do risco sanitaacuterio que

representa tal fenoacutemeno num caso especiacutefico Havendo este risco o ICH estabeleceu em (3) vias de monitori-

zaccedilatildeo das alteraccedilotildees

O faacutermaco encontra-se dentro dos criteacuterios de

aceitaccedilatildeo dos ensaios de qualidade com modifica-

ccedilatildeo na proporccedilatildeo dos polimorfos

SIM Nenhum teste ou criteacuterio de aceitaccedilatildeo

para o faacutermaco

NAtildeO

Monitorar o polimorfismo durante a estabilidade do faacutermaco

A modificaccedilatildeo pode afectar a seguranccedila ou a

eficaacutecia

NAtildeO Natildeo haacute necessidade de estabelecer criteacuterios de aceitaccedilatildeo para polimorfis-

mo do faacutermaco

SIM

Estabelecer criteacuterios de aceitaccedilatildeo consis-tente com a seguranccedila eou eficaacutecia

43

20 40 60 80 100 120

20

25

30

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

b) PA em acetato de etilo (frio)

a) PA em acetato de etilo (T amb)

Figura 228 ndash Curvas de DSC para a PA cristalizada em acetato de etilo β = 10ordmCmin a) meacutetodo P1prime m = 147 mg b)

meacutetodo P2prime m = 148 mg

20 40 60 80 100 120

20

25

30

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

b) PA em etanol (frio)

a) PA em etanol (T amb)

Figura 229 ndash Curvas de DSC para a PA cristalizada em etanol β = 10ordmCmin a) meacutetodo P1prime m = 152 mg b) meacutetodo

P2prime m = 149 mg

44

20 40 60 80 100 120

20

30

40

50

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

b) Aquecimento em Maio

a) Aquecimento em Marccedilo

Figura 230 ndash Curvas de DSC para a PA cristalizada em acetato de etilo agrave temperatura ambiente β = 10ordmCmin a) aque-

cimento em Marccedilo m = 138 mg b) aquecimento em Maio m = 135 mg

20 40 60 80 100 120

20

22

24

26

28

Flu

xo

de

Calo

r (m

W)

Temperatura (C)

b) Aquecimento em Maio

a) Aquecimento em Marccedilo

Figura 231 ndash Curvas de DSC para a PA cristalizada em etanol agrave temperatura ambiente β = 10ordmCmin a) aquecimento em

Marccedilo m = 139 mg b) aquecimento em Maio m = 144 mg

23 Estudo do Ibuprofeno

Como referido na secccedilatildeo 143 estaacute descrito que a mesma forma polimoacuterfica do ibuprofeno eacute obtida por crista-

lizaccedilatildeo em vaacuterios solventes e seguindo vaacuterios meacutetodos experimentais Os cristais tecircm morfologias diferentes e

propriedades mecacircnicas diferentes [28303142]

45

Neste capiacutetulo apresentam-se os resultados preliminares dum estudo calorimeacutetrico das amostras soacutelidas do ibu-

profeno cristalizadas em diferentes solventes e tambeacutem de amostras comerciais de duas origens distintas reali-

zado com o objectivo de averiguar o seu comportamento teacutermico

As formas soacutelidas obtidas por cristalizaccedilatildeo a partir das soluccedilotildees do ibuprofeno estatildeo apresentadas na tabela

seguinte

Tabela 28 ndash Imagens de formas soacutelidas do Ibuprofeno obtidas em diferentes condiccedilotildees experimentais (luz pola-

rizada 200x)

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

1

-

Comercial Sigma

4

Acetona

P2

2

Acetona

P1

5

n-Hexano

P2

3

n-Hexano

P1

Efectuou-se um estudo por difracccedilatildeo de raios-X de poacute das amostras de Ibuprofeno da Sigma e da amostra cris-

talizada de n-Hexano agrave temperatura ambiente O difractograma obtido experimentalmente para a amostra da

Sigma e o simulado para a forma I estatildeo representados na Figura 232 O espectro obtido para a amostra crista-

lizada em n-hexano era indistinguiacutevel destes

0 10 20 30 40

Inte

nsid

ad

e

2Theta

b) IBP Sigma

a) IBP forma I

Figura 232 ndash Espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute do ibuprofeno a) forma I b) Sigma

46

Da comparaccedilatildeo entre os dois difractogramas eacute possiacutevel afirmar que em ambos os casos as moleacuteculas tecircm a

mesma orientaccedilatildeo cristalograacutefica

Iniciou-se o estudo das amostras de ibuprofeno comercial da Sigma e da USP por Calorimetria Diferencial de

Varrimento com uma velocidade de varrimento β = 10ordmCmin realizando um aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC

(Figuras 233 e 234)

20 30 40 50 60 70 80 90

20

25

30

35

40

Temperatura (C)

Flu

xo d

e C

alo

r (m

W)

Figura 233 ndash Curva de DSC para o IBP comercial Sigma aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC β = 10ordmCmin m = 125mg

20 30 40 50 60 70 80 90

20

22

24

26

28

Temperatura (C)

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Figura 234 ndash Curva de DSC para o IBP USP aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC β = 10ordmCmin m = 134mg

As curvas de DSC apresentam apenas um sinal endoteacutermico estando os paracircmetros caracteriacutesticos da curva de

fusatildeo apresentados na Tabela 29

47

Tabela 29 ndash Valores de temperatura e de entalpia da transiccedilatildeo de fase registada no

aquecimento do ibuprofeno amostra da Sigma e da USP β = 10ordmCmin

Sigma USP

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

1 747 251 752 257 2 753 253 752 256 3 751 260 752 256 4 751 246 752 257

Meacutedia e desvio padratildeo 751plusmn03 253plusmn05 752plusmn005 257plusmn005

Natildeo haacute diferenccedilas significativas entre os resultados obtidos para as duas amostras apesar do pico de fusatildeo da

amostra da USP ser mais estreito

O estudo das amostras ibuprofeno obtidas por cristalizaccedilatildeo de acetona (P1 e P2) foi realizado por calorimetria

diferencial de varrimento na mesma gama de temperatura com velocidades de varrimento diferentes (β =

10ordmCmin e β = 2ordmCmin Figura 235)

70 75 80

18

20

22

24

26

28

30

32

34

36

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

2 - Cristalizaccedilao a frio

1 - Cristalizaccedilao agrave T amb

70 75 80

18

20

22

24

26

28

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

4 - Cristalizaccedilao a frio

3 - Cristalizaccedilao agrave T amb

Figura 235 ndash Curva de DSC para o IBP cristalizado de acetona procedimentos P1rsquo e P2rsquo aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC

a) β = 10ordmCmin m = 134mg b) β = 2ordmCmin 3 m = 138mg 4 m = 135 mg

O pico de fusatildeo obtido a partir da amostra cristalizada agrave temperatura ambiente apresenta-se parcialmente divi-

dido Uma explicaccedilatildeo comum para este facto eacute a existecircncia de polimorfismo Os paracircmetros caracteriacutesticos

destas curvas estatildeo apresentados na Tabela 210

a) b)

3

4

48

Tabela 210 ndash Valores de temperatura e de entalpia da transiccedilatildeo de fase registada no aquecimento do ibuprofeno

cristalizado de acetona β = 10ordmCmin e β = 2ordmCmin

A partir dos resultados apresentados na Tabela 210 podemos concluir que os cristais obtidos por cristalizaccedilatildeo a

baixa temperatura fundem aproximadamente 1ordmC abaixo dos cristais obtidos por cristalizaccedilatildeo agrave temperatura

ambiente Verifica-se ainda que mesmo a velocidades de varrimento diferentes os cristais obtidos nas mesmas

condiccedilotildees apresentam temperatura de fusatildeo muito semelhante

Os termogramas obtidos no estudo do ibuprofeno cristalizado de n-hexano (P1 e P2) por calorimetria dife-

rencial de varrimento com velocidades de varrimento diferentes (β = 10ordmCmin e β = 2ordmCmin) estatildeo apre-

sentados na Figura 236 e na Tabela 211

70 75 80

12

14

16

18

20

22

24

26

28

30

32

34

36

38

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

2 - Cristalizaccedilao a frio

1 - Cristalizaccedilao agrave T amb

70 75 80

20

22

24

26

28

30

Flu

xo d

e C

alo

r (m

W)

Temperatura (C)

4 - Cristalizaccedilao a frio

3 - Cristalizaccedilao agrave T amb

Figura 236 ndash Curva de DSC para o IBP cristalizado de n-hexano procedimentos P1rsquo e P2rsquo aquecimento de 25ordmC ateacute

95ordmC a) β = 10ordmCmin 1 m = 143mg 2 m = 139 mg b) β = 2ordmCmin 3 m = 140mg 4 m = 137 mg

A partir dos resultados podemos concluir que os cristais obtidos agrave temperatura ambiente e os cristais obtidos

com a cristalizaccedilatildeo a frio natildeo apresentam grande diferenccedila a niacutevel de temperatura e entalpia de fusatildeo No entan-

to o sinal obtido a partir da amostra cristalizada agrave temperatura ambiente aquecida tanto a 10ordmCmin como a

2ordmCmin apresenta-se dividido apesar da divisatildeo ser mais notoacuteria a 2ordmCmin

Cristalizaccedilatildeo agrave T amb Cristalizaccedilatildeo a frio

β 10ordmCmin 2ordmCmin 10ordmCmin 2ordmCmin

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

1 747 215 751 203 733 223 737 232

2 739 233 731 201 733 219 738 228

3 752 228 731 219 744 223 739 229

4 749 237 745 237 738 223 739 231

5 752 249 746 243 742 218 740 230

6 749 235 760 241 743 224 736 229

Meacutedia e desvio padratildeo 748plusmn05 233plusmn11 744plusmn10 224plusmn17 739plusmn05 222plusmn03 738plusmn02 230plusmn02

a) b)

49

Tabela 211 ndash Valores de temperatura e de entalpia da transiccedilatildeo de fase registada no aquecimento do ibuprofeno

cristalizado de n-hexano β = 10ordmCmin e β = 2ordmCmin

A partir dos resultados obtidos por DSC verificou-se que tanto a amostra cristalizada de acetona como a amos-

tra cristalizada de n-hexano ambas agrave temperatura ambiente apresentavam um pico de fusatildeo composto o que

pode indicar a ocorrecircncia de transiccedilotildees soacutelido-soacutelido e aleacutem disso temperatura de fusatildeo que difere da das

amostras obtidas na Sigma e na USP Sendo assim fez-se um estudo mais pormenorizado das amostras cristali-

zadas de n-hexano por comparaccedilatildeo com as amostras de ibp da Sigma e da USP por espectroscopia de IV para

caracterizaccedilatildeo da forma inicial A Figura 237 mostra os espectros de espectroscopia de IV-ATR das amostras

3000 2800 2600 2400

000

005

010

015

020

2540

2540

2540

2542

2601

2601

2601

2601

2631

2631

2631

2631

2729

2728

2728

2728

2850

2850

2850

2850

2868

2868

2868

2868

2877

2875

2875

2876

2924

2922

2922

2924

2954

2954

2956

Ab

so

rvacirc

ncia

(u

a

)

Numero de Onda (cm-1)

IBP USP

IBP comercial

IBP n-Hexano (frio)

IBP n-Hexano (Tamb)

2954

1800 1600 1400 1200 1000 800

000

005

010

015

020

025

030

035

040

045

050668

690747

779

849

867936

948

9701007

1070

1092

1124

1184

1231

12681320

1379

1419

14621506

Ab

so

rvacircncia

(u

a

)

Numero de Onda (cm-1)

IBP USP

IBP comercial

IBP n-Hexano (frio)

IBP n-Hexano (Tamb)

1712

Figura 237 ndash Espectro de IV (25ordmC) ibp USP ibp Sigma e ibp cristalizado de n-hexano a) 3100 ndash 2400 cm-1 b) 1800 ndash

650 cm-1

Os espectros de infravermelho das amostras a 25ordmC apontam para que se trate da mesma forma polimoacuterfica

Espectros de difracccedilatildeo de raios-X de poacute da amostra da Sigma e da amostra obtida por cristalizaccedilatildeo em n-

hexano natildeo mostraram tambeacutem diferenccedilas

Assim sendo a partir destes resultados natildeo satildeo detectadas diferenccedilas significativas entre as amostras de partida

e entatildeo as diferenccedilas registadas no comportamento teacutermico natildeo apontam para polimorfismo mas para altera-

ccedilotildees na formaccedilatildeo dos cristais nomeadamente no crescimento e tamanho das partiacuteculas[43ndash45] Estudos adicio-

nais satildeo necessaacuterios para confirmar esta hipoacutetese

Cristalizaccedilatildeo agrave T amb Cristalizaccedilatildeo a frio

β 10ordmCmin 2ordmCmin 10ordmCmin 2ordmCmin

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

1 741 224 744 236 742 247 744 249

2 744 223 748 234 746 242 742 247 3 740 225 745 238 743 246 740 242

4 743 227 747 237 743 243 745 240 Meacutedia e desvio padratildeo 742plusmn02 225plusmn02 746plusmn02 236plusmn02 743plusmn01 244plusmn02 743plusmn02 245plusmn04

50

51

Capiacutetulo 3

52

53

3 Conclusotildees

Alguns pontos discutidos nesta dissertaccedilatildeo merecem ser referidos como observaccedilotildees conclusivas A Calorime-

tria Diferencial de Varrimento (DSC) eacute um valioso instrumento de investigaccedilatildeo para caracterizar formas poli-

moacuterficas Com esta teacutecnica recolhe-se uma grande riqueza de informaccedilatildeo em relaccedilatildeo agrave estabilidade da substacircn-

cia em estudo tipo de transformaccedilatildeo que ocorre a uma dada temperatura por aquecimento ou arrefecimento e

mecanismo que preside a cada uma das transformaccedilotildees observadas Mas por si soacute esta teacutecnica natildeo eacute suficiente

para identificar a existecircncia de diferentes polimorfos de um mesmo composto Daiacute haver a necessidade de efec-

tuar um estudo mais completo utilizando teacutecnicas como a termomicroscopia espectroscopia de absorccedilatildeo no

infravermelho e ainda difracccedilatildeo de raios X de poacute

Conseguiram obter-se amostras puras de trecircs formas polimoacuterficas da pirazinamida a forma alfa (PZA comercial

e cristalizada em aacutegua) a forma delta (PZA cristalizada de acetona) e a forma gama (PZA obtida por liofiliza-

ccedilatildeo) as quais foram caracterizadas por espectroscopia de infravermelho

O polimorfo alfa da pirazinamida (α-PZA) e a forma delta (δ-PZA) por aquecimento transformam-se no poli-

morfo gama (γ-PZA) A forma gama por sua vez por aquecimento natildeo sofre qualquer transformaccedilatildeo de fase

ateacute agrave fusatildeo Foi possiacutevel tambeacutem identificar a transiccedilatildeo δrarrα em amostra do polimorfo delta quando contami-

nado com a forma alfa

Podemos ainda concluir mediante os resultados obtidos e com os conhecimentos adquiridos que estamos

perante casos de enantiotropia sendo o polimorfo delta a forma termodinamicamente estaacutevel agrave temperatura

ambiente Todos os polimorfos de pirazinamida satildeo cineticamente estaacuteveis agrave temperatura ambiente

No que diz respeito agrave picolinamida eacute interessante verificar a semelhanccedila do perfil das bandas do espectro da

picolinamida comercial na regiatildeo de elongaccedilatildeo do NndashH com o dos espectros dos polimorfos α e δ da pirazi-

namida Relembremos que nestas duas fases da pirazinamida haacute associaccedilatildeo molecular com a formaccedilatildeo de dois

diacutemeros centrossimeacutetricos que estatildeo tambeacutem presentes no cristal da forma I da picolinamida Verificou-se

ainda que a amostra comercial de picolinamida quando sujeita a moagem sofre alteraccedilatildeo da forma polimoacuterfica

No estudo realizado por DSC foi possiacutevel identificar pelo menos duas formas polimoacuterficas

Em ciclos de aquecimento arrefecimento verifica-se que o arrefecimento do fundido pode resultar em forma-

ccedilatildeo de estruturas diferentes em ciclos diferentes

A cristalizaccedilatildeo em acetato de etilo a 4ordmC aponta para a existecircncia de polimorfos gerados concomitantemente

por este meacutetodo de cristalizaccedilatildeo Estatildeo previstas novas experiecircncias para verificar a reprodutibilidade dos resul-

tados e caso esta se confirme a investigaccedilatildeo dos soacutelidos obtidos por difracccedilatildeo de raios-X de poacute e de monocris-

tal Quanto ao estudo das amostras cristalizadas em etanol e acetato de etilo em ensaios realizados dois meses

apoacutes a preparaccedilatildeo das amostras verificou-se que natildeo ocorreu alteraccedilatildeo na amostra cristalizada de etanol

enquanto que evoluccedilatildeo niacutetida teve lugar na amostra cristalizada de acetato de etilo por evaporaccedilatildeo do solvente agrave

temperatura ambiente

No estudo das amostras do ibuprofeno a partir dos resultados obtidos por DSC verificou-se que tanto a amos-

tra cristalizada de acetona como a amostra cristalizada de n-hexano ambas agrave temperatura ambiente apresenta-

54

vam um pico de fusatildeo composto o que poderia indicar a presenccedila de uma mistura de polimorfos mas atraveacutes

de um estudo mais pormenorizado usando Espectroscopia de Infravermelho e Difracccedilatildeo de Raios-X de poacute

esta hipoacutetese natildeo eacute aparentemente suportada podendo a divisatildeo dos picos dever-se ao tamanho das partiacuteculas

formadas durante o crescimento dos cristais Esta hipoacutetese teraacute de ser confirmada em trabalho futuro Este eacute

um exemplo interessante da importacircncia da utilizaccedilatildeo combinada de diferentes meacutetodos de estudo na investiga-

ccedilatildeo de polimorfismo

55

Capiacutetulo 4

56

57

4 Experimental

41 Materiais e Meacutetodos

411 ndash Materiais

4111 - Preparaccedilatildeo das amostras

A pirazinamida utilizada neste trabalho foi fornecida pela Fluka com uma pureza superior a 99 As amostras

de partida de picolinamida e ibuprofeno foram adquiridas agrave Sigma com purezas de 98 e 99 respectivamen-

te tendo-se usado tambeacutem ibuprofeno padratildeo USP

Na geraccedilatildeo das formas polimoacuterficas da pirazinamida foram usados diferentes processos de cristalizaccedilatildeo No

procedimento cristalizaccedilatildeo a partir de soluccedilotildees P1 usaram-se ~ 005 mmol do composto de partida dissolvidas

em 6 mL de um dado solvente agrave temperatura ambiente as soluccedilotildees foram filtradas para uma caixa de Petri e o

solvente evaporado agrave temperatura ambiente (~ 20ordmC) Foram usados como solventes aacutegua acetona dioxano

acetonitrilo e os soacutelidos obtidos foram analizados apoacutes um periacuteodo de duas semanas O segundo procedimento

ensaiado P2 consistiu num processo de liofilizaccedilatildeo efectuado num equipamento Labconco 5 soluccedilatildeo aquosa

preacute-congelada a -80ordmC ciclo de liofilizaccedilatildeo -30ordmC durante 2h -10ordmC durante 4h 0ordmC durante 6h 5ordmC durante

6h 10ordmC durante 48h e depois mantida agrave temperatura ambiente

No caso da picolinamida foi avaliada a formaccedilatildeo de formas soacutelidas usando o procedimento P1 descrito para a

pirazinamida (P1) empregando como solventes acetato de etilo e etanol tendo-se tambeacutem estudado cristaliza-

dos a partir do fundido (P2)

Na geraccedilatildeo das formas polimoacuterficas do ibuprofeno foram igualmente usados diferentes processos de cristaliza-

ccedilatildeo usando diferentes condiccedilotildees O procedimento 1 (P1) foi realizado da mesma forma da usada em P1 da

pirazinamida No procedimento 2 (P2) as soluccedilotildees foram preparadas da mesma forma que em P1 e apoacutes a

filtraccedilatildeo foram colocadas num frigoriacutefico a 4ordmC e o solvente evaporou a esta temperatura

Foram utilizados solventes de qualidade analiacutetica

412 ndash Meacutetodos

4121 ndash Calorimetria Diferencial de Varrimento (DSC)

A teacutecnica de Calorimetria Diferencial de Varrimento (DSC) ocupa um lugar de relevo de entre os meacutetodos de

investigaccedilatildeo da estrutura dos soacutelidos Trata-se de um meacutetodo largamente vulgarizado para o qual se dispotildee de

58

equipamento que apresenta na actualidade muitas potencialidades e que permite a obtenccedilatildeo de propriedades

termodinacircmicas com elevado grau de precisatildeo

A Calorimetria Diferencial de Varrimento eacute uma teacutecnica de anaacutelise teacutermica que regista a diferenccedila de fluxo teacuter-

mico entre a amostra e a referecircncia em funccedilatildeo do tempo ou da temperatura no decorrer de um programa de

temperatura preacute-seleccionado Eacute um meacutetodo de variaccedilatildeo entaacutelpica no qual a diferenccedila no fornecimento de

energia caloriacutefica entre uma substacircncia e um material de referecircncia eacute medida em funccedilatildeo da temperatura

enquanto a substacircncia em estudo e a referecircncia satildeo submetidas a um mesmo programa de aquecimento rigoro-

samente controlado

Estas medidas fornecem dados qualitativos e quantitativos em processos endoteacutermicos (absorccedilatildeo de energia

caloriacutefica) e exoteacutermicos (libertaccedilatildeo de energia caloriacutefica) permitindo obter informaccedilotildees referentes a alteraccedilotildees

de propriedades fiacutesicas eou quiacutemicas com por exemplo temperaturas caracteriacutesticas (temperatura de fusatildeo

cristalizaccedilatildeo transiccedilatildeo viacutetrea) grau de cristalinidade de um poliacutemero diagramas de fase entalpias de transiccedilatildeo

de fase e de reacccedilatildeo estabilidade teacutermica e oxidativa grau de pureza e cineacutetica de reacccedilotildees Por este motivo a

DSC eacute amplamente aplicada na caracterizaccedilatildeo de materiais orgacircnicos e inorgacircnicos cristalinos e amorfos assim

como nas induacutestrias farmacecircutica e cosmeacutetica alimentar etc

Como limitaccedilotildees desta teacutecnica refira-se a dificuldade de interpretaccedilatildeo (acontece algum processo mas qual)

requerendo normalmente outros meacutetodos complementares para a interpretaccedilatildeo dos resultados Para aleacutem dis-

so necessita de calibraccedilatildeo em toda a gama de temperatura

De acordo com os princiacutepios operacionais os caloriacutemetros diferenciais de varrimento podem ser divididos em

dois tipos de potecircncia compensada e de fluxo de energia caloriacutefica Neste trabalho utilizou-se o DSC do pri-

meiro tipo

Nos caloriacutemetros diferenciais de varrimento de potecircncia compensada (Figura 41) as ceacutelulas ou plataformas

onde se colocam a amostra e a referecircncia encontram-se equipadas individualmente com um sensor de resistecircn-

cia de platina que mede a temperatura de cada uma e uma resistecircncia de aquecimento

Figura 41 ndash Caloriacutemetro diferencial de varrimento de potecircncia compensada

Quando eacute detectada uma diferenccedila de temperatura entre a amostra e a referecircncia devido a uma alteraccedilatildeo da

amostra eacute alterada a energia teacutermica ( tH partpart ) fornecida agrave amostra de modo a manter um diferencial de tem-

peraturas nulo entre ambas (Tamostra = Treferecircncia) Uma vez que essa quantidade de energia eacute exactamente equiva-

1 ndash Resistecircncia de aquecimento 2 ndash Termoacutemetro

59

lente agrave quantidade de energia absorvida ou libertada na transformaccedilatildeo ocorrida na amostra o seu registo forne-

ce uma medida calorimeacutetrica directa da energia associada agrave transformaccedilatildeo

Como todos os instrumentos de medida os aparelhos de DSC apresentam um certo tempo de resposta devido

a alguma resistecircncia teacutermica o que se traduz pelo aparecimento de desvios da linha de base Para aumentar o

rigor das determinaccedilotildees o sinal calorimeacutetrico (SC) determinado pelo aparelho a aacuterea do pico eacute calibrado

determinando-se uma constante de calibraccedilatildeo K tal que realQ

SCK = sendo Qreal a energia caloriacutefica realmente

dissipado na ceacutelula A constante K eacute assim funccedilatildeo da temperatura da atmosfera em torno das ceacutelulas e de

quaisquer resistecircncias que conduzam a perdas de energia caloriacutefica As temperaturas de fusatildeo de padrotildees como

o iacutendio estanho chumbo por exemplo podem ser utilizadas para calibrar a temperatura indicada pelo equipa-

mento enquanto que a entalpia de fusatildeo destas substacircncias pode ser utilizada na calibraccedilatildeo do sinal calorimeacutetri-

co

Podem realizar-se ciclos de aquecimento arrefecimento percorridos entre a temperatura do azoto liacutequido e

700ordmC que eacute o limite superior de utilizaccedilatildeo da instrumentaccedilatildeo deste tipo recolhendo uma grande riqueza de

informaccedilatildeo relativamente agrave estabilidade da substacircncia em estudo tipo de transformaccedilatildeo que ocorre a uma dada

temperatura por aquecimento ou arrefecimento mecanismo que preside a cada uma das transformaccedilotildees obser-

vadas etc

Aproveitando as potencialidades do equipamento fazendo variar a velocidade de varrimento eacute ainda possiacutevel

estudar aspectos importantes relacionados com o mecanismo das transformaccedilotildees estruturais e pocircr em evidecircn-

cia a sobreposiccedilatildeo de sinais

Estes equipamentos aleacutem de possibilitarem medidas de baixos valores de variaccedilatildeo de entalpia possibilitam

ainda a utilizaccedilatildeo de pequenas quantidades de amostra (geralmente entre 1 e 20mg)

Procedimento experimental e equipamento utilizado

Os estudos de DSC foram realizados num caloriacutemetro Perkin-Elmer Pyris 1 equipado com sistema de refrige-

raccedilatildeo Intracooler com liacutequido de refrigeraccedilatildeo etilenoglicolaacutegua (11 vv) a ndash10ordmC usando azoto como gaacutes de

purga 20mLmin

As amostras foram preparadas em caacutepsulas em alumiacutenio de 10microl e 30microl Como ceacutelula de referecircncia usou-se uma

caacutepsula vazia idecircntica agrave usada para as amostras

A calibraccedilatildeo do aparelho foi feita de forma usual agrave velocidade de 10ordmCmin utilizada na grande maioria das

amostras A calibraccedilatildeo da temperatura [4647] foi realizada com padrotildees de elevada qualidade como o bifenilo

(CRM LGC 2610 Tfus = 6893plusmn003 ordmC) aacutecido benzoacuteico (CRM LGC 2606 Tfus = 12235 plusmn 002 ordmC) iacutendio

(Perkin-Elmer x = 9999 Tfus = 15660 ordmC) e cafeiacutena (substacircncia de calibraccedilatildeo Mettler Toledo ME 18 872

Tfus = 2356 plusmn 02 ordmC) A calibraccedilatildeo da entalpia foi realizada com iacutendio (∆fusH = 3286 plusmn 13 Jmol)

As amostras foram estudadas em ciclos de aquecimento arrefecimento a vaacuterias velocidade de varrimento

como seraacute referido posteriormente na apresentaccedilatildeo dos resultados e a calibraccedilatildeo confirmada a cada caso

60

4122 ndash Termomicroscopia

A termomicroscopia consiste na observaccedilatildeo microscoacutepica das amostras submetidas a aquecimento ou arrefeci-

mento usando luz polarizada As transformaccedilotildees que podem ocorrer na amostra em estudo podem ser obser-

vadas directamente na ocular do microscoacutepio ou registadas por meio de uma cacircmara fotograacutefica em viacutedeo com

a vantagem de serem gravadas e poderem ser estudadas em pormenor posteriormente Esta teacutecnica permite a

observaccedilatildeo dos efeitos dependentes da temperatura como por exemplo a fusatildeo dos cristais detecccedilatildeo de formas

cristalinas (polimorfismo)[48ndash49]

Com base no comportamento oacuteptico eacute costume dividir as substacircncias em dois grandes grupos Num o iacutendice

de refracccedilatildeo eacute independente da direcccedilatildeo de propagaccedilatildeo da radiaccedilatildeo apresenta um valor uacutenico para uma dada

substacircncia Estas substacircncias satildeo designadas opticamente por isotroacutepicas A este grupo pertencem os soacutelidos

amorfos e os soacutelidos cristalinos com arranjo reticular cuacutebico O outro grupo eacute caracterizado por apresentar um

iacutendice de refracccedilatildeo dependente da direcccedilatildeo de propagaccedilatildeo da luz As substacircncias que a ele pertencem satildeo

designadas opticamente por anisotroacutepicas Deste grupo fazem parte todos os soacutelidos cristalinos com excepccedilatildeo

daqueles que tecircm arranjo reticular cuacutebico

Na Figura 42 representa-se o dispositivo utilizado na observaccedilatildeo de uma amostra com luz polarizada

Figura 42 ndash Esquema de um sistema para observaccedilatildeo de uma amostra com luz polarizada

Um meio isotroacutepico natildeo altera a cor da radiaccedilatildeo que nela incide Contudo produz um decreacutescimo de intensida-

de da radiaccedilatildeo que torna visiacuteveis contornos na amostra e portanto permite acompanhar variaccedilotildees de forma e

volume que nela ocorram As amostras anisotroacutepicas apresentam cor diferente da luz incidente

Procedimento experimental e equipamento utilizado

O equipamento usado esquematicamente representado na Figura 43 eacute constituiacutedo por uma placa de aqueci-

mento DSC 600 da Linkam systems por um bloco central constituiacutedo por uma unidade CI94 cuja funccedilatildeo eacute

controlar a temperatura nas etapas de aquecimento arrefecimento uma unidade LNP942 que controla a

refrigeraccedilatildeo uma unidade VTO232 e um computador Intel (R) Pentium (R) 4 que controla todo o sistema A

ceacutelula eacute aquecida com um microforno cuja temperatura eacute controlada por sensores de Pt100 Para a observaccedilatildeo

Polarizador Amostra Analisador Detector

61

oacuteptica foi utilizado um microscoacutepio Leica DMRB uma cacircmara de viacutedeo Sony CCD-IRISRGB modelo DXC-

151 AP um monitor Sony HR Triniton modelo PVM-2053MD e um gravador de viacutedeo Sony SV0-1500P VHS

VCR Na anaacutelise de imagem usou-se o software da Linkam systems com RTVMS (Real Time Viacutedeo Measurement

System)

As amostras foram preparadas por dispersatildeo de uma pequena quantidade do material a estudar na ceacutelula da

amostra sendo esta coberta com uma tampa A dispersatildeo do material na ceacutelula permite estudar o comporta-

mento de partiacuteculas isoladas o que poderaacute ser uacutetil no caso da amostra ter comportamento heterogeacuteneo As

imagens foram obtidas por utilizaccedilatildeo combinada de luz polarizada e de compensadores de onda o que confere

agrave imagem de fundo uma cor uacutenica e natildeo negra Usou-se uma ampliaccedilatildeo de 200X

As amostras foram estudadas aquecendo a amostra entre os 25ordmC e a fusatildeo tendo sido usada uma velocidade

de 10ordmCmin

Figura 43 ndash Representaccedilatildeo esquemaacutetica do equipamento usado em termomicroscopia A ndash Placa de aquecimento B ndash

Microscoacutepio C ndash Cacircmara de viacutedeo D ndash Computador E ndash Interface graacutefica F ndash Sistema de controle da refri-

geraccedilatildeo G ndash Interface de computador H ndash Viacutedeo gravador I ndash Monitor J ndash Depoacutesito de azoto liacutequido

4123 ndash Conjugaccedilatildeo dos meacutetodos de Termomicroscopia e DSC

Os resultados obtidos a partir de medidas de DSC satildeo normalmente reprodutiacuteveis e quantitativos mas natildeo

podem estar sempre prontamente correlacionadas com a respectiva transformaccedilatildeo de fase ou reacccedilatildeo quiacutemica

que ocorre na substacircncia Tecircm sido feitas tentativas para melhorar alguns meacutetodos termoanaliacuteticos atraveacutes de

uma correlaccedilatildeo entre os seus resultados e as mudanccedilas fiacutesicas ou quiacutemicas da substacircncia em questatildeo As combi-

naccedilotildees destes dois meacutetodos tecircm demonstrado grande sucesso Os efeitos que natildeo mostram nenhuma mudanccedila

de entalpia significativa com DSC podem muitas vezes ser detectadas com microscopia Por outro lado as

investigaccedilotildees termomicroscoacutepicas requerem muitas vezes estimativas dos calores de transformaccedilatildeo fusatildeo e

cristalizaccedilatildeo[50ndash51]

62

4124 ndash Espectroscopia de Absorccedilatildeo no Infravermelho

A Espectroscopia de Absorccedilatildeo no IV estaacute associada ao uso de radiaccedilatildeo electromagneacutetica nesta regiatildeo do espec-

tro para estudar a composiccedilatildeo e a estrutura da mateacuteria

A energia associada agrave absorccedilatildeo na gama do infravermelho eacute capaz de promover transiccedilotildees vibracionais-

rotacionais vibracionais ou rotacionais Considerando que a faixa mais usual de utilizaccedilatildeo corresponde agrave regiatildeo

do infravermelho meacutedio (4000 a 400 cm-1) o estudo das transiccedilotildees vibracionais eacute o mais importante Para que

uma moleacutecula seja capaz de absorver no infravermelho eacute necessaacuterio que ela apresente variaccedilotildees de momento

dipolar associada ao modo vibracional considerado[3652ndash54]

Assim quando um material for avaliado utilizando radiaccedilatildeo infravermelha seraacute obtido um espectro que rela-

ciona absorvacircncia versus comprimento de onda (normalmente eacute utilizado o nuacutemero de onda que eacute o inverso do

comprimento de onda) que indica a ocorrecircncia ou natildeo de absorccedilatildeo pelo material de energia associada agravequele

comprimento de onda Como os grupos funcionais absorvem em diferentes comprimentos de onda eacute possiacutevel

identificar os grupos quiacutemicos presentes na amostra

O polimorfismo em cristais de compostos orgacircnicos eacute causado por diferentes arranjos estruturais da mesma

moleacutecula Se as interacccedilotildees moleculares no cristal satildeo bastantes fortes decorrentes de um fenoacutemeno como as

ligaccedilotildees de hidrogeacutenio as diferenccedilas nas formas polimoacuterficas podem ser evidenciadas com teacutecnicas como a

Espectroscopia de Absorccedilatildeo no Infravermelho IV

Reflectacircncia Total Atenuada (ATR)

Em 1961 Fahrenfort descreveu uma nova teacutecnica para obtenccedilatildeo de espectros de infravermelho para compostos

orgacircnicos a Reflectacircncia Total Atenuada (ATR ndash Attenuated Total Reflectance)

O modo de ATR eacute uma teacutecnica natildeo destrutiva que permite a obtenccedilatildeo de espectros de amostras soacutelidas ou

liacutequidas tais como soacutelidos pouco soluacuteveis poacutes pastas entre outras Eacute tambeacutem adequado para caracterizaccedilatildeo de

materiais que sejam demasiado finos ou que absorvam demasiado intensamente quando analisados por espec-

troscopia de transmitacircncia Na espectroscopia de infravermelhos por ATR a superfiacutecie da amostra eacute colocada

em contacto com a superfiacutecie de um cristal apropriado muitas vezes feito de Germeacutenio (Ge) ou de Seleneto de

Zinco (ZnSe) A radiaccedilatildeo infravermelha proveniente da fonte passa atraveacutes do cristal Quando o acircngulo de

incidecircncia na interface amostra cristal excede o acircngulo criacutetico a reflexatildeo total interna da radiaccedilatildeo ocorre e uma

onda evanescente eacute estabelecida na interface A radiaccedilatildeo eacute reflectida atraveacutes do cristal penetrando na amostra a

cada reflexatildeo ao longo da superfiacutecie do cristal (como esquematizado na figura seguinte Figura 44)

63

Figura 44 ndash Sistema ATR de muacuteltipla reflexatildeo

O feixe de radiaccedilatildeo perde energia no comprimento de onda em que o material da amostra absorve Apoacutes este

processo a radiaccedilatildeo atenuada resultante eacute direccionada do cristal para o percurso normal do feixe no espectro-

fotoacutemetro sendo medida pelo detector originando o espectro da amostra A profundidade da penetraccedilatildeo da

radiaccedilatildeo na amostra e o nuacutemero total de reflexotildees ao longo do cristal podem ser controlados pela variaccedilatildeo do

acircngulo de incidecircncia assim como pela selecccedilatildeo do tipo de cristal

Num espectrofotoacutemetro ATR tem de existir um contacto muito proacuteximo entre a amostra e a superfiacutecie do cris-

tal uma vez que o efeito ATR tem lugar nesta Daiacute que se utilize por vezes uma prensa de modo a garantir um

perfeito contacto entre a superfiacutecie da amostra e o cristal como no caso dos soacutelidos particulados

Nesta teacutecnica pouca ou nenhuma preparaccedilatildeo da amostra eacute requerida o que constitui uma grande vantagem nos

estudos de polimorfismo podendo ser usada na anaacutelise de uma grande variedade de soacutelidos e liacutequidos consoan-

te o tipo de cristal

Eacute importante realccedilar que apesar dos benefiacutecios esta teacutecnica possui algumas limitaccedilotildees que incluem a sensibili-

dade inferior em comparaccedilatildeo agrave proporcionada pelos meacutetodos convencionais

Procedimento experimental e equipamento utilizado

Os estudos de espectroscopia de absorccedilatildeo no infravermelho foram realizados num espectroacutemetro FTIR Ther-

moNicolet IR300 resoluccedilatildeo de 1cm-1 com a teacutecnica da pastilha de KBr e num PerkinElmer Spectrum 400 FT-

IRATR resoluccedilatildeo de 1cm-1

As amostras foram preparadas misturando-se uma certa quantidade de amostra com brometo de potaacutessio (cer-

ca de 07 mg de amostra e 100 mg de KBr)

4125 ndash Difracccedilatildeo de Raios X

Dentre as vaacuterias teacutecnicas de caracterizaccedilatildeo de materiais a teacutecnica de difracccedilatildeo de raios X eacute a mais indicada na

determinaccedilatildeo das fases cristalinas presentes nesses materiais Isto eacute possiacutevel porque nos cristais os aacutetomos se

64

ordenam em planos cristalinos separados entre si por distacircncias da mesma ordem de grandeza dos comprimen-

tos de onda dos raios X

Ao incidir um feixe de raios X num cristal o mesmo interage com os aacutetomos presentes originando o fenoacutemeno

de difracccedilatildeo A difracccedilatildeo de raios X ocorre segundo a Lei de Bragg (Equaccedilatildeo 1) a qual estabelece a relaccedilatildeo

entre o acircngulo de difracccedilatildeo e a distacircncia entre os planos que a originaram (caracteriacutesticos para cada fase cristali-

na)[55]

Figura 45 ndash Difracccedilatildeo de raios X e a Lei de Bragg[56]

A principal aplicaccedilatildeo da difracccedilatildeo de raios X refere-se agrave identificaccedilatildeo de compostos cristalinos sejam eles orgacirc-

nicos ou inorgacircnicos

Os planos de difracccedilatildeo e as suas respectivas distacircncias interplanares bem como as densidades de aacutetomos (elec-

trotildees) ao longo de cada plano cristalino satildeo caracteriacutesticas especiacuteficas e uacutenicas de cada substacircncia cristalina da

mesma forma que o padratildeo difractomeacutetrico por ela gerado Dentre as vantagens da teacutecnica de difracccedilatildeo de raios

X para a caracterizaccedilatildeo de fases destacam-se a simplicidade e rapidez do meacutetodo a confiabilidade dos resulta-

dos obtidos (pois o perfil de difracccedilatildeo obtido eacute caracteriacutestico para cada fase cristalina) a possibilidade de anaacutelise

de materiais compostos por uma mistura de fases e uma anaacutelise quantitativa destas fases[55]

Os ensaios de difracccedilatildeo de raios X de poacute foram realizados no Centro de Estudos de Materiais no Departamen-

to de Fiacutesica da Universidade de Coimbra

Procedimento experimental e equipamento utilizado

Foi preenchido um capilar de vidro com o poacute obtido pela moagem dos soacutelidos As amostras foram colocadas

num difractoacutemetro de poacute ENRAF-NONIUS (equipado com um detector CPS120 por INEL) e os dados foram

recolhidos durante 5h usando a geometria Debye-Scherrer Foi usada radiaccedilatildeo Cu Kα1 (λ = 1540598Aring) Como

calibrante externo foi usado o AlK(SO4)212H2O

Lei de Bragg nλ = 2d sen θ (Equaccedilatildeo 1) n nuacutemero inteiro (ordem de difracccedilatildeo) λ comprimento de onda dos raios X incidentes d distacircncia interplanar θ acircngulo de difracccedilatildeo

65

Bibliografia

[1] ndash Vencato I Estruturas Cristalinas por Difracccedilatildeo de Raios-X Caderno Brasileiro de Ensino de Fiacutesica Volume 5

(1988)

[2] ndash Atkins P Paula J Atkins Fiacutesico-Quiacutemica LTC Volume 1 7ordfEdiccedilatildeo (2003-2004)

[3] ndash Drago R Physical Methods For Chemists 2ordf Ed Saunders amp H B J College Publishers 17 (1992) 702

[4] ndash Giron D Thermochimica Acta 248 (1995) 1

[5] ndash Nangia A Accounts of Chemical Research 41 5 (2008) 595

[6] ndash Froehlich PE Gasparotto FS Journal of Basic and Applied Pharm Sciences 26 3 (2005) 205

[7] ndash Llinagraves A Goodman J Drug Discovery Today 13 516 (2008) 198

[8] ndash Costa L Universidade Federal do Rio Grande do Sul ldquoAvaliaccedilatildeo do Polimorfismo de Faacutermacos utiliza-

dos para a produccedilatildeo de medicamentos geneacutericos no Brasilrdquo (2005)

[9] ndash Lachman L Liebeman HA et all Teoria e Praacutetica na Induacutestria Farmacecircutica 1 (2005) 505

[10] ndash Bernstein J Crystal Polymorphism Engineering of Crystalline Materials Properties Springer Netherlands (2008) 87

[11] ndash Rodriacuteguez-Spong B Price C et all D Advanced Drug Delivery 56 (2004) 241

[12] ndash Buerger A Ramberger R Mikrochimica Acta 2 (1979) 259

[13] ndash Erdemir D Lee A et all Accounts of Chemical Research 42 (2009) 621

[14] ndash Manrich S Zanotto E et all Poliacutemeros Ciecircncia e Tecnologia ldquoAplicabilidade da Teoria Claacutessica da Nuclea-

ccedilatildeo Modificada (CD-CNT) agrave Cristalizaccedilatildeo de Poliacutemerosrdquo

[15] ndash Aaltonen J Allesoslash M et all European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics 71 (2009) 23

[16] ndash Chis V Picircrnau A et all Chemical Physics 316 (2005) 153

[17] ndash wwwffuppttoxicologiamonografiasano0304TuberculosedocPIRAZINAMIDAhtml

[18] ndash Becker C Dressman JB et all Journal of Pharmaceutical Sciences 97 9 (2008) 3709

[19] ndash Takaki Y Sasada Y Watanabeacute T Acta Crystallographica 13 (1960) 693

[20] ndash Ro G Sorum H Acta Crystallographica B28 (1972) 991

[21] ndash Ro G Sorum H Acta Crystallographica B28 (1972) 1677

[22] ndash Nakata K Takaki Y Memoirs of Osaka Kyoiku University Ser III Natural science and applied science 36 (1987)

93

[23] ndash Borba A Albrecht M et all Physical Chemistry Chemical Physics 10 (2008) 7010

[24] ndash Takano T Sasada Y et all Acta Crystallographica 21 (1966) 514

[25] ndash Borba A Zavaglia A et all Journal of Physical Chemistry A 112 (2008) 45

[26] ndash Marques L Departamento e Centro de Quiacutemica da Universidade de Eacutevora ldquoO Ibuprofeno Um faacutermaco com

sucessordquo

[27] ndash Perlovich G Kurkov S et all Journal of Pharmaceutical Sciences 93 (2004) 654

[28] ndash Rasenack N Muumlller B International Journal of Pharmaceutics 245 (2002) 9

[29] ndash Carvalho P Cass Q et all Brazilian Journal of Chemical Engineering 23 (2006) 291

[30] ndash Khan G Jiabi Z Drug Development and Industrial Pharmacy 24(5) (1998) 463

[31] ndash Rasenack N Muumlller W Development and Industrial Pharmacy 28 (2002) 1077

66

[32] ndash Dudognon E Danegravede F et all Pharmaceutical Research 25 (2008) 2853

[33] ndash wwwscribdcomdoc4003825Fisica-Difraccao-de-Raio-X (28082010)

[34] ndash Delgado M Marquez F et all Spectroscopy Lett 21 (1998) 841

[35] ndash Lautie A Froment F et all Spectroscopy Lett 9 (1976) 289

[36] ndash Chis V Pirnau A et all Chemical Physics 316 (2005) 153

[37] ndash Kalkar K Bhosekar M et all Spectrochimica Acta Part A 45 (1989) 635

[38] ndash Favila A Gallo M Mitnik D Journal of Molecular Modeling 13 (2007) 505

[39] ndash Gunasekaran S Sailatha E et all Indian Journal of Pure and Applied Physics 47 (2009) 259

[40] ndash Akyuz S Journal of Molecular Structure 651 (2003) 541

[41] ndash Jurneacuteen P Werngren J et all Antimicrobial Agents and Chemotheraphy 52 5 (2008) 1852

[42] ndash Garekani H Sadeghi F et all Drug Development and Industrial Pharmacy 27(8) (2001) 803

[43] ndash Kawakami K Miyoshi K et all Journal of Pharmaceuticals Sciences 95 (2006) 1354

[44] ndash Lee T Chang G Crystal Growth and Design 9 (2009) 3551

[45] ndash Xue Y Zhao Q et all Journal of Colloid and Interface Science 243 (2001) 388

[46] ndash Sabbah R An W et all Thermochimica Acta 331 (1999) 93

[47] ndash Gatta G Richardson J et all Pure and Applied Chemistry 78 (2006) 1455

[48] ndash Seefeldt K Miller J et all Journal of Pharmaceutical Sciences 96 5 (2007) 1147

[49] ndash Charsley E Stewart C et all Journal of Thermal Analysis and Calorimetry 72 (2003) 1087

[50] ndash Celis K Driessche I et all Measurement Science Review 1 1 (2001) 181

[51] ndash Wiedemann H Bayer G Journal of Thermal Analysis 30 (1985) 1273

[52] ndash wwwgooglept

[53] ndash Brittain H Journal of Pharmaceutical Sciences 86 4 (1997) 405

[54] ndash Norris T Aldridge P Sekulic S Analyst 122 (1997) 549

[55] ndash Albers A Melchiades F et all Ceracircmica 48 305 (2002) 34

[56] ndash Kahn H PMI-2201 Difracccedilatildeo de Raios X 1

[57] ndash Tuberculosis 88 2 (2008) 141

[58] ndash Akyuz S Journal of Molecular Structure 651-653 (2003) 541

[59] ndash Brittain H (ed) Physical Characterization of Pharmaceutical Solids (1995)

[60] ndash Šestaacutek J Comprehensive Analytical Chemistry XII XI (1984)

[61] ndash Casimiro MH Leal JP et all Anaacutelise Calorimeacutetrica aplicada a Poliacutemeros Bioloacutegicos 29

[62] ndash Yu-Chu M Li Thermochimica Acta 476 (2008) 1

[63] ndash Morbidoni H Quiacutemica Viva 3 (2004)

[64] ndash Yoshida S Pharmaceutical Society of Japan 11 5 (1963) 628

[65] ndash Sreevatsan S Pan X et all Antimicrobial Agents and Chemotheraphy 41 3 (1997) 636

[66] ndash Wesotowski M Konarski T Journal of Thermal Analysis 45 (1995) 1199

[67] ndash Vippagunta S Brittain H Grant D Advanced Drug Delivery 48 (2001) 3

[68] ndash Nunes S Euseacutebio M et all International Journal of Pharmaceutics 285 (2004) 13

[69] ndash Akalin E Akyuz S Vibrational Spectroscopy 42 (2006) 333

[70] ndash Szablowicz M Karpiński A et all Transition Metal Chemistry 31 (2006) 1075

67

[71] ndash Castro R Maria T et all Crystal Growth amp Design 10 (2010) 274

[72] ndash Correcirca R Lima D et all Laboratoacuterio de Cristalografia Instituto de Fiacutesica de Satildeo CarlosUSP

[73] - Buerger A Ramberger R Mikrochimica Acta 2 (1979) 273

[74] ndash Wirth D Stephenson G Organic Process Research amp Development 1 (1997) 55

[75] ndash Wang Y Li Y et all Spectrochimica Acta Part A 56 (2000) 2637

[76] ndash Byrn S Pfeiffer R et all Pharmaceutical Research 12 (1995) 945

[77] ndash Khankari R Grant D Thermochimica Acta 248 (1995) 61

[78] ndash Gavezzotti A Fillippini G Journal of the American Chemical Society 117 (1995) 12299

[79] ndash Hancock B Zografi G Journal of Pharmaceuticals Sciences 86 (1997) 1

[80] ndash Yu L Advanced Drug Delivery Reviews 48 (2001) 27

[81] ndash Kitamura M Journal of Crystal Growth 237-239 (2002) 2205

[82] ndash Snider D Addicks W et all Advanced Drug Delivery Reviews 56 (2004) 391

[83] ndash Allesoslash M Berg F et all Journal of Pharmaceuticals Sciences 97 (2008) 2145

[84] ndash Lerdkanchanaporn S Dollimore D Journal of Thermal Analysis 49 (1997) 879

[85] ndash Beach J Park M et all Pharmaceutical Development and Technology 10 (2005) 413

[86] ndash Passerini N Albertini B et all European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics 15 (2002) 71

68

69

Apecircndice

70

71

Algoriacutetmo de decisatildeo Q6A

(1)

Pesquisa de polimor-fos com o novo

faacutermaco

Apresenta diferentes polimorfos

NAtildeO Nenhuma acccedilatildeo a ser

tomada

SIM

Caracterizar as formas por - Difracccedilatildeo de raios-X de poacute - DSC Anaacutelise Teacutermica - Microscopia - Espectroscopia

IR PARA 2

72

(2)

Os polimorfos apre-sentam diferentes

propriedades

NAtildeO

SIM

Afecta a seguranccedila e a eficaacutecia do faacutermaco

Nenhum teste ou criteacuterio de aceitaccedilatildeo para o faacutermaco

NAtildeO

SIM

Estabelecer um criteacuterio de aceitaccedilatildeo para os polimorfos do faacutermaco IR PARA 3

73

(3)

Observa-se em (1) que primeiramente se estabelecem as caracteriacutesticas das possiacuteveis formas cristalinas do faacuter-

maco e as suas propriedades fiacutesico-quiacutemicas conforme o caso bem como a sua forma de detecccedilatildeo pelas meto-

dologias indicadas

Posteriormente a acccedilatildeo (2) visa estabelecer o impacto destas formas polimoacuterficas na seguranccedila e eficaacutecia do

faacutermaco auxiliando na determinaccedilatildeo de criteacuterios de aceitaccedilatildeo do faacutermaco e na avaliaccedilatildeo do risco sanitaacuterio que

representa tal fenoacutemeno num caso especiacutefico Havendo este risco o ICH estabeleceu em (3) vias de monitori-

zaccedilatildeo das alteraccedilotildees

O faacutermaco encontra-se dentro dos criteacuterios de

aceitaccedilatildeo dos ensaios de qualidade com modifica-

ccedilatildeo na proporccedilatildeo dos polimorfos

SIM Nenhum teste ou criteacuterio de aceitaccedilatildeo

para o faacutermaco

NAtildeO

Monitorar o polimorfismo durante a estabilidade do faacutermaco

A modificaccedilatildeo pode afectar a seguranccedila ou a

eficaacutecia

NAtildeO Natildeo haacute necessidade de estabelecer criteacuterios de aceitaccedilatildeo para polimorfis-

mo do faacutermaco

SIM

Estabelecer criteacuterios de aceitaccedilatildeo consis-tente com a seguranccedila eou eficaacutecia

44

20 40 60 80 100 120

20

30

40

50

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

b) Aquecimento em Maio

a) Aquecimento em Marccedilo

Figura 230 ndash Curvas de DSC para a PA cristalizada em acetato de etilo agrave temperatura ambiente β = 10ordmCmin a) aque-

cimento em Marccedilo m = 138 mg b) aquecimento em Maio m = 135 mg

20 40 60 80 100 120

20

22

24

26

28

Flu

xo

de

Calo

r (m

W)

Temperatura (C)

b) Aquecimento em Maio

a) Aquecimento em Marccedilo

Figura 231 ndash Curvas de DSC para a PA cristalizada em etanol agrave temperatura ambiente β = 10ordmCmin a) aquecimento em

Marccedilo m = 139 mg b) aquecimento em Maio m = 144 mg

23 Estudo do Ibuprofeno

Como referido na secccedilatildeo 143 estaacute descrito que a mesma forma polimoacuterfica do ibuprofeno eacute obtida por crista-

lizaccedilatildeo em vaacuterios solventes e seguindo vaacuterios meacutetodos experimentais Os cristais tecircm morfologias diferentes e

propriedades mecacircnicas diferentes [28303142]

45

Neste capiacutetulo apresentam-se os resultados preliminares dum estudo calorimeacutetrico das amostras soacutelidas do ibu-

profeno cristalizadas em diferentes solventes e tambeacutem de amostras comerciais de duas origens distintas reali-

zado com o objectivo de averiguar o seu comportamento teacutermico

As formas soacutelidas obtidas por cristalizaccedilatildeo a partir das soluccedilotildees do ibuprofeno estatildeo apresentadas na tabela

seguinte

Tabela 28 ndash Imagens de formas soacutelidas do Ibuprofeno obtidas em diferentes condiccedilotildees experimentais (luz pola-

rizada 200x)

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

1

-

Comercial Sigma

4

Acetona

P2

2

Acetona

P1

5

n-Hexano

P2

3

n-Hexano

P1

Efectuou-se um estudo por difracccedilatildeo de raios-X de poacute das amostras de Ibuprofeno da Sigma e da amostra cris-

talizada de n-Hexano agrave temperatura ambiente O difractograma obtido experimentalmente para a amostra da

Sigma e o simulado para a forma I estatildeo representados na Figura 232 O espectro obtido para a amostra crista-

lizada em n-hexano era indistinguiacutevel destes

0 10 20 30 40

Inte

nsid

ad

e

2Theta

b) IBP Sigma

a) IBP forma I

Figura 232 ndash Espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute do ibuprofeno a) forma I b) Sigma

46

Da comparaccedilatildeo entre os dois difractogramas eacute possiacutevel afirmar que em ambos os casos as moleacuteculas tecircm a

mesma orientaccedilatildeo cristalograacutefica

Iniciou-se o estudo das amostras de ibuprofeno comercial da Sigma e da USP por Calorimetria Diferencial de

Varrimento com uma velocidade de varrimento β = 10ordmCmin realizando um aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC

(Figuras 233 e 234)

20 30 40 50 60 70 80 90

20

25

30

35

40

Temperatura (C)

Flu

xo d

e C

alo

r (m

W)

Figura 233 ndash Curva de DSC para o IBP comercial Sigma aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC β = 10ordmCmin m = 125mg

20 30 40 50 60 70 80 90

20

22

24

26

28

Temperatura (C)

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Figura 234 ndash Curva de DSC para o IBP USP aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC β = 10ordmCmin m = 134mg

As curvas de DSC apresentam apenas um sinal endoteacutermico estando os paracircmetros caracteriacutesticos da curva de

fusatildeo apresentados na Tabela 29

47

Tabela 29 ndash Valores de temperatura e de entalpia da transiccedilatildeo de fase registada no

aquecimento do ibuprofeno amostra da Sigma e da USP β = 10ordmCmin

Sigma USP

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

1 747 251 752 257 2 753 253 752 256 3 751 260 752 256 4 751 246 752 257

Meacutedia e desvio padratildeo 751plusmn03 253plusmn05 752plusmn005 257plusmn005

Natildeo haacute diferenccedilas significativas entre os resultados obtidos para as duas amostras apesar do pico de fusatildeo da

amostra da USP ser mais estreito

O estudo das amostras ibuprofeno obtidas por cristalizaccedilatildeo de acetona (P1 e P2) foi realizado por calorimetria

diferencial de varrimento na mesma gama de temperatura com velocidades de varrimento diferentes (β =

10ordmCmin e β = 2ordmCmin Figura 235)

70 75 80

18

20

22

24

26

28

30

32

34

36

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

2 - Cristalizaccedilao a frio

1 - Cristalizaccedilao agrave T amb

70 75 80

18

20

22

24

26

28

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

4 - Cristalizaccedilao a frio

3 - Cristalizaccedilao agrave T amb

Figura 235 ndash Curva de DSC para o IBP cristalizado de acetona procedimentos P1rsquo e P2rsquo aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC

a) β = 10ordmCmin m = 134mg b) β = 2ordmCmin 3 m = 138mg 4 m = 135 mg

O pico de fusatildeo obtido a partir da amostra cristalizada agrave temperatura ambiente apresenta-se parcialmente divi-

dido Uma explicaccedilatildeo comum para este facto eacute a existecircncia de polimorfismo Os paracircmetros caracteriacutesticos

destas curvas estatildeo apresentados na Tabela 210

a) b)

3

4

48

Tabela 210 ndash Valores de temperatura e de entalpia da transiccedilatildeo de fase registada no aquecimento do ibuprofeno

cristalizado de acetona β = 10ordmCmin e β = 2ordmCmin

A partir dos resultados apresentados na Tabela 210 podemos concluir que os cristais obtidos por cristalizaccedilatildeo a

baixa temperatura fundem aproximadamente 1ordmC abaixo dos cristais obtidos por cristalizaccedilatildeo agrave temperatura

ambiente Verifica-se ainda que mesmo a velocidades de varrimento diferentes os cristais obtidos nas mesmas

condiccedilotildees apresentam temperatura de fusatildeo muito semelhante

Os termogramas obtidos no estudo do ibuprofeno cristalizado de n-hexano (P1 e P2) por calorimetria dife-

rencial de varrimento com velocidades de varrimento diferentes (β = 10ordmCmin e β = 2ordmCmin) estatildeo apre-

sentados na Figura 236 e na Tabela 211

70 75 80

12

14

16

18

20

22

24

26

28

30

32

34

36

38

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

2 - Cristalizaccedilao a frio

1 - Cristalizaccedilao agrave T amb

70 75 80

20

22

24

26

28

30

Flu

xo d

e C

alo

r (m

W)

Temperatura (C)

4 - Cristalizaccedilao a frio

3 - Cristalizaccedilao agrave T amb

Figura 236 ndash Curva de DSC para o IBP cristalizado de n-hexano procedimentos P1rsquo e P2rsquo aquecimento de 25ordmC ateacute

95ordmC a) β = 10ordmCmin 1 m = 143mg 2 m = 139 mg b) β = 2ordmCmin 3 m = 140mg 4 m = 137 mg

A partir dos resultados podemos concluir que os cristais obtidos agrave temperatura ambiente e os cristais obtidos

com a cristalizaccedilatildeo a frio natildeo apresentam grande diferenccedila a niacutevel de temperatura e entalpia de fusatildeo No entan-

to o sinal obtido a partir da amostra cristalizada agrave temperatura ambiente aquecida tanto a 10ordmCmin como a

2ordmCmin apresenta-se dividido apesar da divisatildeo ser mais notoacuteria a 2ordmCmin

Cristalizaccedilatildeo agrave T amb Cristalizaccedilatildeo a frio

β 10ordmCmin 2ordmCmin 10ordmCmin 2ordmCmin

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

1 747 215 751 203 733 223 737 232

2 739 233 731 201 733 219 738 228

3 752 228 731 219 744 223 739 229

4 749 237 745 237 738 223 739 231

5 752 249 746 243 742 218 740 230

6 749 235 760 241 743 224 736 229

Meacutedia e desvio padratildeo 748plusmn05 233plusmn11 744plusmn10 224plusmn17 739plusmn05 222plusmn03 738plusmn02 230plusmn02

a) b)

49

Tabela 211 ndash Valores de temperatura e de entalpia da transiccedilatildeo de fase registada no aquecimento do ibuprofeno

cristalizado de n-hexano β = 10ordmCmin e β = 2ordmCmin

A partir dos resultados obtidos por DSC verificou-se que tanto a amostra cristalizada de acetona como a amos-

tra cristalizada de n-hexano ambas agrave temperatura ambiente apresentavam um pico de fusatildeo composto o que

pode indicar a ocorrecircncia de transiccedilotildees soacutelido-soacutelido e aleacutem disso temperatura de fusatildeo que difere da das

amostras obtidas na Sigma e na USP Sendo assim fez-se um estudo mais pormenorizado das amostras cristali-

zadas de n-hexano por comparaccedilatildeo com as amostras de ibp da Sigma e da USP por espectroscopia de IV para

caracterizaccedilatildeo da forma inicial A Figura 237 mostra os espectros de espectroscopia de IV-ATR das amostras

3000 2800 2600 2400

000

005

010

015

020

2540

2540

2540

2542

2601

2601

2601

2601

2631

2631

2631

2631

2729

2728

2728

2728

2850

2850

2850

2850

2868

2868

2868

2868

2877

2875

2875

2876

2924

2922

2922

2924

2954

2954

2956

Ab

so

rvacirc

ncia

(u

a

)

Numero de Onda (cm-1)

IBP USP

IBP comercial

IBP n-Hexano (frio)

IBP n-Hexano (Tamb)

2954

1800 1600 1400 1200 1000 800

000

005

010

015

020

025

030

035

040

045

050668

690747

779

849

867936

948

9701007

1070

1092

1124

1184

1231

12681320

1379

1419

14621506

Ab

so

rvacircncia

(u

a

)

Numero de Onda (cm-1)

IBP USP

IBP comercial

IBP n-Hexano (frio)

IBP n-Hexano (Tamb)

1712

Figura 237 ndash Espectro de IV (25ordmC) ibp USP ibp Sigma e ibp cristalizado de n-hexano a) 3100 ndash 2400 cm-1 b) 1800 ndash

650 cm-1

Os espectros de infravermelho das amostras a 25ordmC apontam para que se trate da mesma forma polimoacuterfica

Espectros de difracccedilatildeo de raios-X de poacute da amostra da Sigma e da amostra obtida por cristalizaccedilatildeo em n-

hexano natildeo mostraram tambeacutem diferenccedilas

Assim sendo a partir destes resultados natildeo satildeo detectadas diferenccedilas significativas entre as amostras de partida

e entatildeo as diferenccedilas registadas no comportamento teacutermico natildeo apontam para polimorfismo mas para altera-

ccedilotildees na formaccedilatildeo dos cristais nomeadamente no crescimento e tamanho das partiacuteculas[43ndash45] Estudos adicio-

nais satildeo necessaacuterios para confirmar esta hipoacutetese

Cristalizaccedilatildeo agrave T amb Cristalizaccedilatildeo a frio

β 10ordmCmin 2ordmCmin 10ordmCmin 2ordmCmin

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

1 741 224 744 236 742 247 744 249

2 744 223 748 234 746 242 742 247 3 740 225 745 238 743 246 740 242

4 743 227 747 237 743 243 745 240 Meacutedia e desvio padratildeo 742plusmn02 225plusmn02 746plusmn02 236plusmn02 743plusmn01 244plusmn02 743plusmn02 245plusmn04

50

51

Capiacutetulo 3

52

53

3 Conclusotildees

Alguns pontos discutidos nesta dissertaccedilatildeo merecem ser referidos como observaccedilotildees conclusivas A Calorime-

tria Diferencial de Varrimento (DSC) eacute um valioso instrumento de investigaccedilatildeo para caracterizar formas poli-

moacuterficas Com esta teacutecnica recolhe-se uma grande riqueza de informaccedilatildeo em relaccedilatildeo agrave estabilidade da substacircn-

cia em estudo tipo de transformaccedilatildeo que ocorre a uma dada temperatura por aquecimento ou arrefecimento e

mecanismo que preside a cada uma das transformaccedilotildees observadas Mas por si soacute esta teacutecnica natildeo eacute suficiente

para identificar a existecircncia de diferentes polimorfos de um mesmo composto Daiacute haver a necessidade de efec-

tuar um estudo mais completo utilizando teacutecnicas como a termomicroscopia espectroscopia de absorccedilatildeo no

infravermelho e ainda difracccedilatildeo de raios X de poacute

Conseguiram obter-se amostras puras de trecircs formas polimoacuterficas da pirazinamida a forma alfa (PZA comercial

e cristalizada em aacutegua) a forma delta (PZA cristalizada de acetona) e a forma gama (PZA obtida por liofiliza-

ccedilatildeo) as quais foram caracterizadas por espectroscopia de infravermelho

O polimorfo alfa da pirazinamida (α-PZA) e a forma delta (δ-PZA) por aquecimento transformam-se no poli-

morfo gama (γ-PZA) A forma gama por sua vez por aquecimento natildeo sofre qualquer transformaccedilatildeo de fase

ateacute agrave fusatildeo Foi possiacutevel tambeacutem identificar a transiccedilatildeo δrarrα em amostra do polimorfo delta quando contami-

nado com a forma alfa

Podemos ainda concluir mediante os resultados obtidos e com os conhecimentos adquiridos que estamos

perante casos de enantiotropia sendo o polimorfo delta a forma termodinamicamente estaacutevel agrave temperatura

ambiente Todos os polimorfos de pirazinamida satildeo cineticamente estaacuteveis agrave temperatura ambiente

No que diz respeito agrave picolinamida eacute interessante verificar a semelhanccedila do perfil das bandas do espectro da

picolinamida comercial na regiatildeo de elongaccedilatildeo do NndashH com o dos espectros dos polimorfos α e δ da pirazi-

namida Relembremos que nestas duas fases da pirazinamida haacute associaccedilatildeo molecular com a formaccedilatildeo de dois

diacutemeros centrossimeacutetricos que estatildeo tambeacutem presentes no cristal da forma I da picolinamida Verificou-se

ainda que a amostra comercial de picolinamida quando sujeita a moagem sofre alteraccedilatildeo da forma polimoacuterfica

No estudo realizado por DSC foi possiacutevel identificar pelo menos duas formas polimoacuterficas

Em ciclos de aquecimento arrefecimento verifica-se que o arrefecimento do fundido pode resultar em forma-

ccedilatildeo de estruturas diferentes em ciclos diferentes

A cristalizaccedilatildeo em acetato de etilo a 4ordmC aponta para a existecircncia de polimorfos gerados concomitantemente

por este meacutetodo de cristalizaccedilatildeo Estatildeo previstas novas experiecircncias para verificar a reprodutibilidade dos resul-

tados e caso esta se confirme a investigaccedilatildeo dos soacutelidos obtidos por difracccedilatildeo de raios-X de poacute e de monocris-

tal Quanto ao estudo das amostras cristalizadas em etanol e acetato de etilo em ensaios realizados dois meses

apoacutes a preparaccedilatildeo das amostras verificou-se que natildeo ocorreu alteraccedilatildeo na amostra cristalizada de etanol

enquanto que evoluccedilatildeo niacutetida teve lugar na amostra cristalizada de acetato de etilo por evaporaccedilatildeo do solvente agrave

temperatura ambiente

No estudo das amostras do ibuprofeno a partir dos resultados obtidos por DSC verificou-se que tanto a amos-

tra cristalizada de acetona como a amostra cristalizada de n-hexano ambas agrave temperatura ambiente apresenta-

54

vam um pico de fusatildeo composto o que poderia indicar a presenccedila de uma mistura de polimorfos mas atraveacutes

de um estudo mais pormenorizado usando Espectroscopia de Infravermelho e Difracccedilatildeo de Raios-X de poacute

esta hipoacutetese natildeo eacute aparentemente suportada podendo a divisatildeo dos picos dever-se ao tamanho das partiacuteculas

formadas durante o crescimento dos cristais Esta hipoacutetese teraacute de ser confirmada em trabalho futuro Este eacute

um exemplo interessante da importacircncia da utilizaccedilatildeo combinada de diferentes meacutetodos de estudo na investiga-

ccedilatildeo de polimorfismo

55

Capiacutetulo 4

56

57

4 Experimental

41 Materiais e Meacutetodos

411 ndash Materiais

4111 - Preparaccedilatildeo das amostras

A pirazinamida utilizada neste trabalho foi fornecida pela Fluka com uma pureza superior a 99 As amostras

de partida de picolinamida e ibuprofeno foram adquiridas agrave Sigma com purezas de 98 e 99 respectivamen-

te tendo-se usado tambeacutem ibuprofeno padratildeo USP

Na geraccedilatildeo das formas polimoacuterficas da pirazinamida foram usados diferentes processos de cristalizaccedilatildeo No

procedimento cristalizaccedilatildeo a partir de soluccedilotildees P1 usaram-se ~ 005 mmol do composto de partida dissolvidas

em 6 mL de um dado solvente agrave temperatura ambiente as soluccedilotildees foram filtradas para uma caixa de Petri e o

solvente evaporado agrave temperatura ambiente (~ 20ordmC) Foram usados como solventes aacutegua acetona dioxano

acetonitrilo e os soacutelidos obtidos foram analizados apoacutes um periacuteodo de duas semanas O segundo procedimento

ensaiado P2 consistiu num processo de liofilizaccedilatildeo efectuado num equipamento Labconco 5 soluccedilatildeo aquosa

preacute-congelada a -80ordmC ciclo de liofilizaccedilatildeo -30ordmC durante 2h -10ordmC durante 4h 0ordmC durante 6h 5ordmC durante

6h 10ordmC durante 48h e depois mantida agrave temperatura ambiente

No caso da picolinamida foi avaliada a formaccedilatildeo de formas soacutelidas usando o procedimento P1 descrito para a

pirazinamida (P1) empregando como solventes acetato de etilo e etanol tendo-se tambeacutem estudado cristaliza-

dos a partir do fundido (P2)

Na geraccedilatildeo das formas polimoacuterficas do ibuprofeno foram igualmente usados diferentes processos de cristaliza-

ccedilatildeo usando diferentes condiccedilotildees O procedimento 1 (P1) foi realizado da mesma forma da usada em P1 da

pirazinamida No procedimento 2 (P2) as soluccedilotildees foram preparadas da mesma forma que em P1 e apoacutes a

filtraccedilatildeo foram colocadas num frigoriacutefico a 4ordmC e o solvente evaporou a esta temperatura

Foram utilizados solventes de qualidade analiacutetica

412 ndash Meacutetodos

4121 ndash Calorimetria Diferencial de Varrimento (DSC)

A teacutecnica de Calorimetria Diferencial de Varrimento (DSC) ocupa um lugar de relevo de entre os meacutetodos de

investigaccedilatildeo da estrutura dos soacutelidos Trata-se de um meacutetodo largamente vulgarizado para o qual se dispotildee de

58

equipamento que apresenta na actualidade muitas potencialidades e que permite a obtenccedilatildeo de propriedades

termodinacircmicas com elevado grau de precisatildeo

A Calorimetria Diferencial de Varrimento eacute uma teacutecnica de anaacutelise teacutermica que regista a diferenccedila de fluxo teacuter-

mico entre a amostra e a referecircncia em funccedilatildeo do tempo ou da temperatura no decorrer de um programa de

temperatura preacute-seleccionado Eacute um meacutetodo de variaccedilatildeo entaacutelpica no qual a diferenccedila no fornecimento de

energia caloriacutefica entre uma substacircncia e um material de referecircncia eacute medida em funccedilatildeo da temperatura

enquanto a substacircncia em estudo e a referecircncia satildeo submetidas a um mesmo programa de aquecimento rigoro-

samente controlado

Estas medidas fornecem dados qualitativos e quantitativos em processos endoteacutermicos (absorccedilatildeo de energia

caloriacutefica) e exoteacutermicos (libertaccedilatildeo de energia caloriacutefica) permitindo obter informaccedilotildees referentes a alteraccedilotildees

de propriedades fiacutesicas eou quiacutemicas com por exemplo temperaturas caracteriacutesticas (temperatura de fusatildeo

cristalizaccedilatildeo transiccedilatildeo viacutetrea) grau de cristalinidade de um poliacutemero diagramas de fase entalpias de transiccedilatildeo

de fase e de reacccedilatildeo estabilidade teacutermica e oxidativa grau de pureza e cineacutetica de reacccedilotildees Por este motivo a

DSC eacute amplamente aplicada na caracterizaccedilatildeo de materiais orgacircnicos e inorgacircnicos cristalinos e amorfos assim

como nas induacutestrias farmacecircutica e cosmeacutetica alimentar etc

Como limitaccedilotildees desta teacutecnica refira-se a dificuldade de interpretaccedilatildeo (acontece algum processo mas qual)

requerendo normalmente outros meacutetodos complementares para a interpretaccedilatildeo dos resultados Para aleacutem dis-

so necessita de calibraccedilatildeo em toda a gama de temperatura

De acordo com os princiacutepios operacionais os caloriacutemetros diferenciais de varrimento podem ser divididos em

dois tipos de potecircncia compensada e de fluxo de energia caloriacutefica Neste trabalho utilizou-se o DSC do pri-

meiro tipo

Nos caloriacutemetros diferenciais de varrimento de potecircncia compensada (Figura 41) as ceacutelulas ou plataformas

onde se colocam a amostra e a referecircncia encontram-se equipadas individualmente com um sensor de resistecircn-

cia de platina que mede a temperatura de cada uma e uma resistecircncia de aquecimento

Figura 41 ndash Caloriacutemetro diferencial de varrimento de potecircncia compensada

Quando eacute detectada uma diferenccedila de temperatura entre a amostra e a referecircncia devido a uma alteraccedilatildeo da

amostra eacute alterada a energia teacutermica ( tH partpart ) fornecida agrave amostra de modo a manter um diferencial de tem-

peraturas nulo entre ambas (Tamostra = Treferecircncia) Uma vez que essa quantidade de energia eacute exactamente equiva-

1 ndash Resistecircncia de aquecimento 2 ndash Termoacutemetro

59

lente agrave quantidade de energia absorvida ou libertada na transformaccedilatildeo ocorrida na amostra o seu registo forne-

ce uma medida calorimeacutetrica directa da energia associada agrave transformaccedilatildeo

Como todos os instrumentos de medida os aparelhos de DSC apresentam um certo tempo de resposta devido

a alguma resistecircncia teacutermica o que se traduz pelo aparecimento de desvios da linha de base Para aumentar o

rigor das determinaccedilotildees o sinal calorimeacutetrico (SC) determinado pelo aparelho a aacuterea do pico eacute calibrado

determinando-se uma constante de calibraccedilatildeo K tal que realQ

SCK = sendo Qreal a energia caloriacutefica realmente

dissipado na ceacutelula A constante K eacute assim funccedilatildeo da temperatura da atmosfera em torno das ceacutelulas e de

quaisquer resistecircncias que conduzam a perdas de energia caloriacutefica As temperaturas de fusatildeo de padrotildees como

o iacutendio estanho chumbo por exemplo podem ser utilizadas para calibrar a temperatura indicada pelo equipa-

mento enquanto que a entalpia de fusatildeo destas substacircncias pode ser utilizada na calibraccedilatildeo do sinal calorimeacutetri-

co

Podem realizar-se ciclos de aquecimento arrefecimento percorridos entre a temperatura do azoto liacutequido e

700ordmC que eacute o limite superior de utilizaccedilatildeo da instrumentaccedilatildeo deste tipo recolhendo uma grande riqueza de

informaccedilatildeo relativamente agrave estabilidade da substacircncia em estudo tipo de transformaccedilatildeo que ocorre a uma dada

temperatura por aquecimento ou arrefecimento mecanismo que preside a cada uma das transformaccedilotildees obser-

vadas etc

Aproveitando as potencialidades do equipamento fazendo variar a velocidade de varrimento eacute ainda possiacutevel

estudar aspectos importantes relacionados com o mecanismo das transformaccedilotildees estruturais e pocircr em evidecircn-

cia a sobreposiccedilatildeo de sinais

Estes equipamentos aleacutem de possibilitarem medidas de baixos valores de variaccedilatildeo de entalpia possibilitam

ainda a utilizaccedilatildeo de pequenas quantidades de amostra (geralmente entre 1 e 20mg)

Procedimento experimental e equipamento utilizado

Os estudos de DSC foram realizados num caloriacutemetro Perkin-Elmer Pyris 1 equipado com sistema de refrige-

raccedilatildeo Intracooler com liacutequido de refrigeraccedilatildeo etilenoglicolaacutegua (11 vv) a ndash10ordmC usando azoto como gaacutes de

purga 20mLmin

As amostras foram preparadas em caacutepsulas em alumiacutenio de 10microl e 30microl Como ceacutelula de referecircncia usou-se uma

caacutepsula vazia idecircntica agrave usada para as amostras

A calibraccedilatildeo do aparelho foi feita de forma usual agrave velocidade de 10ordmCmin utilizada na grande maioria das

amostras A calibraccedilatildeo da temperatura [4647] foi realizada com padrotildees de elevada qualidade como o bifenilo

(CRM LGC 2610 Tfus = 6893plusmn003 ordmC) aacutecido benzoacuteico (CRM LGC 2606 Tfus = 12235 plusmn 002 ordmC) iacutendio

(Perkin-Elmer x = 9999 Tfus = 15660 ordmC) e cafeiacutena (substacircncia de calibraccedilatildeo Mettler Toledo ME 18 872

Tfus = 2356 plusmn 02 ordmC) A calibraccedilatildeo da entalpia foi realizada com iacutendio (∆fusH = 3286 plusmn 13 Jmol)

As amostras foram estudadas em ciclos de aquecimento arrefecimento a vaacuterias velocidade de varrimento

como seraacute referido posteriormente na apresentaccedilatildeo dos resultados e a calibraccedilatildeo confirmada a cada caso

60

4122 ndash Termomicroscopia

A termomicroscopia consiste na observaccedilatildeo microscoacutepica das amostras submetidas a aquecimento ou arrefeci-

mento usando luz polarizada As transformaccedilotildees que podem ocorrer na amostra em estudo podem ser obser-

vadas directamente na ocular do microscoacutepio ou registadas por meio de uma cacircmara fotograacutefica em viacutedeo com

a vantagem de serem gravadas e poderem ser estudadas em pormenor posteriormente Esta teacutecnica permite a

observaccedilatildeo dos efeitos dependentes da temperatura como por exemplo a fusatildeo dos cristais detecccedilatildeo de formas

cristalinas (polimorfismo)[48ndash49]

Com base no comportamento oacuteptico eacute costume dividir as substacircncias em dois grandes grupos Num o iacutendice

de refracccedilatildeo eacute independente da direcccedilatildeo de propagaccedilatildeo da radiaccedilatildeo apresenta um valor uacutenico para uma dada

substacircncia Estas substacircncias satildeo designadas opticamente por isotroacutepicas A este grupo pertencem os soacutelidos

amorfos e os soacutelidos cristalinos com arranjo reticular cuacutebico O outro grupo eacute caracterizado por apresentar um

iacutendice de refracccedilatildeo dependente da direcccedilatildeo de propagaccedilatildeo da luz As substacircncias que a ele pertencem satildeo

designadas opticamente por anisotroacutepicas Deste grupo fazem parte todos os soacutelidos cristalinos com excepccedilatildeo

daqueles que tecircm arranjo reticular cuacutebico

Na Figura 42 representa-se o dispositivo utilizado na observaccedilatildeo de uma amostra com luz polarizada

Figura 42 ndash Esquema de um sistema para observaccedilatildeo de uma amostra com luz polarizada

Um meio isotroacutepico natildeo altera a cor da radiaccedilatildeo que nela incide Contudo produz um decreacutescimo de intensida-

de da radiaccedilatildeo que torna visiacuteveis contornos na amostra e portanto permite acompanhar variaccedilotildees de forma e

volume que nela ocorram As amostras anisotroacutepicas apresentam cor diferente da luz incidente

Procedimento experimental e equipamento utilizado

O equipamento usado esquematicamente representado na Figura 43 eacute constituiacutedo por uma placa de aqueci-

mento DSC 600 da Linkam systems por um bloco central constituiacutedo por uma unidade CI94 cuja funccedilatildeo eacute

controlar a temperatura nas etapas de aquecimento arrefecimento uma unidade LNP942 que controla a

refrigeraccedilatildeo uma unidade VTO232 e um computador Intel (R) Pentium (R) 4 que controla todo o sistema A

ceacutelula eacute aquecida com um microforno cuja temperatura eacute controlada por sensores de Pt100 Para a observaccedilatildeo

Polarizador Amostra Analisador Detector

61

oacuteptica foi utilizado um microscoacutepio Leica DMRB uma cacircmara de viacutedeo Sony CCD-IRISRGB modelo DXC-

151 AP um monitor Sony HR Triniton modelo PVM-2053MD e um gravador de viacutedeo Sony SV0-1500P VHS

VCR Na anaacutelise de imagem usou-se o software da Linkam systems com RTVMS (Real Time Viacutedeo Measurement

System)

As amostras foram preparadas por dispersatildeo de uma pequena quantidade do material a estudar na ceacutelula da

amostra sendo esta coberta com uma tampa A dispersatildeo do material na ceacutelula permite estudar o comporta-

mento de partiacuteculas isoladas o que poderaacute ser uacutetil no caso da amostra ter comportamento heterogeacuteneo As

imagens foram obtidas por utilizaccedilatildeo combinada de luz polarizada e de compensadores de onda o que confere

agrave imagem de fundo uma cor uacutenica e natildeo negra Usou-se uma ampliaccedilatildeo de 200X

As amostras foram estudadas aquecendo a amostra entre os 25ordmC e a fusatildeo tendo sido usada uma velocidade

de 10ordmCmin

Figura 43 ndash Representaccedilatildeo esquemaacutetica do equipamento usado em termomicroscopia A ndash Placa de aquecimento B ndash

Microscoacutepio C ndash Cacircmara de viacutedeo D ndash Computador E ndash Interface graacutefica F ndash Sistema de controle da refri-

geraccedilatildeo G ndash Interface de computador H ndash Viacutedeo gravador I ndash Monitor J ndash Depoacutesito de azoto liacutequido

4123 ndash Conjugaccedilatildeo dos meacutetodos de Termomicroscopia e DSC

Os resultados obtidos a partir de medidas de DSC satildeo normalmente reprodutiacuteveis e quantitativos mas natildeo

podem estar sempre prontamente correlacionadas com a respectiva transformaccedilatildeo de fase ou reacccedilatildeo quiacutemica

que ocorre na substacircncia Tecircm sido feitas tentativas para melhorar alguns meacutetodos termoanaliacuteticos atraveacutes de

uma correlaccedilatildeo entre os seus resultados e as mudanccedilas fiacutesicas ou quiacutemicas da substacircncia em questatildeo As combi-

naccedilotildees destes dois meacutetodos tecircm demonstrado grande sucesso Os efeitos que natildeo mostram nenhuma mudanccedila

de entalpia significativa com DSC podem muitas vezes ser detectadas com microscopia Por outro lado as

investigaccedilotildees termomicroscoacutepicas requerem muitas vezes estimativas dos calores de transformaccedilatildeo fusatildeo e

cristalizaccedilatildeo[50ndash51]

62

4124 ndash Espectroscopia de Absorccedilatildeo no Infravermelho

A Espectroscopia de Absorccedilatildeo no IV estaacute associada ao uso de radiaccedilatildeo electromagneacutetica nesta regiatildeo do espec-

tro para estudar a composiccedilatildeo e a estrutura da mateacuteria

A energia associada agrave absorccedilatildeo na gama do infravermelho eacute capaz de promover transiccedilotildees vibracionais-

rotacionais vibracionais ou rotacionais Considerando que a faixa mais usual de utilizaccedilatildeo corresponde agrave regiatildeo

do infravermelho meacutedio (4000 a 400 cm-1) o estudo das transiccedilotildees vibracionais eacute o mais importante Para que

uma moleacutecula seja capaz de absorver no infravermelho eacute necessaacuterio que ela apresente variaccedilotildees de momento

dipolar associada ao modo vibracional considerado[3652ndash54]

Assim quando um material for avaliado utilizando radiaccedilatildeo infravermelha seraacute obtido um espectro que rela-

ciona absorvacircncia versus comprimento de onda (normalmente eacute utilizado o nuacutemero de onda que eacute o inverso do

comprimento de onda) que indica a ocorrecircncia ou natildeo de absorccedilatildeo pelo material de energia associada agravequele

comprimento de onda Como os grupos funcionais absorvem em diferentes comprimentos de onda eacute possiacutevel

identificar os grupos quiacutemicos presentes na amostra

O polimorfismo em cristais de compostos orgacircnicos eacute causado por diferentes arranjos estruturais da mesma

moleacutecula Se as interacccedilotildees moleculares no cristal satildeo bastantes fortes decorrentes de um fenoacutemeno como as

ligaccedilotildees de hidrogeacutenio as diferenccedilas nas formas polimoacuterficas podem ser evidenciadas com teacutecnicas como a

Espectroscopia de Absorccedilatildeo no Infravermelho IV

Reflectacircncia Total Atenuada (ATR)

Em 1961 Fahrenfort descreveu uma nova teacutecnica para obtenccedilatildeo de espectros de infravermelho para compostos

orgacircnicos a Reflectacircncia Total Atenuada (ATR ndash Attenuated Total Reflectance)

O modo de ATR eacute uma teacutecnica natildeo destrutiva que permite a obtenccedilatildeo de espectros de amostras soacutelidas ou

liacutequidas tais como soacutelidos pouco soluacuteveis poacutes pastas entre outras Eacute tambeacutem adequado para caracterizaccedilatildeo de

materiais que sejam demasiado finos ou que absorvam demasiado intensamente quando analisados por espec-

troscopia de transmitacircncia Na espectroscopia de infravermelhos por ATR a superfiacutecie da amostra eacute colocada

em contacto com a superfiacutecie de um cristal apropriado muitas vezes feito de Germeacutenio (Ge) ou de Seleneto de

Zinco (ZnSe) A radiaccedilatildeo infravermelha proveniente da fonte passa atraveacutes do cristal Quando o acircngulo de

incidecircncia na interface amostra cristal excede o acircngulo criacutetico a reflexatildeo total interna da radiaccedilatildeo ocorre e uma

onda evanescente eacute estabelecida na interface A radiaccedilatildeo eacute reflectida atraveacutes do cristal penetrando na amostra a

cada reflexatildeo ao longo da superfiacutecie do cristal (como esquematizado na figura seguinte Figura 44)

63

Figura 44 ndash Sistema ATR de muacuteltipla reflexatildeo

O feixe de radiaccedilatildeo perde energia no comprimento de onda em que o material da amostra absorve Apoacutes este

processo a radiaccedilatildeo atenuada resultante eacute direccionada do cristal para o percurso normal do feixe no espectro-

fotoacutemetro sendo medida pelo detector originando o espectro da amostra A profundidade da penetraccedilatildeo da

radiaccedilatildeo na amostra e o nuacutemero total de reflexotildees ao longo do cristal podem ser controlados pela variaccedilatildeo do

acircngulo de incidecircncia assim como pela selecccedilatildeo do tipo de cristal

Num espectrofotoacutemetro ATR tem de existir um contacto muito proacuteximo entre a amostra e a superfiacutecie do cris-

tal uma vez que o efeito ATR tem lugar nesta Daiacute que se utilize por vezes uma prensa de modo a garantir um

perfeito contacto entre a superfiacutecie da amostra e o cristal como no caso dos soacutelidos particulados

Nesta teacutecnica pouca ou nenhuma preparaccedilatildeo da amostra eacute requerida o que constitui uma grande vantagem nos

estudos de polimorfismo podendo ser usada na anaacutelise de uma grande variedade de soacutelidos e liacutequidos consoan-

te o tipo de cristal

Eacute importante realccedilar que apesar dos benefiacutecios esta teacutecnica possui algumas limitaccedilotildees que incluem a sensibili-

dade inferior em comparaccedilatildeo agrave proporcionada pelos meacutetodos convencionais

Procedimento experimental e equipamento utilizado

Os estudos de espectroscopia de absorccedilatildeo no infravermelho foram realizados num espectroacutemetro FTIR Ther-

moNicolet IR300 resoluccedilatildeo de 1cm-1 com a teacutecnica da pastilha de KBr e num PerkinElmer Spectrum 400 FT-

IRATR resoluccedilatildeo de 1cm-1

As amostras foram preparadas misturando-se uma certa quantidade de amostra com brometo de potaacutessio (cer-

ca de 07 mg de amostra e 100 mg de KBr)

4125 ndash Difracccedilatildeo de Raios X

Dentre as vaacuterias teacutecnicas de caracterizaccedilatildeo de materiais a teacutecnica de difracccedilatildeo de raios X eacute a mais indicada na

determinaccedilatildeo das fases cristalinas presentes nesses materiais Isto eacute possiacutevel porque nos cristais os aacutetomos se

64

ordenam em planos cristalinos separados entre si por distacircncias da mesma ordem de grandeza dos comprimen-

tos de onda dos raios X

Ao incidir um feixe de raios X num cristal o mesmo interage com os aacutetomos presentes originando o fenoacutemeno

de difracccedilatildeo A difracccedilatildeo de raios X ocorre segundo a Lei de Bragg (Equaccedilatildeo 1) a qual estabelece a relaccedilatildeo

entre o acircngulo de difracccedilatildeo e a distacircncia entre os planos que a originaram (caracteriacutesticos para cada fase cristali-

na)[55]

Figura 45 ndash Difracccedilatildeo de raios X e a Lei de Bragg[56]

A principal aplicaccedilatildeo da difracccedilatildeo de raios X refere-se agrave identificaccedilatildeo de compostos cristalinos sejam eles orgacirc-

nicos ou inorgacircnicos

Os planos de difracccedilatildeo e as suas respectivas distacircncias interplanares bem como as densidades de aacutetomos (elec-

trotildees) ao longo de cada plano cristalino satildeo caracteriacutesticas especiacuteficas e uacutenicas de cada substacircncia cristalina da

mesma forma que o padratildeo difractomeacutetrico por ela gerado Dentre as vantagens da teacutecnica de difracccedilatildeo de raios

X para a caracterizaccedilatildeo de fases destacam-se a simplicidade e rapidez do meacutetodo a confiabilidade dos resulta-

dos obtidos (pois o perfil de difracccedilatildeo obtido eacute caracteriacutestico para cada fase cristalina) a possibilidade de anaacutelise

de materiais compostos por uma mistura de fases e uma anaacutelise quantitativa destas fases[55]

Os ensaios de difracccedilatildeo de raios X de poacute foram realizados no Centro de Estudos de Materiais no Departamen-

to de Fiacutesica da Universidade de Coimbra

Procedimento experimental e equipamento utilizado

Foi preenchido um capilar de vidro com o poacute obtido pela moagem dos soacutelidos As amostras foram colocadas

num difractoacutemetro de poacute ENRAF-NONIUS (equipado com um detector CPS120 por INEL) e os dados foram

recolhidos durante 5h usando a geometria Debye-Scherrer Foi usada radiaccedilatildeo Cu Kα1 (λ = 1540598Aring) Como

calibrante externo foi usado o AlK(SO4)212H2O

Lei de Bragg nλ = 2d sen θ (Equaccedilatildeo 1) n nuacutemero inteiro (ordem de difracccedilatildeo) λ comprimento de onda dos raios X incidentes d distacircncia interplanar θ acircngulo de difracccedilatildeo

65

Bibliografia

[1] ndash Vencato I Estruturas Cristalinas por Difracccedilatildeo de Raios-X Caderno Brasileiro de Ensino de Fiacutesica Volume 5

(1988)

[2] ndash Atkins P Paula J Atkins Fiacutesico-Quiacutemica LTC Volume 1 7ordfEdiccedilatildeo (2003-2004)

[3] ndash Drago R Physical Methods For Chemists 2ordf Ed Saunders amp H B J College Publishers 17 (1992) 702

[4] ndash Giron D Thermochimica Acta 248 (1995) 1

[5] ndash Nangia A Accounts of Chemical Research 41 5 (2008) 595

[6] ndash Froehlich PE Gasparotto FS Journal of Basic and Applied Pharm Sciences 26 3 (2005) 205

[7] ndash Llinagraves A Goodman J Drug Discovery Today 13 516 (2008) 198

[8] ndash Costa L Universidade Federal do Rio Grande do Sul ldquoAvaliaccedilatildeo do Polimorfismo de Faacutermacos utiliza-

dos para a produccedilatildeo de medicamentos geneacutericos no Brasilrdquo (2005)

[9] ndash Lachman L Liebeman HA et all Teoria e Praacutetica na Induacutestria Farmacecircutica 1 (2005) 505

[10] ndash Bernstein J Crystal Polymorphism Engineering of Crystalline Materials Properties Springer Netherlands (2008) 87

[11] ndash Rodriacuteguez-Spong B Price C et all D Advanced Drug Delivery 56 (2004) 241

[12] ndash Buerger A Ramberger R Mikrochimica Acta 2 (1979) 259

[13] ndash Erdemir D Lee A et all Accounts of Chemical Research 42 (2009) 621

[14] ndash Manrich S Zanotto E et all Poliacutemeros Ciecircncia e Tecnologia ldquoAplicabilidade da Teoria Claacutessica da Nuclea-

ccedilatildeo Modificada (CD-CNT) agrave Cristalizaccedilatildeo de Poliacutemerosrdquo

[15] ndash Aaltonen J Allesoslash M et all European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics 71 (2009) 23

[16] ndash Chis V Picircrnau A et all Chemical Physics 316 (2005) 153

[17] ndash wwwffuppttoxicologiamonografiasano0304TuberculosedocPIRAZINAMIDAhtml

[18] ndash Becker C Dressman JB et all Journal of Pharmaceutical Sciences 97 9 (2008) 3709

[19] ndash Takaki Y Sasada Y Watanabeacute T Acta Crystallographica 13 (1960) 693

[20] ndash Ro G Sorum H Acta Crystallographica B28 (1972) 991

[21] ndash Ro G Sorum H Acta Crystallographica B28 (1972) 1677

[22] ndash Nakata K Takaki Y Memoirs of Osaka Kyoiku University Ser III Natural science and applied science 36 (1987)

93

[23] ndash Borba A Albrecht M et all Physical Chemistry Chemical Physics 10 (2008) 7010

[24] ndash Takano T Sasada Y et all Acta Crystallographica 21 (1966) 514

[25] ndash Borba A Zavaglia A et all Journal of Physical Chemistry A 112 (2008) 45

[26] ndash Marques L Departamento e Centro de Quiacutemica da Universidade de Eacutevora ldquoO Ibuprofeno Um faacutermaco com

sucessordquo

[27] ndash Perlovich G Kurkov S et all Journal of Pharmaceutical Sciences 93 (2004) 654

[28] ndash Rasenack N Muumlller B International Journal of Pharmaceutics 245 (2002) 9

[29] ndash Carvalho P Cass Q et all Brazilian Journal of Chemical Engineering 23 (2006) 291

[30] ndash Khan G Jiabi Z Drug Development and Industrial Pharmacy 24(5) (1998) 463

[31] ndash Rasenack N Muumlller W Development and Industrial Pharmacy 28 (2002) 1077

66

[32] ndash Dudognon E Danegravede F et all Pharmaceutical Research 25 (2008) 2853

[33] ndash wwwscribdcomdoc4003825Fisica-Difraccao-de-Raio-X (28082010)

[34] ndash Delgado M Marquez F et all Spectroscopy Lett 21 (1998) 841

[35] ndash Lautie A Froment F et all Spectroscopy Lett 9 (1976) 289

[36] ndash Chis V Pirnau A et all Chemical Physics 316 (2005) 153

[37] ndash Kalkar K Bhosekar M et all Spectrochimica Acta Part A 45 (1989) 635

[38] ndash Favila A Gallo M Mitnik D Journal of Molecular Modeling 13 (2007) 505

[39] ndash Gunasekaran S Sailatha E et all Indian Journal of Pure and Applied Physics 47 (2009) 259

[40] ndash Akyuz S Journal of Molecular Structure 651 (2003) 541

[41] ndash Jurneacuteen P Werngren J et all Antimicrobial Agents and Chemotheraphy 52 5 (2008) 1852

[42] ndash Garekani H Sadeghi F et all Drug Development and Industrial Pharmacy 27(8) (2001) 803

[43] ndash Kawakami K Miyoshi K et all Journal of Pharmaceuticals Sciences 95 (2006) 1354

[44] ndash Lee T Chang G Crystal Growth and Design 9 (2009) 3551

[45] ndash Xue Y Zhao Q et all Journal of Colloid and Interface Science 243 (2001) 388

[46] ndash Sabbah R An W et all Thermochimica Acta 331 (1999) 93

[47] ndash Gatta G Richardson J et all Pure and Applied Chemistry 78 (2006) 1455

[48] ndash Seefeldt K Miller J et all Journal of Pharmaceutical Sciences 96 5 (2007) 1147

[49] ndash Charsley E Stewart C et all Journal of Thermal Analysis and Calorimetry 72 (2003) 1087

[50] ndash Celis K Driessche I et all Measurement Science Review 1 1 (2001) 181

[51] ndash Wiedemann H Bayer G Journal of Thermal Analysis 30 (1985) 1273

[52] ndash wwwgooglept

[53] ndash Brittain H Journal of Pharmaceutical Sciences 86 4 (1997) 405

[54] ndash Norris T Aldridge P Sekulic S Analyst 122 (1997) 549

[55] ndash Albers A Melchiades F et all Ceracircmica 48 305 (2002) 34

[56] ndash Kahn H PMI-2201 Difracccedilatildeo de Raios X 1

[57] ndash Tuberculosis 88 2 (2008) 141

[58] ndash Akyuz S Journal of Molecular Structure 651-653 (2003) 541

[59] ndash Brittain H (ed) Physical Characterization of Pharmaceutical Solids (1995)

[60] ndash Šestaacutek J Comprehensive Analytical Chemistry XII XI (1984)

[61] ndash Casimiro MH Leal JP et all Anaacutelise Calorimeacutetrica aplicada a Poliacutemeros Bioloacutegicos 29

[62] ndash Yu-Chu M Li Thermochimica Acta 476 (2008) 1

[63] ndash Morbidoni H Quiacutemica Viva 3 (2004)

[64] ndash Yoshida S Pharmaceutical Society of Japan 11 5 (1963) 628

[65] ndash Sreevatsan S Pan X et all Antimicrobial Agents and Chemotheraphy 41 3 (1997) 636

[66] ndash Wesotowski M Konarski T Journal of Thermal Analysis 45 (1995) 1199

[67] ndash Vippagunta S Brittain H Grant D Advanced Drug Delivery 48 (2001) 3

[68] ndash Nunes S Euseacutebio M et all International Journal of Pharmaceutics 285 (2004) 13

[69] ndash Akalin E Akyuz S Vibrational Spectroscopy 42 (2006) 333

[70] ndash Szablowicz M Karpiński A et all Transition Metal Chemistry 31 (2006) 1075

67

[71] ndash Castro R Maria T et all Crystal Growth amp Design 10 (2010) 274

[72] ndash Correcirca R Lima D et all Laboratoacuterio de Cristalografia Instituto de Fiacutesica de Satildeo CarlosUSP

[73] - Buerger A Ramberger R Mikrochimica Acta 2 (1979) 273

[74] ndash Wirth D Stephenson G Organic Process Research amp Development 1 (1997) 55

[75] ndash Wang Y Li Y et all Spectrochimica Acta Part A 56 (2000) 2637

[76] ndash Byrn S Pfeiffer R et all Pharmaceutical Research 12 (1995) 945

[77] ndash Khankari R Grant D Thermochimica Acta 248 (1995) 61

[78] ndash Gavezzotti A Fillippini G Journal of the American Chemical Society 117 (1995) 12299

[79] ndash Hancock B Zografi G Journal of Pharmaceuticals Sciences 86 (1997) 1

[80] ndash Yu L Advanced Drug Delivery Reviews 48 (2001) 27

[81] ndash Kitamura M Journal of Crystal Growth 237-239 (2002) 2205

[82] ndash Snider D Addicks W et all Advanced Drug Delivery Reviews 56 (2004) 391

[83] ndash Allesoslash M Berg F et all Journal of Pharmaceuticals Sciences 97 (2008) 2145

[84] ndash Lerdkanchanaporn S Dollimore D Journal of Thermal Analysis 49 (1997) 879

[85] ndash Beach J Park M et all Pharmaceutical Development and Technology 10 (2005) 413

[86] ndash Passerini N Albertini B et all European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics 15 (2002) 71

68

69

Apecircndice

70

71

Algoriacutetmo de decisatildeo Q6A

(1)

Pesquisa de polimor-fos com o novo

faacutermaco

Apresenta diferentes polimorfos

NAtildeO Nenhuma acccedilatildeo a ser

tomada

SIM

Caracterizar as formas por - Difracccedilatildeo de raios-X de poacute - DSC Anaacutelise Teacutermica - Microscopia - Espectroscopia

IR PARA 2

72

(2)

Os polimorfos apre-sentam diferentes

propriedades

NAtildeO

SIM

Afecta a seguranccedila e a eficaacutecia do faacutermaco

Nenhum teste ou criteacuterio de aceitaccedilatildeo para o faacutermaco

NAtildeO

SIM

Estabelecer um criteacuterio de aceitaccedilatildeo para os polimorfos do faacutermaco IR PARA 3

73

(3)

Observa-se em (1) que primeiramente se estabelecem as caracteriacutesticas das possiacuteveis formas cristalinas do faacuter-

maco e as suas propriedades fiacutesico-quiacutemicas conforme o caso bem como a sua forma de detecccedilatildeo pelas meto-

dologias indicadas

Posteriormente a acccedilatildeo (2) visa estabelecer o impacto destas formas polimoacuterficas na seguranccedila e eficaacutecia do

faacutermaco auxiliando na determinaccedilatildeo de criteacuterios de aceitaccedilatildeo do faacutermaco e na avaliaccedilatildeo do risco sanitaacuterio que

representa tal fenoacutemeno num caso especiacutefico Havendo este risco o ICH estabeleceu em (3) vias de monitori-

zaccedilatildeo das alteraccedilotildees

O faacutermaco encontra-se dentro dos criteacuterios de

aceitaccedilatildeo dos ensaios de qualidade com modifica-

ccedilatildeo na proporccedilatildeo dos polimorfos

SIM Nenhum teste ou criteacuterio de aceitaccedilatildeo

para o faacutermaco

NAtildeO

Monitorar o polimorfismo durante a estabilidade do faacutermaco

A modificaccedilatildeo pode afectar a seguranccedila ou a

eficaacutecia

NAtildeO Natildeo haacute necessidade de estabelecer criteacuterios de aceitaccedilatildeo para polimorfis-

mo do faacutermaco

SIM

Estabelecer criteacuterios de aceitaccedilatildeo consis-tente com a seguranccedila eou eficaacutecia

45

Neste capiacutetulo apresentam-se os resultados preliminares dum estudo calorimeacutetrico das amostras soacutelidas do ibu-

profeno cristalizadas em diferentes solventes e tambeacutem de amostras comerciais de duas origens distintas reali-

zado com o objectivo de averiguar o seu comportamento teacutermico

As formas soacutelidas obtidas por cristalizaccedilatildeo a partir das soluccedilotildees do ibuprofeno estatildeo apresentadas na tabela

seguinte

Tabela 28 ndash Imagens de formas soacutelidas do Ibuprofeno obtidas em diferentes condiccedilotildees experimentais (luz pola-

rizada 200x)

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

Haacutebito Cristalino

(200x)

Solvente

Processo de Cristalizaccedilatildeo

1

-

Comercial Sigma

4

Acetona

P2

2

Acetona

P1

5

n-Hexano

P2

3

n-Hexano

P1

Efectuou-se um estudo por difracccedilatildeo de raios-X de poacute das amostras de Ibuprofeno da Sigma e da amostra cris-

talizada de n-Hexano agrave temperatura ambiente O difractograma obtido experimentalmente para a amostra da

Sigma e o simulado para a forma I estatildeo representados na Figura 232 O espectro obtido para a amostra crista-

lizada em n-hexano era indistinguiacutevel destes

0 10 20 30 40

Inte

nsid

ad

e

2Theta

b) IBP Sigma

a) IBP forma I

Figura 232 ndash Espectro de difracccedilatildeo de raios X de poacute do ibuprofeno a) forma I b) Sigma

46

Da comparaccedilatildeo entre os dois difractogramas eacute possiacutevel afirmar que em ambos os casos as moleacuteculas tecircm a

mesma orientaccedilatildeo cristalograacutefica

Iniciou-se o estudo das amostras de ibuprofeno comercial da Sigma e da USP por Calorimetria Diferencial de

Varrimento com uma velocidade de varrimento β = 10ordmCmin realizando um aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC

(Figuras 233 e 234)

20 30 40 50 60 70 80 90

20

25

30

35

40

Temperatura (C)

Flu

xo d

e C

alo

r (m

W)

Figura 233 ndash Curva de DSC para o IBP comercial Sigma aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC β = 10ordmCmin m = 125mg

20 30 40 50 60 70 80 90

20

22

24

26

28

Temperatura (C)

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Figura 234 ndash Curva de DSC para o IBP USP aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC β = 10ordmCmin m = 134mg

As curvas de DSC apresentam apenas um sinal endoteacutermico estando os paracircmetros caracteriacutesticos da curva de

fusatildeo apresentados na Tabela 29

47

Tabela 29 ndash Valores de temperatura e de entalpia da transiccedilatildeo de fase registada no

aquecimento do ibuprofeno amostra da Sigma e da USP β = 10ordmCmin

Sigma USP

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

1 747 251 752 257 2 753 253 752 256 3 751 260 752 256 4 751 246 752 257

Meacutedia e desvio padratildeo 751plusmn03 253plusmn05 752plusmn005 257plusmn005

Natildeo haacute diferenccedilas significativas entre os resultados obtidos para as duas amostras apesar do pico de fusatildeo da

amostra da USP ser mais estreito

O estudo das amostras ibuprofeno obtidas por cristalizaccedilatildeo de acetona (P1 e P2) foi realizado por calorimetria

diferencial de varrimento na mesma gama de temperatura com velocidades de varrimento diferentes (β =

10ordmCmin e β = 2ordmCmin Figura 235)

70 75 80

18

20

22

24

26

28

30

32

34

36

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

2 - Cristalizaccedilao a frio

1 - Cristalizaccedilao agrave T amb

70 75 80

18

20

22

24

26

28

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

4 - Cristalizaccedilao a frio

3 - Cristalizaccedilao agrave T amb

Figura 235 ndash Curva de DSC para o IBP cristalizado de acetona procedimentos P1rsquo e P2rsquo aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC

a) β = 10ordmCmin m = 134mg b) β = 2ordmCmin 3 m = 138mg 4 m = 135 mg

O pico de fusatildeo obtido a partir da amostra cristalizada agrave temperatura ambiente apresenta-se parcialmente divi-

dido Uma explicaccedilatildeo comum para este facto eacute a existecircncia de polimorfismo Os paracircmetros caracteriacutesticos

destas curvas estatildeo apresentados na Tabela 210

a) b)

3

4

48

Tabela 210 ndash Valores de temperatura e de entalpia da transiccedilatildeo de fase registada no aquecimento do ibuprofeno

cristalizado de acetona β = 10ordmCmin e β = 2ordmCmin

A partir dos resultados apresentados na Tabela 210 podemos concluir que os cristais obtidos por cristalizaccedilatildeo a

baixa temperatura fundem aproximadamente 1ordmC abaixo dos cristais obtidos por cristalizaccedilatildeo agrave temperatura

ambiente Verifica-se ainda que mesmo a velocidades de varrimento diferentes os cristais obtidos nas mesmas

condiccedilotildees apresentam temperatura de fusatildeo muito semelhante

Os termogramas obtidos no estudo do ibuprofeno cristalizado de n-hexano (P1 e P2) por calorimetria dife-

rencial de varrimento com velocidades de varrimento diferentes (β = 10ordmCmin e β = 2ordmCmin) estatildeo apre-

sentados na Figura 236 e na Tabela 211

70 75 80

12

14

16

18

20

22

24

26

28

30

32

34

36

38

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

2 - Cristalizaccedilao a frio

1 - Cristalizaccedilao agrave T amb

70 75 80

20

22

24

26

28

30

Flu

xo d

e C

alo

r (m

W)

Temperatura (C)

4 - Cristalizaccedilao a frio

3 - Cristalizaccedilao agrave T amb

Figura 236 ndash Curva de DSC para o IBP cristalizado de n-hexano procedimentos P1rsquo e P2rsquo aquecimento de 25ordmC ateacute

95ordmC a) β = 10ordmCmin 1 m = 143mg 2 m = 139 mg b) β = 2ordmCmin 3 m = 140mg 4 m = 137 mg

A partir dos resultados podemos concluir que os cristais obtidos agrave temperatura ambiente e os cristais obtidos

com a cristalizaccedilatildeo a frio natildeo apresentam grande diferenccedila a niacutevel de temperatura e entalpia de fusatildeo No entan-

to o sinal obtido a partir da amostra cristalizada agrave temperatura ambiente aquecida tanto a 10ordmCmin como a

2ordmCmin apresenta-se dividido apesar da divisatildeo ser mais notoacuteria a 2ordmCmin

Cristalizaccedilatildeo agrave T amb Cristalizaccedilatildeo a frio

β 10ordmCmin 2ordmCmin 10ordmCmin 2ordmCmin

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

1 747 215 751 203 733 223 737 232

2 739 233 731 201 733 219 738 228

3 752 228 731 219 744 223 739 229

4 749 237 745 237 738 223 739 231

5 752 249 746 243 742 218 740 230

6 749 235 760 241 743 224 736 229

Meacutedia e desvio padratildeo 748plusmn05 233plusmn11 744plusmn10 224plusmn17 739plusmn05 222plusmn03 738plusmn02 230plusmn02

a) b)

49

Tabela 211 ndash Valores de temperatura e de entalpia da transiccedilatildeo de fase registada no aquecimento do ibuprofeno

cristalizado de n-hexano β = 10ordmCmin e β = 2ordmCmin

A partir dos resultados obtidos por DSC verificou-se que tanto a amostra cristalizada de acetona como a amos-

tra cristalizada de n-hexano ambas agrave temperatura ambiente apresentavam um pico de fusatildeo composto o que

pode indicar a ocorrecircncia de transiccedilotildees soacutelido-soacutelido e aleacutem disso temperatura de fusatildeo que difere da das

amostras obtidas na Sigma e na USP Sendo assim fez-se um estudo mais pormenorizado das amostras cristali-

zadas de n-hexano por comparaccedilatildeo com as amostras de ibp da Sigma e da USP por espectroscopia de IV para

caracterizaccedilatildeo da forma inicial A Figura 237 mostra os espectros de espectroscopia de IV-ATR das amostras

3000 2800 2600 2400

000

005

010

015

020

2540

2540

2540

2542

2601

2601

2601

2601

2631

2631

2631

2631

2729

2728

2728

2728

2850

2850

2850

2850

2868

2868

2868

2868

2877

2875

2875

2876

2924

2922

2922

2924

2954

2954

2956

Ab

so

rvacirc

ncia

(u

a

)

Numero de Onda (cm-1)

IBP USP

IBP comercial

IBP n-Hexano (frio)

IBP n-Hexano (Tamb)

2954

1800 1600 1400 1200 1000 800

000

005

010

015

020

025

030

035

040

045

050668

690747

779

849

867936

948

9701007

1070

1092

1124

1184

1231

12681320

1379

1419

14621506

Ab

so

rvacircncia

(u

a

)

Numero de Onda (cm-1)

IBP USP

IBP comercial

IBP n-Hexano (frio)

IBP n-Hexano (Tamb)

1712

Figura 237 ndash Espectro de IV (25ordmC) ibp USP ibp Sigma e ibp cristalizado de n-hexano a) 3100 ndash 2400 cm-1 b) 1800 ndash

650 cm-1

Os espectros de infravermelho das amostras a 25ordmC apontam para que se trate da mesma forma polimoacuterfica

Espectros de difracccedilatildeo de raios-X de poacute da amostra da Sigma e da amostra obtida por cristalizaccedilatildeo em n-

hexano natildeo mostraram tambeacutem diferenccedilas

Assim sendo a partir destes resultados natildeo satildeo detectadas diferenccedilas significativas entre as amostras de partida

e entatildeo as diferenccedilas registadas no comportamento teacutermico natildeo apontam para polimorfismo mas para altera-

ccedilotildees na formaccedilatildeo dos cristais nomeadamente no crescimento e tamanho das partiacuteculas[43ndash45] Estudos adicio-

nais satildeo necessaacuterios para confirmar esta hipoacutetese

Cristalizaccedilatildeo agrave T amb Cristalizaccedilatildeo a frio

β 10ordmCmin 2ordmCmin 10ordmCmin 2ordmCmin

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

1 741 224 744 236 742 247 744 249

2 744 223 748 234 746 242 742 247 3 740 225 745 238 743 246 740 242

4 743 227 747 237 743 243 745 240 Meacutedia e desvio padratildeo 742plusmn02 225plusmn02 746plusmn02 236plusmn02 743plusmn01 244plusmn02 743plusmn02 245plusmn04

50

51

Capiacutetulo 3

52

53

3 Conclusotildees

Alguns pontos discutidos nesta dissertaccedilatildeo merecem ser referidos como observaccedilotildees conclusivas A Calorime-

tria Diferencial de Varrimento (DSC) eacute um valioso instrumento de investigaccedilatildeo para caracterizar formas poli-

moacuterficas Com esta teacutecnica recolhe-se uma grande riqueza de informaccedilatildeo em relaccedilatildeo agrave estabilidade da substacircn-

cia em estudo tipo de transformaccedilatildeo que ocorre a uma dada temperatura por aquecimento ou arrefecimento e

mecanismo que preside a cada uma das transformaccedilotildees observadas Mas por si soacute esta teacutecnica natildeo eacute suficiente

para identificar a existecircncia de diferentes polimorfos de um mesmo composto Daiacute haver a necessidade de efec-

tuar um estudo mais completo utilizando teacutecnicas como a termomicroscopia espectroscopia de absorccedilatildeo no

infravermelho e ainda difracccedilatildeo de raios X de poacute

Conseguiram obter-se amostras puras de trecircs formas polimoacuterficas da pirazinamida a forma alfa (PZA comercial

e cristalizada em aacutegua) a forma delta (PZA cristalizada de acetona) e a forma gama (PZA obtida por liofiliza-

ccedilatildeo) as quais foram caracterizadas por espectroscopia de infravermelho

O polimorfo alfa da pirazinamida (α-PZA) e a forma delta (δ-PZA) por aquecimento transformam-se no poli-

morfo gama (γ-PZA) A forma gama por sua vez por aquecimento natildeo sofre qualquer transformaccedilatildeo de fase

ateacute agrave fusatildeo Foi possiacutevel tambeacutem identificar a transiccedilatildeo δrarrα em amostra do polimorfo delta quando contami-

nado com a forma alfa

Podemos ainda concluir mediante os resultados obtidos e com os conhecimentos adquiridos que estamos

perante casos de enantiotropia sendo o polimorfo delta a forma termodinamicamente estaacutevel agrave temperatura

ambiente Todos os polimorfos de pirazinamida satildeo cineticamente estaacuteveis agrave temperatura ambiente

No que diz respeito agrave picolinamida eacute interessante verificar a semelhanccedila do perfil das bandas do espectro da

picolinamida comercial na regiatildeo de elongaccedilatildeo do NndashH com o dos espectros dos polimorfos α e δ da pirazi-

namida Relembremos que nestas duas fases da pirazinamida haacute associaccedilatildeo molecular com a formaccedilatildeo de dois

diacutemeros centrossimeacutetricos que estatildeo tambeacutem presentes no cristal da forma I da picolinamida Verificou-se

ainda que a amostra comercial de picolinamida quando sujeita a moagem sofre alteraccedilatildeo da forma polimoacuterfica

No estudo realizado por DSC foi possiacutevel identificar pelo menos duas formas polimoacuterficas

Em ciclos de aquecimento arrefecimento verifica-se que o arrefecimento do fundido pode resultar em forma-

ccedilatildeo de estruturas diferentes em ciclos diferentes

A cristalizaccedilatildeo em acetato de etilo a 4ordmC aponta para a existecircncia de polimorfos gerados concomitantemente

por este meacutetodo de cristalizaccedilatildeo Estatildeo previstas novas experiecircncias para verificar a reprodutibilidade dos resul-

tados e caso esta se confirme a investigaccedilatildeo dos soacutelidos obtidos por difracccedilatildeo de raios-X de poacute e de monocris-

tal Quanto ao estudo das amostras cristalizadas em etanol e acetato de etilo em ensaios realizados dois meses

apoacutes a preparaccedilatildeo das amostras verificou-se que natildeo ocorreu alteraccedilatildeo na amostra cristalizada de etanol

enquanto que evoluccedilatildeo niacutetida teve lugar na amostra cristalizada de acetato de etilo por evaporaccedilatildeo do solvente agrave

temperatura ambiente

No estudo das amostras do ibuprofeno a partir dos resultados obtidos por DSC verificou-se que tanto a amos-

tra cristalizada de acetona como a amostra cristalizada de n-hexano ambas agrave temperatura ambiente apresenta-

54

vam um pico de fusatildeo composto o que poderia indicar a presenccedila de uma mistura de polimorfos mas atraveacutes

de um estudo mais pormenorizado usando Espectroscopia de Infravermelho e Difracccedilatildeo de Raios-X de poacute

esta hipoacutetese natildeo eacute aparentemente suportada podendo a divisatildeo dos picos dever-se ao tamanho das partiacuteculas

formadas durante o crescimento dos cristais Esta hipoacutetese teraacute de ser confirmada em trabalho futuro Este eacute

um exemplo interessante da importacircncia da utilizaccedilatildeo combinada de diferentes meacutetodos de estudo na investiga-

ccedilatildeo de polimorfismo

55

Capiacutetulo 4

56

57

4 Experimental

41 Materiais e Meacutetodos

411 ndash Materiais

4111 - Preparaccedilatildeo das amostras

A pirazinamida utilizada neste trabalho foi fornecida pela Fluka com uma pureza superior a 99 As amostras

de partida de picolinamida e ibuprofeno foram adquiridas agrave Sigma com purezas de 98 e 99 respectivamen-

te tendo-se usado tambeacutem ibuprofeno padratildeo USP

Na geraccedilatildeo das formas polimoacuterficas da pirazinamida foram usados diferentes processos de cristalizaccedilatildeo No

procedimento cristalizaccedilatildeo a partir de soluccedilotildees P1 usaram-se ~ 005 mmol do composto de partida dissolvidas

em 6 mL de um dado solvente agrave temperatura ambiente as soluccedilotildees foram filtradas para uma caixa de Petri e o

solvente evaporado agrave temperatura ambiente (~ 20ordmC) Foram usados como solventes aacutegua acetona dioxano

acetonitrilo e os soacutelidos obtidos foram analizados apoacutes um periacuteodo de duas semanas O segundo procedimento

ensaiado P2 consistiu num processo de liofilizaccedilatildeo efectuado num equipamento Labconco 5 soluccedilatildeo aquosa

preacute-congelada a -80ordmC ciclo de liofilizaccedilatildeo -30ordmC durante 2h -10ordmC durante 4h 0ordmC durante 6h 5ordmC durante

6h 10ordmC durante 48h e depois mantida agrave temperatura ambiente

No caso da picolinamida foi avaliada a formaccedilatildeo de formas soacutelidas usando o procedimento P1 descrito para a

pirazinamida (P1) empregando como solventes acetato de etilo e etanol tendo-se tambeacutem estudado cristaliza-

dos a partir do fundido (P2)

Na geraccedilatildeo das formas polimoacuterficas do ibuprofeno foram igualmente usados diferentes processos de cristaliza-

ccedilatildeo usando diferentes condiccedilotildees O procedimento 1 (P1) foi realizado da mesma forma da usada em P1 da

pirazinamida No procedimento 2 (P2) as soluccedilotildees foram preparadas da mesma forma que em P1 e apoacutes a

filtraccedilatildeo foram colocadas num frigoriacutefico a 4ordmC e o solvente evaporou a esta temperatura

Foram utilizados solventes de qualidade analiacutetica

412 ndash Meacutetodos

4121 ndash Calorimetria Diferencial de Varrimento (DSC)

A teacutecnica de Calorimetria Diferencial de Varrimento (DSC) ocupa um lugar de relevo de entre os meacutetodos de

investigaccedilatildeo da estrutura dos soacutelidos Trata-se de um meacutetodo largamente vulgarizado para o qual se dispotildee de

58

equipamento que apresenta na actualidade muitas potencialidades e que permite a obtenccedilatildeo de propriedades

termodinacircmicas com elevado grau de precisatildeo

A Calorimetria Diferencial de Varrimento eacute uma teacutecnica de anaacutelise teacutermica que regista a diferenccedila de fluxo teacuter-

mico entre a amostra e a referecircncia em funccedilatildeo do tempo ou da temperatura no decorrer de um programa de

temperatura preacute-seleccionado Eacute um meacutetodo de variaccedilatildeo entaacutelpica no qual a diferenccedila no fornecimento de

energia caloriacutefica entre uma substacircncia e um material de referecircncia eacute medida em funccedilatildeo da temperatura

enquanto a substacircncia em estudo e a referecircncia satildeo submetidas a um mesmo programa de aquecimento rigoro-

samente controlado

Estas medidas fornecem dados qualitativos e quantitativos em processos endoteacutermicos (absorccedilatildeo de energia

caloriacutefica) e exoteacutermicos (libertaccedilatildeo de energia caloriacutefica) permitindo obter informaccedilotildees referentes a alteraccedilotildees

de propriedades fiacutesicas eou quiacutemicas com por exemplo temperaturas caracteriacutesticas (temperatura de fusatildeo

cristalizaccedilatildeo transiccedilatildeo viacutetrea) grau de cristalinidade de um poliacutemero diagramas de fase entalpias de transiccedilatildeo

de fase e de reacccedilatildeo estabilidade teacutermica e oxidativa grau de pureza e cineacutetica de reacccedilotildees Por este motivo a

DSC eacute amplamente aplicada na caracterizaccedilatildeo de materiais orgacircnicos e inorgacircnicos cristalinos e amorfos assim

como nas induacutestrias farmacecircutica e cosmeacutetica alimentar etc

Como limitaccedilotildees desta teacutecnica refira-se a dificuldade de interpretaccedilatildeo (acontece algum processo mas qual)

requerendo normalmente outros meacutetodos complementares para a interpretaccedilatildeo dos resultados Para aleacutem dis-

so necessita de calibraccedilatildeo em toda a gama de temperatura

De acordo com os princiacutepios operacionais os caloriacutemetros diferenciais de varrimento podem ser divididos em

dois tipos de potecircncia compensada e de fluxo de energia caloriacutefica Neste trabalho utilizou-se o DSC do pri-

meiro tipo

Nos caloriacutemetros diferenciais de varrimento de potecircncia compensada (Figura 41) as ceacutelulas ou plataformas

onde se colocam a amostra e a referecircncia encontram-se equipadas individualmente com um sensor de resistecircn-

cia de platina que mede a temperatura de cada uma e uma resistecircncia de aquecimento

Figura 41 ndash Caloriacutemetro diferencial de varrimento de potecircncia compensada

Quando eacute detectada uma diferenccedila de temperatura entre a amostra e a referecircncia devido a uma alteraccedilatildeo da

amostra eacute alterada a energia teacutermica ( tH partpart ) fornecida agrave amostra de modo a manter um diferencial de tem-

peraturas nulo entre ambas (Tamostra = Treferecircncia) Uma vez que essa quantidade de energia eacute exactamente equiva-

1 ndash Resistecircncia de aquecimento 2 ndash Termoacutemetro

59

lente agrave quantidade de energia absorvida ou libertada na transformaccedilatildeo ocorrida na amostra o seu registo forne-

ce uma medida calorimeacutetrica directa da energia associada agrave transformaccedilatildeo

Como todos os instrumentos de medida os aparelhos de DSC apresentam um certo tempo de resposta devido

a alguma resistecircncia teacutermica o que se traduz pelo aparecimento de desvios da linha de base Para aumentar o

rigor das determinaccedilotildees o sinal calorimeacutetrico (SC) determinado pelo aparelho a aacuterea do pico eacute calibrado

determinando-se uma constante de calibraccedilatildeo K tal que realQ

SCK = sendo Qreal a energia caloriacutefica realmente

dissipado na ceacutelula A constante K eacute assim funccedilatildeo da temperatura da atmosfera em torno das ceacutelulas e de

quaisquer resistecircncias que conduzam a perdas de energia caloriacutefica As temperaturas de fusatildeo de padrotildees como

o iacutendio estanho chumbo por exemplo podem ser utilizadas para calibrar a temperatura indicada pelo equipa-

mento enquanto que a entalpia de fusatildeo destas substacircncias pode ser utilizada na calibraccedilatildeo do sinal calorimeacutetri-

co

Podem realizar-se ciclos de aquecimento arrefecimento percorridos entre a temperatura do azoto liacutequido e

700ordmC que eacute o limite superior de utilizaccedilatildeo da instrumentaccedilatildeo deste tipo recolhendo uma grande riqueza de

informaccedilatildeo relativamente agrave estabilidade da substacircncia em estudo tipo de transformaccedilatildeo que ocorre a uma dada

temperatura por aquecimento ou arrefecimento mecanismo que preside a cada uma das transformaccedilotildees obser-

vadas etc

Aproveitando as potencialidades do equipamento fazendo variar a velocidade de varrimento eacute ainda possiacutevel

estudar aspectos importantes relacionados com o mecanismo das transformaccedilotildees estruturais e pocircr em evidecircn-

cia a sobreposiccedilatildeo de sinais

Estes equipamentos aleacutem de possibilitarem medidas de baixos valores de variaccedilatildeo de entalpia possibilitam

ainda a utilizaccedilatildeo de pequenas quantidades de amostra (geralmente entre 1 e 20mg)

Procedimento experimental e equipamento utilizado

Os estudos de DSC foram realizados num caloriacutemetro Perkin-Elmer Pyris 1 equipado com sistema de refrige-

raccedilatildeo Intracooler com liacutequido de refrigeraccedilatildeo etilenoglicolaacutegua (11 vv) a ndash10ordmC usando azoto como gaacutes de

purga 20mLmin

As amostras foram preparadas em caacutepsulas em alumiacutenio de 10microl e 30microl Como ceacutelula de referecircncia usou-se uma

caacutepsula vazia idecircntica agrave usada para as amostras

A calibraccedilatildeo do aparelho foi feita de forma usual agrave velocidade de 10ordmCmin utilizada na grande maioria das

amostras A calibraccedilatildeo da temperatura [4647] foi realizada com padrotildees de elevada qualidade como o bifenilo

(CRM LGC 2610 Tfus = 6893plusmn003 ordmC) aacutecido benzoacuteico (CRM LGC 2606 Tfus = 12235 plusmn 002 ordmC) iacutendio

(Perkin-Elmer x = 9999 Tfus = 15660 ordmC) e cafeiacutena (substacircncia de calibraccedilatildeo Mettler Toledo ME 18 872

Tfus = 2356 plusmn 02 ordmC) A calibraccedilatildeo da entalpia foi realizada com iacutendio (∆fusH = 3286 plusmn 13 Jmol)

As amostras foram estudadas em ciclos de aquecimento arrefecimento a vaacuterias velocidade de varrimento

como seraacute referido posteriormente na apresentaccedilatildeo dos resultados e a calibraccedilatildeo confirmada a cada caso

60

4122 ndash Termomicroscopia

A termomicroscopia consiste na observaccedilatildeo microscoacutepica das amostras submetidas a aquecimento ou arrefeci-

mento usando luz polarizada As transformaccedilotildees que podem ocorrer na amostra em estudo podem ser obser-

vadas directamente na ocular do microscoacutepio ou registadas por meio de uma cacircmara fotograacutefica em viacutedeo com

a vantagem de serem gravadas e poderem ser estudadas em pormenor posteriormente Esta teacutecnica permite a

observaccedilatildeo dos efeitos dependentes da temperatura como por exemplo a fusatildeo dos cristais detecccedilatildeo de formas

cristalinas (polimorfismo)[48ndash49]

Com base no comportamento oacuteptico eacute costume dividir as substacircncias em dois grandes grupos Num o iacutendice

de refracccedilatildeo eacute independente da direcccedilatildeo de propagaccedilatildeo da radiaccedilatildeo apresenta um valor uacutenico para uma dada

substacircncia Estas substacircncias satildeo designadas opticamente por isotroacutepicas A este grupo pertencem os soacutelidos

amorfos e os soacutelidos cristalinos com arranjo reticular cuacutebico O outro grupo eacute caracterizado por apresentar um

iacutendice de refracccedilatildeo dependente da direcccedilatildeo de propagaccedilatildeo da luz As substacircncias que a ele pertencem satildeo

designadas opticamente por anisotroacutepicas Deste grupo fazem parte todos os soacutelidos cristalinos com excepccedilatildeo

daqueles que tecircm arranjo reticular cuacutebico

Na Figura 42 representa-se o dispositivo utilizado na observaccedilatildeo de uma amostra com luz polarizada

Figura 42 ndash Esquema de um sistema para observaccedilatildeo de uma amostra com luz polarizada

Um meio isotroacutepico natildeo altera a cor da radiaccedilatildeo que nela incide Contudo produz um decreacutescimo de intensida-

de da radiaccedilatildeo que torna visiacuteveis contornos na amostra e portanto permite acompanhar variaccedilotildees de forma e

volume que nela ocorram As amostras anisotroacutepicas apresentam cor diferente da luz incidente

Procedimento experimental e equipamento utilizado

O equipamento usado esquematicamente representado na Figura 43 eacute constituiacutedo por uma placa de aqueci-

mento DSC 600 da Linkam systems por um bloco central constituiacutedo por uma unidade CI94 cuja funccedilatildeo eacute

controlar a temperatura nas etapas de aquecimento arrefecimento uma unidade LNP942 que controla a

refrigeraccedilatildeo uma unidade VTO232 e um computador Intel (R) Pentium (R) 4 que controla todo o sistema A

ceacutelula eacute aquecida com um microforno cuja temperatura eacute controlada por sensores de Pt100 Para a observaccedilatildeo

Polarizador Amostra Analisador Detector

61

oacuteptica foi utilizado um microscoacutepio Leica DMRB uma cacircmara de viacutedeo Sony CCD-IRISRGB modelo DXC-

151 AP um monitor Sony HR Triniton modelo PVM-2053MD e um gravador de viacutedeo Sony SV0-1500P VHS

VCR Na anaacutelise de imagem usou-se o software da Linkam systems com RTVMS (Real Time Viacutedeo Measurement

System)

As amostras foram preparadas por dispersatildeo de uma pequena quantidade do material a estudar na ceacutelula da

amostra sendo esta coberta com uma tampa A dispersatildeo do material na ceacutelula permite estudar o comporta-

mento de partiacuteculas isoladas o que poderaacute ser uacutetil no caso da amostra ter comportamento heterogeacuteneo As

imagens foram obtidas por utilizaccedilatildeo combinada de luz polarizada e de compensadores de onda o que confere

agrave imagem de fundo uma cor uacutenica e natildeo negra Usou-se uma ampliaccedilatildeo de 200X

As amostras foram estudadas aquecendo a amostra entre os 25ordmC e a fusatildeo tendo sido usada uma velocidade

de 10ordmCmin

Figura 43 ndash Representaccedilatildeo esquemaacutetica do equipamento usado em termomicroscopia A ndash Placa de aquecimento B ndash

Microscoacutepio C ndash Cacircmara de viacutedeo D ndash Computador E ndash Interface graacutefica F ndash Sistema de controle da refri-

geraccedilatildeo G ndash Interface de computador H ndash Viacutedeo gravador I ndash Monitor J ndash Depoacutesito de azoto liacutequido

4123 ndash Conjugaccedilatildeo dos meacutetodos de Termomicroscopia e DSC

Os resultados obtidos a partir de medidas de DSC satildeo normalmente reprodutiacuteveis e quantitativos mas natildeo

podem estar sempre prontamente correlacionadas com a respectiva transformaccedilatildeo de fase ou reacccedilatildeo quiacutemica

que ocorre na substacircncia Tecircm sido feitas tentativas para melhorar alguns meacutetodos termoanaliacuteticos atraveacutes de

uma correlaccedilatildeo entre os seus resultados e as mudanccedilas fiacutesicas ou quiacutemicas da substacircncia em questatildeo As combi-

naccedilotildees destes dois meacutetodos tecircm demonstrado grande sucesso Os efeitos que natildeo mostram nenhuma mudanccedila

de entalpia significativa com DSC podem muitas vezes ser detectadas com microscopia Por outro lado as

investigaccedilotildees termomicroscoacutepicas requerem muitas vezes estimativas dos calores de transformaccedilatildeo fusatildeo e

cristalizaccedilatildeo[50ndash51]

62

4124 ndash Espectroscopia de Absorccedilatildeo no Infravermelho

A Espectroscopia de Absorccedilatildeo no IV estaacute associada ao uso de radiaccedilatildeo electromagneacutetica nesta regiatildeo do espec-

tro para estudar a composiccedilatildeo e a estrutura da mateacuteria

A energia associada agrave absorccedilatildeo na gama do infravermelho eacute capaz de promover transiccedilotildees vibracionais-

rotacionais vibracionais ou rotacionais Considerando que a faixa mais usual de utilizaccedilatildeo corresponde agrave regiatildeo

do infravermelho meacutedio (4000 a 400 cm-1) o estudo das transiccedilotildees vibracionais eacute o mais importante Para que

uma moleacutecula seja capaz de absorver no infravermelho eacute necessaacuterio que ela apresente variaccedilotildees de momento

dipolar associada ao modo vibracional considerado[3652ndash54]

Assim quando um material for avaliado utilizando radiaccedilatildeo infravermelha seraacute obtido um espectro que rela-

ciona absorvacircncia versus comprimento de onda (normalmente eacute utilizado o nuacutemero de onda que eacute o inverso do

comprimento de onda) que indica a ocorrecircncia ou natildeo de absorccedilatildeo pelo material de energia associada agravequele

comprimento de onda Como os grupos funcionais absorvem em diferentes comprimentos de onda eacute possiacutevel

identificar os grupos quiacutemicos presentes na amostra

O polimorfismo em cristais de compostos orgacircnicos eacute causado por diferentes arranjos estruturais da mesma

moleacutecula Se as interacccedilotildees moleculares no cristal satildeo bastantes fortes decorrentes de um fenoacutemeno como as

ligaccedilotildees de hidrogeacutenio as diferenccedilas nas formas polimoacuterficas podem ser evidenciadas com teacutecnicas como a

Espectroscopia de Absorccedilatildeo no Infravermelho IV

Reflectacircncia Total Atenuada (ATR)

Em 1961 Fahrenfort descreveu uma nova teacutecnica para obtenccedilatildeo de espectros de infravermelho para compostos

orgacircnicos a Reflectacircncia Total Atenuada (ATR ndash Attenuated Total Reflectance)

O modo de ATR eacute uma teacutecnica natildeo destrutiva que permite a obtenccedilatildeo de espectros de amostras soacutelidas ou

liacutequidas tais como soacutelidos pouco soluacuteveis poacutes pastas entre outras Eacute tambeacutem adequado para caracterizaccedilatildeo de

materiais que sejam demasiado finos ou que absorvam demasiado intensamente quando analisados por espec-

troscopia de transmitacircncia Na espectroscopia de infravermelhos por ATR a superfiacutecie da amostra eacute colocada

em contacto com a superfiacutecie de um cristal apropriado muitas vezes feito de Germeacutenio (Ge) ou de Seleneto de

Zinco (ZnSe) A radiaccedilatildeo infravermelha proveniente da fonte passa atraveacutes do cristal Quando o acircngulo de

incidecircncia na interface amostra cristal excede o acircngulo criacutetico a reflexatildeo total interna da radiaccedilatildeo ocorre e uma

onda evanescente eacute estabelecida na interface A radiaccedilatildeo eacute reflectida atraveacutes do cristal penetrando na amostra a

cada reflexatildeo ao longo da superfiacutecie do cristal (como esquematizado na figura seguinte Figura 44)

63

Figura 44 ndash Sistema ATR de muacuteltipla reflexatildeo

O feixe de radiaccedilatildeo perde energia no comprimento de onda em que o material da amostra absorve Apoacutes este

processo a radiaccedilatildeo atenuada resultante eacute direccionada do cristal para o percurso normal do feixe no espectro-

fotoacutemetro sendo medida pelo detector originando o espectro da amostra A profundidade da penetraccedilatildeo da

radiaccedilatildeo na amostra e o nuacutemero total de reflexotildees ao longo do cristal podem ser controlados pela variaccedilatildeo do

acircngulo de incidecircncia assim como pela selecccedilatildeo do tipo de cristal

Num espectrofotoacutemetro ATR tem de existir um contacto muito proacuteximo entre a amostra e a superfiacutecie do cris-

tal uma vez que o efeito ATR tem lugar nesta Daiacute que se utilize por vezes uma prensa de modo a garantir um

perfeito contacto entre a superfiacutecie da amostra e o cristal como no caso dos soacutelidos particulados

Nesta teacutecnica pouca ou nenhuma preparaccedilatildeo da amostra eacute requerida o que constitui uma grande vantagem nos

estudos de polimorfismo podendo ser usada na anaacutelise de uma grande variedade de soacutelidos e liacutequidos consoan-

te o tipo de cristal

Eacute importante realccedilar que apesar dos benefiacutecios esta teacutecnica possui algumas limitaccedilotildees que incluem a sensibili-

dade inferior em comparaccedilatildeo agrave proporcionada pelos meacutetodos convencionais

Procedimento experimental e equipamento utilizado

Os estudos de espectroscopia de absorccedilatildeo no infravermelho foram realizados num espectroacutemetro FTIR Ther-

moNicolet IR300 resoluccedilatildeo de 1cm-1 com a teacutecnica da pastilha de KBr e num PerkinElmer Spectrum 400 FT-

IRATR resoluccedilatildeo de 1cm-1

As amostras foram preparadas misturando-se uma certa quantidade de amostra com brometo de potaacutessio (cer-

ca de 07 mg de amostra e 100 mg de KBr)

4125 ndash Difracccedilatildeo de Raios X

Dentre as vaacuterias teacutecnicas de caracterizaccedilatildeo de materiais a teacutecnica de difracccedilatildeo de raios X eacute a mais indicada na

determinaccedilatildeo das fases cristalinas presentes nesses materiais Isto eacute possiacutevel porque nos cristais os aacutetomos se

64

ordenam em planos cristalinos separados entre si por distacircncias da mesma ordem de grandeza dos comprimen-

tos de onda dos raios X

Ao incidir um feixe de raios X num cristal o mesmo interage com os aacutetomos presentes originando o fenoacutemeno

de difracccedilatildeo A difracccedilatildeo de raios X ocorre segundo a Lei de Bragg (Equaccedilatildeo 1) a qual estabelece a relaccedilatildeo

entre o acircngulo de difracccedilatildeo e a distacircncia entre os planos que a originaram (caracteriacutesticos para cada fase cristali-

na)[55]

Figura 45 ndash Difracccedilatildeo de raios X e a Lei de Bragg[56]

A principal aplicaccedilatildeo da difracccedilatildeo de raios X refere-se agrave identificaccedilatildeo de compostos cristalinos sejam eles orgacirc-

nicos ou inorgacircnicos

Os planos de difracccedilatildeo e as suas respectivas distacircncias interplanares bem como as densidades de aacutetomos (elec-

trotildees) ao longo de cada plano cristalino satildeo caracteriacutesticas especiacuteficas e uacutenicas de cada substacircncia cristalina da

mesma forma que o padratildeo difractomeacutetrico por ela gerado Dentre as vantagens da teacutecnica de difracccedilatildeo de raios

X para a caracterizaccedilatildeo de fases destacam-se a simplicidade e rapidez do meacutetodo a confiabilidade dos resulta-

dos obtidos (pois o perfil de difracccedilatildeo obtido eacute caracteriacutestico para cada fase cristalina) a possibilidade de anaacutelise

de materiais compostos por uma mistura de fases e uma anaacutelise quantitativa destas fases[55]

Os ensaios de difracccedilatildeo de raios X de poacute foram realizados no Centro de Estudos de Materiais no Departamen-

to de Fiacutesica da Universidade de Coimbra

Procedimento experimental e equipamento utilizado

Foi preenchido um capilar de vidro com o poacute obtido pela moagem dos soacutelidos As amostras foram colocadas

num difractoacutemetro de poacute ENRAF-NONIUS (equipado com um detector CPS120 por INEL) e os dados foram

recolhidos durante 5h usando a geometria Debye-Scherrer Foi usada radiaccedilatildeo Cu Kα1 (λ = 1540598Aring) Como

calibrante externo foi usado o AlK(SO4)212H2O

Lei de Bragg nλ = 2d sen θ (Equaccedilatildeo 1) n nuacutemero inteiro (ordem de difracccedilatildeo) λ comprimento de onda dos raios X incidentes d distacircncia interplanar θ acircngulo de difracccedilatildeo

65

Bibliografia

[1] ndash Vencato I Estruturas Cristalinas por Difracccedilatildeo de Raios-X Caderno Brasileiro de Ensino de Fiacutesica Volume 5

(1988)

[2] ndash Atkins P Paula J Atkins Fiacutesico-Quiacutemica LTC Volume 1 7ordfEdiccedilatildeo (2003-2004)

[3] ndash Drago R Physical Methods For Chemists 2ordf Ed Saunders amp H B J College Publishers 17 (1992) 702

[4] ndash Giron D Thermochimica Acta 248 (1995) 1

[5] ndash Nangia A Accounts of Chemical Research 41 5 (2008) 595

[6] ndash Froehlich PE Gasparotto FS Journal of Basic and Applied Pharm Sciences 26 3 (2005) 205

[7] ndash Llinagraves A Goodman J Drug Discovery Today 13 516 (2008) 198

[8] ndash Costa L Universidade Federal do Rio Grande do Sul ldquoAvaliaccedilatildeo do Polimorfismo de Faacutermacos utiliza-

dos para a produccedilatildeo de medicamentos geneacutericos no Brasilrdquo (2005)

[9] ndash Lachman L Liebeman HA et all Teoria e Praacutetica na Induacutestria Farmacecircutica 1 (2005) 505

[10] ndash Bernstein J Crystal Polymorphism Engineering of Crystalline Materials Properties Springer Netherlands (2008) 87

[11] ndash Rodriacuteguez-Spong B Price C et all D Advanced Drug Delivery 56 (2004) 241

[12] ndash Buerger A Ramberger R Mikrochimica Acta 2 (1979) 259

[13] ndash Erdemir D Lee A et all Accounts of Chemical Research 42 (2009) 621

[14] ndash Manrich S Zanotto E et all Poliacutemeros Ciecircncia e Tecnologia ldquoAplicabilidade da Teoria Claacutessica da Nuclea-

ccedilatildeo Modificada (CD-CNT) agrave Cristalizaccedilatildeo de Poliacutemerosrdquo

[15] ndash Aaltonen J Allesoslash M et all European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics 71 (2009) 23

[16] ndash Chis V Picircrnau A et all Chemical Physics 316 (2005) 153

[17] ndash wwwffuppttoxicologiamonografiasano0304TuberculosedocPIRAZINAMIDAhtml

[18] ndash Becker C Dressman JB et all Journal of Pharmaceutical Sciences 97 9 (2008) 3709

[19] ndash Takaki Y Sasada Y Watanabeacute T Acta Crystallographica 13 (1960) 693

[20] ndash Ro G Sorum H Acta Crystallographica B28 (1972) 991

[21] ndash Ro G Sorum H Acta Crystallographica B28 (1972) 1677

[22] ndash Nakata K Takaki Y Memoirs of Osaka Kyoiku University Ser III Natural science and applied science 36 (1987)

93

[23] ndash Borba A Albrecht M et all Physical Chemistry Chemical Physics 10 (2008) 7010

[24] ndash Takano T Sasada Y et all Acta Crystallographica 21 (1966) 514

[25] ndash Borba A Zavaglia A et all Journal of Physical Chemistry A 112 (2008) 45

[26] ndash Marques L Departamento e Centro de Quiacutemica da Universidade de Eacutevora ldquoO Ibuprofeno Um faacutermaco com

sucessordquo

[27] ndash Perlovich G Kurkov S et all Journal of Pharmaceutical Sciences 93 (2004) 654

[28] ndash Rasenack N Muumlller B International Journal of Pharmaceutics 245 (2002) 9

[29] ndash Carvalho P Cass Q et all Brazilian Journal of Chemical Engineering 23 (2006) 291

[30] ndash Khan G Jiabi Z Drug Development and Industrial Pharmacy 24(5) (1998) 463

[31] ndash Rasenack N Muumlller W Development and Industrial Pharmacy 28 (2002) 1077

66

[32] ndash Dudognon E Danegravede F et all Pharmaceutical Research 25 (2008) 2853

[33] ndash wwwscribdcomdoc4003825Fisica-Difraccao-de-Raio-X (28082010)

[34] ndash Delgado M Marquez F et all Spectroscopy Lett 21 (1998) 841

[35] ndash Lautie A Froment F et all Spectroscopy Lett 9 (1976) 289

[36] ndash Chis V Pirnau A et all Chemical Physics 316 (2005) 153

[37] ndash Kalkar K Bhosekar M et all Spectrochimica Acta Part A 45 (1989) 635

[38] ndash Favila A Gallo M Mitnik D Journal of Molecular Modeling 13 (2007) 505

[39] ndash Gunasekaran S Sailatha E et all Indian Journal of Pure and Applied Physics 47 (2009) 259

[40] ndash Akyuz S Journal of Molecular Structure 651 (2003) 541

[41] ndash Jurneacuteen P Werngren J et all Antimicrobial Agents and Chemotheraphy 52 5 (2008) 1852

[42] ndash Garekani H Sadeghi F et all Drug Development and Industrial Pharmacy 27(8) (2001) 803

[43] ndash Kawakami K Miyoshi K et all Journal of Pharmaceuticals Sciences 95 (2006) 1354

[44] ndash Lee T Chang G Crystal Growth and Design 9 (2009) 3551

[45] ndash Xue Y Zhao Q et all Journal of Colloid and Interface Science 243 (2001) 388

[46] ndash Sabbah R An W et all Thermochimica Acta 331 (1999) 93

[47] ndash Gatta G Richardson J et all Pure and Applied Chemistry 78 (2006) 1455

[48] ndash Seefeldt K Miller J et all Journal of Pharmaceutical Sciences 96 5 (2007) 1147

[49] ndash Charsley E Stewart C et all Journal of Thermal Analysis and Calorimetry 72 (2003) 1087

[50] ndash Celis K Driessche I et all Measurement Science Review 1 1 (2001) 181

[51] ndash Wiedemann H Bayer G Journal of Thermal Analysis 30 (1985) 1273

[52] ndash wwwgooglept

[53] ndash Brittain H Journal of Pharmaceutical Sciences 86 4 (1997) 405

[54] ndash Norris T Aldridge P Sekulic S Analyst 122 (1997) 549

[55] ndash Albers A Melchiades F et all Ceracircmica 48 305 (2002) 34

[56] ndash Kahn H PMI-2201 Difracccedilatildeo de Raios X 1

[57] ndash Tuberculosis 88 2 (2008) 141

[58] ndash Akyuz S Journal of Molecular Structure 651-653 (2003) 541

[59] ndash Brittain H (ed) Physical Characterization of Pharmaceutical Solids (1995)

[60] ndash Šestaacutek J Comprehensive Analytical Chemistry XII XI (1984)

[61] ndash Casimiro MH Leal JP et all Anaacutelise Calorimeacutetrica aplicada a Poliacutemeros Bioloacutegicos 29

[62] ndash Yu-Chu M Li Thermochimica Acta 476 (2008) 1

[63] ndash Morbidoni H Quiacutemica Viva 3 (2004)

[64] ndash Yoshida S Pharmaceutical Society of Japan 11 5 (1963) 628

[65] ndash Sreevatsan S Pan X et all Antimicrobial Agents and Chemotheraphy 41 3 (1997) 636

[66] ndash Wesotowski M Konarski T Journal of Thermal Analysis 45 (1995) 1199

[67] ndash Vippagunta S Brittain H Grant D Advanced Drug Delivery 48 (2001) 3

[68] ndash Nunes S Euseacutebio M et all International Journal of Pharmaceutics 285 (2004) 13

[69] ndash Akalin E Akyuz S Vibrational Spectroscopy 42 (2006) 333

[70] ndash Szablowicz M Karpiński A et all Transition Metal Chemistry 31 (2006) 1075

67

[71] ndash Castro R Maria T et all Crystal Growth amp Design 10 (2010) 274

[72] ndash Correcirca R Lima D et all Laboratoacuterio de Cristalografia Instituto de Fiacutesica de Satildeo CarlosUSP

[73] - Buerger A Ramberger R Mikrochimica Acta 2 (1979) 273

[74] ndash Wirth D Stephenson G Organic Process Research amp Development 1 (1997) 55

[75] ndash Wang Y Li Y et all Spectrochimica Acta Part A 56 (2000) 2637

[76] ndash Byrn S Pfeiffer R et all Pharmaceutical Research 12 (1995) 945

[77] ndash Khankari R Grant D Thermochimica Acta 248 (1995) 61

[78] ndash Gavezzotti A Fillippini G Journal of the American Chemical Society 117 (1995) 12299

[79] ndash Hancock B Zografi G Journal of Pharmaceuticals Sciences 86 (1997) 1

[80] ndash Yu L Advanced Drug Delivery Reviews 48 (2001) 27

[81] ndash Kitamura M Journal of Crystal Growth 237-239 (2002) 2205

[82] ndash Snider D Addicks W et all Advanced Drug Delivery Reviews 56 (2004) 391

[83] ndash Allesoslash M Berg F et all Journal of Pharmaceuticals Sciences 97 (2008) 2145

[84] ndash Lerdkanchanaporn S Dollimore D Journal of Thermal Analysis 49 (1997) 879

[85] ndash Beach J Park M et all Pharmaceutical Development and Technology 10 (2005) 413

[86] ndash Passerini N Albertini B et all European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics 15 (2002) 71

68

69

Apecircndice

70

71

Algoriacutetmo de decisatildeo Q6A

(1)

Pesquisa de polimor-fos com o novo

faacutermaco

Apresenta diferentes polimorfos

NAtildeO Nenhuma acccedilatildeo a ser

tomada

SIM

Caracterizar as formas por - Difracccedilatildeo de raios-X de poacute - DSC Anaacutelise Teacutermica - Microscopia - Espectroscopia

IR PARA 2

72

(2)

Os polimorfos apre-sentam diferentes

propriedades

NAtildeO

SIM

Afecta a seguranccedila e a eficaacutecia do faacutermaco

Nenhum teste ou criteacuterio de aceitaccedilatildeo para o faacutermaco

NAtildeO

SIM

Estabelecer um criteacuterio de aceitaccedilatildeo para os polimorfos do faacutermaco IR PARA 3

73

(3)

Observa-se em (1) que primeiramente se estabelecem as caracteriacutesticas das possiacuteveis formas cristalinas do faacuter-

maco e as suas propriedades fiacutesico-quiacutemicas conforme o caso bem como a sua forma de detecccedilatildeo pelas meto-

dologias indicadas

Posteriormente a acccedilatildeo (2) visa estabelecer o impacto destas formas polimoacuterficas na seguranccedila e eficaacutecia do

faacutermaco auxiliando na determinaccedilatildeo de criteacuterios de aceitaccedilatildeo do faacutermaco e na avaliaccedilatildeo do risco sanitaacuterio que

representa tal fenoacutemeno num caso especiacutefico Havendo este risco o ICH estabeleceu em (3) vias de monitori-

zaccedilatildeo das alteraccedilotildees

O faacutermaco encontra-se dentro dos criteacuterios de

aceitaccedilatildeo dos ensaios de qualidade com modifica-

ccedilatildeo na proporccedilatildeo dos polimorfos

SIM Nenhum teste ou criteacuterio de aceitaccedilatildeo

para o faacutermaco

NAtildeO

Monitorar o polimorfismo durante a estabilidade do faacutermaco

A modificaccedilatildeo pode afectar a seguranccedila ou a

eficaacutecia

NAtildeO Natildeo haacute necessidade de estabelecer criteacuterios de aceitaccedilatildeo para polimorfis-

mo do faacutermaco

SIM

Estabelecer criteacuterios de aceitaccedilatildeo consis-tente com a seguranccedila eou eficaacutecia

46

Da comparaccedilatildeo entre os dois difractogramas eacute possiacutevel afirmar que em ambos os casos as moleacuteculas tecircm a

mesma orientaccedilatildeo cristalograacutefica

Iniciou-se o estudo das amostras de ibuprofeno comercial da Sigma e da USP por Calorimetria Diferencial de

Varrimento com uma velocidade de varrimento β = 10ordmCmin realizando um aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC

(Figuras 233 e 234)

20 30 40 50 60 70 80 90

20

25

30

35

40

Temperatura (C)

Flu

xo d

e C

alo

r (m

W)

Figura 233 ndash Curva de DSC para o IBP comercial Sigma aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC β = 10ordmCmin m = 125mg

20 30 40 50 60 70 80 90

20

22

24

26

28

Temperatura (C)

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Figura 234 ndash Curva de DSC para o IBP USP aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC β = 10ordmCmin m = 134mg

As curvas de DSC apresentam apenas um sinal endoteacutermico estando os paracircmetros caracteriacutesticos da curva de

fusatildeo apresentados na Tabela 29

47

Tabela 29 ndash Valores de temperatura e de entalpia da transiccedilatildeo de fase registada no

aquecimento do ibuprofeno amostra da Sigma e da USP β = 10ordmCmin

Sigma USP

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

1 747 251 752 257 2 753 253 752 256 3 751 260 752 256 4 751 246 752 257

Meacutedia e desvio padratildeo 751plusmn03 253plusmn05 752plusmn005 257plusmn005

Natildeo haacute diferenccedilas significativas entre os resultados obtidos para as duas amostras apesar do pico de fusatildeo da

amostra da USP ser mais estreito

O estudo das amostras ibuprofeno obtidas por cristalizaccedilatildeo de acetona (P1 e P2) foi realizado por calorimetria

diferencial de varrimento na mesma gama de temperatura com velocidades de varrimento diferentes (β =

10ordmCmin e β = 2ordmCmin Figura 235)

70 75 80

18

20

22

24

26

28

30

32

34

36

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

2 - Cristalizaccedilao a frio

1 - Cristalizaccedilao agrave T amb

70 75 80

18

20

22

24

26

28

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

4 - Cristalizaccedilao a frio

3 - Cristalizaccedilao agrave T amb

Figura 235 ndash Curva de DSC para o IBP cristalizado de acetona procedimentos P1rsquo e P2rsquo aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC

a) β = 10ordmCmin m = 134mg b) β = 2ordmCmin 3 m = 138mg 4 m = 135 mg

O pico de fusatildeo obtido a partir da amostra cristalizada agrave temperatura ambiente apresenta-se parcialmente divi-

dido Uma explicaccedilatildeo comum para este facto eacute a existecircncia de polimorfismo Os paracircmetros caracteriacutesticos

destas curvas estatildeo apresentados na Tabela 210

a) b)

3

4

48

Tabela 210 ndash Valores de temperatura e de entalpia da transiccedilatildeo de fase registada no aquecimento do ibuprofeno

cristalizado de acetona β = 10ordmCmin e β = 2ordmCmin

A partir dos resultados apresentados na Tabela 210 podemos concluir que os cristais obtidos por cristalizaccedilatildeo a

baixa temperatura fundem aproximadamente 1ordmC abaixo dos cristais obtidos por cristalizaccedilatildeo agrave temperatura

ambiente Verifica-se ainda que mesmo a velocidades de varrimento diferentes os cristais obtidos nas mesmas

condiccedilotildees apresentam temperatura de fusatildeo muito semelhante

Os termogramas obtidos no estudo do ibuprofeno cristalizado de n-hexano (P1 e P2) por calorimetria dife-

rencial de varrimento com velocidades de varrimento diferentes (β = 10ordmCmin e β = 2ordmCmin) estatildeo apre-

sentados na Figura 236 e na Tabela 211

70 75 80

12

14

16

18

20

22

24

26

28

30

32

34

36

38

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

2 - Cristalizaccedilao a frio

1 - Cristalizaccedilao agrave T amb

70 75 80

20

22

24

26

28

30

Flu

xo d

e C

alo

r (m

W)

Temperatura (C)

4 - Cristalizaccedilao a frio

3 - Cristalizaccedilao agrave T amb

Figura 236 ndash Curva de DSC para o IBP cristalizado de n-hexano procedimentos P1rsquo e P2rsquo aquecimento de 25ordmC ateacute

95ordmC a) β = 10ordmCmin 1 m = 143mg 2 m = 139 mg b) β = 2ordmCmin 3 m = 140mg 4 m = 137 mg

A partir dos resultados podemos concluir que os cristais obtidos agrave temperatura ambiente e os cristais obtidos

com a cristalizaccedilatildeo a frio natildeo apresentam grande diferenccedila a niacutevel de temperatura e entalpia de fusatildeo No entan-

to o sinal obtido a partir da amostra cristalizada agrave temperatura ambiente aquecida tanto a 10ordmCmin como a

2ordmCmin apresenta-se dividido apesar da divisatildeo ser mais notoacuteria a 2ordmCmin

Cristalizaccedilatildeo agrave T amb Cristalizaccedilatildeo a frio

β 10ordmCmin 2ordmCmin 10ordmCmin 2ordmCmin

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

1 747 215 751 203 733 223 737 232

2 739 233 731 201 733 219 738 228

3 752 228 731 219 744 223 739 229

4 749 237 745 237 738 223 739 231

5 752 249 746 243 742 218 740 230

6 749 235 760 241 743 224 736 229

Meacutedia e desvio padratildeo 748plusmn05 233plusmn11 744plusmn10 224plusmn17 739plusmn05 222plusmn03 738plusmn02 230plusmn02

a) b)

49

Tabela 211 ndash Valores de temperatura e de entalpia da transiccedilatildeo de fase registada no aquecimento do ibuprofeno

cristalizado de n-hexano β = 10ordmCmin e β = 2ordmCmin

A partir dos resultados obtidos por DSC verificou-se que tanto a amostra cristalizada de acetona como a amos-

tra cristalizada de n-hexano ambas agrave temperatura ambiente apresentavam um pico de fusatildeo composto o que

pode indicar a ocorrecircncia de transiccedilotildees soacutelido-soacutelido e aleacutem disso temperatura de fusatildeo que difere da das

amostras obtidas na Sigma e na USP Sendo assim fez-se um estudo mais pormenorizado das amostras cristali-

zadas de n-hexano por comparaccedilatildeo com as amostras de ibp da Sigma e da USP por espectroscopia de IV para

caracterizaccedilatildeo da forma inicial A Figura 237 mostra os espectros de espectroscopia de IV-ATR das amostras

3000 2800 2600 2400

000

005

010

015

020

2540

2540

2540

2542

2601

2601

2601

2601

2631

2631

2631

2631

2729

2728

2728

2728

2850

2850

2850

2850

2868

2868

2868

2868

2877

2875

2875

2876

2924

2922

2922

2924

2954

2954

2956

Ab

so

rvacirc

ncia

(u

a

)

Numero de Onda (cm-1)

IBP USP

IBP comercial

IBP n-Hexano (frio)

IBP n-Hexano (Tamb)

2954

1800 1600 1400 1200 1000 800

000

005

010

015

020

025

030

035

040

045

050668

690747

779

849

867936

948

9701007

1070

1092

1124

1184

1231

12681320

1379

1419

14621506

Ab

so

rvacircncia

(u

a

)

Numero de Onda (cm-1)

IBP USP

IBP comercial

IBP n-Hexano (frio)

IBP n-Hexano (Tamb)

1712

Figura 237 ndash Espectro de IV (25ordmC) ibp USP ibp Sigma e ibp cristalizado de n-hexano a) 3100 ndash 2400 cm-1 b) 1800 ndash

650 cm-1

Os espectros de infravermelho das amostras a 25ordmC apontam para que se trate da mesma forma polimoacuterfica

Espectros de difracccedilatildeo de raios-X de poacute da amostra da Sigma e da amostra obtida por cristalizaccedilatildeo em n-

hexano natildeo mostraram tambeacutem diferenccedilas

Assim sendo a partir destes resultados natildeo satildeo detectadas diferenccedilas significativas entre as amostras de partida

e entatildeo as diferenccedilas registadas no comportamento teacutermico natildeo apontam para polimorfismo mas para altera-

ccedilotildees na formaccedilatildeo dos cristais nomeadamente no crescimento e tamanho das partiacuteculas[43ndash45] Estudos adicio-

nais satildeo necessaacuterios para confirmar esta hipoacutetese

Cristalizaccedilatildeo agrave T amb Cristalizaccedilatildeo a frio

β 10ordmCmin 2ordmCmin 10ordmCmin 2ordmCmin

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

1 741 224 744 236 742 247 744 249

2 744 223 748 234 746 242 742 247 3 740 225 745 238 743 246 740 242

4 743 227 747 237 743 243 745 240 Meacutedia e desvio padratildeo 742plusmn02 225plusmn02 746plusmn02 236plusmn02 743plusmn01 244plusmn02 743plusmn02 245plusmn04

50

51

Capiacutetulo 3

52

53

3 Conclusotildees

Alguns pontos discutidos nesta dissertaccedilatildeo merecem ser referidos como observaccedilotildees conclusivas A Calorime-

tria Diferencial de Varrimento (DSC) eacute um valioso instrumento de investigaccedilatildeo para caracterizar formas poli-

moacuterficas Com esta teacutecnica recolhe-se uma grande riqueza de informaccedilatildeo em relaccedilatildeo agrave estabilidade da substacircn-

cia em estudo tipo de transformaccedilatildeo que ocorre a uma dada temperatura por aquecimento ou arrefecimento e

mecanismo que preside a cada uma das transformaccedilotildees observadas Mas por si soacute esta teacutecnica natildeo eacute suficiente

para identificar a existecircncia de diferentes polimorfos de um mesmo composto Daiacute haver a necessidade de efec-

tuar um estudo mais completo utilizando teacutecnicas como a termomicroscopia espectroscopia de absorccedilatildeo no

infravermelho e ainda difracccedilatildeo de raios X de poacute

Conseguiram obter-se amostras puras de trecircs formas polimoacuterficas da pirazinamida a forma alfa (PZA comercial

e cristalizada em aacutegua) a forma delta (PZA cristalizada de acetona) e a forma gama (PZA obtida por liofiliza-

ccedilatildeo) as quais foram caracterizadas por espectroscopia de infravermelho

O polimorfo alfa da pirazinamida (α-PZA) e a forma delta (δ-PZA) por aquecimento transformam-se no poli-

morfo gama (γ-PZA) A forma gama por sua vez por aquecimento natildeo sofre qualquer transformaccedilatildeo de fase

ateacute agrave fusatildeo Foi possiacutevel tambeacutem identificar a transiccedilatildeo δrarrα em amostra do polimorfo delta quando contami-

nado com a forma alfa

Podemos ainda concluir mediante os resultados obtidos e com os conhecimentos adquiridos que estamos

perante casos de enantiotropia sendo o polimorfo delta a forma termodinamicamente estaacutevel agrave temperatura

ambiente Todos os polimorfos de pirazinamida satildeo cineticamente estaacuteveis agrave temperatura ambiente

No que diz respeito agrave picolinamida eacute interessante verificar a semelhanccedila do perfil das bandas do espectro da

picolinamida comercial na regiatildeo de elongaccedilatildeo do NndashH com o dos espectros dos polimorfos α e δ da pirazi-

namida Relembremos que nestas duas fases da pirazinamida haacute associaccedilatildeo molecular com a formaccedilatildeo de dois

diacutemeros centrossimeacutetricos que estatildeo tambeacutem presentes no cristal da forma I da picolinamida Verificou-se

ainda que a amostra comercial de picolinamida quando sujeita a moagem sofre alteraccedilatildeo da forma polimoacuterfica

No estudo realizado por DSC foi possiacutevel identificar pelo menos duas formas polimoacuterficas

Em ciclos de aquecimento arrefecimento verifica-se que o arrefecimento do fundido pode resultar em forma-

ccedilatildeo de estruturas diferentes em ciclos diferentes

A cristalizaccedilatildeo em acetato de etilo a 4ordmC aponta para a existecircncia de polimorfos gerados concomitantemente

por este meacutetodo de cristalizaccedilatildeo Estatildeo previstas novas experiecircncias para verificar a reprodutibilidade dos resul-

tados e caso esta se confirme a investigaccedilatildeo dos soacutelidos obtidos por difracccedilatildeo de raios-X de poacute e de monocris-

tal Quanto ao estudo das amostras cristalizadas em etanol e acetato de etilo em ensaios realizados dois meses

apoacutes a preparaccedilatildeo das amostras verificou-se que natildeo ocorreu alteraccedilatildeo na amostra cristalizada de etanol

enquanto que evoluccedilatildeo niacutetida teve lugar na amostra cristalizada de acetato de etilo por evaporaccedilatildeo do solvente agrave

temperatura ambiente

No estudo das amostras do ibuprofeno a partir dos resultados obtidos por DSC verificou-se que tanto a amos-

tra cristalizada de acetona como a amostra cristalizada de n-hexano ambas agrave temperatura ambiente apresenta-

54

vam um pico de fusatildeo composto o que poderia indicar a presenccedila de uma mistura de polimorfos mas atraveacutes

de um estudo mais pormenorizado usando Espectroscopia de Infravermelho e Difracccedilatildeo de Raios-X de poacute

esta hipoacutetese natildeo eacute aparentemente suportada podendo a divisatildeo dos picos dever-se ao tamanho das partiacuteculas

formadas durante o crescimento dos cristais Esta hipoacutetese teraacute de ser confirmada em trabalho futuro Este eacute

um exemplo interessante da importacircncia da utilizaccedilatildeo combinada de diferentes meacutetodos de estudo na investiga-

ccedilatildeo de polimorfismo

55

Capiacutetulo 4

56

57

4 Experimental

41 Materiais e Meacutetodos

411 ndash Materiais

4111 - Preparaccedilatildeo das amostras

A pirazinamida utilizada neste trabalho foi fornecida pela Fluka com uma pureza superior a 99 As amostras

de partida de picolinamida e ibuprofeno foram adquiridas agrave Sigma com purezas de 98 e 99 respectivamen-

te tendo-se usado tambeacutem ibuprofeno padratildeo USP

Na geraccedilatildeo das formas polimoacuterficas da pirazinamida foram usados diferentes processos de cristalizaccedilatildeo No

procedimento cristalizaccedilatildeo a partir de soluccedilotildees P1 usaram-se ~ 005 mmol do composto de partida dissolvidas

em 6 mL de um dado solvente agrave temperatura ambiente as soluccedilotildees foram filtradas para uma caixa de Petri e o

solvente evaporado agrave temperatura ambiente (~ 20ordmC) Foram usados como solventes aacutegua acetona dioxano

acetonitrilo e os soacutelidos obtidos foram analizados apoacutes um periacuteodo de duas semanas O segundo procedimento

ensaiado P2 consistiu num processo de liofilizaccedilatildeo efectuado num equipamento Labconco 5 soluccedilatildeo aquosa

preacute-congelada a -80ordmC ciclo de liofilizaccedilatildeo -30ordmC durante 2h -10ordmC durante 4h 0ordmC durante 6h 5ordmC durante

6h 10ordmC durante 48h e depois mantida agrave temperatura ambiente

No caso da picolinamida foi avaliada a formaccedilatildeo de formas soacutelidas usando o procedimento P1 descrito para a

pirazinamida (P1) empregando como solventes acetato de etilo e etanol tendo-se tambeacutem estudado cristaliza-

dos a partir do fundido (P2)

Na geraccedilatildeo das formas polimoacuterficas do ibuprofeno foram igualmente usados diferentes processos de cristaliza-

ccedilatildeo usando diferentes condiccedilotildees O procedimento 1 (P1) foi realizado da mesma forma da usada em P1 da

pirazinamida No procedimento 2 (P2) as soluccedilotildees foram preparadas da mesma forma que em P1 e apoacutes a

filtraccedilatildeo foram colocadas num frigoriacutefico a 4ordmC e o solvente evaporou a esta temperatura

Foram utilizados solventes de qualidade analiacutetica

412 ndash Meacutetodos

4121 ndash Calorimetria Diferencial de Varrimento (DSC)

A teacutecnica de Calorimetria Diferencial de Varrimento (DSC) ocupa um lugar de relevo de entre os meacutetodos de

investigaccedilatildeo da estrutura dos soacutelidos Trata-se de um meacutetodo largamente vulgarizado para o qual se dispotildee de

58

equipamento que apresenta na actualidade muitas potencialidades e que permite a obtenccedilatildeo de propriedades

termodinacircmicas com elevado grau de precisatildeo

A Calorimetria Diferencial de Varrimento eacute uma teacutecnica de anaacutelise teacutermica que regista a diferenccedila de fluxo teacuter-

mico entre a amostra e a referecircncia em funccedilatildeo do tempo ou da temperatura no decorrer de um programa de

temperatura preacute-seleccionado Eacute um meacutetodo de variaccedilatildeo entaacutelpica no qual a diferenccedila no fornecimento de

energia caloriacutefica entre uma substacircncia e um material de referecircncia eacute medida em funccedilatildeo da temperatura

enquanto a substacircncia em estudo e a referecircncia satildeo submetidas a um mesmo programa de aquecimento rigoro-

samente controlado

Estas medidas fornecem dados qualitativos e quantitativos em processos endoteacutermicos (absorccedilatildeo de energia

caloriacutefica) e exoteacutermicos (libertaccedilatildeo de energia caloriacutefica) permitindo obter informaccedilotildees referentes a alteraccedilotildees

de propriedades fiacutesicas eou quiacutemicas com por exemplo temperaturas caracteriacutesticas (temperatura de fusatildeo

cristalizaccedilatildeo transiccedilatildeo viacutetrea) grau de cristalinidade de um poliacutemero diagramas de fase entalpias de transiccedilatildeo

de fase e de reacccedilatildeo estabilidade teacutermica e oxidativa grau de pureza e cineacutetica de reacccedilotildees Por este motivo a

DSC eacute amplamente aplicada na caracterizaccedilatildeo de materiais orgacircnicos e inorgacircnicos cristalinos e amorfos assim

como nas induacutestrias farmacecircutica e cosmeacutetica alimentar etc

Como limitaccedilotildees desta teacutecnica refira-se a dificuldade de interpretaccedilatildeo (acontece algum processo mas qual)

requerendo normalmente outros meacutetodos complementares para a interpretaccedilatildeo dos resultados Para aleacutem dis-

so necessita de calibraccedilatildeo em toda a gama de temperatura

De acordo com os princiacutepios operacionais os caloriacutemetros diferenciais de varrimento podem ser divididos em

dois tipos de potecircncia compensada e de fluxo de energia caloriacutefica Neste trabalho utilizou-se o DSC do pri-

meiro tipo

Nos caloriacutemetros diferenciais de varrimento de potecircncia compensada (Figura 41) as ceacutelulas ou plataformas

onde se colocam a amostra e a referecircncia encontram-se equipadas individualmente com um sensor de resistecircn-

cia de platina que mede a temperatura de cada uma e uma resistecircncia de aquecimento

Figura 41 ndash Caloriacutemetro diferencial de varrimento de potecircncia compensada

Quando eacute detectada uma diferenccedila de temperatura entre a amostra e a referecircncia devido a uma alteraccedilatildeo da

amostra eacute alterada a energia teacutermica ( tH partpart ) fornecida agrave amostra de modo a manter um diferencial de tem-

peraturas nulo entre ambas (Tamostra = Treferecircncia) Uma vez que essa quantidade de energia eacute exactamente equiva-

1 ndash Resistecircncia de aquecimento 2 ndash Termoacutemetro

59

lente agrave quantidade de energia absorvida ou libertada na transformaccedilatildeo ocorrida na amostra o seu registo forne-

ce uma medida calorimeacutetrica directa da energia associada agrave transformaccedilatildeo

Como todos os instrumentos de medida os aparelhos de DSC apresentam um certo tempo de resposta devido

a alguma resistecircncia teacutermica o que se traduz pelo aparecimento de desvios da linha de base Para aumentar o

rigor das determinaccedilotildees o sinal calorimeacutetrico (SC) determinado pelo aparelho a aacuterea do pico eacute calibrado

determinando-se uma constante de calibraccedilatildeo K tal que realQ

SCK = sendo Qreal a energia caloriacutefica realmente

dissipado na ceacutelula A constante K eacute assim funccedilatildeo da temperatura da atmosfera em torno das ceacutelulas e de

quaisquer resistecircncias que conduzam a perdas de energia caloriacutefica As temperaturas de fusatildeo de padrotildees como

o iacutendio estanho chumbo por exemplo podem ser utilizadas para calibrar a temperatura indicada pelo equipa-

mento enquanto que a entalpia de fusatildeo destas substacircncias pode ser utilizada na calibraccedilatildeo do sinal calorimeacutetri-

co

Podem realizar-se ciclos de aquecimento arrefecimento percorridos entre a temperatura do azoto liacutequido e

700ordmC que eacute o limite superior de utilizaccedilatildeo da instrumentaccedilatildeo deste tipo recolhendo uma grande riqueza de

informaccedilatildeo relativamente agrave estabilidade da substacircncia em estudo tipo de transformaccedilatildeo que ocorre a uma dada

temperatura por aquecimento ou arrefecimento mecanismo que preside a cada uma das transformaccedilotildees obser-

vadas etc

Aproveitando as potencialidades do equipamento fazendo variar a velocidade de varrimento eacute ainda possiacutevel

estudar aspectos importantes relacionados com o mecanismo das transformaccedilotildees estruturais e pocircr em evidecircn-

cia a sobreposiccedilatildeo de sinais

Estes equipamentos aleacutem de possibilitarem medidas de baixos valores de variaccedilatildeo de entalpia possibilitam

ainda a utilizaccedilatildeo de pequenas quantidades de amostra (geralmente entre 1 e 20mg)

Procedimento experimental e equipamento utilizado

Os estudos de DSC foram realizados num caloriacutemetro Perkin-Elmer Pyris 1 equipado com sistema de refrige-

raccedilatildeo Intracooler com liacutequido de refrigeraccedilatildeo etilenoglicolaacutegua (11 vv) a ndash10ordmC usando azoto como gaacutes de

purga 20mLmin

As amostras foram preparadas em caacutepsulas em alumiacutenio de 10microl e 30microl Como ceacutelula de referecircncia usou-se uma

caacutepsula vazia idecircntica agrave usada para as amostras

A calibraccedilatildeo do aparelho foi feita de forma usual agrave velocidade de 10ordmCmin utilizada na grande maioria das

amostras A calibraccedilatildeo da temperatura [4647] foi realizada com padrotildees de elevada qualidade como o bifenilo

(CRM LGC 2610 Tfus = 6893plusmn003 ordmC) aacutecido benzoacuteico (CRM LGC 2606 Tfus = 12235 plusmn 002 ordmC) iacutendio

(Perkin-Elmer x = 9999 Tfus = 15660 ordmC) e cafeiacutena (substacircncia de calibraccedilatildeo Mettler Toledo ME 18 872

Tfus = 2356 plusmn 02 ordmC) A calibraccedilatildeo da entalpia foi realizada com iacutendio (∆fusH = 3286 plusmn 13 Jmol)

As amostras foram estudadas em ciclos de aquecimento arrefecimento a vaacuterias velocidade de varrimento

como seraacute referido posteriormente na apresentaccedilatildeo dos resultados e a calibraccedilatildeo confirmada a cada caso

60

4122 ndash Termomicroscopia

A termomicroscopia consiste na observaccedilatildeo microscoacutepica das amostras submetidas a aquecimento ou arrefeci-

mento usando luz polarizada As transformaccedilotildees que podem ocorrer na amostra em estudo podem ser obser-

vadas directamente na ocular do microscoacutepio ou registadas por meio de uma cacircmara fotograacutefica em viacutedeo com

a vantagem de serem gravadas e poderem ser estudadas em pormenor posteriormente Esta teacutecnica permite a

observaccedilatildeo dos efeitos dependentes da temperatura como por exemplo a fusatildeo dos cristais detecccedilatildeo de formas

cristalinas (polimorfismo)[48ndash49]

Com base no comportamento oacuteptico eacute costume dividir as substacircncias em dois grandes grupos Num o iacutendice

de refracccedilatildeo eacute independente da direcccedilatildeo de propagaccedilatildeo da radiaccedilatildeo apresenta um valor uacutenico para uma dada

substacircncia Estas substacircncias satildeo designadas opticamente por isotroacutepicas A este grupo pertencem os soacutelidos

amorfos e os soacutelidos cristalinos com arranjo reticular cuacutebico O outro grupo eacute caracterizado por apresentar um

iacutendice de refracccedilatildeo dependente da direcccedilatildeo de propagaccedilatildeo da luz As substacircncias que a ele pertencem satildeo

designadas opticamente por anisotroacutepicas Deste grupo fazem parte todos os soacutelidos cristalinos com excepccedilatildeo

daqueles que tecircm arranjo reticular cuacutebico

Na Figura 42 representa-se o dispositivo utilizado na observaccedilatildeo de uma amostra com luz polarizada

Figura 42 ndash Esquema de um sistema para observaccedilatildeo de uma amostra com luz polarizada

Um meio isotroacutepico natildeo altera a cor da radiaccedilatildeo que nela incide Contudo produz um decreacutescimo de intensida-

de da radiaccedilatildeo que torna visiacuteveis contornos na amostra e portanto permite acompanhar variaccedilotildees de forma e

volume que nela ocorram As amostras anisotroacutepicas apresentam cor diferente da luz incidente

Procedimento experimental e equipamento utilizado

O equipamento usado esquematicamente representado na Figura 43 eacute constituiacutedo por uma placa de aqueci-

mento DSC 600 da Linkam systems por um bloco central constituiacutedo por uma unidade CI94 cuja funccedilatildeo eacute

controlar a temperatura nas etapas de aquecimento arrefecimento uma unidade LNP942 que controla a

refrigeraccedilatildeo uma unidade VTO232 e um computador Intel (R) Pentium (R) 4 que controla todo o sistema A

ceacutelula eacute aquecida com um microforno cuja temperatura eacute controlada por sensores de Pt100 Para a observaccedilatildeo

Polarizador Amostra Analisador Detector

61

oacuteptica foi utilizado um microscoacutepio Leica DMRB uma cacircmara de viacutedeo Sony CCD-IRISRGB modelo DXC-

151 AP um monitor Sony HR Triniton modelo PVM-2053MD e um gravador de viacutedeo Sony SV0-1500P VHS

VCR Na anaacutelise de imagem usou-se o software da Linkam systems com RTVMS (Real Time Viacutedeo Measurement

System)

As amostras foram preparadas por dispersatildeo de uma pequena quantidade do material a estudar na ceacutelula da

amostra sendo esta coberta com uma tampa A dispersatildeo do material na ceacutelula permite estudar o comporta-

mento de partiacuteculas isoladas o que poderaacute ser uacutetil no caso da amostra ter comportamento heterogeacuteneo As

imagens foram obtidas por utilizaccedilatildeo combinada de luz polarizada e de compensadores de onda o que confere

agrave imagem de fundo uma cor uacutenica e natildeo negra Usou-se uma ampliaccedilatildeo de 200X

As amostras foram estudadas aquecendo a amostra entre os 25ordmC e a fusatildeo tendo sido usada uma velocidade

de 10ordmCmin

Figura 43 ndash Representaccedilatildeo esquemaacutetica do equipamento usado em termomicroscopia A ndash Placa de aquecimento B ndash

Microscoacutepio C ndash Cacircmara de viacutedeo D ndash Computador E ndash Interface graacutefica F ndash Sistema de controle da refri-

geraccedilatildeo G ndash Interface de computador H ndash Viacutedeo gravador I ndash Monitor J ndash Depoacutesito de azoto liacutequido

4123 ndash Conjugaccedilatildeo dos meacutetodos de Termomicroscopia e DSC

Os resultados obtidos a partir de medidas de DSC satildeo normalmente reprodutiacuteveis e quantitativos mas natildeo

podem estar sempre prontamente correlacionadas com a respectiva transformaccedilatildeo de fase ou reacccedilatildeo quiacutemica

que ocorre na substacircncia Tecircm sido feitas tentativas para melhorar alguns meacutetodos termoanaliacuteticos atraveacutes de

uma correlaccedilatildeo entre os seus resultados e as mudanccedilas fiacutesicas ou quiacutemicas da substacircncia em questatildeo As combi-

naccedilotildees destes dois meacutetodos tecircm demonstrado grande sucesso Os efeitos que natildeo mostram nenhuma mudanccedila

de entalpia significativa com DSC podem muitas vezes ser detectadas com microscopia Por outro lado as

investigaccedilotildees termomicroscoacutepicas requerem muitas vezes estimativas dos calores de transformaccedilatildeo fusatildeo e

cristalizaccedilatildeo[50ndash51]

62

4124 ndash Espectroscopia de Absorccedilatildeo no Infravermelho

A Espectroscopia de Absorccedilatildeo no IV estaacute associada ao uso de radiaccedilatildeo electromagneacutetica nesta regiatildeo do espec-

tro para estudar a composiccedilatildeo e a estrutura da mateacuteria

A energia associada agrave absorccedilatildeo na gama do infravermelho eacute capaz de promover transiccedilotildees vibracionais-

rotacionais vibracionais ou rotacionais Considerando que a faixa mais usual de utilizaccedilatildeo corresponde agrave regiatildeo

do infravermelho meacutedio (4000 a 400 cm-1) o estudo das transiccedilotildees vibracionais eacute o mais importante Para que

uma moleacutecula seja capaz de absorver no infravermelho eacute necessaacuterio que ela apresente variaccedilotildees de momento

dipolar associada ao modo vibracional considerado[3652ndash54]

Assim quando um material for avaliado utilizando radiaccedilatildeo infravermelha seraacute obtido um espectro que rela-

ciona absorvacircncia versus comprimento de onda (normalmente eacute utilizado o nuacutemero de onda que eacute o inverso do

comprimento de onda) que indica a ocorrecircncia ou natildeo de absorccedilatildeo pelo material de energia associada agravequele

comprimento de onda Como os grupos funcionais absorvem em diferentes comprimentos de onda eacute possiacutevel

identificar os grupos quiacutemicos presentes na amostra

O polimorfismo em cristais de compostos orgacircnicos eacute causado por diferentes arranjos estruturais da mesma

moleacutecula Se as interacccedilotildees moleculares no cristal satildeo bastantes fortes decorrentes de um fenoacutemeno como as

ligaccedilotildees de hidrogeacutenio as diferenccedilas nas formas polimoacuterficas podem ser evidenciadas com teacutecnicas como a

Espectroscopia de Absorccedilatildeo no Infravermelho IV

Reflectacircncia Total Atenuada (ATR)

Em 1961 Fahrenfort descreveu uma nova teacutecnica para obtenccedilatildeo de espectros de infravermelho para compostos

orgacircnicos a Reflectacircncia Total Atenuada (ATR ndash Attenuated Total Reflectance)

O modo de ATR eacute uma teacutecnica natildeo destrutiva que permite a obtenccedilatildeo de espectros de amostras soacutelidas ou

liacutequidas tais como soacutelidos pouco soluacuteveis poacutes pastas entre outras Eacute tambeacutem adequado para caracterizaccedilatildeo de

materiais que sejam demasiado finos ou que absorvam demasiado intensamente quando analisados por espec-

troscopia de transmitacircncia Na espectroscopia de infravermelhos por ATR a superfiacutecie da amostra eacute colocada

em contacto com a superfiacutecie de um cristal apropriado muitas vezes feito de Germeacutenio (Ge) ou de Seleneto de

Zinco (ZnSe) A radiaccedilatildeo infravermelha proveniente da fonte passa atraveacutes do cristal Quando o acircngulo de

incidecircncia na interface amostra cristal excede o acircngulo criacutetico a reflexatildeo total interna da radiaccedilatildeo ocorre e uma

onda evanescente eacute estabelecida na interface A radiaccedilatildeo eacute reflectida atraveacutes do cristal penetrando na amostra a

cada reflexatildeo ao longo da superfiacutecie do cristal (como esquematizado na figura seguinte Figura 44)

63

Figura 44 ndash Sistema ATR de muacuteltipla reflexatildeo

O feixe de radiaccedilatildeo perde energia no comprimento de onda em que o material da amostra absorve Apoacutes este

processo a radiaccedilatildeo atenuada resultante eacute direccionada do cristal para o percurso normal do feixe no espectro-

fotoacutemetro sendo medida pelo detector originando o espectro da amostra A profundidade da penetraccedilatildeo da

radiaccedilatildeo na amostra e o nuacutemero total de reflexotildees ao longo do cristal podem ser controlados pela variaccedilatildeo do

acircngulo de incidecircncia assim como pela selecccedilatildeo do tipo de cristal

Num espectrofotoacutemetro ATR tem de existir um contacto muito proacuteximo entre a amostra e a superfiacutecie do cris-

tal uma vez que o efeito ATR tem lugar nesta Daiacute que se utilize por vezes uma prensa de modo a garantir um

perfeito contacto entre a superfiacutecie da amostra e o cristal como no caso dos soacutelidos particulados

Nesta teacutecnica pouca ou nenhuma preparaccedilatildeo da amostra eacute requerida o que constitui uma grande vantagem nos

estudos de polimorfismo podendo ser usada na anaacutelise de uma grande variedade de soacutelidos e liacutequidos consoan-

te o tipo de cristal

Eacute importante realccedilar que apesar dos benefiacutecios esta teacutecnica possui algumas limitaccedilotildees que incluem a sensibili-

dade inferior em comparaccedilatildeo agrave proporcionada pelos meacutetodos convencionais

Procedimento experimental e equipamento utilizado

Os estudos de espectroscopia de absorccedilatildeo no infravermelho foram realizados num espectroacutemetro FTIR Ther-

moNicolet IR300 resoluccedilatildeo de 1cm-1 com a teacutecnica da pastilha de KBr e num PerkinElmer Spectrum 400 FT-

IRATR resoluccedilatildeo de 1cm-1

As amostras foram preparadas misturando-se uma certa quantidade de amostra com brometo de potaacutessio (cer-

ca de 07 mg de amostra e 100 mg de KBr)

4125 ndash Difracccedilatildeo de Raios X

Dentre as vaacuterias teacutecnicas de caracterizaccedilatildeo de materiais a teacutecnica de difracccedilatildeo de raios X eacute a mais indicada na

determinaccedilatildeo das fases cristalinas presentes nesses materiais Isto eacute possiacutevel porque nos cristais os aacutetomos se

64

ordenam em planos cristalinos separados entre si por distacircncias da mesma ordem de grandeza dos comprimen-

tos de onda dos raios X

Ao incidir um feixe de raios X num cristal o mesmo interage com os aacutetomos presentes originando o fenoacutemeno

de difracccedilatildeo A difracccedilatildeo de raios X ocorre segundo a Lei de Bragg (Equaccedilatildeo 1) a qual estabelece a relaccedilatildeo

entre o acircngulo de difracccedilatildeo e a distacircncia entre os planos que a originaram (caracteriacutesticos para cada fase cristali-

na)[55]

Figura 45 ndash Difracccedilatildeo de raios X e a Lei de Bragg[56]

A principal aplicaccedilatildeo da difracccedilatildeo de raios X refere-se agrave identificaccedilatildeo de compostos cristalinos sejam eles orgacirc-

nicos ou inorgacircnicos

Os planos de difracccedilatildeo e as suas respectivas distacircncias interplanares bem como as densidades de aacutetomos (elec-

trotildees) ao longo de cada plano cristalino satildeo caracteriacutesticas especiacuteficas e uacutenicas de cada substacircncia cristalina da

mesma forma que o padratildeo difractomeacutetrico por ela gerado Dentre as vantagens da teacutecnica de difracccedilatildeo de raios

X para a caracterizaccedilatildeo de fases destacam-se a simplicidade e rapidez do meacutetodo a confiabilidade dos resulta-

dos obtidos (pois o perfil de difracccedilatildeo obtido eacute caracteriacutestico para cada fase cristalina) a possibilidade de anaacutelise

de materiais compostos por uma mistura de fases e uma anaacutelise quantitativa destas fases[55]

Os ensaios de difracccedilatildeo de raios X de poacute foram realizados no Centro de Estudos de Materiais no Departamen-

to de Fiacutesica da Universidade de Coimbra

Procedimento experimental e equipamento utilizado

Foi preenchido um capilar de vidro com o poacute obtido pela moagem dos soacutelidos As amostras foram colocadas

num difractoacutemetro de poacute ENRAF-NONIUS (equipado com um detector CPS120 por INEL) e os dados foram

recolhidos durante 5h usando a geometria Debye-Scherrer Foi usada radiaccedilatildeo Cu Kα1 (λ = 1540598Aring) Como

calibrante externo foi usado o AlK(SO4)212H2O

Lei de Bragg nλ = 2d sen θ (Equaccedilatildeo 1) n nuacutemero inteiro (ordem de difracccedilatildeo) λ comprimento de onda dos raios X incidentes d distacircncia interplanar θ acircngulo de difracccedilatildeo

65

Bibliografia

[1] ndash Vencato I Estruturas Cristalinas por Difracccedilatildeo de Raios-X Caderno Brasileiro de Ensino de Fiacutesica Volume 5

(1988)

[2] ndash Atkins P Paula J Atkins Fiacutesico-Quiacutemica LTC Volume 1 7ordfEdiccedilatildeo (2003-2004)

[3] ndash Drago R Physical Methods For Chemists 2ordf Ed Saunders amp H B J College Publishers 17 (1992) 702

[4] ndash Giron D Thermochimica Acta 248 (1995) 1

[5] ndash Nangia A Accounts of Chemical Research 41 5 (2008) 595

[6] ndash Froehlich PE Gasparotto FS Journal of Basic and Applied Pharm Sciences 26 3 (2005) 205

[7] ndash Llinagraves A Goodman J Drug Discovery Today 13 516 (2008) 198

[8] ndash Costa L Universidade Federal do Rio Grande do Sul ldquoAvaliaccedilatildeo do Polimorfismo de Faacutermacos utiliza-

dos para a produccedilatildeo de medicamentos geneacutericos no Brasilrdquo (2005)

[9] ndash Lachman L Liebeman HA et all Teoria e Praacutetica na Induacutestria Farmacecircutica 1 (2005) 505

[10] ndash Bernstein J Crystal Polymorphism Engineering of Crystalline Materials Properties Springer Netherlands (2008) 87

[11] ndash Rodriacuteguez-Spong B Price C et all D Advanced Drug Delivery 56 (2004) 241

[12] ndash Buerger A Ramberger R Mikrochimica Acta 2 (1979) 259

[13] ndash Erdemir D Lee A et all Accounts of Chemical Research 42 (2009) 621

[14] ndash Manrich S Zanotto E et all Poliacutemeros Ciecircncia e Tecnologia ldquoAplicabilidade da Teoria Claacutessica da Nuclea-

ccedilatildeo Modificada (CD-CNT) agrave Cristalizaccedilatildeo de Poliacutemerosrdquo

[15] ndash Aaltonen J Allesoslash M et all European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics 71 (2009) 23

[16] ndash Chis V Picircrnau A et all Chemical Physics 316 (2005) 153

[17] ndash wwwffuppttoxicologiamonografiasano0304TuberculosedocPIRAZINAMIDAhtml

[18] ndash Becker C Dressman JB et all Journal of Pharmaceutical Sciences 97 9 (2008) 3709

[19] ndash Takaki Y Sasada Y Watanabeacute T Acta Crystallographica 13 (1960) 693

[20] ndash Ro G Sorum H Acta Crystallographica B28 (1972) 991

[21] ndash Ro G Sorum H Acta Crystallographica B28 (1972) 1677

[22] ndash Nakata K Takaki Y Memoirs of Osaka Kyoiku University Ser III Natural science and applied science 36 (1987)

93

[23] ndash Borba A Albrecht M et all Physical Chemistry Chemical Physics 10 (2008) 7010

[24] ndash Takano T Sasada Y et all Acta Crystallographica 21 (1966) 514

[25] ndash Borba A Zavaglia A et all Journal of Physical Chemistry A 112 (2008) 45

[26] ndash Marques L Departamento e Centro de Quiacutemica da Universidade de Eacutevora ldquoO Ibuprofeno Um faacutermaco com

sucessordquo

[27] ndash Perlovich G Kurkov S et all Journal of Pharmaceutical Sciences 93 (2004) 654

[28] ndash Rasenack N Muumlller B International Journal of Pharmaceutics 245 (2002) 9

[29] ndash Carvalho P Cass Q et all Brazilian Journal of Chemical Engineering 23 (2006) 291

[30] ndash Khan G Jiabi Z Drug Development and Industrial Pharmacy 24(5) (1998) 463

[31] ndash Rasenack N Muumlller W Development and Industrial Pharmacy 28 (2002) 1077

66

[32] ndash Dudognon E Danegravede F et all Pharmaceutical Research 25 (2008) 2853

[33] ndash wwwscribdcomdoc4003825Fisica-Difraccao-de-Raio-X (28082010)

[34] ndash Delgado M Marquez F et all Spectroscopy Lett 21 (1998) 841

[35] ndash Lautie A Froment F et all Spectroscopy Lett 9 (1976) 289

[36] ndash Chis V Pirnau A et all Chemical Physics 316 (2005) 153

[37] ndash Kalkar K Bhosekar M et all Spectrochimica Acta Part A 45 (1989) 635

[38] ndash Favila A Gallo M Mitnik D Journal of Molecular Modeling 13 (2007) 505

[39] ndash Gunasekaran S Sailatha E et all Indian Journal of Pure and Applied Physics 47 (2009) 259

[40] ndash Akyuz S Journal of Molecular Structure 651 (2003) 541

[41] ndash Jurneacuteen P Werngren J et all Antimicrobial Agents and Chemotheraphy 52 5 (2008) 1852

[42] ndash Garekani H Sadeghi F et all Drug Development and Industrial Pharmacy 27(8) (2001) 803

[43] ndash Kawakami K Miyoshi K et all Journal of Pharmaceuticals Sciences 95 (2006) 1354

[44] ndash Lee T Chang G Crystal Growth and Design 9 (2009) 3551

[45] ndash Xue Y Zhao Q et all Journal of Colloid and Interface Science 243 (2001) 388

[46] ndash Sabbah R An W et all Thermochimica Acta 331 (1999) 93

[47] ndash Gatta G Richardson J et all Pure and Applied Chemistry 78 (2006) 1455

[48] ndash Seefeldt K Miller J et all Journal of Pharmaceutical Sciences 96 5 (2007) 1147

[49] ndash Charsley E Stewart C et all Journal of Thermal Analysis and Calorimetry 72 (2003) 1087

[50] ndash Celis K Driessche I et all Measurement Science Review 1 1 (2001) 181

[51] ndash Wiedemann H Bayer G Journal of Thermal Analysis 30 (1985) 1273

[52] ndash wwwgooglept

[53] ndash Brittain H Journal of Pharmaceutical Sciences 86 4 (1997) 405

[54] ndash Norris T Aldridge P Sekulic S Analyst 122 (1997) 549

[55] ndash Albers A Melchiades F et all Ceracircmica 48 305 (2002) 34

[56] ndash Kahn H PMI-2201 Difracccedilatildeo de Raios X 1

[57] ndash Tuberculosis 88 2 (2008) 141

[58] ndash Akyuz S Journal of Molecular Structure 651-653 (2003) 541

[59] ndash Brittain H (ed) Physical Characterization of Pharmaceutical Solids (1995)

[60] ndash Šestaacutek J Comprehensive Analytical Chemistry XII XI (1984)

[61] ndash Casimiro MH Leal JP et all Anaacutelise Calorimeacutetrica aplicada a Poliacutemeros Bioloacutegicos 29

[62] ndash Yu-Chu M Li Thermochimica Acta 476 (2008) 1

[63] ndash Morbidoni H Quiacutemica Viva 3 (2004)

[64] ndash Yoshida S Pharmaceutical Society of Japan 11 5 (1963) 628

[65] ndash Sreevatsan S Pan X et all Antimicrobial Agents and Chemotheraphy 41 3 (1997) 636

[66] ndash Wesotowski M Konarski T Journal of Thermal Analysis 45 (1995) 1199

[67] ndash Vippagunta S Brittain H Grant D Advanced Drug Delivery 48 (2001) 3

[68] ndash Nunes S Euseacutebio M et all International Journal of Pharmaceutics 285 (2004) 13

[69] ndash Akalin E Akyuz S Vibrational Spectroscopy 42 (2006) 333

[70] ndash Szablowicz M Karpiński A et all Transition Metal Chemistry 31 (2006) 1075

67

[71] ndash Castro R Maria T et all Crystal Growth amp Design 10 (2010) 274

[72] ndash Correcirca R Lima D et all Laboratoacuterio de Cristalografia Instituto de Fiacutesica de Satildeo CarlosUSP

[73] - Buerger A Ramberger R Mikrochimica Acta 2 (1979) 273

[74] ndash Wirth D Stephenson G Organic Process Research amp Development 1 (1997) 55

[75] ndash Wang Y Li Y et all Spectrochimica Acta Part A 56 (2000) 2637

[76] ndash Byrn S Pfeiffer R et all Pharmaceutical Research 12 (1995) 945

[77] ndash Khankari R Grant D Thermochimica Acta 248 (1995) 61

[78] ndash Gavezzotti A Fillippini G Journal of the American Chemical Society 117 (1995) 12299

[79] ndash Hancock B Zografi G Journal of Pharmaceuticals Sciences 86 (1997) 1

[80] ndash Yu L Advanced Drug Delivery Reviews 48 (2001) 27

[81] ndash Kitamura M Journal of Crystal Growth 237-239 (2002) 2205

[82] ndash Snider D Addicks W et all Advanced Drug Delivery Reviews 56 (2004) 391

[83] ndash Allesoslash M Berg F et all Journal of Pharmaceuticals Sciences 97 (2008) 2145

[84] ndash Lerdkanchanaporn S Dollimore D Journal of Thermal Analysis 49 (1997) 879

[85] ndash Beach J Park M et all Pharmaceutical Development and Technology 10 (2005) 413

[86] ndash Passerini N Albertini B et all European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics 15 (2002) 71

68

69

Apecircndice

70

71

Algoriacutetmo de decisatildeo Q6A

(1)

Pesquisa de polimor-fos com o novo

faacutermaco

Apresenta diferentes polimorfos

NAtildeO Nenhuma acccedilatildeo a ser

tomada

SIM

Caracterizar as formas por - Difracccedilatildeo de raios-X de poacute - DSC Anaacutelise Teacutermica - Microscopia - Espectroscopia

IR PARA 2

72

(2)

Os polimorfos apre-sentam diferentes

propriedades

NAtildeO

SIM

Afecta a seguranccedila e a eficaacutecia do faacutermaco

Nenhum teste ou criteacuterio de aceitaccedilatildeo para o faacutermaco

NAtildeO

SIM

Estabelecer um criteacuterio de aceitaccedilatildeo para os polimorfos do faacutermaco IR PARA 3

73

(3)

Observa-se em (1) que primeiramente se estabelecem as caracteriacutesticas das possiacuteveis formas cristalinas do faacuter-

maco e as suas propriedades fiacutesico-quiacutemicas conforme o caso bem como a sua forma de detecccedilatildeo pelas meto-

dologias indicadas

Posteriormente a acccedilatildeo (2) visa estabelecer o impacto destas formas polimoacuterficas na seguranccedila e eficaacutecia do

faacutermaco auxiliando na determinaccedilatildeo de criteacuterios de aceitaccedilatildeo do faacutermaco e na avaliaccedilatildeo do risco sanitaacuterio que

representa tal fenoacutemeno num caso especiacutefico Havendo este risco o ICH estabeleceu em (3) vias de monitori-

zaccedilatildeo das alteraccedilotildees

O faacutermaco encontra-se dentro dos criteacuterios de

aceitaccedilatildeo dos ensaios de qualidade com modifica-

ccedilatildeo na proporccedilatildeo dos polimorfos

SIM Nenhum teste ou criteacuterio de aceitaccedilatildeo

para o faacutermaco

NAtildeO

Monitorar o polimorfismo durante a estabilidade do faacutermaco

A modificaccedilatildeo pode afectar a seguranccedila ou a

eficaacutecia

NAtildeO Natildeo haacute necessidade de estabelecer criteacuterios de aceitaccedilatildeo para polimorfis-

mo do faacutermaco

SIM

Estabelecer criteacuterios de aceitaccedilatildeo consis-tente com a seguranccedila eou eficaacutecia

47

Tabela 29 ndash Valores de temperatura e de entalpia da transiccedilatildeo de fase registada no

aquecimento do ibuprofeno amostra da Sigma e da USP β = 10ordmCmin

Sigma USP

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

1 747 251 752 257 2 753 253 752 256 3 751 260 752 256 4 751 246 752 257

Meacutedia e desvio padratildeo 751plusmn03 253plusmn05 752plusmn005 257plusmn005

Natildeo haacute diferenccedilas significativas entre os resultados obtidos para as duas amostras apesar do pico de fusatildeo da

amostra da USP ser mais estreito

O estudo das amostras ibuprofeno obtidas por cristalizaccedilatildeo de acetona (P1 e P2) foi realizado por calorimetria

diferencial de varrimento na mesma gama de temperatura com velocidades de varrimento diferentes (β =

10ordmCmin e β = 2ordmCmin Figura 235)

70 75 80

18

20

22

24

26

28

30

32

34

36

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

2 - Cristalizaccedilao a frio

1 - Cristalizaccedilao agrave T amb

70 75 80

18

20

22

24

26

28

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

4 - Cristalizaccedilao a frio

3 - Cristalizaccedilao agrave T amb

Figura 235 ndash Curva de DSC para o IBP cristalizado de acetona procedimentos P1rsquo e P2rsquo aquecimento de 25ordmC ateacute 95ordmC

a) β = 10ordmCmin m = 134mg b) β = 2ordmCmin 3 m = 138mg 4 m = 135 mg

O pico de fusatildeo obtido a partir da amostra cristalizada agrave temperatura ambiente apresenta-se parcialmente divi-

dido Uma explicaccedilatildeo comum para este facto eacute a existecircncia de polimorfismo Os paracircmetros caracteriacutesticos

destas curvas estatildeo apresentados na Tabela 210

a) b)

3

4

48

Tabela 210 ndash Valores de temperatura e de entalpia da transiccedilatildeo de fase registada no aquecimento do ibuprofeno

cristalizado de acetona β = 10ordmCmin e β = 2ordmCmin

A partir dos resultados apresentados na Tabela 210 podemos concluir que os cristais obtidos por cristalizaccedilatildeo a

baixa temperatura fundem aproximadamente 1ordmC abaixo dos cristais obtidos por cristalizaccedilatildeo agrave temperatura

ambiente Verifica-se ainda que mesmo a velocidades de varrimento diferentes os cristais obtidos nas mesmas

condiccedilotildees apresentam temperatura de fusatildeo muito semelhante

Os termogramas obtidos no estudo do ibuprofeno cristalizado de n-hexano (P1 e P2) por calorimetria dife-

rencial de varrimento com velocidades de varrimento diferentes (β = 10ordmCmin e β = 2ordmCmin) estatildeo apre-

sentados na Figura 236 e na Tabela 211

70 75 80

12

14

16

18

20

22

24

26

28

30

32

34

36

38

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

2 - Cristalizaccedilao a frio

1 - Cristalizaccedilao agrave T amb

70 75 80

20

22

24

26

28

30

Flu

xo d

e C

alo

r (m

W)

Temperatura (C)

4 - Cristalizaccedilao a frio

3 - Cristalizaccedilao agrave T amb

Figura 236 ndash Curva de DSC para o IBP cristalizado de n-hexano procedimentos P1rsquo e P2rsquo aquecimento de 25ordmC ateacute

95ordmC a) β = 10ordmCmin 1 m = 143mg 2 m = 139 mg b) β = 2ordmCmin 3 m = 140mg 4 m = 137 mg

A partir dos resultados podemos concluir que os cristais obtidos agrave temperatura ambiente e os cristais obtidos

com a cristalizaccedilatildeo a frio natildeo apresentam grande diferenccedila a niacutevel de temperatura e entalpia de fusatildeo No entan-

to o sinal obtido a partir da amostra cristalizada agrave temperatura ambiente aquecida tanto a 10ordmCmin como a

2ordmCmin apresenta-se dividido apesar da divisatildeo ser mais notoacuteria a 2ordmCmin

Cristalizaccedilatildeo agrave T amb Cristalizaccedilatildeo a frio

β 10ordmCmin 2ordmCmin 10ordmCmin 2ordmCmin

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

1 747 215 751 203 733 223 737 232

2 739 233 731 201 733 219 738 228

3 752 228 731 219 744 223 739 229

4 749 237 745 237 738 223 739 231

5 752 249 746 243 742 218 740 230

6 749 235 760 241 743 224 736 229

Meacutedia e desvio padratildeo 748plusmn05 233plusmn11 744plusmn10 224plusmn17 739plusmn05 222plusmn03 738plusmn02 230plusmn02

a) b)

49

Tabela 211 ndash Valores de temperatura e de entalpia da transiccedilatildeo de fase registada no aquecimento do ibuprofeno

cristalizado de n-hexano β = 10ordmCmin e β = 2ordmCmin

A partir dos resultados obtidos por DSC verificou-se que tanto a amostra cristalizada de acetona como a amos-

tra cristalizada de n-hexano ambas agrave temperatura ambiente apresentavam um pico de fusatildeo composto o que

pode indicar a ocorrecircncia de transiccedilotildees soacutelido-soacutelido e aleacutem disso temperatura de fusatildeo que difere da das

amostras obtidas na Sigma e na USP Sendo assim fez-se um estudo mais pormenorizado das amostras cristali-

zadas de n-hexano por comparaccedilatildeo com as amostras de ibp da Sigma e da USP por espectroscopia de IV para

caracterizaccedilatildeo da forma inicial A Figura 237 mostra os espectros de espectroscopia de IV-ATR das amostras

3000 2800 2600 2400

000

005

010

015

020

2540

2540

2540

2542

2601

2601

2601

2601

2631

2631

2631

2631

2729

2728

2728

2728

2850

2850

2850

2850

2868

2868

2868

2868

2877

2875

2875

2876

2924

2922

2922

2924

2954

2954

2956

Ab

so

rvacirc

ncia

(u

a

)

Numero de Onda (cm-1)

IBP USP

IBP comercial

IBP n-Hexano (frio)

IBP n-Hexano (Tamb)

2954

1800 1600 1400 1200 1000 800

000

005

010

015

020

025

030

035

040

045

050668

690747

779

849

867936

948

9701007

1070

1092

1124

1184

1231

12681320

1379

1419

14621506

Ab

so

rvacircncia

(u

a

)

Numero de Onda (cm-1)

IBP USP

IBP comercial

IBP n-Hexano (frio)

IBP n-Hexano (Tamb)

1712

Figura 237 ndash Espectro de IV (25ordmC) ibp USP ibp Sigma e ibp cristalizado de n-hexano a) 3100 ndash 2400 cm-1 b) 1800 ndash

650 cm-1

Os espectros de infravermelho das amostras a 25ordmC apontam para que se trate da mesma forma polimoacuterfica

Espectros de difracccedilatildeo de raios-X de poacute da amostra da Sigma e da amostra obtida por cristalizaccedilatildeo em n-

hexano natildeo mostraram tambeacutem diferenccedilas

Assim sendo a partir destes resultados natildeo satildeo detectadas diferenccedilas significativas entre as amostras de partida

e entatildeo as diferenccedilas registadas no comportamento teacutermico natildeo apontam para polimorfismo mas para altera-

ccedilotildees na formaccedilatildeo dos cristais nomeadamente no crescimento e tamanho das partiacuteculas[43ndash45] Estudos adicio-

nais satildeo necessaacuterios para confirmar esta hipoacutetese

Cristalizaccedilatildeo agrave T amb Cristalizaccedilatildeo a frio

β 10ordmCmin 2ordmCmin 10ordmCmin 2ordmCmin

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

1 741 224 744 236 742 247 744 249

2 744 223 748 234 746 242 742 247 3 740 225 745 238 743 246 740 242

4 743 227 747 237 743 243 745 240 Meacutedia e desvio padratildeo 742plusmn02 225plusmn02 746plusmn02 236plusmn02 743plusmn01 244plusmn02 743plusmn02 245plusmn04

50

51

Capiacutetulo 3

52

53

3 Conclusotildees

Alguns pontos discutidos nesta dissertaccedilatildeo merecem ser referidos como observaccedilotildees conclusivas A Calorime-

tria Diferencial de Varrimento (DSC) eacute um valioso instrumento de investigaccedilatildeo para caracterizar formas poli-

moacuterficas Com esta teacutecnica recolhe-se uma grande riqueza de informaccedilatildeo em relaccedilatildeo agrave estabilidade da substacircn-

cia em estudo tipo de transformaccedilatildeo que ocorre a uma dada temperatura por aquecimento ou arrefecimento e

mecanismo que preside a cada uma das transformaccedilotildees observadas Mas por si soacute esta teacutecnica natildeo eacute suficiente

para identificar a existecircncia de diferentes polimorfos de um mesmo composto Daiacute haver a necessidade de efec-

tuar um estudo mais completo utilizando teacutecnicas como a termomicroscopia espectroscopia de absorccedilatildeo no

infravermelho e ainda difracccedilatildeo de raios X de poacute

Conseguiram obter-se amostras puras de trecircs formas polimoacuterficas da pirazinamida a forma alfa (PZA comercial

e cristalizada em aacutegua) a forma delta (PZA cristalizada de acetona) e a forma gama (PZA obtida por liofiliza-

ccedilatildeo) as quais foram caracterizadas por espectroscopia de infravermelho

O polimorfo alfa da pirazinamida (α-PZA) e a forma delta (δ-PZA) por aquecimento transformam-se no poli-

morfo gama (γ-PZA) A forma gama por sua vez por aquecimento natildeo sofre qualquer transformaccedilatildeo de fase

ateacute agrave fusatildeo Foi possiacutevel tambeacutem identificar a transiccedilatildeo δrarrα em amostra do polimorfo delta quando contami-

nado com a forma alfa

Podemos ainda concluir mediante os resultados obtidos e com os conhecimentos adquiridos que estamos

perante casos de enantiotropia sendo o polimorfo delta a forma termodinamicamente estaacutevel agrave temperatura

ambiente Todos os polimorfos de pirazinamida satildeo cineticamente estaacuteveis agrave temperatura ambiente

No que diz respeito agrave picolinamida eacute interessante verificar a semelhanccedila do perfil das bandas do espectro da

picolinamida comercial na regiatildeo de elongaccedilatildeo do NndashH com o dos espectros dos polimorfos α e δ da pirazi-

namida Relembremos que nestas duas fases da pirazinamida haacute associaccedilatildeo molecular com a formaccedilatildeo de dois

diacutemeros centrossimeacutetricos que estatildeo tambeacutem presentes no cristal da forma I da picolinamida Verificou-se

ainda que a amostra comercial de picolinamida quando sujeita a moagem sofre alteraccedilatildeo da forma polimoacuterfica

No estudo realizado por DSC foi possiacutevel identificar pelo menos duas formas polimoacuterficas

Em ciclos de aquecimento arrefecimento verifica-se que o arrefecimento do fundido pode resultar em forma-

ccedilatildeo de estruturas diferentes em ciclos diferentes

A cristalizaccedilatildeo em acetato de etilo a 4ordmC aponta para a existecircncia de polimorfos gerados concomitantemente

por este meacutetodo de cristalizaccedilatildeo Estatildeo previstas novas experiecircncias para verificar a reprodutibilidade dos resul-

tados e caso esta se confirme a investigaccedilatildeo dos soacutelidos obtidos por difracccedilatildeo de raios-X de poacute e de monocris-

tal Quanto ao estudo das amostras cristalizadas em etanol e acetato de etilo em ensaios realizados dois meses

apoacutes a preparaccedilatildeo das amostras verificou-se que natildeo ocorreu alteraccedilatildeo na amostra cristalizada de etanol

enquanto que evoluccedilatildeo niacutetida teve lugar na amostra cristalizada de acetato de etilo por evaporaccedilatildeo do solvente agrave

temperatura ambiente

No estudo das amostras do ibuprofeno a partir dos resultados obtidos por DSC verificou-se que tanto a amos-

tra cristalizada de acetona como a amostra cristalizada de n-hexano ambas agrave temperatura ambiente apresenta-

54

vam um pico de fusatildeo composto o que poderia indicar a presenccedila de uma mistura de polimorfos mas atraveacutes

de um estudo mais pormenorizado usando Espectroscopia de Infravermelho e Difracccedilatildeo de Raios-X de poacute

esta hipoacutetese natildeo eacute aparentemente suportada podendo a divisatildeo dos picos dever-se ao tamanho das partiacuteculas

formadas durante o crescimento dos cristais Esta hipoacutetese teraacute de ser confirmada em trabalho futuro Este eacute

um exemplo interessante da importacircncia da utilizaccedilatildeo combinada de diferentes meacutetodos de estudo na investiga-

ccedilatildeo de polimorfismo

55

Capiacutetulo 4

56

57

4 Experimental

41 Materiais e Meacutetodos

411 ndash Materiais

4111 - Preparaccedilatildeo das amostras

A pirazinamida utilizada neste trabalho foi fornecida pela Fluka com uma pureza superior a 99 As amostras

de partida de picolinamida e ibuprofeno foram adquiridas agrave Sigma com purezas de 98 e 99 respectivamen-

te tendo-se usado tambeacutem ibuprofeno padratildeo USP

Na geraccedilatildeo das formas polimoacuterficas da pirazinamida foram usados diferentes processos de cristalizaccedilatildeo No

procedimento cristalizaccedilatildeo a partir de soluccedilotildees P1 usaram-se ~ 005 mmol do composto de partida dissolvidas

em 6 mL de um dado solvente agrave temperatura ambiente as soluccedilotildees foram filtradas para uma caixa de Petri e o

solvente evaporado agrave temperatura ambiente (~ 20ordmC) Foram usados como solventes aacutegua acetona dioxano

acetonitrilo e os soacutelidos obtidos foram analizados apoacutes um periacuteodo de duas semanas O segundo procedimento

ensaiado P2 consistiu num processo de liofilizaccedilatildeo efectuado num equipamento Labconco 5 soluccedilatildeo aquosa

preacute-congelada a -80ordmC ciclo de liofilizaccedilatildeo -30ordmC durante 2h -10ordmC durante 4h 0ordmC durante 6h 5ordmC durante

6h 10ordmC durante 48h e depois mantida agrave temperatura ambiente

No caso da picolinamida foi avaliada a formaccedilatildeo de formas soacutelidas usando o procedimento P1 descrito para a

pirazinamida (P1) empregando como solventes acetato de etilo e etanol tendo-se tambeacutem estudado cristaliza-

dos a partir do fundido (P2)

Na geraccedilatildeo das formas polimoacuterficas do ibuprofeno foram igualmente usados diferentes processos de cristaliza-

ccedilatildeo usando diferentes condiccedilotildees O procedimento 1 (P1) foi realizado da mesma forma da usada em P1 da

pirazinamida No procedimento 2 (P2) as soluccedilotildees foram preparadas da mesma forma que em P1 e apoacutes a

filtraccedilatildeo foram colocadas num frigoriacutefico a 4ordmC e o solvente evaporou a esta temperatura

Foram utilizados solventes de qualidade analiacutetica

412 ndash Meacutetodos

4121 ndash Calorimetria Diferencial de Varrimento (DSC)

A teacutecnica de Calorimetria Diferencial de Varrimento (DSC) ocupa um lugar de relevo de entre os meacutetodos de

investigaccedilatildeo da estrutura dos soacutelidos Trata-se de um meacutetodo largamente vulgarizado para o qual se dispotildee de

58

equipamento que apresenta na actualidade muitas potencialidades e que permite a obtenccedilatildeo de propriedades

termodinacircmicas com elevado grau de precisatildeo

A Calorimetria Diferencial de Varrimento eacute uma teacutecnica de anaacutelise teacutermica que regista a diferenccedila de fluxo teacuter-

mico entre a amostra e a referecircncia em funccedilatildeo do tempo ou da temperatura no decorrer de um programa de

temperatura preacute-seleccionado Eacute um meacutetodo de variaccedilatildeo entaacutelpica no qual a diferenccedila no fornecimento de

energia caloriacutefica entre uma substacircncia e um material de referecircncia eacute medida em funccedilatildeo da temperatura

enquanto a substacircncia em estudo e a referecircncia satildeo submetidas a um mesmo programa de aquecimento rigoro-

samente controlado

Estas medidas fornecem dados qualitativos e quantitativos em processos endoteacutermicos (absorccedilatildeo de energia

caloriacutefica) e exoteacutermicos (libertaccedilatildeo de energia caloriacutefica) permitindo obter informaccedilotildees referentes a alteraccedilotildees

de propriedades fiacutesicas eou quiacutemicas com por exemplo temperaturas caracteriacutesticas (temperatura de fusatildeo

cristalizaccedilatildeo transiccedilatildeo viacutetrea) grau de cristalinidade de um poliacutemero diagramas de fase entalpias de transiccedilatildeo

de fase e de reacccedilatildeo estabilidade teacutermica e oxidativa grau de pureza e cineacutetica de reacccedilotildees Por este motivo a

DSC eacute amplamente aplicada na caracterizaccedilatildeo de materiais orgacircnicos e inorgacircnicos cristalinos e amorfos assim

como nas induacutestrias farmacecircutica e cosmeacutetica alimentar etc

Como limitaccedilotildees desta teacutecnica refira-se a dificuldade de interpretaccedilatildeo (acontece algum processo mas qual)

requerendo normalmente outros meacutetodos complementares para a interpretaccedilatildeo dos resultados Para aleacutem dis-

so necessita de calibraccedilatildeo em toda a gama de temperatura

De acordo com os princiacutepios operacionais os caloriacutemetros diferenciais de varrimento podem ser divididos em

dois tipos de potecircncia compensada e de fluxo de energia caloriacutefica Neste trabalho utilizou-se o DSC do pri-

meiro tipo

Nos caloriacutemetros diferenciais de varrimento de potecircncia compensada (Figura 41) as ceacutelulas ou plataformas

onde se colocam a amostra e a referecircncia encontram-se equipadas individualmente com um sensor de resistecircn-

cia de platina que mede a temperatura de cada uma e uma resistecircncia de aquecimento

Figura 41 ndash Caloriacutemetro diferencial de varrimento de potecircncia compensada

Quando eacute detectada uma diferenccedila de temperatura entre a amostra e a referecircncia devido a uma alteraccedilatildeo da

amostra eacute alterada a energia teacutermica ( tH partpart ) fornecida agrave amostra de modo a manter um diferencial de tem-

peraturas nulo entre ambas (Tamostra = Treferecircncia) Uma vez que essa quantidade de energia eacute exactamente equiva-

1 ndash Resistecircncia de aquecimento 2 ndash Termoacutemetro

59

lente agrave quantidade de energia absorvida ou libertada na transformaccedilatildeo ocorrida na amostra o seu registo forne-

ce uma medida calorimeacutetrica directa da energia associada agrave transformaccedilatildeo

Como todos os instrumentos de medida os aparelhos de DSC apresentam um certo tempo de resposta devido

a alguma resistecircncia teacutermica o que se traduz pelo aparecimento de desvios da linha de base Para aumentar o

rigor das determinaccedilotildees o sinal calorimeacutetrico (SC) determinado pelo aparelho a aacuterea do pico eacute calibrado

determinando-se uma constante de calibraccedilatildeo K tal que realQ

SCK = sendo Qreal a energia caloriacutefica realmente

dissipado na ceacutelula A constante K eacute assim funccedilatildeo da temperatura da atmosfera em torno das ceacutelulas e de

quaisquer resistecircncias que conduzam a perdas de energia caloriacutefica As temperaturas de fusatildeo de padrotildees como

o iacutendio estanho chumbo por exemplo podem ser utilizadas para calibrar a temperatura indicada pelo equipa-

mento enquanto que a entalpia de fusatildeo destas substacircncias pode ser utilizada na calibraccedilatildeo do sinal calorimeacutetri-

co

Podem realizar-se ciclos de aquecimento arrefecimento percorridos entre a temperatura do azoto liacutequido e

700ordmC que eacute o limite superior de utilizaccedilatildeo da instrumentaccedilatildeo deste tipo recolhendo uma grande riqueza de

informaccedilatildeo relativamente agrave estabilidade da substacircncia em estudo tipo de transformaccedilatildeo que ocorre a uma dada

temperatura por aquecimento ou arrefecimento mecanismo que preside a cada uma das transformaccedilotildees obser-

vadas etc

Aproveitando as potencialidades do equipamento fazendo variar a velocidade de varrimento eacute ainda possiacutevel

estudar aspectos importantes relacionados com o mecanismo das transformaccedilotildees estruturais e pocircr em evidecircn-

cia a sobreposiccedilatildeo de sinais

Estes equipamentos aleacutem de possibilitarem medidas de baixos valores de variaccedilatildeo de entalpia possibilitam

ainda a utilizaccedilatildeo de pequenas quantidades de amostra (geralmente entre 1 e 20mg)

Procedimento experimental e equipamento utilizado

Os estudos de DSC foram realizados num caloriacutemetro Perkin-Elmer Pyris 1 equipado com sistema de refrige-

raccedilatildeo Intracooler com liacutequido de refrigeraccedilatildeo etilenoglicolaacutegua (11 vv) a ndash10ordmC usando azoto como gaacutes de

purga 20mLmin

As amostras foram preparadas em caacutepsulas em alumiacutenio de 10microl e 30microl Como ceacutelula de referecircncia usou-se uma

caacutepsula vazia idecircntica agrave usada para as amostras

A calibraccedilatildeo do aparelho foi feita de forma usual agrave velocidade de 10ordmCmin utilizada na grande maioria das

amostras A calibraccedilatildeo da temperatura [4647] foi realizada com padrotildees de elevada qualidade como o bifenilo

(CRM LGC 2610 Tfus = 6893plusmn003 ordmC) aacutecido benzoacuteico (CRM LGC 2606 Tfus = 12235 plusmn 002 ordmC) iacutendio

(Perkin-Elmer x = 9999 Tfus = 15660 ordmC) e cafeiacutena (substacircncia de calibraccedilatildeo Mettler Toledo ME 18 872

Tfus = 2356 plusmn 02 ordmC) A calibraccedilatildeo da entalpia foi realizada com iacutendio (∆fusH = 3286 plusmn 13 Jmol)

As amostras foram estudadas em ciclos de aquecimento arrefecimento a vaacuterias velocidade de varrimento

como seraacute referido posteriormente na apresentaccedilatildeo dos resultados e a calibraccedilatildeo confirmada a cada caso

60

4122 ndash Termomicroscopia

A termomicroscopia consiste na observaccedilatildeo microscoacutepica das amostras submetidas a aquecimento ou arrefeci-

mento usando luz polarizada As transformaccedilotildees que podem ocorrer na amostra em estudo podem ser obser-

vadas directamente na ocular do microscoacutepio ou registadas por meio de uma cacircmara fotograacutefica em viacutedeo com

a vantagem de serem gravadas e poderem ser estudadas em pormenor posteriormente Esta teacutecnica permite a

observaccedilatildeo dos efeitos dependentes da temperatura como por exemplo a fusatildeo dos cristais detecccedilatildeo de formas

cristalinas (polimorfismo)[48ndash49]

Com base no comportamento oacuteptico eacute costume dividir as substacircncias em dois grandes grupos Num o iacutendice

de refracccedilatildeo eacute independente da direcccedilatildeo de propagaccedilatildeo da radiaccedilatildeo apresenta um valor uacutenico para uma dada

substacircncia Estas substacircncias satildeo designadas opticamente por isotroacutepicas A este grupo pertencem os soacutelidos

amorfos e os soacutelidos cristalinos com arranjo reticular cuacutebico O outro grupo eacute caracterizado por apresentar um

iacutendice de refracccedilatildeo dependente da direcccedilatildeo de propagaccedilatildeo da luz As substacircncias que a ele pertencem satildeo

designadas opticamente por anisotroacutepicas Deste grupo fazem parte todos os soacutelidos cristalinos com excepccedilatildeo

daqueles que tecircm arranjo reticular cuacutebico

Na Figura 42 representa-se o dispositivo utilizado na observaccedilatildeo de uma amostra com luz polarizada

Figura 42 ndash Esquema de um sistema para observaccedilatildeo de uma amostra com luz polarizada

Um meio isotroacutepico natildeo altera a cor da radiaccedilatildeo que nela incide Contudo produz um decreacutescimo de intensida-

de da radiaccedilatildeo que torna visiacuteveis contornos na amostra e portanto permite acompanhar variaccedilotildees de forma e

volume que nela ocorram As amostras anisotroacutepicas apresentam cor diferente da luz incidente

Procedimento experimental e equipamento utilizado

O equipamento usado esquematicamente representado na Figura 43 eacute constituiacutedo por uma placa de aqueci-

mento DSC 600 da Linkam systems por um bloco central constituiacutedo por uma unidade CI94 cuja funccedilatildeo eacute

controlar a temperatura nas etapas de aquecimento arrefecimento uma unidade LNP942 que controla a

refrigeraccedilatildeo uma unidade VTO232 e um computador Intel (R) Pentium (R) 4 que controla todo o sistema A

ceacutelula eacute aquecida com um microforno cuja temperatura eacute controlada por sensores de Pt100 Para a observaccedilatildeo

Polarizador Amostra Analisador Detector

61

oacuteptica foi utilizado um microscoacutepio Leica DMRB uma cacircmara de viacutedeo Sony CCD-IRISRGB modelo DXC-

151 AP um monitor Sony HR Triniton modelo PVM-2053MD e um gravador de viacutedeo Sony SV0-1500P VHS

VCR Na anaacutelise de imagem usou-se o software da Linkam systems com RTVMS (Real Time Viacutedeo Measurement

System)

As amostras foram preparadas por dispersatildeo de uma pequena quantidade do material a estudar na ceacutelula da

amostra sendo esta coberta com uma tampa A dispersatildeo do material na ceacutelula permite estudar o comporta-

mento de partiacuteculas isoladas o que poderaacute ser uacutetil no caso da amostra ter comportamento heterogeacuteneo As

imagens foram obtidas por utilizaccedilatildeo combinada de luz polarizada e de compensadores de onda o que confere

agrave imagem de fundo uma cor uacutenica e natildeo negra Usou-se uma ampliaccedilatildeo de 200X

As amostras foram estudadas aquecendo a amostra entre os 25ordmC e a fusatildeo tendo sido usada uma velocidade

de 10ordmCmin

Figura 43 ndash Representaccedilatildeo esquemaacutetica do equipamento usado em termomicroscopia A ndash Placa de aquecimento B ndash

Microscoacutepio C ndash Cacircmara de viacutedeo D ndash Computador E ndash Interface graacutefica F ndash Sistema de controle da refri-

geraccedilatildeo G ndash Interface de computador H ndash Viacutedeo gravador I ndash Monitor J ndash Depoacutesito de azoto liacutequido

4123 ndash Conjugaccedilatildeo dos meacutetodos de Termomicroscopia e DSC

Os resultados obtidos a partir de medidas de DSC satildeo normalmente reprodutiacuteveis e quantitativos mas natildeo

podem estar sempre prontamente correlacionadas com a respectiva transformaccedilatildeo de fase ou reacccedilatildeo quiacutemica

que ocorre na substacircncia Tecircm sido feitas tentativas para melhorar alguns meacutetodos termoanaliacuteticos atraveacutes de

uma correlaccedilatildeo entre os seus resultados e as mudanccedilas fiacutesicas ou quiacutemicas da substacircncia em questatildeo As combi-

naccedilotildees destes dois meacutetodos tecircm demonstrado grande sucesso Os efeitos que natildeo mostram nenhuma mudanccedila

de entalpia significativa com DSC podem muitas vezes ser detectadas com microscopia Por outro lado as

investigaccedilotildees termomicroscoacutepicas requerem muitas vezes estimativas dos calores de transformaccedilatildeo fusatildeo e

cristalizaccedilatildeo[50ndash51]

62

4124 ndash Espectroscopia de Absorccedilatildeo no Infravermelho

A Espectroscopia de Absorccedilatildeo no IV estaacute associada ao uso de radiaccedilatildeo electromagneacutetica nesta regiatildeo do espec-

tro para estudar a composiccedilatildeo e a estrutura da mateacuteria

A energia associada agrave absorccedilatildeo na gama do infravermelho eacute capaz de promover transiccedilotildees vibracionais-

rotacionais vibracionais ou rotacionais Considerando que a faixa mais usual de utilizaccedilatildeo corresponde agrave regiatildeo

do infravermelho meacutedio (4000 a 400 cm-1) o estudo das transiccedilotildees vibracionais eacute o mais importante Para que

uma moleacutecula seja capaz de absorver no infravermelho eacute necessaacuterio que ela apresente variaccedilotildees de momento

dipolar associada ao modo vibracional considerado[3652ndash54]

Assim quando um material for avaliado utilizando radiaccedilatildeo infravermelha seraacute obtido um espectro que rela-

ciona absorvacircncia versus comprimento de onda (normalmente eacute utilizado o nuacutemero de onda que eacute o inverso do

comprimento de onda) que indica a ocorrecircncia ou natildeo de absorccedilatildeo pelo material de energia associada agravequele

comprimento de onda Como os grupos funcionais absorvem em diferentes comprimentos de onda eacute possiacutevel

identificar os grupos quiacutemicos presentes na amostra

O polimorfismo em cristais de compostos orgacircnicos eacute causado por diferentes arranjos estruturais da mesma

moleacutecula Se as interacccedilotildees moleculares no cristal satildeo bastantes fortes decorrentes de um fenoacutemeno como as

ligaccedilotildees de hidrogeacutenio as diferenccedilas nas formas polimoacuterficas podem ser evidenciadas com teacutecnicas como a

Espectroscopia de Absorccedilatildeo no Infravermelho IV

Reflectacircncia Total Atenuada (ATR)

Em 1961 Fahrenfort descreveu uma nova teacutecnica para obtenccedilatildeo de espectros de infravermelho para compostos

orgacircnicos a Reflectacircncia Total Atenuada (ATR ndash Attenuated Total Reflectance)

O modo de ATR eacute uma teacutecnica natildeo destrutiva que permite a obtenccedilatildeo de espectros de amostras soacutelidas ou

liacutequidas tais como soacutelidos pouco soluacuteveis poacutes pastas entre outras Eacute tambeacutem adequado para caracterizaccedilatildeo de

materiais que sejam demasiado finos ou que absorvam demasiado intensamente quando analisados por espec-

troscopia de transmitacircncia Na espectroscopia de infravermelhos por ATR a superfiacutecie da amostra eacute colocada

em contacto com a superfiacutecie de um cristal apropriado muitas vezes feito de Germeacutenio (Ge) ou de Seleneto de

Zinco (ZnSe) A radiaccedilatildeo infravermelha proveniente da fonte passa atraveacutes do cristal Quando o acircngulo de

incidecircncia na interface amostra cristal excede o acircngulo criacutetico a reflexatildeo total interna da radiaccedilatildeo ocorre e uma

onda evanescente eacute estabelecida na interface A radiaccedilatildeo eacute reflectida atraveacutes do cristal penetrando na amostra a

cada reflexatildeo ao longo da superfiacutecie do cristal (como esquematizado na figura seguinte Figura 44)

63

Figura 44 ndash Sistema ATR de muacuteltipla reflexatildeo

O feixe de radiaccedilatildeo perde energia no comprimento de onda em que o material da amostra absorve Apoacutes este

processo a radiaccedilatildeo atenuada resultante eacute direccionada do cristal para o percurso normal do feixe no espectro-

fotoacutemetro sendo medida pelo detector originando o espectro da amostra A profundidade da penetraccedilatildeo da

radiaccedilatildeo na amostra e o nuacutemero total de reflexotildees ao longo do cristal podem ser controlados pela variaccedilatildeo do

acircngulo de incidecircncia assim como pela selecccedilatildeo do tipo de cristal

Num espectrofotoacutemetro ATR tem de existir um contacto muito proacuteximo entre a amostra e a superfiacutecie do cris-

tal uma vez que o efeito ATR tem lugar nesta Daiacute que se utilize por vezes uma prensa de modo a garantir um

perfeito contacto entre a superfiacutecie da amostra e o cristal como no caso dos soacutelidos particulados

Nesta teacutecnica pouca ou nenhuma preparaccedilatildeo da amostra eacute requerida o que constitui uma grande vantagem nos

estudos de polimorfismo podendo ser usada na anaacutelise de uma grande variedade de soacutelidos e liacutequidos consoan-

te o tipo de cristal

Eacute importante realccedilar que apesar dos benefiacutecios esta teacutecnica possui algumas limitaccedilotildees que incluem a sensibili-

dade inferior em comparaccedilatildeo agrave proporcionada pelos meacutetodos convencionais

Procedimento experimental e equipamento utilizado

Os estudos de espectroscopia de absorccedilatildeo no infravermelho foram realizados num espectroacutemetro FTIR Ther-

moNicolet IR300 resoluccedilatildeo de 1cm-1 com a teacutecnica da pastilha de KBr e num PerkinElmer Spectrum 400 FT-

IRATR resoluccedilatildeo de 1cm-1

As amostras foram preparadas misturando-se uma certa quantidade de amostra com brometo de potaacutessio (cer-

ca de 07 mg de amostra e 100 mg de KBr)

4125 ndash Difracccedilatildeo de Raios X

Dentre as vaacuterias teacutecnicas de caracterizaccedilatildeo de materiais a teacutecnica de difracccedilatildeo de raios X eacute a mais indicada na

determinaccedilatildeo das fases cristalinas presentes nesses materiais Isto eacute possiacutevel porque nos cristais os aacutetomos se

64

ordenam em planos cristalinos separados entre si por distacircncias da mesma ordem de grandeza dos comprimen-

tos de onda dos raios X

Ao incidir um feixe de raios X num cristal o mesmo interage com os aacutetomos presentes originando o fenoacutemeno

de difracccedilatildeo A difracccedilatildeo de raios X ocorre segundo a Lei de Bragg (Equaccedilatildeo 1) a qual estabelece a relaccedilatildeo

entre o acircngulo de difracccedilatildeo e a distacircncia entre os planos que a originaram (caracteriacutesticos para cada fase cristali-

na)[55]

Figura 45 ndash Difracccedilatildeo de raios X e a Lei de Bragg[56]

A principal aplicaccedilatildeo da difracccedilatildeo de raios X refere-se agrave identificaccedilatildeo de compostos cristalinos sejam eles orgacirc-

nicos ou inorgacircnicos

Os planos de difracccedilatildeo e as suas respectivas distacircncias interplanares bem como as densidades de aacutetomos (elec-

trotildees) ao longo de cada plano cristalino satildeo caracteriacutesticas especiacuteficas e uacutenicas de cada substacircncia cristalina da

mesma forma que o padratildeo difractomeacutetrico por ela gerado Dentre as vantagens da teacutecnica de difracccedilatildeo de raios

X para a caracterizaccedilatildeo de fases destacam-se a simplicidade e rapidez do meacutetodo a confiabilidade dos resulta-

dos obtidos (pois o perfil de difracccedilatildeo obtido eacute caracteriacutestico para cada fase cristalina) a possibilidade de anaacutelise

de materiais compostos por uma mistura de fases e uma anaacutelise quantitativa destas fases[55]

Os ensaios de difracccedilatildeo de raios X de poacute foram realizados no Centro de Estudos de Materiais no Departamen-

to de Fiacutesica da Universidade de Coimbra

Procedimento experimental e equipamento utilizado

Foi preenchido um capilar de vidro com o poacute obtido pela moagem dos soacutelidos As amostras foram colocadas

num difractoacutemetro de poacute ENRAF-NONIUS (equipado com um detector CPS120 por INEL) e os dados foram

recolhidos durante 5h usando a geometria Debye-Scherrer Foi usada radiaccedilatildeo Cu Kα1 (λ = 1540598Aring) Como

calibrante externo foi usado o AlK(SO4)212H2O

Lei de Bragg nλ = 2d sen θ (Equaccedilatildeo 1) n nuacutemero inteiro (ordem de difracccedilatildeo) λ comprimento de onda dos raios X incidentes d distacircncia interplanar θ acircngulo de difracccedilatildeo

65

Bibliografia

[1] ndash Vencato I Estruturas Cristalinas por Difracccedilatildeo de Raios-X Caderno Brasileiro de Ensino de Fiacutesica Volume 5

(1988)

[2] ndash Atkins P Paula J Atkins Fiacutesico-Quiacutemica LTC Volume 1 7ordfEdiccedilatildeo (2003-2004)

[3] ndash Drago R Physical Methods For Chemists 2ordf Ed Saunders amp H B J College Publishers 17 (1992) 702

[4] ndash Giron D Thermochimica Acta 248 (1995) 1

[5] ndash Nangia A Accounts of Chemical Research 41 5 (2008) 595

[6] ndash Froehlich PE Gasparotto FS Journal of Basic and Applied Pharm Sciences 26 3 (2005) 205

[7] ndash Llinagraves A Goodman J Drug Discovery Today 13 516 (2008) 198

[8] ndash Costa L Universidade Federal do Rio Grande do Sul ldquoAvaliaccedilatildeo do Polimorfismo de Faacutermacos utiliza-

dos para a produccedilatildeo de medicamentos geneacutericos no Brasilrdquo (2005)

[9] ndash Lachman L Liebeman HA et all Teoria e Praacutetica na Induacutestria Farmacecircutica 1 (2005) 505

[10] ndash Bernstein J Crystal Polymorphism Engineering of Crystalline Materials Properties Springer Netherlands (2008) 87

[11] ndash Rodriacuteguez-Spong B Price C et all D Advanced Drug Delivery 56 (2004) 241

[12] ndash Buerger A Ramberger R Mikrochimica Acta 2 (1979) 259

[13] ndash Erdemir D Lee A et all Accounts of Chemical Research 42 (2009) 621

[14] ndash Manrich S Zanotto E et all Poliacutemeros Ciecircncia e Tecnologia ldquoAplicabilidade da Teoria Claacutessica da Nuclea-

ccedilatildeo Modificada (CD-CNT) agrave Cristalizaccedilatildeo de Poliacutemerosrdquo

[15] ndash Aaltonen J Allesoslash M et all European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics 71 (2009) 23

[16] ndash Chis V Picircrnau A et all Chemical Physics 316 (2005) 153

[17] ndash wwwffuppttoxicologiamonografiasano0304TuberculosedocPIRAZINAMIDAhtml

[18] ndash Becker C Dressman JB et all Journal of Pharmaceutical Sciences 97 9 (2008) 3709

[19] ndash Takaki Y Sasada Y Watanabeacute T Acta Crystallographica 13 (1960) 693

[20] ndash Ro G Sorum H Acta Crystallographica B28 (1972) 991

[21] ndash Ro G Sorum H Acta Crystallographica B28 (1972) 1677

[22] ndash Nakata K Takaki Y Memoirs of Osaka Kyoiku University Ser III Natural science and applied science 36 (1987)

93

[23] ndash Borba A Albrecht M et all Physical Chemistry Chemical Physics 10 (2008) 7010

[24] ndash Takano T Sasada Y et all Acta Crystallographica 21 (1966) 514

[25] ndash Borba A Zavaglia A et all Journal of Physical Chemistry A 112 (2008) 45

[26] ndash Marques L Departamento e Centro de Quiacutemica da Universidade de Eacutevora ldquoO Ibuprofeno Um faacutermaco com

sucessordquo

[27] ndash Perlovich G Kurkov S et all Journal of Pharmaceutical Sciences 93 (2004) 654

[28] ndash Rasenack N Muumlller B International Journal of Pharmaceutics 245 (2002) 9

[29] ndash Carvalho P Cass Q et all Brazilian Journal of Chemical Engineering 23 (2006) 291

[30] ndash Khan G Jiabi Z Drug Development and Industrial Pharmacy 24(5) (1998) 463

[31] ndash Rasenack N Muumlller W Development and Industrial Pharmacy 28 (2002) 1077

66

[32] ndash Dudognon E Danegravede F et all Pharmaceutical Research 25 (2008) 2853

[33] ndash wwwscribdcomdoc4003825Fisica-Difraccao-de-Raio-X (28082010)

[34] ndash Delgado M Marquez F et all Spectroscopy Lett 21 (1998) 841

[35] ndash Lautie A Froment F et all Spectroscopy Lett 9 (1976) 289

[36] ndash Chis V Pirnau A et all Chemical Physics 316 (2005) 153

[37] ndash Kalkar K Bhosekar M et all Spectrochimica Acta Part A 45 (1989) 635

[38] ndash Favila A Gallo M Mitnik D Journal of Molecular Modeling 13 (2007) 505

[39] ndash Gunasekaran S Sailatha E et all Indian Journal of Pure and Applied Physics 47 (2009) 259

[40] ndash Akyuz S Journal of Molecular Structure 651 (2003) 541

[41] ndash Jurneacuteen P Werngren J et all Antimicrobial Agents and Chemotheraphy 52 5 (2008) 1852

[42] ndash Garekani H Sadeghi F et all Drug Development and Industrial Pharmacy 27(8) (2001) 803

[43] ndash Kawakami K Miyoshi K et all Journal of Pharmaceuticals Sciences 95 (2006) 1354

[44] ndash Lee T Chang G Crystal Growth and Design 9 (2009) 3551

[45] ndash Xue Y Zhao Q et all Journal of Colloid and Interface Science 243 (2001) 388

[46] ndash Sabbah R An W et all Thermochimica Acta 331 (1999) 93

[47] ndash Gatta G Richardson J et all Pure and Applied Chemistry 78 (2006) 1455

[48] ndash Seefeldt K Miller J et all Journal of Pharmaceutical Sciences 96 5 (2007) 1147

[49] ndash Charsley E Stewart C et all Journal of Thermal Analysis and Calorimetry 72 (2003) 1087

[50] ndash Celis K Driessche I et all Measurement Science Review 1 1 (2001) 181

[51] ndash Wiedemann H Bayer G Journal of Thermal Analysis 30 (1985) 1273

[52] ndash wwwgooglept

[53] ndash Brittain H Journal of Pharmaceutical Sciences 86 4 (1997) 405

[54] ndash Norris T Aldridge P Sekulic S Analyst 122 (1997) 549

[55] ndash Albers A Melchiades F et all Ceracircmica 48 305 (2002) 34

[56] ndash Kahn H PMI-2201 Difracccedilatildeo de Raios X 1

[57] ndash Tuberculosis 88 2 (2008) 141

[58] ndash Akyuz S Journal of Molecular Structure 651-653 (2003) 541

[59] ndash Brittain H (ed) Physical Characterization of Pharmaceutical Solids (1995)

[60] ndash Šestaacutek J Comprehensive Analytical Chemistry XII XI (1984)

[61] ndash Casimiro MH Leal JP et all Anaacutelise Calorimeacutetrica aplicada a Poliacutemeros Bioloacutegicos 29

[62] ndash Yu-Chu M Li Thermochimica Acta 476 (2008) 1

[63] ndash Morbidoni H Quiacutemica Viva 3 (2004)

[64] ndash Yoshida S Pharmaceutical Society of Japan 11 5 (1963) 628

[65] ndash Sreevatsan S Pan X et all Antimicrobial Agents and Chemotheraphy 41 3 (1997) 636

[66] ndash Wesotowski M Konarski T Journal of Thermal Analysis 45 (1995) 1199

[67] ndash Vippagunta S Brittain H Grant D Advanced Drug Delivery 48 (2001) 3

[68] ndash Nunes S Euseacutebio M et all International Journal of Pharmaceutics 285 (2004) 13

[69] ndash Akalin E Akyuz S Vibrational Spectroscopy 42 (2006) 333

[70] ndash Szablowicz M Karpiński A et all Transition Metal Chemistry 31 (2006) 1075

67

[71] ndash Castro R Maria T et all Crystal Growth amp Design 10 (2010) 274

[72] ndash Correcirca R Lima D et all Laboratoacuterio de Cristalografia Instituto de Fiacutesica de Satildeo CarlosUSP

[73] - Buerger A Ramberger R Mikrochimica Acta 2 (1979) 273

[74] ndash Wirth D Stephenson G Organic Process Research amp Development 1 (1997) 55

[75] ndash Wang Y Li Y et all Spectrochimica Acta Part A 56 (2000) 2637

[76] ndash Byrn S Pfeiffer R et all Pharmaceutical Research 12 (1995) 945

[77] ndash Khankari R Grant D Thermochimica Acta 248 (1995) 61

[78] ndash Gavezzotti A Fillippini G Journal of the American Chemical Society 117 (1995) 12299

[79] ndash Hancock B Zografi G Journal of Pharmaceuticals Sciences 86 (1997) 1

[80] ndash Yu L Advanced Drug Delivery Reviews 48 (2001) 27

[81] ndash Kitamura M Journal of Crystal Growth 237-239 (2002) 2205

[82] ndash Snider D Addicks W et all Advanced Drug Delivery Reviews 56 (2004) 391

[83] ndash Allesoslash M Berg F et all Journal of Pharmaceuticals Sciences 97 (2008) 2145

[84] ndash Lerdkanchanaporn S Dollimore D Journal of Thermal Analysis 49 (1997) 879

[85] ndash Beach J Park M et all Pharmaceutical Development and Technology 10 (2005) 413

[86] ndash Passerini N Albertini B et all European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics 15 (2002) 71

68

69

Apecircndice

70

71

Algoriacutetmo de decisatildeo Q6A

(1)

Pesquisa de polimor-fos com o novo

faacutermaco

Apresenta diferentes polimorfos

NAtildeO Nenhuma acccedilatildeo a ser

tomada

SIM

Caracterizar as formas por - Difracccedilatildeo de raios-X de poacute - DSC Anaacutelise Teacutermica - Microscopia - Espectroscopia

IR PARA 2

72

(2)

Os polimorfos apre-sentam diferentes

propriedades

NAtildeO

SIM

Afecta a seguranccedila e a eficaacutecia do faacutermaco

Nenhum teste ou criteacuterio de aceitaccedilatildeo para o faacutermaco

NAtildeO

SIM

Estabelecer um criteacuterio de aceitaccedilatildeo para os polimorfos do faacutermaco IR PARA 3

73

(3)

Observa-se em (1) que primeiramente se estabelecem as caracteriacutesticas das possiacuteveis formas cristalinas do faacuter-

maco e as suas propriedades fiacutesico-quiacutemicas conforme o caso bem como a sua forma de detecccedilatildeo pelas meto-

dologias indicadas

Posteriormente a acccedilatildeo (2) visa estabelecer o impacto destas formas polimoacuterficas na seguranccedila e eficaacutecia do

faacutermaco auxiliando na determinaccedilatildeo de criteacuterios de aceitaccedilatildeo do faacutermaco e na avaliaccedilatildeo do risco sanitaacuterio que

representa tal fenoacutemeno num caso especiacutefico Havendo este risco o ICH estabeleceu em (3) vias de monitori-

zaccedilatildeo das alteraccedilotildees

O faacutermaco encontra-se dentro dos criteacuterios de

aceitaccedilatildeo dos ensaios de qualidade com modifica-

ccedilatildeo na proporccedilatildeo dos polimorfos

SIM Nenhum teste ou criteacuterio de aceitaccedilatildeo

para o faacutermaco

NAtildeO

Monitorar o polimorfismo durante a estabilidade do faacutermaco

A modificaccedilatildeo pode afectar a seguranccedila ou a

eficaacutecia

NAtildeO Natildeo haacute necessidade de estabelecer criteacuterios de aceitaccedilatildeo para polimorfis-

mo do faacutermaco

SIM

Estabelecer criteacuterios de aceitaccedilatildeo consis-tente com a seguranccedila eou eficaacutecia

48

Tabela 210 ndash Valores de temperatura e de entalpia da transiccedilatildeo de fase registada no aquecimento do ibuprofeno

cristalizado de acetona β = 10ordmCmin e β = 2ordmCmin

A partir dos resultados apresentados na Tabela 210 podemos concluir que os cristais obtidos por cristalizaccedilatildeo a

baixa temperatura fundem aproximadamente 1ordmC abaixo dos cristais obtidos por cristalizaccedilatildeo agrave temperatura

ambiente Verifica-se ainda que mesmo a velocidades de varrimento diferentes os cristais obtidos nas mesmas

condiccedilotildees apresentam temperatura de fusatildeo muito semelhante

Os termogramas obtidos no estudo do ibuprofeno cristalizado de n-hexano (P1 e P2) por calorimetria dife-

rencial de varrimento com velocidades de varrimento diferentes (β = 10ordmCmin e β = 2ordmCmin) estatildeo apre-

sentados na Figura 236 e na Tabela 211

70 75 80

12

14

16

18

20

22

24

26

28

30

32

34

36

38

Flu

xo

de

Ca

lor

(mW

)

Temperatura (C)

2 - Cristalizaccedilao a frio

1 - Cristalizaccedilao agrave T amb

70 75 80

20

22

24

26

28

30

Flu

xo d

e C

alo

r (m

W)

Temperatura (C)

4 - Cristalizaccedilao a frio

3 - Cristalizaccedilao agrave T amb

Figura 236 ndash Curva de DSC para o IBP cristalizado de n-hexano procedimentos P1rsquo e P2rsquo aquecimento de 25ordmC ateacute

95ordmC a) β = 10ordmCmin 1 m = 143mg 2 m = 139 mg b) β = 2ordmCmin 3 m = 140mg 4 m = 137 mg

A partir dos resultados podemos concluir que os cristais obtidos agrave temperatura ambiente e os cristais obtidos

com a cristalizaccedilatildeo a frio natildeo apresentam grande diferenccedila a niacutevel de temperatura e entalpia de fusatildeo No entan-

to o sinal obtido a partir da amostra cristalizada agrave temperatura ambiente aquecida tanto a 10ordmCmin como a

2ordmCmin apresenta-se dividido apesar da divisatildeo ser mais notoacuteria a 2ordmCmin

Cristalizaccedilatildeo agrave T amb Cristalizaccedilatildeo a frio

β 10ordmCmin 2ordmCmin 10ordmCmin 2ordmCmin

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

1 747 215 751 203 733 223 737 232

2 739 233 731 201 733 219 738 228

3 752 228 731 219 744 223 739 229

4 749 237 745 237 738 223 739 231

5 752 249 746 243 742 218 740 230

6 749 235 760 241 743 224 736 229

Meacutedia e desvio padratildeo 748plusmn05 233plusmn11 744plusmn10 224plusmn17 739plusmn05 222plusmn03 738plusmn02 230plusmn02

a) b)

49

Tabela 211 ndash Valores de temperatura e de entalpia da transiccedilatildeo de fase registada no aquecimento do ibuprofeno

cristalizado de n-hexano β = 10ordmCmin e β = 2ordmCmin

A partir dos resultados obtidos por DSC verificou-se que tanto a amostra cristalizada de acetona como a amos-

tra cristalizada de n-hexano ambas agrave temperatura ambiente apresentavam um pico de fusatildeo composto o que

pode indicar a ocorrecircncia de transiccedilotildees soacutelido-soacutelido e aleacutem disso temperatura de fusatildeo que difere da das

amostras obtidas na Sigma e na USP Sendo assim fez-se um estudo mais pormenorizado das amostras cristali-

zadas de n-hexano por comparaccedilatildeo com as amostras de ibp da Sigma e da USP por espectroscopia de IV para

caracterizaccedilatildeo da forma inicial A Figura 237 mostra os espectros de espectroscopia de IV-ATR das amostras

3000 2800 2600 2400

000

005

010

015

020

2540

2540

2540

2542

2601

2601

2601

2601

2631

2631

2631

2631

2729

2728

2728

2728

2850

2850

2850

2850

2868

2868

2868

2868

2877

2875

2875

2876

2924

2922

2922

2924

2954

2954

2956

Ab

so

rvacirc

ncia

(u

a

)

Numero de Onda (cm-1)

IBP USP

IBP comercial

IBP n-Hexano (frio)

IBP n-Hexano (Tamb)

2954

1800 1600 1400 1200 1000 800

000

005

010

015

020

025

030

035

040

045

050668

690747

779

849

867936

948

9701007

1070

1092

1124

1184

1231

12681320

1379

1419

14621506

Ab

so

rvacircncia

(u

a

)

Numero de Onda (cm-1)

IBP USP

IBP comercial

IBP n-Hexano (frio)

IBP n-Hexano (Tamb)

1712

Figura 237 ndash Espectro de IV (25ordmC) ibp USP ibp Sigma e ibp cristalizado de n-hexano a) 3100 ndash 2400 cm-1 b) 1800 ndash

650 cm-1

Os espectros de infravermelho das amostras a 25ordmC apontam para que se trate da mesma forma polimoacuterfica

Espectros de difracccedilatildeo de raios-X de poacute da amostra da Sigma e da amostra obtida por cristalizaccedilatildeo em n-

hexano natildeo mostraram tambeacutem diferenccedilas

Assim sendo a partir destes resultados natildeo satildeo detectadas diferenccedilas significativas entre as amostras de partida

e entatildeo as diferenccedilas registadas no comportamento teacutermico natildeo apontam para polimorfismo mas para altera-

ccedilotildees na formaccedilatildeo dos cristais nomeadamente no crescimento e tamanho das partiacuteculas[43ndash45] Estudos adicio-

nais satildeo necessaacuterios para confirmar esta hipoacutetese

Cristalizaccedilatildeo agrave T amb Cristalizaccedilatildeo a frio

β 10ordmCmin 2ordmCmin 10ordmCmin 2ordmCmin

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

1 741 224 744 236 742 247 744 249

2 744 223 748 234 746 242 742 247 3 740 225 745 238 743 246 740 242

4 743 227 747 237 743 243 745 240 Meacutedia e desvio padratildeo 742plusmn02 225plusmn02 746plusmn02 236plusmn02 743plusmn01 244plusmn02 743plusmn02 245plusmn04

50

51

Capiacutetulo 3

52

53

3 Conclusotildees

Alguns pontos discutidos nesta dissertaccedilatildeo merecem ser referidos como observaccedilotildees conclusivas A Calorime-

tria Diferencial de Varrimento (DSC) eacute um valioso instrumento de investigaccedilatildeo para caracterizar formas poli-

moacuterficas Com esta teacutecnica recolhe-se uma grande riqueza de informaccedilatildeo em relaccedilatildeo agrave estabilidade da substacircn-

cia em estudo tipo de transformaccedilatildeo que ocorre a uma dada temperatura por aquecimento ou arrefecimento e

mecanismo que preside a cada uma das transformaccedilotildees observadas Mas por si soacute esta teacutecnica natildeo eacute suficiente

para identificar a existecircncia de diferentes polimorfos de um mesmo composto Daiacute haver a necessidade de efec-

tuar um estudo mais completo utilizando teacutecnicas como a termomicroscopia espectroscopia de absorccedilatildeo no

infravermelho e ainda difracccedilatildeo de raios X de poacute

Conseguiram obter-se amostras puras de trecircs formas polimoacuterficas da pirazinamida a forma alfa (PZA comercial

e cristalizada em aacutegua) a forma delta (PZA cristalizada de acetona) e a forma gama (PZA obtida por liofiliza-

ccedilatildeo) as quais foram caracterizadas por espectroscopia de infravermelho

O polimorfo alfa da pirazinamida (α-PZA) e a forma delta (δ-PZA) por aquecimento transformam-se no poli-

morfo gama (γ-PZA) A forma gama por sua vez por aquecimento natildeo sofre qualquer transformaccedilatildeo de fase

ateacute agrave fusatildeo Foi possiacutevel tambeacutem identificar a transiccedilatildeo δrarrα em amostra do polimorfo delta quando contami-

nado com a forma alfa

Podemos ainda concluir mediante os resultados obtidos e com os conhecimentos adquiridos que estamos

perante casos de enantiotropia sendo o polimorfo delta a forma termodinamicamente estaacutevel agrave temperatura

ambiente Todos os polimorfos de pirazinamida satildeo cineticamente estaacuteveis agrave temperatura ambiente

No que diz respeito agrave picolinamida eacute interessante verificar a semelhanccedila do perfil das bandas do espectro da

picolinamida comercial na regiatildeo de elongaccedilatildeo do NndashH com o dos espectros dos polimorfos α e δ da pirazi-

namida Relembremos que nestas duas fases da pirazinamida haacute associaccedilatildeo molecular com a formaccedilatildeo de dois

diacutemeros centrossimeacutetricos que estatildeo tambeacutem presentes no cristal da forma I da picolinamida Verificou-se

ainda que a amostra comercial de picolinamida quando sujeita a moagem sofre alteraccedilatildeo da forma polimoacuterfica

No estudo realizado por DSC foi possiacutevel identificar pelo menos duas formas polimoacuterficas

Em ciclos de aquecimento arrefecimento verifica-se que o arrefecimento do fundido pode resultar em forma-

ccedilatildeo de estruturas diferentes em ciclos diferentes

A cristalizaccedilatildeo em acetato de etilo a 4ordmC aponta para a existecircncia de polimorfos gerados concomitantemente

por este meacutetodo de cristalizaccedilatildeo Estatildeo previstas novas experiecircncias para verificar a reprodutibilidade dos resul-

tados e caso esta se confirme a investigaccedilatildeo dos soacutelidos obtidos por difracccedilatildeo de raios-X de poacute e de monocris-

tal Quanto ao estudo das amostras cristalizadas em etanol e acetato de etilo em ensaios realizados dois meses

apoacutes a preparaccedilatildeo das amostras verificou-se que natildeo ocorreu alteraccedilatildeo na amostra cristalizada de etanol

enquanto que evoluccedilatildeo niacutetida teve lugar na amostra cristalizada de acetato de etilo por evaporaccedilatildeo do solvente agrave

temperatura ambiente

No estudo das amostras do ibuprofeno a partir dos resultados obtidos por DSC verificou-se que tanto a amos-

tra cristalizada de acetona como a amostra cristalizada de n-hexano ambas agrave temperatura ambiente apresenta-

54

vam um pico de fusatildeo composto o que poderia indicar a presenccedila de uma mistura de polimorfos mas atraveacutes

de um estudo mais pormenorizado usando Espectroscopia de Infravermelho e Difracccedilatildeo de Raios-X de poacute

esta hipoacutetese natildeo eacute aparentemente suportada podendo a divisatildeo dos picos dever-se ao tamanho das partiacuteculas

formadas durante o crescimento dos cristais Esta hipoacutetese teraacute de ser confirmada em trabalho futuro Este eacute

um exemplo interessante da importacircncia da utilizaccedilatildeo combinada de diferentes meacutetodos de estudo na investiga-

ccedilatildeo de polimorfismo

55

Capiacutetulo 4

56

57

4 Experimental

41 Materiais e Meacutetodos

411 ndash Materiais

4111 - Preparaccedilatildeo das amostras

A pirazinamida utilizada neste trabalho foi fornecida pela Fluka com uma pureza superior a 99 As amostras

de partida de picolinamida e ibuprofeno foram adquiridas agrave Sigma com purezas de 98 e 99 respectivamen-

te tendo-se usado tambeacutem ibuprofeno padratildeo USP

Na geraccedilatildeo das formas polimoacuterficas da pirazinamida foram usados diferentes processos de cristalizaccedilatildeo No

procedimento cristalizaccedilatildeo a partir de soluccedilotildees P1 usaram-se ~ 005 mmol do composto de partida dissolvidas

em 6 mL de um dado solvente agrave temperatura ambiente as soluccedilotildees foram filtradas para uma caixa de Petri e o

solvente evaporado agrave temperatura ambiente (~ 20ordmC) Foram usados como solventes aacutegua acetona dioxano

acetonitrilo e os soacutelidos obtidos foram analizados apoacutes um periacuteodo de duas semanas O segundo procedimento

ensaiado P2 consistiu num processo de liofilizaccedilatildeo efectuado num equipamento Labconco 5 soluccedilatildeo aquosa

preacute-congelada a -80ordmC ciclo de liofilizaccedilatildeo -30ordmC durante 2h -10ordmC durante 4h 0ordmC durante 6h 5ordmC durante

6h 10ordmC durante 48h e depois mantida agrave temperatura ambiente

No caso da picolinamida foi avaliada a formaccedilatildeo de formas soacutelidas usando o procedimento P1 descrito para a

pirazinamida (P1) empregando como solventes acetato de etilo e etanol tendo-se tambeacutem estudado cristaliza-

dos a partir do fundido (P2)

Na geraccedilatildeo das formas polimoacuterficas do ibuprofeno foram igualmente usados diferentes processos de cristaliza-

ccedilatildeo usando diferentes condiccedilotildees O procedimento 1 (P1) foi realizado da mesma forma da usada em P1 da

pirazinamida No procedimento 2 (P2) as soluccedilotildees foram preparadas da mesma forma que em P1 e apoacutes a

filtraccedilatildeo foram colocadas num frigoriacutefico a 4ordmC e o solvente evaporou a esta temperatura

Foram utilizados solventes de qualidade analiacutetica

412 ndash Meacutetodos

4121 ndash Calorimetria Diferencial de Varrimento (DSC)

A teacutecnica de Calorimetria Diferencial de Varrimento (DSC) ocupa um lugar de relevo de entre os meacutetodos de

investigaccedilatildeo da estrutura dos soacutelidos Trata-se de um meacutetodo largamente vulgarizado para o qual se dispotildee de

58

equipamento que apresenta na actualidade muitas potencialidades e que permite a obtenccedilatildeo de propriedades

termodinacircmicas com elevado grau de precisatildeo

A Calorimetria Diferencial de Varrimento eacute uma teacutecnica de anaacutelise teacutermica que regista a diferenccedila de fluxo teacuter-

mico entre a amostra e a referecircncia em funccedilatildeo do tempo ou da temperatura no decorrer de um programa de

temperatura preacute-seleccionado Eacute um meacutetodo de variaccedilatildeo entaacutelpica no qual a diferenccedila no fornecimento de

energia caloriacutefica entre uma substacircncia e um material de referecircncia eacute medida em funccedilatildeo da temperatura

enquanto a substacircncia em estudo e a referecircncia satildeo submetidas a um mesmo programa de aquecimento rigoro-

samente controlado

Estas medidas fornecem dados qualitativos e quantitativos em processos endoteacutermicos (absorccedilatildeo de energia

caloriacutefica) e exoteacutermicos (libertaccedilatildeo de energia caloriacutefica) permitindo obter informaccedilotildees referentes a alteraccedilotildees

de propriedades fiacutesicas eou quiacutemicas com por exemplo temperaturas caracteriacutesticas (temperatura de fusatildeo

cristalizaccedilatildeo transiccedilatildeo viacutetrea) grau de cristalinidade de um poliacutemero diagramas de fase entalpias de transiccedilatildeo

de fase e de reacccedilatildeo estabilidade teacutermica e oxidativa grau de pureza e cineacutetica de reacccedilotildees Por este motivo a

DSC eacute amplamente aplicada na caracterizaccedilatildeo de materiais orgacircnicos e inorgacircnicos cristalinos e amorfos assim

como nas induacutestrias farmacecircutica e cosmeacutetica alimentar etc

Como limitaccedilotildees desta teacutecnica refira-se a dificuldade de interpretaccedilatildeo (acontece algum processo mas qual)

requerendo normalmente outros meacutetodos complementares para a interpretaccedilatildeo dos resultados Para aleacutem dis-

so necessita de calibraccedilatildeo em toda a gama de temperatura

De acordo com os princiacutepios operacionais os caloriacutemetros diferenciais de varrimento podem ser divididos em

dois tipos de potecircncia compensada e de fluxo de energia caloriacutefica Neste trabalho utilizou-se o DSC do pri-

meiro tipo

Nos caloriacutemetros diferenciais de varrimento de potecircncia compensada (Figura 41) as ceacutelulas ou plataformas

onde se colocam a amostra e a referecircncia encontram-se equipadas individualmente com um sensor de resistecircn-

cia de platina que mede a temperatura de cada uma e uma resistecircncia de aquecimento

Figura 41 ndash Caloriacutemetro diferencial de varrimento de potecircncia compensada

Quando eacute detectada uma diferenccedila de temperatura entre a amostra e a referecircncia devido a uma alteraccedilatildeo da

amostra eacute alterada a energia teacutermica ( tH partpart ) fornecida agrave amostra de modo a manter um diferencial de tem-

peraturas nulo entre ambas (Tamostra = Treferecircncia) Uma vez que essa quantidade de energia eacute exactamente equiva-

1 ndash Resistecircncia de aquecimento 2 ndash Termoacutemetro

59

lente agrave quantidade de energia absorvida ou libertada na transformaccedilatildeo ocorrida na amostra o seu registo forne-

ce uma medida calorimeacutetrica directa da energia associada agrave transformaccedilatildeo

Como todos os instrumentos de medida os aparelhos de DSC apresentam um certo tempo de resposta devido

a alguma resistecircncia teacutermica o que se traduz pelo aparecimento de desvios da linha de base Para aumentar o

rigor das determinaccedilotildees o sinal calorimeacutetrico (SC) determinado pelo aparelho a aacuterea do pico eacute calibrado

determinando-se uma constante de calibraccedilatildeo K tal que realQ

SCK = sendo Qreal a energia caloriacutefica realmente

dissipado na ceacutelula A constante K eacute assim funccedilatildeo da temperatura da atmosfera em torno das ceacutelulas e de

quaisquer resistecircncias que conduzam a perdas de energia caloriacutefica As temperaturas de fusatildeo de padrotildees como

o iacutendio estanho chumbo por exemplo podem ser utilizadas para calibrar a temperatura indicada pelo equipa-

mento enquanto que a entalpia de fusatildeo destas substacircncias pode ser utilizada na calibraccedilatildeo do sinal calorimeacutetri-

co

Podem realizar-se ciclos de aquecimento arrefecimento percorridos entre a temperatura do azoto liacutequido e

700ordmC que eacute o limite superior de utilizaccedilatildeo da instrumentaccedilatildeo deste tipo recolhendo uma grande riqueza de

informaccedilatildeo relativamente agrave estabilidade da substacircncia em estudo tipo de transformaccedilatildeo que ocorre a uma dada

temperatura por aquecimento ou arrefecimento mecanismo que preside a cada uma das transformaccedilotildees obser-

vadas etc

Aproveitando as potencialidades do equipamento fazendo variar a velocidade de varrimento eacute ainda possiacutevel

estudar aspectos importantes relacionados com o mecanismo das transformaccedilotildees estruturais e pocircr em evidecircn-

cia a sobreposiccedilatildeo de sinais

Estes equipamentos aleacutem de possibilitarem medidas de baixos valores de variaccedilatildeo de entalpia possibilitam

ainda a utilizaccedilatildeo de pequenas quantidades de amostra (geralmente entre 1 e 20mg)

Procedimento experimental e equipamento utilizado

Os estudos de DSC foram realizados num caloriacutemetro Perkin-Elmer Pyris 1 equipado com sistema de refrige-

raccedilatildeo Intracooler com liacutequido de refrigeraccedilatildeo etilenoglicolaacutegua (11 vv) a ndash10ordmC usando azoto como gaacutes de

purga 20mLmin

As amostras foram preparadas em caacutepsulas em alumiacutenio de 10microl e 30microl Como ceacutelula de referecircncia usou-se uma

caacutepsula vazia idecircntica agrave usada para as amostras

A calibraccedilatildeo do aparelho foi feita de forma usual agrave velocidade de 10ordmCmin utilizada na grande maioria das

amostras A calibraccedilatildeo da temperatura [4647] foi realizada com padrotildees de elevada qualidade como o bifenilo

(CRM LGC 2610 Tfus = 6893plusmn003 ordmC) aacutecido benzoacuteico (CRM LGC 2606 Tfus = 12235 plusmn 002 ordmC) iacutendio

(Perkin-Elmer x = 9999 Tfus = 15660 ordmC) e cafeiacutena (substacircncia de calibraccedilatildeo Mettler Toledo ME 18 872

Tfus = 2356 plusmn 02 ordmC) A calibraccedilatildeo da entalpia foi realizada com iacutendio (∆fusH = 3286 plusmn 13 Jmol)

As amostras foram estudadas em ciclos de aquecimento arrefecimento a vaacuterias velocidade de varrimento

como seraacute referido posteriormente na apresentaccedilatildeo dos resultados e a calibraccedilatildeo confirmada a cada caso

60

4122 ndash Termomicroscopia

A termomicroscopia consiste na observaccedilatildeo microscoacutepica das amostras submetidas a aquecimento ou arrefeci-

mento usando luz polarizada As transformaccedilotildees que podem ocorrer na amostra em estudo podem ser obser-

vadas directamente na ocular do microscoacutepio ou registadas por meio de uma cacircmara fotograacutefica em viacutedeo com

a vantagem de serem gravadas e poderem ser estudadas em pormenor posteriormente Esta teacutecnica permite a

observaccedilatildeo dos efeitos dependentes da temperatura como por exemplo a fusatildeo dos cristais detecccedilatildeo de formas

cristalinas (polimorfismo)[48ndash49]

Com base no comportamento oacuteptico eacute costume dividir as substacircncias em dois grandes grupos Num o iacutendice

de refracccedilatildeo eacute independente da direcccedilatildeo de propagaccedilatildeo da radiaccedilatildeo apresenta um valor uacutenico para uma dada

substacircncia Estas substacircncias satildeo designadas opticamente por isotroacutepicas A este grupo pertencem os soacutelidos

amorfos e os soacutelidos cristalinos com arranjo reticular cuacutebico O outro grupo eacute caracterizado por apresentar um

iacutendice de refracccedilatildeo dependente da direcccedilatildeo de propagaccedilatildeo da luz As substacircncias que a ele pertencem satildeo

designadas opticamente por anisotroacutepicas Deste grupo fazem parte todos os soacutelidos cristalinos com excepccedilatildeo

daqueles que tecircm arranjo reticular cuacutebico

Na Figura 42 representa-se o dispositivo utilizado na observaccedilatildeo de uma amostra com luz polarizada

Figura 42 ndash Esquema de um sistema para observaccedilatildeo de uma amostra com luz polarizada

Um meio isotroacutepico natildeo altera a cor da radiaccedilatildeo que nela incide Contudo produz um decreacutescimo de intensida-

de da radiaccedilatildeo que torna visiacuteveis contornos na amostra e portanto permite acompanhar variaccedilotildees de forma e

volume que nela ocorram As amostras anisotroacutepicas apresentam cor diferente da luz incidente

Procedimento experimental e equipamento utilizado

O equipamento usado esquematicamente representado na Figura 43 eacute constituiacutedo por uma placa de aqueci-

mento DSC 600 da Linkam systems por um bloco central constituiacutedo por uma unidade CI94 cuja funccedilatildeo eacute

controlar a temperatura nas etapas de aquecimento arrefecimento uma unidade LNP942 que controla a

refrigeraccedilatildeo uma unidade VTO232 e um computador Intel (R) Pentium (R) 4 que controla todo o sistema A

ceacutelula eacute aquecida com um microforno cuja temperatura eacute controlada por sensores de Pt100 Para a observaccedilatildeo

Polarizador Amostra Analisador Detector

61

oacuteptica foi utilizado um microscoacutepio Leica DMRB uma cacircmara de viacutedeo Sony CCD-IRISRGB modelo DXC-

151 AP um monitor Sony HR Triniton modelo PVM-2053MD e um gravador de viacutedeo Sony SV0-1500P VHS

VCR Na anaacutelise de imagem usou-se o software da Linkam systems com RTVMS (Real Time Viacutedeo Measurement

System)

As amostras foram preparadas por dispersatildeo de uma pequena quantidade do material a estudar na ceacutelula da

amostra sendo esta coberta com uma tampa A dispersatildeo do material na ceacutelula permite estudar o comporta-

mento de partiacuteculas isoladas o que poderaacute ser uacutetil no caso da amostra ter comportamento heterogeacuteneo As

imagens foram obtidas por utilizaccedilatildeo combinada de luz polarizada e de compensadores de onda o que confere

agrave imagem de fundo uma cor uacutenica e natildeo negra Usou-se uma ampliaccedilatildeo de 200X

As amostras foram estudadas aquecendo a amostra entre os 25ordmC e a fusatildeo tendo sido usada uma velocidade

de 10ordmCmin

Figura 43 ndash Representaccedilatildeo esquemaacutetica do equipamento usado em termomicroscopia A ndash Placa de aquecimento B ndash

Microscoacutepio C ndash Cacircmara de viacutedeo D ndash Computador E ndash Interface graacutefica F ndash Sistema de controle da refri-

geraccedilatildeo G ndash Interface de computador H ndash Viacutedeo gravador I ndash Monitor J ndash Depoacutesito de azoto liacutequido

4123 ndash Conjugaccedilatildeo dos meacutetodos de Termomicroscopia e DSC

Os resultados obtidos a partir de medidas de DSC satildeo normalmente reprodutiacuteveis e quantitativos mas natildeo

podem estar sempre prontamente correlacionadas com a respectiva transformaccedilatildeo de fase ou reacccedilatildeo quiacutemica

que ocorre na substacircncia Tecircm sido feitas tentativas para melhorar alguns meacutetodos termoanaliacuteticos atraveacutes de

uma correlaccedilatildeo entre os seus resultados e as mudanccedilas fiacutesicas ou quiacutemicas da substacircncia em questatildeo As combi-

naccedilotildees destes dois meacutetodos tecircm demonstrado grande sucesso Os efeitos que natildeo mostram nenhuma mudanccedila

de entalpia significativa com DSC podem muitas vezes ser detectadas com microscopia Por outro lado as

investigaccedilotildees termomicroscoacutepicas requerem muitas vezes estimativas dos calores de transformaccedilatildeo fusatildeo e

cristalizaccedilatildeo[50ndash51]

62

4124 ndash Espectroscopia de Absorccedilatildeo no Infravermelho

A Espectroscopia de Absorccedilatildeo no IV estaacute associada ao uso de radiaccedilatildeo electromagneacutetica nesta regiatildeo do espec-

tro para estudar a composiccedilatildeo e a estrutura da mateacuteria

A energia associada agrave absorccedilatildeo na gama do infravermelho eacute capaz de promover transiccedilotildees vibracionais-

rotacionais vibracionais ou rotacionais Considerando que a faixa mais usual de utilizaccedilatildeo corresponde agrave regiatildeo

do infravermelho meacutedio (4000 a 400 cm-1) o estudo das transiccedilotildees vibracionais eacute o mais importante Para que

uma moleacutecula seja capaz de absorver no infravermelho eacute necessaacuterio que ela apresente variaccedilotildees de momento

dipolar associada ao modo vibracional considerado[3652ndash54]

Assim quando um material for avaliado utilizando radiaccedilatildeo infravermelha seraacute obtido um espectro que rela-

ciona absorvacircncia versus comprimento de onda (normalmente eacute utilizado o nuacutemero de onda que eacute o inverso do

comprimento de onda) que indica a ocorrecircncia ou natildeo de absorccedilatildeo pelo material de energia associada agravequele

comprimento de onda Como os grupos funcionais absorvem em diferentes comprimentos de onda eacute possiacutevel

identificar os grupos quiacutemicos presentes na amostra

O polimorfismo em cristais de compostos orgacircnicos eacute causado por diferentes arranjos estruturais da mesma

moleacutecula Se as interacccedilotildees moleculares no cristal satildeo bastantes fortes decorrentes de um fenoacutemeno como as

ligaccedilotildees de hidrogeacutenio as diferenccedilas nas formas polimoacuterficas podem ser evidenciadas com teacutecnicas como a

Espectroscopia de Absorccedilatildeo no Infravermelho IV

Reflectacircncia Total Atenuada (ATR)

Em 1961 Fahrenfort descreveu uma nova teacutecnica para obtenccedilatildeo de espectros de infravermelho para compostos

orgacircnicos a Reflectacircncia Total Atenuada (ATR ndash Attenuated Total Reflectance)

O modo de ATR eacute uma teacutecnica natildeo destrutiva que permite a obtenccedilatildeo de espectros de amostras soacutelidas ou

liacutequidas tais como soacutelidos pouco soluacuteveis poacutes pastas entre outras Eacute tambeacutem adequado para caracterizaccedilatildeo de

materiais que sejam demasiado finos ou que absorvam demasiado intensamente quando analisados por espec-

troscopia de transmitacircncia Na espectroscopia de infravermelhos por ATR a superfiacutecie da amostra eacute colocada

em contacto com a superfiacutecie de um cristal apropriado muitas vezes feito de Germeacutenio (Ge) ou de Seleneto de

Zinco (ZnSe) A radiaccedilatildeo infravermelha proveniente da fonte passa atraveacutes do cristal Quando o acircngulo de

incidecircncia na interface amostra cristal excede o acircngulo criacutetico a reflexatildeo total interna da radiaccedilatildeo ocorre e uma

onda evanescente eacute estabelecida na interface A radiaccedilatildeo eacute reflectida atraveacutes do cristal penetrando na amostra a

cada reflexatildeo ao longo da superfiacutecie do cristal (como esquematizado na figura seguinte Figura 44)

63

Figura 44 ndash Sistema ATR de muacuteltipla reflexatildeo

O feixe de radiaccedilatildeo perde energia no comprimento de onda em que o material da amostra absorve Apoacutes este

processo a radiaccedilatildeo atenuada resultante eacute direccionada do cristal para o percurso normal do feixe no espectro-

fotoacutemetro sendo medida pelo detector originando o espectro da amostra A profundidade da penetraccedilatildeo da

radiaccedilatildeo na amostra e o nuacutemero total de reflexotildees ao longo do cristal podem ser controlados pela variaccedilatildeo do

acircngulo de incidecircncia assim como pela selecccedilatildeo do tipo de cristal

Num espectrofotoacutemetro ATR tem de existir um contacto muito proacuteximo entre a amostra e a superfiacutecie do cris-

tal uma vez que o efeito ATR tem lugar nesta Daiacute que se utilize por vezes uma prensa de modo a garantir um

perfeito contacto entre a superfiacutecie da amostra e o cristal como no caso dos soacutelidos particulados

Nesta teacutecnica pouca ou nenhuma preparaccedilatildeo da amostra eacute requerida o que constitui uma grande vantagem nos

estudos de polimorfismo podendo ser usada na anaacutelise de uma grande variedade de soacutelidos e liacutequidos consoan-

te o tipo de cristal

Eacute importante realccedilar que apesar dos benefiacutecios esta teacutecnica possui algumas limitaccedilotildees que incluem a sensibili-

dade inferior em comparaccedilatildeo agrave proporcionada pelos meacutetodos convencionais

Procedimento experimental e equipamento utilizado

Os estudos de espectroscopia de absorccedilatildeo no infravermelho foram realizados num espectroacutemetro FTIR Ther-

moNicolet IR300 resoluccedilatildeo de 1cm-1 com a teacutecnica da pastilha de KBr e num PerkinElmer Spectrum 400 FT-

IRATR resoluccedilatildeo de 1cm-1

As amostras foram preparadas misturando-se uma certa quantidade de amostra com brometo de potaacutessio (cer-

ca de 07 mg de amostra e 100 mg de KBr)

4125 ndash Difracccedilatildeo de Raios X

Dentre as vaacuterias teacutecnicas de caracterizaccedilatildeo de materiais a teacutecnica de difracccedilatildeo de raios X eacute a mais indicada na

determinaccedilatildeo das fases cristalinas presentes nesses materiais Isto eacute possiacutevel porque nos cristais os aacutetomos se

64

ordenam em planos cristalinos separados entre si por distacircncias da mesma ordem de grandeza dos comprimen-

tos de onda dos raios X

Ao incidir um feixe de raios X num cristal o mesmo interage com os aacutetomos presentes originando o fenoacutemeno

de difracccedilatildeo A difracccedilatildeo de raios X ocorre segundo a Lei de Bragg (Equaccedilatildeo 1) a qual estabelece a relaccedilatildeo

entre o acircngulo de difracccedilatildeo e a distacircncia entre os planos que a originaram (caracteriacutesticos para cada fase cristali-

na)[55]

Figura 45 ndash Difracccedilatildeo de raios X e a Lei de Bragg[56]

A principal aplicaccedilatildeo da difracccedilatildeo de raios X refere-se agrave identificaccedilatildeo de compostos cristalinos sejam eles orgacirc-

nicos ou inorgacircnicos

Os planos de difracccedilatildeo e as suas respectivas distacircncias interplanares bem como as densidades de aacutetomos (elec-

trotildees) ao longo de cada plano cristalino satildeo caracteriacutesticas especiacuteficas e uacutenicas de cada substacircncia cristalina da

mesma forma que o padratildeo difractomeacutetrico por ela gerado Dentre as vantagens da teacutecnica de difracccedilatildeo de raios

X para a caracterizaccedilatildeo de fases destacam-se a simplicidade e rapidez do meacutetodo a confiabilidade dos resulta-

dos obtidos (pois o perfil de difracccedilatildeo obtido eacute caracteriacutestico para cada fase cristalina) a possibilidade de anaacutelise

de materiais compostos por uma mistura de fases e uma anaacutelise quantitativa destas fases[55]

Os ensaios de difracccedilatildeo de raios X de poacute foram realizados no Centro de Estudos de Materiais no Departamen-

to de Fiacutesica da Universidade de Coimbra

Procedimento experimental e equipamento utilizado

Foi preenchido um capilar de vidro com o poacute obtido pela moagem dos soacutelidos As amostras foram colocadas

num difractoacutemetro de poacute ENRAF-NONIUS (equipado com um detector CPS120 por INEL) e os dados foram

recolhidos durante 5h usando a geometria Debye-Scherrer Foi usada radiaccedilatildeo Cu Kα1 (λ = 1540598Aring) Como

calibrante externo foi usado o AlK(SO4)212H2O

Lei de Bragg nλ = 2d sen θ (Equaccedilatildeo 1) n nuacutemero inteiro (ordem de difracccedilatildeo) λ comprimento de onda dos raios X incidentes d distacircncia interplanar θ acircngulo de difracccedilatildeo

65

Bibliografia

[1] ndash Vencato I Estruturas Cristalinas por Difracccedilatildeo de Raios-X Caderno Brasileiro de Ensino de Fiacutesica Volume 5

(1988)

[2] ndash Atkins P Paula J Atkins Fiacutesico-Quiacutemica LTC Volume 1 7ordfEdiccedilatildeo (2003-2004)

[3] ndash Drago R Physical Methods For Chemists 2ordf Ed Saunders amp H B J College Publishers 17 (1992) 702

[4] ndash Giron D Thermochimica Acta 248 (1995) 1

[5] ndash Nangia A Accounts of Chemical Research 41 5 (2008) 595

[6] ndash Froehlich PE Gasparotto FS Journal of Basic and Applied Pharm Sciences 26 3 (2005) 205

[7] ndash Llinagraves A Goodman J Drug Discovery Today 13 516 (2008) 198

[8] ndash Costa L Universidade Federal do Rio Grande do Sul ldquoAvaliaccedilatildeo do Polimorfismo de Faacutermacos utiliza-

dos para a produccedilatildeo de medicamentos geneacutericos no Brasilrdquo (2005)

[9] ndash Lachman L Liebeman HA et all Teoria e Praacutetica na Induacutestria Farmacecircutica 1 (2005) 505

[10] ndash Bernstein J Crystal Polymorphism Engineering of Crystalline Materials Properties Springer Netherlands (2008) 87

[11] ndash Rodriacuteguez-Spong B Price C et all D Advanced Drug Delivery 56 (2004) 241

[12] ndash Buerger A Ramberger R Mikrochimica Acta 2 (1979) 259

[13] ndash Erdemir D Lee A et all Accounts of Chemical Research 42 (2009) 621

[14] ndash Manrich S Zanotto E et all Poliacutemeros Ciecircncia e Tecnologia ldquoAplicabilidade da Teoria Claacutessica da Nuclea-

ccedilatildeo Modificada (CD-CNT) agrave Cristalizaccedilatildeo de Poliacutemerosrdquo

[15] ndash Aaltonen J Allesoslash M et all European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics 71 (2009) 23

[16] ndash Chis V Picircrnau A et all Chemical Physics 316 (2005) 153

[17] ndash wwwffuppttoxicologiamonografiasano0304TuberculosedocPIRAZINAMIDAhtml

[18] ndash Becker C Dressman JB et all Journal of Pharmaceutical Sciences 97 9 (2008) 3709

[19] ndash Takaki Y Sasada Y Watanabeacute T Acta Crystallographica 13 (1960) 693

[20] ndash Ro G Sorum H Acta Crystallographica B28 (1972) 991

[21] ndash Ro G Sorum H Acta Crystallographica B28 (1972) 1677

[22] ndash Nakata K Takaki Y Memoirs of Osaka Kyoiku University Ser III Natural science and applied science 36 (1987)

93

[23] ndash Borba A Albrecht M et all Physical Chemistry Chemical Physics 10 (2008) 7010

[24] ndash Takano T Sasada Y et all Acta Crystallographica 21 (1966) 514

[25] ndash Borba A Zavaglia A et all Journal of Physical Chemistry A 112 (2008) 45

[26] ndash Marques L Departamento e Centro de Quiacutemica da Universidade de Eacutevora ldquoO Ibuprofeno Um faacutermaco com

sucessordquo

[27] ndash Perlovich G Kurkov S et all Journal of Pharmaceutical Sciences 93 (2004) 654

[28] ndash Rasenack N Muumlller B International Journal of Pharmaceutics 245 (2002) 9

[29] ndash Carvalho P Cass Q et all Brazilian Journal of Chemical Engineering 23 (2006) 291

[30] ndash Khan G Jiabi Z Drug Development and Industrial Pharmacy 24(5) (1998) 463

[31] ndash Rasenack N Muumlller W Development and Industrial Pharmacy 28 (2002) 1077

66

[32] ndash Dudognon E Danegravede F et all Pharmaceutical Research 25 (2008) 2853

[33] ndash wwwscribdcomdoc4003825Fisica-Difraccao-de-Raio-X (28082010)

[34] ndash Delgado M Marquez F et all Spectroscopy Lett 21 (1998) 841

[35] ndash Lautie A Froment F et all Spectroscopy Lett 9 (1976) 289

[36] ndash Chis V Pirnau A et all Chemical Physics 316 (2005) 153

[37] ndash Kalkar K Bhosekar M et all Spectrochimica Acta Part A 45 (1989) 635

[38] ndash Favila A Gallo M Mitnik D Journal of Molecular Modeling 13 (2007) 505

[39] ndash Gunasekaran S Sailatha E et all Indian Journal of Pure and Applied Physics 47 (2009) 259

[40] ndash Akyuz S Journal of Molecular Structure 651 (2003) 541

[41] ndash Jurneacuteen P Werngren J et all Antimicrobial Agents and Chemotheraphy 52 5 (2008) 1852

[42] ndash Garekani H Sadeghi F et all Drug Development and Industrial Pharmacy 27(8) (2001) 803

[43] ndash Kawakami K Miyoshi K et all Journal of Pharmaceuticals Sciences 95 (2006) 1354

[44] ndash Lee T Chang G Crystal Growth and Design 9 (2009) 3551

[45] ndash Xue Y Zhao Q et all Journal of Colloid and Interface Science 243 (2001) 388

[46] ndash Sabbah R An W et all Thermochimica Acta 331 (1999) 93

[47] ndash Gatta G Richardson J et all Pure and Applied Chemistry 78 (2006) 1455

[48] ndash Seefeldt K Miller J et all Journal of Pharmaceutical Sciences 96 5 (2007) 1147

[49] ndash Charsley E Stewart C et all Journal of Thermal Analysis and Calorimetry 72 (2003) 1087

[50] ndash Celis K Driessche I et all Measurement Science Review 1 1 (2001) 181

[51] ndash Wiedemann H Bayer G Journal of Thermal Analysis 30 (1985) 1273

[52] ndash wwwgooglept

[53] ndash Brittain H Journal of Pharmaceutical Sciences 86 4 (1997) 405

[54] ndash Norris T Aldridge P Sekulic S Analyst 122 (1997) 549

[55] ndash Albers A Melchiades F et all Ceracircmica 48 305 (2002) 34

[56] ndash Kahn H PMI-2201 Difracccedilatildeo de Raios X 1

[57] ndash Tuberculosis 88 2 (2008) 141

[58] ndash Akyuz S Journal of Molecular Structure 651-653 (2003) 541

[59] ndash Brittain H (ed) Physical Characterization of Pharmaceutical Solids (1995)

[60] ndash Šestaacutek J Comprehensive Analytical Chemistry XII XI (1984)

[61] ndash Casimiro MH Leal JP et all Anaacutelise Calorimeacutetrica aplicada a Poliacutemeros Bioloacutegicos 29

[62] ndash Yu-Chu M Li Thermochimica Acta 476 (2008) 1

[63] ndash Morbidoni H Quiacutemica Viva 3 (2004)

[64] ndash Yoshida S Pharmaceutical Society of Japan 11 5 (1963) 628

[65] ndash Sreevatsan S Pan X et all Antimicrobial Agents and Chemotheraphy 41 3 (1997) 636

[66] ndash Wesotowski M Konarski T Journal of Thermal Analysis 45 (1995) 1199

[67] ndash Vippagunta S Brittain H Grant D Advanced Drug Delivery 48 (2001) 3

[68] ndash Nunes S Euseacutebio M et all International Journal of Pharmaceutics 285 (2004) 13

[69] ndash Akalin E Akyuz S Vibrational Spectroscopy 42 (2006) 333

[70] ndash Szablowicz M Karpiński A et all Transition Metal Chemistry 31 (2006) 1075

67

[71] ndash Castro R Maria T et all Crystal Growth amp Design 10 (2010) 274

[72] ndash Correcirca R Lima D et all Laboratoacuterio de Cristalografia Instituto de Fiacutesica de Satildeo CarlosUSP

[73] - Buerger A Ramberger R Mikrochimica Acta 2 (1979) 273

[74] ndash Wirth D Stephenson G Organic Process Research amp Development 1 (1997) 55

[75] ndash Wang Y Li Y et all Spectrochimica Acta Part A 56 (2000) 2637

[76] ndash Byrn S Pfeiffer R et all Pharmaceutical Research 12 (1995) 945

[77] ndash Khankari R Grant D Thermochimica Acta 248 (1995) 61

[78] ndash Gavezzotti A Fillippini G Journal of the American Chemical Society 117 (1995) 12299

[79] ndash Hancock B Zografi G Journal of Pharmaceuticals Sciences 86 (1997) 1

[80] ndash Yu L Advanced Drug Delivery Reviews 48 (2001) 27

[81] ndash Kitamura M Journal of Crystal Growth 237-239 (2002) 2205

[82] ndash Snider D Addicks W et all Advanced Drug Delivery Reviews 56 (2004) 391

[83] ndash Allesoslash M Berg F et all Journal of Pharmaceuticals Sciences 97 (2008) 2145

[84] ndash Lerdkanchanaporn S Dollimore D Journal of Thermal Analysis 49 (1997) 879

[85] ndash Beach J Park M et all Pharmaceutical Development and Technology 10 (2005) 413

[86] ndash Passerini N Albertini B et all European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics 15 (2002) 71

68

69

Apecircndice

70

71

Algoriacutetmo de decisatildeo Q6A

(1)

Pesquisa de polimor-fos com o novo

faacutermaco

Apresenta diferentes polimorfos

NAtildeO Nenhuma acccedilatildeo a ser

tomada

SIM

Caracterizar as formas por - Difracccedilatildeo de raios-X de poacute - DSC Anaacutelise Teacutermica - Microscopia - Espectroscopia

IR PARA 2

72

(2)

Os polimorfos apre-sentam diferentes

propriedades

NAtildeO

SIM

Afecta a seguranccedila e a eficaacutecia do faacutermaco

Nenhum teste ou criteacuterio de aceitaccedilatildeo para o faacutermaco

NAtildeO

SIM

Estabelecer um criteacuterio de aceitaccedilatildeo para os polimorfos do faacutermaco IR PARA 3

73

(3)

Observa-se em (1) que primeiramente se estabelecem as caracteriacutesticas das possiacuteveis formas cristalinas do faacuter-

maco e as suas propriedades fiacutesico-quiacutemicas conforme o caso bem como a sua forma de detecccedilatildeo pelas meto-

dologias indicadas

Posteriormente a acccedilatildeo (2) visa estabelecer o impacto destas formas polimoacuterficas na seguranccedila e eficaacutecia do

faacutermaco auxiliando na determinaccedilatildeo de criteacuterios de aceitaccedilatildeo do faacutermaco e na avaliaccedilatildeo do risco sanitaacuterio que

representa tal fenoacutemeno num caso especiacutefico Havendo este risco o ICH estabeleceu em (3) vias de monitori-

zaccedilatildeo das alteraccedilotildees

O faacutermaco encontra-se dentro dos criteacuterios de

aceitaccedilatildeo dos ensaios de qualidade com modifica-

ccedilatildeo na proporccedilatildeo dos polimorfos

SIM Nenhum teste ou criteacuterio de aceitaccedilatildeo

para o faacutermaco

NAtildeO

Monitorar o polimorfismo durante a estabilidade do faacutermaco

A modificaccedilatildeo pode afectar a seguranccedila ou a

eficaacutecia

NAtildeO Natildeo haacute necessidade de estabelecer criteacuterios de aceitaccedilatildeo para polimorfis-

mo do faacutermaco

SIM

Estabelecer criteacuterios de aceitaccedilatildeo consis-tente com a seguranccedila eou eficaacutecia

49

Tabela 211 ndash Valores de temperatura e de entalpia da transiccedilatildeo de fase registada no aquecimento do ibuprofeno

cristalizado de n-hexano β = 10ordmCmin e β = 2ordmCmin

A partir dos resultados obtidos por DSC verificou-se que tanto a amostra cristalizada de acetona como a amos-

tra cristalizada de n-hexano ambas agrave temperatura ambiente apresentavam um pico de fusatildeo composto o que

pode indicar a ocorrecircncia de transiccedilotildees soacutelido-soacutelido e aleacutem disso temperatura de fusatildeo que difere da das

amostras obtidas na Sigma e na USP Sendo assim fez-se um estudo mais pormenorizado das amostras cristali-

zadas de n-hexano por comparaccedilatildeo com as amostras de ibp da Sigma e da USP por espectroscopia de IV para

caracterizaccedilatildeo da forma inicial A Figura 237 mostra os espectros de espectroscopia de IV-ATR das amostras

3000 2800 2600 2400

000

005

010

015

020

2540

2540

2540

2542

2601

2601

2601

2601

2631

2631

2631

2631

2729

2728

2728

2728

2850

2850

2850

2850

2868

2868

2868

2868

2877

2875

2875

2876

2924

2922

2922

2924

2954

2954

2956

Ab

so

rvacirc

ncia

(u

a

)

Numero de Onda (cm-1)

IBP USP

IBP comercial

IBP n-Hexano (frio)

IBP n-Hexano (Tamb)

2954

1800 1600 1400 1200 1000 800

000

005

010

015

020

025

030

035

040

045

050668

690747

779

849

867936

948

9701007

1070

1092

1124

1184

1231

12681320

1379

1419

14621506

Ab

so

rvacircncia

(u

a

)

Numero de Onda (cm-1)

IBP USP

IBP comercial

IBP n-Hexano (frio)

IBP n-Hexano (Tamb)

1712

Figura 237 ndash Espectro de IV (25ordmC) ibp USP ibp Sigma e ibp cristalizado de n-hexano a) 3100 ndash 2400 cm-1 b) 1800 ndash

650 cm-1

Os espectros de infravermelho das amostras a 25ordmC apontam para que se trate da mesma forma polimoacuterfica

Espectros de difracccedilatildeo de raios-X de poacute da amostra da Sigma e da amostra obtida por cristalizaccedilatildeo em n-

hexano natildeo mostraram tambeacutem diferenccedilas

Assim sendo a partir destes resultados natildeo satildeo detectadas diferenccedilas significativas entre as amostras de partida

e entatildeo as diferenccedilas registadas no comportamento teacutermico natildeo apontam para polimorfismo mas para altera-

ccedilotildees na formaccedilatildeo dos cristais nomeadamente no crescimento e tamanho das partiacuteculas[43ndash45] Estudos adicio-

nais satildeo necessaacuterios para confirmar esta hipoacutetese

Cristalizaccedilatildeo agrave T amb Cristalizaccedilatildeo a frio

β 10ordmCmin 2ordmCmin 10ordmCmin 2ordmCmin

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

Tonset (ordmC)

∆H (kJmol)

1 741 224 744 236 742 247 744 249

2 744 223 748 234 746 242 742 247 3 740 225 745 238 743 246 740 242

4 743 227 747 237 743 243 745 240 Meacutedia e desvio padratildeo 742plusmn02 225plusmn02 746plusmn02 236plusmn02 743plusmn01 244plusmn02 743plusmn02 245plusmn04

50

51

Capiacutetulo 3

52

53

3 Conclusotildees

Alguns pontos discutidos nesta dissertaccedilatildeo merecem ser referidos como observaccedilotildees conclusivas A Calorime-

tria Diferencial de Varrimento (DSC) eacute um valioso instrumento de investigaccedilatildeo para caracterizar formas poli-

moacuterficas Com esta teacutecnica recolhe-se uma grande riqueza de informaccedilatildeo em relaccedilatildeo agrave estabilidade da substacircn-

cia em estudo tipo de transformaccedilatildeo que ocorre a uma dada temperatura por aquecimento ou arrefecimento e

mecanismo que preside a cada uma das transformaccedilotildees observadas Mas por si soacute esta teacutecnica natildeo eacute suficiente

para identificar a existecircncia de diferentes polimorfos de um mesmo composto Daiacute haver a necessidade de efec-

tuar um estudo mais completo utilizando teacutecnicas como a termomicroscopia espectroscopia de absorccedilatildeo no

infravermelho e ainda difracccedilatildeo de raios X de poacute

Conseguiram obter-se amostras puras de trecircs formas polimoacuterficas da pirazinamida a forma alfa (PZA comercial

e cristalizada em aacutegua) a forma delta (PZA cristalizada de acetona) e a forma gama (PZA obtida por liofiliza-

ccedilatildeo) as quais foram caracterizadas por espectroscopia de infravermelho

O polimorfo alfa da pirazinamida (α-PZA) e a forma delta (δ-PZA) por aquecimento transformam-se no poli-

morfo gama (γ-PZA) A forma gama por sua vez por aquecimento natildeo sofre qualquer transformaccedilatildeo de fase

ateacute agrave fusatildeo Foi possiacutevel tambeacutem identificar a transiccedilatildeo δrarrα em amostra do polimorfo delta quando contami-

nado com a forma alfa

Podemos ainda concluir mediante os resultados obtidos e com os conhecimentos adquiridos que estamos

perante casos de enantiotropia sendo o polimorfo delta a forma termodinamicamente estaacutevel agrave temperatura

ambiente Todos os polimorfos de pirazinamida satildeo cineticamente estaacuteveis agrave temperatura ambiente

No que diz respeito agrave picolinamida eacute interessante verificar a semelhanccedila do perfil das bandas do espectro da

picolinamida comercial na regiatildeo de elongaccedilatildeo do NndashH com o dos espectros dos polimorfos α e δ da pirazi-

namida Relembremos que nestas duas fases da pirazinamida haacute associaccedilatildeo molecular com a formaccedilatildeo de dois

diacutemeros centrossimeacutetricos que estatildeo tambeacutem presentes no cristal da forma I da picolinamida Verificou-se

ainda que a amostra comercial de picolinamida quando sujeita a moagem sofre alteraccedilatildeo da forma polimoacuterfica

No estudo realizado por DSC foi possiacutevel identificar pelo menos duas formas polimoacuterficas

Em ciclos de aquecimento arrefecimento verifica-se que o arrefecimento do fundido pode resultar em forma-

ccedilatildeo de estruturas diferentes em ciclos diferentes

A cristalizaccedilatildeo em acetato de etilo a 4ordmC aponta para a existecircncia de polimorfos gerados concomitantemente

por este meacutetodo de cristalizaccedilatildeo Estatildeo previstas novas experiecircncias para verificar a reprodutibilidade dos resul-

tados e caso esta se confirme a investigaccedilatildeo dos soacutelidos obtidos por difracccedilatildeo de raios-X de poacute e de monocris-

tal Quanto ao estudo das amostras cristalizadas em etanol e acetato de etilo em ensaios realizados dois meses

apoacutes a preparaccedilatildeo das amostras verificou-se que natildeo ocorreu alteraccedilatildeo na amostra cristalizada de etanol

enquanto que evoluccedilatildeo niacutetida teve lugar na amostra cristalizada de acetato de etilo por evaporaccedilatildeo do solvente agrave

temperatura ambiente

No estudo das amostras do ibuprofeno a partir dos resultados obtidos por DSC verificou-se que tanto a amos-

tra cristalizada de acetona como a amostra cristalizada de n-hexano ambas agrave temperatura ambiente apresenta-

54

vam um pico de fusatildeo composto o que poderia indicar a presenccedila de uma mistura de polimorfos mas atraveacutes

de um estudo mais pormenorizado usando Espectroscopia de Infravermelho e Difracccedilatildeo de Raios-X de poacute

esta hipoacutetese natildeo eacute aparentemente suportada podendo a divisatildeo dos picos dever-se ao tamanho das partiacuteculas

formadas durante o crescimento dos cristais Esta hipoacutetese teraacute de ser confirmada em trabalho futuro Este eacute

um exemplo interessante da importacircncia da utilizaccedilatildeo combinada de diferentes meacutetodos de estudo na investiga-

ccedilatildeo de polimorfismo

55

Capiacutetulo 4

56

57

4 Experimental

41 Materiais e Meacutetodos

411 ndash Materiais

4111 - Preparaccedilatildeo das amostras

A pirazinamida utilizada neste trabalho foi fornecida pela Fluka com uma pureza superior a 99 As amostras

de partida de picolinamida e ibuprofeno foram adquiridas agrave Sigma com purezas de 98 e 99 respectivamen-

te tendo-se usado tambeacutem ibuprofeno padratildeo USP

Na geraccedilatildeo das formas polimoacuterficas da pirazinamida foram usados diferentes processos de cristalizaccedilatildeo No

procedimento cristalizaccedilatildeo a partir de soluccedilotildees P1 usaram-se ~ 005 mmol do composto de partida dissolvidas

em 6 mL de um dado solvente agrave temperatura ambiente as soluccedilotildees foram filtradas para uma caixa de Petri e o

solvente evaporado agrave temperatura ambiente (~ 20ordmC) Foram usados como solventes aacutegua acetona dioxano

acetonitrilo e os soacutelidos obtidos foram analizados apoacutes um periacuteodo de duas semanas O segundo procedimento

ensaiado P2 consistiu num processo de liofilizaccedilatildeo efectuado num equipamento Labconco 5 soluccedilatildeo aquosa

preacute-congelada a -80ordmC ciclo de liofilizaccedilatildeo -30ordmC durante 2h -10ordmC durante 4h 0ordmC durante 6h 5ordmC durante

6h 10ordmC durante 48h e depois mantida agrave temperatura ambiente

No caso da picolinamida foi avaliada a formaccedilatildeo de formas soacutelidas usando o procedimento P1 descrito para a

pirazinamida (P1) empregando como solventes acetato de etilo e etanol tendo-se tambeacutem estudado cristaliza-

dos a partir do fundido (P2)

Na geraccedilatildeo das formas polimoacuterficas do ibuprofeno foram igualmente usados diferentes processos de cristaliza-

ccedilatildeo usando diferentes condiccedilotildees O procedimento 1 (P1) foi realizado da mesma forma da usada em P1 da

pirazinamida No procedimento 2 (P2) as soluccedilotildees foram preparadas da mesma forma que em P1 e apoacutes a

filtraccedilatildeo foram colocadas num frigoriacutefico a 4ordmC e o solvente evaporou a esta temperatura

Foram utilizados solventes de qualidade analiacutetica

412 ndash Meacutetodos

4121 ndash Calorimetria Diferencial de Varrimento (DSC)

A teacutecnica de Calorimetria Diferencial de Varrimento (DSC) ocupa um lugar de relevo de entre os meacutetodos de

investigaccedilatildeo da estrutura dos soacutelidos Trata-se de um meacutetodo largamente vulgarizado para o qual se dispotildee de

58

equipamento que apresenta na actualidade muitas potencialidades e que permite a obtenccedilatildeo de propriedades

termodinacircmicas com elevado grau de precisatildeo

A Calorimetria Diferencial de Varrimento eacute uma teacutecnica de anaacutelise teacutermica que regista a diferenccedila de fluxo teacuter-

mico entre a amostra e a referecircncia em funccedilatildeo do tempo ou da temperatura no decorrer de um programa de

temperatura preacute-seleccionado Eacute um meacutetodo de variaccedilatildeo entaacutelpica no qual a diferenccedila no fornecimento de

energia caloriacutefica entre uma substacircncia e um material de referecircncia eacute medida em funccedilatildeo da temperatura

enquanto a substacircncia em estudo e a referecircncia satildeo submetidas a um mesmo programa de aquecimento rigoro-

samente controlado

Estas medidas fornecem dados qualitativos e quantitativos em processos endoteacutermicos (absorccedilatildeo de energia

caloriacutefica) e exoteacutermicos (libertaccedilatildeo de energia caloriacutefica) permitindo obter informaccedilotildees referentes a alteraccedilotildees

de propriedades fiacutesicas eou quiacutemicas com por exemplo temperaturas caracteriacutesticas (temperatura de fusatildeo

cristalizaccedilatildeo transiccedilatildeo viacutetrea) grau de cristalinidade de um poliacutemero diagramas de fase entalpias de transiccedilatildeo

de fase e de reacccedilatildeo estabilidade teacutermica e oxidativa grau de pureza e cineacutetica de reacccedilotildees Por este motivo a

DSC eacute amplamente aplicada na caracterizaccedilatildeo de materiais orgacircnicos e inorgacircnicos cristalinos e amorfos assim

como nas induacutestrias farmacecircutica e cosmeacutetica alimentar etc

Como limitaccedilotildees desta teacutecnica refira-se a dificuldade de interpretaccedilatildeo (acontece algum processo mas qual)

requerendo normalmente outros meacutetodos complementares para a interpretaccedilatildeo dos resultados Para aleacutem dis-

so necessita de calibraccedilatildeo em toda a gama de temperatura

De acordo com os princiacutepios operacionais os caloriacutemetros diferenciais de varrimento podem ser divididos em

dois tipos de potecircncia compensada e de fluxo de energia caloriacutefica Neste trabalho utilizou-se o DSC do pri-

meiro tipo

Nos caloriacutemetros diferenciais de varrimento de potecircncia compensada (Figura 41) as ceacutelulas ou plataformas

onde se colocam a amostra e a referecircncia encontram-se equipadas individualmente com um sensor de resistecircn-

cia de platina que mede a temperatura de cada uma e uma resistecircncia de aquecimento

Figura 41 ndash Caloriacutemetro diferencial de varrimento de potecircncia compensada

Quando eacute detectada uma diferenccedila de temperatura entre a amostra e a referecircncia devido a uma alteraccedilatildeo da

amostra eacute alterada a energia teacutermica ( tH partpart ) fornecida agrave amostra de modo a manter um diferencial de tem-

peraturas nulo entre ambas (Tamostra = Treferecircncia) Uma vez que essa quantidade de energia eacute exactamente equiva-

1 ndash Resistecircncia de aquecimento 2 ndash Termoacutemetro

59

lente agrave quantidade de energia absorvida ou libertada na transformaccedilatildeo ocorrida na amostra o seu registo forne-

ce uma medida calorimeacutetrica directa da energia associada agrave transformaccedilatildeo

Como todos os instrumentos de medida os aparelhos de DSC apresentam um certo tempo de resposta devido

a alguma resistecircncia teacutermica o que se traduz pelo aparecimento de desvios da linha de base Para aumentar o

rigor das determinaccedilotildees o sinal calorimeacutetrico (SC) determinado pelo aparelho a aacuterea do pico eacute calibrado

determinando-se uma constante de calibraccedilatildeo K tal que realQ

SCK = sendo Qreal a energia caloriacutefica realmente

dissipado na ceacutelula A constante K eacute assim funccedilatildeo da temperatura da atmosfera em torno das ceacutelulas e de

quaisquer resistecircncias que conduzam a perdas de energia caloriacutefica As temperaturas de fusatildeo de padrotildees como

o iacutendio estanho chumbo por exemplo podem ser utilizadas para calibrar a temperatura indicada pelo equipa-

mento enquanto que a entalpia de fusatildeo destas substacircncias pode ser utilizada na calibraccedilatildeo do sinal calorimeacutetri-

co

Podem realizar-se ciclos de aquecimento arrefecimento percorridos entre a temperatura do azoto liacutequido e

700ordmC que eacute o limite superior de utilizaccedilatildeo da instrumentaccedilatildeo deste tipo recolhendo uma grande riqueza de

informaccedilatildeo relativamente agrave estabilidade da substacircncia em estudo tipo de transformaccedilatildeo que ocorre a uma dada

temperatura por aquecimento ou arrefecimento mecanismo que preside a cada uma das transformaccedilotildees obser-

vadas etc

Aproveitando as potencialidades do equipamento fazendo variar a velocidade de varrimento eacute ainda possiacutevel

estudar aspectos importantes relacionados com o mecanismo das transformaccedilotildees estruturais e pocircr em evidecircn-

cia a sobreposiccedilatildeo de sinais

Estes equipamentos aleacutem de possibilitarem medidas de baixos valores de variaccedilatildeo de entalpia possibilitam

ainda a utilizaccedilatildeo de pequenas quantidades de amostra (geralmente entre 1 e 20mg)

Procedimento experimental e equipamento utilizado

Os estudos de DSC foram realizados num caloriacutemetro Perkin-Elmer Pyris 1 equipado com sistema de refrige-

raccedilatildeo Intracooler com liacutequido de refrigeraccedilatildeo etilenoglicolaacutegua (11 vv) a ndash10ordmC usando azoto como gaacutes de

purga 20mLmin

As amostras foram preparadas em caacutepsulas em alumiacutenio de 10microl e 30microl Como ceacutelula de referecircncia usou-se uma

caacutepsula vazia idecircntica agrave usada para as amostras

A calibraccedilatildeo do aparelho foi feita de forma usual agrave velocidade de 10ordmCmin utilizada na grande maioria das

amostras A calibraccedilatildeo da temperatura [4647] foi realizada com padrotildees de elevada qualidade como o bifenilo

(CRM LGC 2610 Tfus = 6893plusmn003 ordmC) aacutecido benzoacuteico (CRM LGC 2606 Tfus = 12235 plusmn 002 ordmC) iacutendio

(Perkin-Elmer x = 9999 Tfus = 15660 ordmC) e cafeiacutena (substacircncia de calibraccedilatildeo Mettler Toledo ME 18 872

Tfus = 2356 plusmn 02 ordmC) A calibraccedilatildeo da entalpia foi realizada com iacutendio (∆fusH = 3286 plusmn 13 Jmol)

As amostras foram estudadas em ciclos de aquecimento arrefecimento a vaacuterias velocidade de varrimento

como seraacute referido posteriormente na apresentaccedilatildeo dos resultados e a calibraccedilatildeo confirmada a cada caso

60

4122 ndash Termomicroscopia

A termomicroscopia consiste na observaccedilatildeo microscoacutepica das amostras submetidas a aquecimento ou arrefeci-

mento usando luz polarizada As transformaccedilotildees que podem ocorrer na amostra em estudo podem ser obser-

vadas directamente na ocular do microscoacutepio ou registadas por meio de uma cacircmara fotograacutefica em viacutedeo com

a vantagem de serem gravadas e poderem ser estudadas em pormenor posteriormente Esta teacutecnica permite a

observaccedilatildeo dos efeitos dependentes da temperatura como por exemplo a fusatildeo dos cristais detecccedilatildeo de formas

cristalinas (polimorfismo)[48ndash49]

Com base no comportamento oacuteptico eacute costume dividir as substacircncias em dois grandes grupos Num o iacutendice

de refracccedilatildeo eacute independente da direcccedilatildeo de propagaccedilatildeo da radiaccedilatildeo apresenta um valor uacutenico para uma dada

substacircncia Estas substacircncias satildeo designadas opticamente por isotroacutepicas A este grupo pertencem os soacutelidos

amorfos e os soacutelidos cristalinos com arranjo reticular cuacutebico O outro grupo eacute caracterizado por apresentar um

iacutendice de refracccedilatildeo dependente da direcccedilatildeo de propagaccedilatildeo da luz As substacircncias que a ele pertencem satildeo

designadas opticamente por anisotroacutepicas Deste grupo fazem parte todos os soacutelidos cristalinos com excepccedilatildeo

daqueles que tecircm arranjo reticular cuacutebico

Na Figura 42 representa-se o dispositivo utilizado na observaccedilatildeo de uma amostra com luz polarizada

Figura 42 ndash Esquema de um sistema para observaccedilatildeo de uma amostra com luz polarizada

Um meio isotroacutepico natildeo altera a cor da radiaccedilatildeo que nela incide Contudo produz um decreacutescimo de intensida-

de da radiaccedilatildeo que torna visiacuteveis contornos na amostra e portanto permite acompanhar variaccedilotildees de forma e

volume que nela ocorram As amostras anisotroacutepicas apresentam cor diferente da luz incidente

Procedimento experimental e equipamento utilizado

O equipamento usado esquematicamente representado na Figura 43 eacute constituiacutedo por uma placa de aqueci-

mento DSC 600 da Linkam systems por um bloco central constituiacutedo por uma unidade CI94 cuja funccedilatildeo eacute

controlar a temperatura nas etapas de aquecimento arrefecimento uma unidade LNP942 que controla a

refrigeraccedilatildeo uma unidade VTO232 e um computador Intel (R) Pentium (R) 4 que controla todo o sistema A

ceacutelula eacute aquecida com um microforno cuja temperatura eacute controlada por sensores de Pt100 Para a observaccedilatildeo

Polarizador Amostra Analisador Detector

61

oacuteptica foi utilizado um microscoacutepio Leica DMRB uma cacircmara de viacutedeo Sony CCD-IRISRGB modelo DXC-

151 AP um monitor Sony HR Triniton modelo PVM-2053MD e um gravador de viacutedeo Sony SV0-1500P VHS

VCR Na anaacutelise de imagem usou-se o software da Linkam systems com RTVMS (Real Time Viacutedeo Measurement

System)

As amostras foram preparadas por dispersatildeo de uma pequena quantidade do material a estudar na ceacutelula da

amostra sendo esta coberta com uma tampa A dispersatildeo do material na ceacutelula permite estudar o comporta-

mento de partiacuteculas isoladas o que poderaacute ser uacutetil no caso da amostra ter comportamento heterogeacuteneo As

imagens foram obtidas por utilizaccedilatildeo combinada de luz polarizada e de compensadores de onda o que confere

agrave imagem de fundo uma cor uacutenica e natildeo negra Usou-se uma ampliaccedilatildeo de 200X

As amostras foram estudadas aquecendo a amostra entre os 25ordmC e a fusatildeo tendo sido usada uma velocidade

de 10ordmCmin

Figura 43 ndash Representaccedilatildeo esquemaacutetica do equipamento usado em termomicroscopia A ndash Placa de aquecimento B ndash

Microscoacutepio C ndash Cacircmara de viacutedeo D ndash Computador E ndash Interface graacutefica F ndash Sistema de controle da refri-

geraccedilatildeo G ndash Interface de computador H ndash Viacutedeo gravador I ndash Monitor J ndash Depoacutesito de azoto liacutequido

4123 ndash Conjugaccedilatildeo dos meacutetodos de Termomicroscopia e DSC

Os resultados obtidos a partir de medidas de DSC satildeo normalmente reprodutiacuteveis e quantitativos mas natildeo

podem estar sempre prontamente correlacionadas com a respectiva transformaccedilatildeo de fase ou reacccedilatildeo quiacutemica

que ocorre na substacircncia Tecircm sido feitas tentativas para melhorar alguns meacutetodos termoanaliacuteticos atraveacutes de

uma correlaccedilatildeo entre os seus resultados e as mudanccedilas fiacutesicas ou quiacutemicas da substacircncia em questatildeo As combi-

naccedilotildees destes dois meacutetodos tecircm demonstrado grande sucesso Os efeitos que natildeo mostram nenhuma mudanccedila

de entalpia significativa com DSC podem muitas vezes ser detectadas com microscopia Por outro lado as

investigaccedilotildees termomicroscoacutepicas requerem muitas vezes estimativas dos calores de transformaccedilatildeo fusatildeo e

cristalizaccedilatildeo[50ndash51]

62

4124 ndash Espectroscopia de Absorccedilatildeo no Infravermelho

A Espectroscopia de Absorccedilatildeo no IV estaacute associada ao uso de radiaccedilatildeo electromagneacutetica nesta regiatildeo do espec-

tro para estudar a composiccedilatildeo e a estrutura da mateacuteria

A energia associada agrave absorccedilatildeo na gama do infravermelho eacute capaz de promover transiccedilotildees vibracionais-

rotacionais vibracionais ou rotacionais Considerando que a faixa mais usual de utilizaccedilatildeo corresponde agrave regiatildeo

do infravermelho meacutedio (4000 a 400 cm-1) o estudo das transiccedilotildees vibracionais eacute o mais importante Para que

uma moleacutecula seja capaz de absorver no infravermelho eacute necessaacuterio que ela apresente variaccedilotildees de momento

dipolar associada ao modo vibracional considerado[3652ndash54]

Assim quando um material for avaliado utilizando radiaccedilatildeo infravermelha seraacute obtido um espectro que rela-

ciona absorvacircncia versus comprimento de onda (normalmente eacute utilizado o nuacutemero de onda que eacute o inverso do

comprimento de onda) que indica a ocorrecircncia ou natildeo de absorccedilatildeo pelo material de energia associada agravequele

comprimento de onda Como os grupos funcionais absorvem em diferentes comprimentos de onda eacute possiacutevel

identificar os grupos quiacutemicos presentes na amostra

O polimorfismo em cristais de compostos orgacircnicos eacute causado por diferentes arranjos estruturais da mesma

moleacutecula Se as interacccedilotildees moleculares no cristal satildeo bastantes fortes decorrentes de um fenoacutemeno como as

ligaccedilotildees de hidrogeacutenio as diferenccedilas nas formas polimoacuterficas podem ser evidenciadas com teacutecnicas como a

Espectroscopia de Absorccedilatildeo no Infravermelho IV

Reflectacircncia Total Atenuada (ATR)

Em 1961 Fahrenfort descreveu uma nova teacutecnica para obtenccedilatildeo de espectros de infravermelho para compostos

orgacircnicos a Reflectacircncia Total Atenuada (ATR ndash Attenuated Total Reflectance)

O modo de ATR eacute uma teacutecnica natildeo destrutiva que permite a obtenccedilatildeo de espectros de amostras soacutelidas ou

liacutequidas tais como soacutelidos pouco soluacuteveis poacutes pastas entre outras Eacute tambeacutem adequado para caracterizaccedilatildeo de

materiais que sejam demasiado finos ou que absorvam demasiado intensamente quando analisados por espec-

troscopia de transmitacircncia Na espectroscopia de infravermelhos por ATR a superfiacutecie da amostra eacute colocada

em contacto com a superfiacutecie de um cristal apropriado muitas vezes feito de Germeacutenio (Ge) ou de Seleneto de

Zinco (ZnSe) A radiaccedilatildeo infravermelha proveniente da fonte passa atraveacutes do cristal Quando o acircngulo de

incidecircncia na interface amostra cristal excede o acircngulo criacutetico a reflexatildeo total interna da radiaccedilatildeo ocorre e uma

onda evanescente eacute estabelecida na interface A radiaccedilatildeo eacute reflectida atraveacutes do cristal penetrando na amostra a

cada reflexatildeo ao longo da superfiacutecie do cristal (como esquematizado na figura seguinte Figura 44)

63

Figura 44 ndash Sistema ATR de muacuteltipla reflexatildeo

O feixe de radiaccedilatildeo perde energia no comprimento de onda em que o material da amostra absorve Apoacutes este

processo a radiaccedilatildeo atenuada resultante eacute direccionada do cristal para o percurso normal do feixe no espectro-

fotoacutemetro sendo medida pelo detector originando o espectro da amostra A profundidade da penetraccedilatildeo da

radiaccedilatildeo na amostra e o nuacutemero total de reflexotildees ao longo do cristal podem ser controlados pela variaccedilatildeo do

acircngulo de incidecircncia assim como pela selecccedilatildeo do tipo de cristal

Num espectrofotoacutemetro ATR tem de existir um contacto muito proacuteximo entre a amostra e a superfiacutecie do cris-

tal uma vez que o efeito ATR tem lugar nesta Daiacute que se utilize por vezes uma prensa de modo a garantir um

perfeito contacto entre a superfiacutecie da amostra e o cristal como no caso dos soacutelidos particulados

Nesta teacutecnica pouca ou nenhuma preparaccedilatildeo da amostra eacute requerida o que constitui uma grande vantagem nos

estudos de polimorfismo podendo ser usada na anaacutelise de uma grande variedade de soacutelidos e liacutequidos consoan-

te o tipo de cristal

Eacute importante realccedilar que apesar dos benefiacutecios esta teacutecnica possui algumas limitaccedilotildees que incluem a sensibili-

dade inferior em comparaccedilatildeo agrave proporcionada pelos meacutetodos convencionais

Procedimento experimental e equipamento utilizado

Os estudos de espectroscopia de absorccedilatildeo no infravermelho foram realizados num espectroacutemetro FTIR Ther-

moNicolet IR300 resoluccedilatildeo de 1cm-1 com a teacutecnica da pastilha de KBr e num PerkinElmer Spectrum 400 FT-

IRATR resoluccedilatildeo de 1cm-1

As amostras foram preparadas misturando-se uma certa quantidade de amostra com brometo de potaacutessio (cer-

ca de 07 mg de amostra e 100 mg de KBr)

4125 ndash Difracccedilatildeo de Raios X

Dentre as vaacuterias teacutecnicas de caracterizaccedilatildeo de materiais a teacutecnica de difracccedilatildeo de raios X eacute a mais indicada na

determinaccedilatildeo das fases cristalinas presentes nesses materiais Isto eacute possiacutevel porque nos cristais os aacutetomos se

64

ordenam em planos cristalinos separados entre si por distacircncias da mesma ordem de grandeza dos comprimen-

tos de onda dos raios X

Ao incidir um feixe de raios X num cristal o mesmo interage com os aacutetomos presentes originando o fenoacutemeno

de difracccedilatildeo A difracccedilatildeo de raios X ocorre segundo a Lei de Bragg (Equaccedilatildeo 1) a qual estabelece a relaccedilatildeo

entre o acircngulo de difracccedilatildeo e a distacircncia entre os planos que a originaram (caracteriacutesticos para cada fase cristali-

na)[55]

Figura 45 ndash Difracccedilatildeo de raios X e a Lei de Bragg[56]

A principal aplicaccedilatildeo da difracccedilatildeo de raios X refere-se agrave identificaccedilatildeo de compostos cristalinos sejam eles orgacirc-

nicos ou inorgacircnicos

Os planos de difracccedilatildeo e as suas respectivas distacircncias interplanares bem como as densidades de aacutetomos (elec-

trotildees) ao longo de cada plano cristalino satildeo caracteriacutesticas especiacuteficas e uacutenicas de cada substacircncia cristalina da

mesma forma que o padratildeo difractomeacutetrico por ela gerado Dentre as vantagens da teacutecnica de difracccedilatildeo de raios

X para a caracterizaccedilatildeo de fases destacam-se a simplicidade e rapidez do meacutetodo a confiabilidade dos resulta-

dos obtidos (pois o perfil de difracccedilatildeo obtido eacute caracteriacutestico para cada fase cristalina) a possibilidade de anaacutelise

de materiais compostos por uma mistura de fases e uma anaacutelise quantitativa destas fases[55]

Os ensaios de difracccedilatildeo de raios X de poacute foram realizados no Centro de Estudos de Materiais no Departamen-

to de Fiacutesica da Universidade de Coimbra

Procedimento experimental e equipamento utilizado

Foi preenchido um capilar de vidro com o poacute obtido pela moagem dos soacutelidos As amostras foram colocadas

num difractoacutemetro de poacute ENRAF-NONIUS (equipado com um detector CPS120 por INEL) e os dados foram

recolhidos durante 5h usando a geometria Debye-Scherrer Foi usada radiaccedilatildeo Cu Kα1 (λ = 1540598Aring) Como

calibrante externo foi usado o AlK(SO4)212H2O

Lei de Bragg nλ = 2d sen θ (Equaccedilatildeo 1) n nuacutemero inteiro (ordem de difracccedilatildeo) λ comprimento de onda dos raios X incidentes d distacircncia interplanar θ acircngulo de difracccedilatildeo

65

Bibliografia

[1] ndash Vencato I Estruturas Cristalinas por Difracccedilatildeo de Raios-X Caderno Brasileiro de Ensino de Fiacutesica Volume 5

(1988)

[2] ndash Atkins P Paula J Atkins Fiacutesico-Quiacutemica LTC Volume 1 7ordfEdiccedilatildeo (2003-2004)

[3] ndash Drago R Physical Methods For Chemists 2ordf Ed Saunders amp H B J College Publishers 17 (1992) 702

[4] ndash Giron D Thermochimica Acta 248 (1995) 1

[5] ndash Nangia A Accounts of Chemical Research 41 5 (2008) 595

[6] ndash Froehlich PE Gasparotto FS Journal of Basic and Applied Pharm Sciences 26 3 (2005) 205

[7] ndash Llinagraves A Goodman J Drug Discovery Today 13 516 (2008) 198

[8] ndash Costa L Universidade Federal do Rio Grande do Sul ldquoAvaliaccedilatildeo do Polimorfismo de Faacutermacos utiliza-

dos para a produccedilatildeo de medicamentos geneacutericos no Brasilrdquo (2005)

[9] ndash Lachman L Liebeman HA et all Teoria e Praacutetica na Induacutestria Farmacecircutica 1 (2005) 505

[10] ndash Bernstein J Crystal Polymorphism Engineering of Crystalline Materials Properties Springer Netherlands (2008) 87

[11] ndash Rodriacuteguez-Spong B Price C et all D Advanced Drug Delivery 56 (2004) 241

[12] ndash Buerger A Ramberger R Mikrochimica Acta 2 (1979) 259

[13] ndash Erdemir D Lee A et all Accounts of Chemical Research 42 (2009) 621

[14] ndash Manrich S Zanotto E et all Poliacutemeros Ciecircncia e Tecnologia ldquoAplicabilidade da Teoria Claacutessica da Nuclea-

ccedilatildeo Modificada (CD-CNT) agrave Cristalizaccedilatildeo de Poliacutemerosrdquo

[15] ndash Aaltonen J Allesoslash M et all European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics 71 (2009) 23

[16] ndash Chis V Picircrnau A et all Chemical Physics 316 (2005) 153

[17] ndash wwwffuppttoxicologiamonografiasano0304TuberculosedocPIRAZINAMIDAhtml

[18] ndash Becker C Dressman JB et all Journal of Pharmaceutical Sciences 97 9 (2008) 3709

[19] ndash Takaki Y Sasada Y Watanabeacute T Acta Crystallographica 13 (1960) 693

[20] ndash Ro G Sorum H Acta Crystallographica B28 (1972) 991

[21] ndash Ro G Sorum H Acta Crystallographica B28 (1972) 1677

[22] ndash Nakata K Takaki Y Memoirs of Osaka Kyoiku University Ser III Natural science and applied science 36 (1987)

93

[23] ndash Borba A Albrecht M et all Physical Chemistry Chemical Physics 10 (2008) 7010

[24] ndash Takano T Sasada Y et all Acta Crystallographica 21 (1966) 514

[25] ndash Borba A Zavaglia A et all Journal of Physical Chemistry A 112 (2008) 45

[26] ndash Marques L Departamento e Centro de Quiacutemica da Universidade de Eacutevora ldquoO Ibuprofeno Um faacutermaco com

sucessordquo

[27] ndash Perlovich G Kurkov S et all Journal of Pharmaceutical Sciences 93 (2004) 654

[28] ndash Rasenack N Muumlller B International Journal of Pharmaceutics 245 (2002) 9

[29] ndash Carvalho P Cass Q et all Brazilian Journal of Chemical Engineering 23 (2006) 291

[30] ndash Khan G Jiabi Z Drug Development and Industrial Pharmacy 24(5) (1998) 463

[31] ndash Rasenack N Muumlller W Development and Industrial Pharmacy 28 (2002) 1077

66

[32] ndash Dudognon E Danegravede F et all Pharmaceutical Research 25 (2008) 2853

[33] ndash wwwscribdcomdoc4003825Fisica-Difraccao-de-Raio-X (28082010)

[34] ndash Delgado M Marquez F et all Spectroscopy Lett 21 (1998) 841

[35] ndash Lautie A Froment F et all Spectroscopy Lett 9 (1976) 289

[36] ndash Chis V Pirnau A et all Chemical Physics 316 (2005) 153

[37] ndash Kalkar K Bhosekar M et all Spectrochimica Acta Part A 45 (1989) 635

[38] ndash Favila A Gallo M Mitnik D Journal of Molecular Modeling 13 (2007) 505

[39] ndash Gunasekaran S Sailatha E et all Indian Journal of Pure and Applied Physics 47 (2009) 259

[40] ndash Akyuz S Journal of Molecular Structure 651 (2003) 541

[41] ndash Jurneacuteen P Werngren J et all Antimicrobial Agents and Chemotheraphy 52 5 (2008) 1852

[42] ndash Garekani H Sadeghi F et all Drug Development and Industrial Pharmacy 27(8) (2001) 803

[43] ndash Kawakami K Miyoshi K et all Journal of Pharmaceuticals Sciences 95 (2006) 1354

[44] ndash Lee T Chang G Crystal Growth and Design 9 (2009) 3551

[45] ndash Xue Y Zhao Q et all Journal of Colloid and Interface Science 243 (2001) 388

[46] ndash Sabbah R An W et all Thermochimica Acta 331 (1999) 93

[47] ndash Gatta G Richardson J et all Pure and Applied Chemistry 78 (2006) 1455

[48] ndash Seefeldt K Miller J et all Journal of Pharmaceutical Sciences 96 5 (2007) 1147

[49] ndash Charsley E Stewart C et all Journal of Thermal Analysis and Calorimetry 72 (2003) 1087

[50] ndash Celis K Driessche I et all Measurement Science Review 1 1 (2001) 181

[51] ndash Wiedemann H Bayer G Journal of Thermal Analysis 30 (1985) 1273

[52] ndash wwwgooglept

[53] ndash Brittain H Journal of Pharmaceutical Sciences 86 4 (1997) 405

[54] ndash Norris T Aldridge P Sekulic S Analyst 122 (1997) 549

[55] ndash Albers A Melchiades F et all Ceracircmica 48 305 (2002) 34

[56] ndash Kahn H PMI-2201 Difracccedilatildeo de Raios X 1

[57] ndash Tuberculosis 88 2 (2008) 141

[58] ndash Akyuz S Journal of Molecular Structure 651-653 (2003) 541

[59] ndash Brittain H (ed) Physical Characterization of Pharmaceutical Solids (1995)

[60] ndash Šestaacutek J Comprehensive Analytical Chemistry XII XI (1984)

[61] ndash Casimiro MH Leal JP et all Anaacutelise Calorimeacutetrica aplicada a Poliacutemeros Bioloacutegicos 29

[62] ndash Yu-Chu M Li Thermochimica Acta 476 (2008) 1

[63] ndash Morbidoni H Quiacutemica Viva 3 (2004)

[64] ndash Yoshida S Pharmaceutical Society of Japan 11 5 (1963) 628

[65] ndash Sreevatsan S Pan X et all Antimicrobial Agents and Chemotheraphy 41 3 (1997) 636

[66] ndash Wesotowski M Konarski T Journal of Thermal Analysis 45 (1995) 1199

[67] ndash Vippagunta S Brittain H Grant D Advanced Drug Delivery 48 (2001) 3

[68] ndash Nunes S Euseacutebio M et all International Journal of Pharmaceutics 285 (2004) 13

[69] ndash Akalin E Akyuz S Vibrational Spectroscopy 42 (2006) 333

[70] ndash Szablowicz M Karpiński A et all Transition Metal Chemistry 31 (2006) 1075

67

[71] ndash Castro R Maria T et all Crystal Growth amp Design 10 (2010) 274

[72] ndash Correcirca R Lima D et all Laboratoacuterio de Cristalografia Instituto de Fiacutesica de Satildeo CarlosUSP

[73] - Buerger A Ramberger R Mikrochimica Acta 2 (1979) 273

[74] ndash Wirth D Stephenson G Organic Process Research amp Development 1 (1997) 55

[75] ndash Wang Y Li Y et all Spectrochimica Acta Part A 56 (2000) 2637

[76] ndash Byrn S Pfeiffer R et all Pharmaceutical Research 12 (1995) 945

[77] ndash Khankari R Grant D Thermochimica Acta 248 (1995) 61

[78] ndash Gavezzotti A Fillippini G Journal of the American Chemical Society 117 (1995) 12299

[79] ndash Hancock B Zografi G Journal of Pharmaceuticals Sciences 86 (1997) 1

[80] ndash Yu L Advanced Drug Delivery Reviews 48 (2001) 27

[81] ndash Kitamura M Journal of Crystal Growth 237-239 (2002) 2205

[82] ndash Snider D Addicks W et all Advanced Drug Delivery Reviews 56 (2004) 391

[83] ndash Allesoslash M Berg F et all Journal of Pharmaceuticals Sciences 97 (2008) 2145

[84] ndash Lerdkanchanaporn S Dollimore D Journal of Thermal Analysis 49 (1997) 879

[85] ndash Beach J Park M et all Pharmaceutical Development and Technology 10 (2005) 413

[86] ndash Passerini N Albertini B et all European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics 15 (2002) 71

68

69

Apecircndice

70

71

Algoriacutetmo de decisatildeo Q6A

(1)

Pesquisa de polimor-fos com o novo

faacutermaco

Apresenta diferentes polimorfos

NAtildeO Nenhuma acccedilatildeo a ser

tomada

SIM

Caracterizar as formas por - Difracccedilatildeo de raios-X de poacute - DSC Anaacutelise Teacutermica - Microscopia - Espectroscopia

IR PARA 2

72

(2)

Os polimorfos apre-sentam diferentes

propriedades

NAtildeO

SIM

Afecta a seguranccedila e a eficaacutecia do faacutermaco

Nenhum teste ou criteacuterio de aceitaccedilatildeo para o faacutermaco

NAtildeO

SIM

Estabelecer um criteacuterio de aceitaccedilatildeo para os polimorfos do faacutermaco IR PARA 3

73

(3)

Observa-se em (1) que primeiramente se estabelecem as caracteriacutesticas das possiacuteveis formas cristalinas do faacuter-

maco e as suas propriedades fiacutesico-quiacutemicas conforme o caso bem como a sua forma de detecccedilatildeo pelas meto-

dologias indicadas

Posteriormente a acccedilatildeo (2) visa estabelecer o impacto destas formas polimoacuterficas na seguranccedila e eficaacutecia do

faacutermaco auxiliando na determinaccedilatildeo de criteacuterios de aceitaccedilatildeo do faacutermaco e na avaliaccedilatildeo do risco sanitaacuterio que

representa tal fenoacutemeno num caso especiacutefico Havendo este risco o ICH estabeleceu em (3) vias de monitori-

zaccedilatildeo das alteraccedilotildees

O faacutermaco encontra-se dentro dos criteacuterios de

aceitaccedilatildeo dos ensaios de qualidade com modifica-

ccedilatildeo na proporccedilatildeo dos polimorfos

SIM Nenhum teste ou criteacuterio de aceitaccedilatildeo

para o faacutermaco

NAtildeO

Monitorar o polimorfismo durante a estabilidade do faacutermaco

A modificaccedilatildeo pode afectar a seguranccedila ou a

eficaacutecia

NAtildeO Natildeo haacute necessidade de estabelecer criteacuterios de aceitaccedilatildeo para polimorfis-

mo do faacutermaco

SIM

Estabelecer criteacuterios de aceitaccedilatildeo consis-tente com a seguranccedila eou eficaacutecia

50

51

Capiacutetulo 3

52

53

3 Conclusotildees

Alguns pontos discutidos nesta dissertaccedilatildeo merecem ser referidos como observaccedilotildees conclusivas A Calorime-

tria Diferencial de Varrimento (DSC) eacute um valioso instrumento de investigaccedilatildeo para caracterizar formas poli-

moacuterficas Com esta teacutecnica recolhe-se uma grande riqueza de informaccedilatildeo em relaccedilatildeo agrave estabilidade da substacircn-

cia em estudo tipo de transformaccedilatildeo que ocorre a uma dada temperatura por aquecimento ou arrefecimento e

mecanismo que preside a cada uma das transformaccedilotildees observadas Mas por si soacute esta teacutecnica natildeo eacute suficiente

para identificar a existecircncia de diferentes polimorfos de um mesmo composto Daiacute haver a necessidade de efec-

tuar um estudo mais completo utilizando teacutecnicas como a termomicroscopia espectroscopia de absorccedilatildeo no

infravermelho e ainda difracccedilatildeo de raios X de poacute

Conseguiram obter-se amostras puras de trecircs formas polimoacuterficas da pirazinamida a forma alfa (PZA comercial

e cristalizada em aacutegua) a forma delta (PZA cristalizada de acetona) e a forma gama (PZA obtida por liofiliza-

ccedilatildeo) as quais foram caracterizadas por espectroscopia de infravermelho

O polimorfo alfa da pirazinamida (α-PZA) e a forma delta (δ-PZA) por aquecimento transformam-se no poli-

morfo gama (γ-PZA) A forma gama por sua vez por aquecimento natildeo sofre qualquer transformaccedilatildeo de fase

ateacute agrave fusatildeo Foi possiacutevel tambeacutem identificar a transiccedilatildeo δrarrα em amostra do polimorfo delta quando contami-

nado com a forma alfa

Podemos ainda concluir mediante os resultados obtidos e com os conhecimentos adquiridos que estamos

perante casos de enantiotropia sendo o polimorfo delta a forma termodinamicamente estaacutevel agrave temperatura

ambiente Todos os polimorfos de pirazinamida satildeo cineticamente estaacuteveis agrave temperatura ambiente

No que diz respeito agrave picolinamida eacute interessante verificar a semelhanccedila do perfil das bandas do espectro da

picolinamida comercial na regiatildeo de elongaccedilatildeo do NndashH com o dos espectros dos polimorfos α e δ da pirazi-

namida Relembremos que nestas duas fases da pirazinamida haacute associaccedilatildeo molecular com a formaccedilatildeo de dois

diacutemeros centrossimeacutetricos que estatildeo tambeacutem presentes no cristal da forma I da picolinamida Verificou-se

ainda que a amostra comercial de picolinamida quando sujeita a moagem sofre alteraccedilatildeo da forma polimoacuterfica

No estudo realizado por DSC foi possiacutevel identificar pelo menos duas formas polimoacuterficas

Em ciclos de aquecimento arrefecimento verifica-se que o arrefecimento do fundido pode resultar em forma-

ccedilatildeo de estruturas diferentes em ciclos diferentes

A cristalizaccedilatildeo em acetato de etilo a 4ordmC aponta para a existecircncia de polimorfos gerados concomitantemente

por este meacutetodo de cristalizaccedilatildeo Estatildeo previstas novas experiecircncias para verificar a reprodutibilidade dos resul-

tados e caso esta se confirme a investigaccedilatildeo dos soacutelidos obtidos por difracccedilatildeo de raios-X de poacute e de monocris-

tal Quanto ao estudo das amostras cristalizadas em etanol e acetato de etilo em ensaios realizados dois meses

apoacutes a preparaccedilatildeo das amostras verificou-se que natildeo ocorreu alteraccedilatildeo na amostra cristalizada de etanol

enquanto que evoluccedilatildeo niacutetida teve lugar na amostra cristalizada de acetato de etilo por evaporaccedilatildeo do solvente agrave

temperatura ambiente

No estudo das amostras do ibuprofeno a partir dos resultados obtidos por DSC verificou-se que tanto a amos-

tra cristalizada de acetona como a amostra cristalizada de n-hexano ambas agrave temperatura ambiente apresenta-

54

vam um pico de fusatildeo composto o que poderia indicar a presenccedila de uma mistura de polimorfos mas atraveacutes

de um estudo mais pormenorizado usando Espectroscopia de Infravermelho e Difracccedilatildeo de Raios-X de poacute

esta hipoacutetese natildeo eacute aparentemente suportada podendo a divisatildeo dos picos dever-se ao tamanho das partiacuteculas

formadas durante o crescimento dos cristais Esta hipoacutetese teraacute de ser confirmada em trabalho futuro Este eacute

um exemplo interessante da importacircncia da utilizaccedilatildeo combinada de diferentes meacutetodos de estudo na investiga-

ccedilatildeo de polimorfismo

55

Capiacutetulo 4

56

57

4 Experimental

41 Materiais e Meacutetodos

411 ndash Materiais

4111 - Preparaccedilatildeo das amostras

A pirazinamida utilizada neste trabalho foi fornecida pela Fluka com uma pureza superior a 99 As amostras

de partida de picolinamida e ibuprofeno foram adquiridas agrave Sigma com purezas de 98 e 99 respectivamen-

te tendo-se usado tambeacutem ibuprofeno padratildeo USP

Na geraccedilatildeo das formas polimoacuterficas da pirazinamida foram usados diferentes processos de cristalizaccedilatildeo No

procedimento cristalizaccedilatildeo a partir de soluccedilotildees P1 usaram-se ~ 005 mmol do composto de partida dissolvidas

em 6 mL de um dado solvente agrave temperatura ambiente as soluccedilotildees foram filtradas para uma caixa de Petri e o

solvente evaporado agrave temperatura ambiente (~ 20ordmC) Foram usados como solventes aacutegua acetona dioxano

acetonitrilo e os soacutelidos obtidos foram analizados apoacutes um periacuteodo de duas semanas O segundo procedimento

ensaiado P2 consistiu num processo de liofilizaccedilatildeo efectuado num equipamento Labconco 5 soluccedilatildeo aquosa

preacute-congelada a -80ordmC ciclo de liofilizaccedilatildeo -30ordmC durante 2h -10ordmC durante 4h 0ordmC durante 6h 5ordmC durante

6h 10ordmC durante 48h e depois mantida agrave temperatura ambiente

No caso da picolinamida foi avaliada a formaccedilatildeo de formas soacutelidas usando o procedimento P1 descrito para a

pirazinamida (P1) empregando como solventes acetato de etilo e etanol tendo-se tambeacutem estudado cristaliza-

dos a partir do fundido (P2)

Na geraccedilatildeo das formas polimoacuterficas do ibuprofeno foram igualmente usados diferentes processos de cristaliza-

ccedilatildeo usando diferentes condiccedilotildees O procedimento 1 (P1) foi realizado da mesma forma da usada em P1 da

pirazinamida No procedimento 2 (P2) as soluccedilotildees foram preparadas da mesma forma que em P1 e apoacutes a

filtraccedilatildeo foram colocadas num frigoriacutefico a 4ordmC e o solvente evaporou a esta temperatura

Foram utilizados solventes de qualidade analiacutetica

412 ndash Meacutetodos

4121 ndash Calorimetria Diferencial de Varrimento (DSC)

A teacutecnica de Calorimetria Diferencial de Varrimento (DSC) ocupa um lugar de relevo de entre os meacutetodos de

investigaccedilatildeo da estrutura dos soacutelidos Trata-se de um meacutetodo largamente vulgarizado para o qual se dispotildee de

58

equipamento que apresenta na actualidade muitas potencialidades e que permite a obtenccedilatildeo de propriedades

termodinacircmicas com elevado grau de precisatildeo

A Calorimetria Diferencial de Varrimento eacute uma teacutecnica de anaacutelise teacutermica que regista a diferenccedila de fluxo teacuter-

mico entre a amostra e a referecircncia em funccedilatildeo do tempo ou da temperatura no decorrer de um programa de

temperatura preacute-seleccionado Eacute um meacutetodo de variaccedilatildeo entaacutelpica no qual a diferenccedila no fornecimento de

energia caloriacutefica entre uma substacircncia e um material de referecircncia eacute medida em funccedilatildeo da temperatura

enquanto a substacircncia em estudo e a referecircncia satildeo submetidas a um mesmo programa de aquecimento rigoro-

samente controlado

Estas medidas fornecem dados qualitativos e quantitativos em processos endoteacutermicos (absorccedilatildeo de energia

caloriacutefica) e exoteacutermicos (libertaccedilatildeo de energia caloriacutefica) permitindo obter informaccedilotildees referentes a alteraccedilotildees

de propriedades fiacutesicas eou quiacutemicas com por exemplo temperaturas caracteriacutesticas (temperatura de fusatildeo

cristalizaccedilatildeo transiccedilatildeo viacutetrea) grau de cristalinidade de um poliacutemero diagramas de fase entalpias de transiccedilatildeo

de fase e de reacccedilatildeo estabilidade teacutermica e oxidativa grau de pureza e cineacutetica de reacccedilotildees Por este motivo a

DSC eacute amplamente aplicada na caracterizaccedilatildeo de materiais orgacircnicos e inorgacircnicos cristalinos e amorfos assim

como nas induacutestrias farmacecircutica e cosmeacutetica alimentar etc

Como limitaccedilotildees desta teacutecnica refira-se a dificuldade de interpretaccedilatildeo (acontece algum processo mas qual)

requerendo normalmente outros meacutetodos complementares para a interpretaccedilatildeo dos resultados Para aleacutem dis-

so necessita de calibraccedilatildeo em toda a gama de temperatura

De acordo com os princiacutepios operacionais os caloriacutemetros diferenciais de varrimento podem ser divididos em

dois tipos de potecircncia compensada e de fluxo de energia caloriacutefica Neste trabalho utilizou-se o DSC do pri-

meiro tipo

Nos caloriacutemetros diferenciais de varrimento de potecircncia compensada (Figura 41) as ceacutelulas ou plataformas

onde se colocam a amostra e a referecircncia encontram-se equipadas individualmente com um sensor de resistecircn-

cia de platina que mede a temperatura de cada uma e uma resistecircncia de aquecimento

Figura 41 ndash Caloriacutemetro diferencial de varrimento de potecircncia compensada

Quando eacute detectada uma diferenccedila de temperatura entre a amostra e a referecircncia devido a uma alteraccedilatildeo da

amostra eacute alterada a energia teacutermica ( tH partpart ) fornecida agrave amostra de modo a manter um diferencial de tem-

peraturas nulo entre ambas (Tamostra = Treferecircncia) Uma vez que essa quantidade de energia eacute exactamente equiva-

1 ndash Resistecircncia de aquecimento 2 ndash Termoacutemetro

59

lente agrave quantidade de energia absorvida ou libertada na transformaccedilatildeo ocorrida na amostra o seu registo forne-

ce uma medida calorimeacutetrica directa da energia associada agrave transformaccedilatildeo

Como todos os instrumentos de medida os aparelhos de DSC apresentam um certo tempo de resposta devido

a alguma resistecircncia teacutermica o que se traduz pelo aparecimento de desvios da linha de base Para aumentar o

rigor das determinaccedilotildees o sinal calorimeacutetrico (SC) determinado pelo aparelho a aacuterea do pico eacute calibrado

determinando-se uma constante de calibraccedilatildeo K tal que realQ

SCK = sendo Qreal a energia caloriacutefica realmente

dissipado na ceacutelula A constante K eacute assim funccedilatildeo da temperatura da atmosfera em torno das ceacutelulas e de

quaisquer resistecircncias que conduzam a perdas de energia caloriacutefica As temperaturas de fusatildeo de padrotildees como

o iacutendio estanho chumbo por exemplo podem ser utilizadas para calibrar a temperatura indicada pelo equipa-

mento enquanto que a entalpia de fusatildeo destas substacircncias pode ser utilizada na calibraccedilatildeo do sinal calorimeacutetri-

co

Podem realizar-se ciclos de aquecimento arrefecimento percorridos entre a temperatura do azoto liacutequido e

700ordmC que eacute o limite superior de utilizaccedilatildeo da instrumentaccedilatildeo deste tipo recolhendo uma grande riqueza de

informaccedilatildeo relativamente agrave estabilidade da substacircncia em estudo tipo de transformaccedilatildeo que ocorre a uma dada

temperatura por aquecimento ou arrefecimento mecanismo que preside a cada uma das transformaccedilotildees obser-

vadas etc

Aproveitando as potencialidades do equipamento fazendo variar a velocidade de varrimento eacute ainda possiacutevel

estudar aspectos importantes relacionados com o mecanismo das transformaccedilotildees estruturais e pocircr em evidecircn-

cia a sobreposiccedilatildeo de sinais

Estes equipamentos aleacutem de possibilitarem medidas de baixos valores de variaccedilatildeo de entalpia possibilitam

ainda a utilizaccedilatildeo de pequenas quantidades de amostra (geralmente entre 1 e 20mg)

Procedimento experimental e equipamento utilizado

Os estudos de DSC foram realizados num caloriacutemetro Perkin-Elmer Pyris 1 equipado com sistema de refrige-

raccedilatildeo Intracooler com liacutequido de refrigeraccedilatildeo etilenoglicolaacutegua (11 vv) a ndash10ordmC usando azoto como gaacutes de

purga 20mLmin

As amostras foram preparadas em caacutepsulas em alumiacutenio de 10microl e 30microl Como ceacutelula de referecircncia usou-se uma

caacutepsula vazia idecircntica agrave usada para as amostras

A calibraccedilatildeo do aparelho foi feita de forma usual agrave velocidade de 10ordmCmin utilizada na grande maioria das

amostras A calibraccedilatildeo da temperatura [4647] foi realizada com padrotildees de elevada qualidade como o bifenilo

(CRM LGC 2610 Tfus = 6893plusmn003 ordmC) aacutecido benzoacuteico (CRM LGC 2606 Tfus = 12235 plusmn 002 ordmC) iacutendio

(Perkin-Elmer x = 9999 Tfus = 15660 ordmC) e cafeiacutena (substacircncia de calibraccedilatildeo Mettler Toledo ME 18 872

Tfus = 2356 plusmn 02 ordmC) A calibraccedilatildeo da entalpia foi realizada com iacutendio (∆fusH = 3286 plusmn 13 Jmol)

As amostras foram estudadas em ciclos de aquecimento arrefecimento a vaacuterias velocidade de varrimento

como seraacute referido posteriormente na apresentaccedilatildeo dos resultados e a calibraccedilatildeo confirmada a cada caso

60

4122 ndash Termomicroscopia

A termomicroscopia consiste na observaccedilatildeo microscoacutepica das amostras submetidas a aquecimento ou arrefeci-

mento usando luz polarizada As transformaccedilotildees que podem ocorrer na amostra em estudo podem ser obser-

vadas directamente na ocular do microscoacutepio ou registadas por meio de uma cacircmara fotograacutefica em viacutedeo com

a vantagem de serem gravadas e poderem ser estudadas em pormenor posteriormente Esta teacutecnica permite a

observaccedilatildeo dos efeitos dependentes da temperatura como por exemplo a fusatildeo dos cristais detecccedilatildeo de formas

cristalinas (polimorfismo)[48ndash49]

Com base no comportamento oacuteptico eacute costume dividir as substacircncias em dois grandes grupos Num o iacutendice

de refracccedilatildeo eacute independente da direcccedilatildeo de propagaccedilatildeo da radiaccedilatildeo apresenta um valor uacutenico para uma dada

substacircncia Estas substacircncias satildeo designadas opticamente por isotroacutepicas A este grupo pertencem os soacutelidos

amorfos e os soacutelidos cristalinos com arranjo reticular cuacutebico O outro grupo eacute caracterizado por apresentar um

iacutendice de refracccedilatildeo dependente da direcccedilatildeo de propagaccedilatildeo da luz As substacircncias que a ele pertencem satildeo

designadas opticamente por anisotroacutepicas Deste grupo fazem parte todos os soacutelidos cristalinos com excepccedilatildeo

daqueles que tecircm arranjo reticular cuacutebico

Na Figura 42 representa-se o dispositivo utilizado na observaccedilatildeo de uma amostra com luz polarizada

Figura 42 ndash Esquema de um sistema para observaccedilatildeo de uma amostra com luz polarizada

Um meio isotroacutepico natildeo altera a cor da radiaccedilatildeo que nela incide Contudo produz um decreacutescimo de intensida-

de da radiaccedilatildeo que torna visiacuteveis contornos na amostra e portanto permite acompanhar variaccedilotildees de forma e

volume que nela ocorram As amostras anisotroacutepicas apresentam cor diferente da luz incidente

Procedimento experimental e equipamento utilizado

O equipamento usado esquematicamente representado na Figura 43 eacute constituiacutedo por uma placa de aqueci-

mento DSC 600 da Linkam systems por um bloco central constituiacutedo por uma unidade CI94 cuja funccedilatildeo eacute

controlar a temperatura nas etapas de aquecimento arrefecimento uma unidade LNP942 que controla a

refrigeraccedilatildeo uma unidade VTO232 e um computador Intel (R) Pentium (R) 4 que controla todo o sistema A

ceacutelula eacute aquecida com um microforno cuja temperatura eacute controlada por sensores de Pt100 Para a observaccedilatildeo

Polarizador Amostra Analisador Detector

61

oacuteptica foi utilizado um microscoacutepio Leica DMRB uma cacircmara de viacutedeo Sony CCD-IRISRGB modelo DXC-

151 AP um monitor Sony HR Triniton modelo PVM-2053MD e um gravador de viacutedeo Sony SV0-1500P VHS

VCR Na anaacutelise de imagem usou-se o software da Linkam systems com RTVMS (Real Time Viacutedeo Measurement

System)

As amostras foram preparadas por dispersatildeo de uma pequena quantidade do material a estudar na ceacutelula da

amostra sendo esta coberta com uma tampa A dispersatildeo do material na ceacutelula permite estudar o comporta-

mento de partiacuteculas isoladas o que poderaacute ser uacutetil no caso da amostra ter comportamento heterogeacuteneo As

imagens foram obtidas por utilizaccedilatildeo combinada de luz polarizada e de compensadores de onda o que confere

agrave imagem de fundo uma cor uacutenica e natildeo negra Usou-se uma ampliaccedilatildeo de 200X

As amostras foram estudadas aquecendo a amostra entre os 25ordmC e a fusatildeo tendo sido usada uma velocidade

de 10ordmCmin

Figura 43 ndash Representaccedilatildeo esquemaacutetica do equipamento usado em termomicroscopia A ndash Placa de aquecimento B ndash

Microscoacutepio C ndash Cacircmara de viacutedeo D ndash Computador E ndash Interface graacutefica F ndash Sistema de controle da refri-

geraccedilatildeo G ndash Interface de computador H ndash Viacutedeo gravador I ndash Monitor J ndash Depoacutesito de azoto liacutequido

4123 ndash Conjugaccedilatildeo dos meacutetodos de Termomicroscopia e DSC

Os resultados obtidos a partir de medidas de DSC satildeo normalmente reprodutiacuteveis e quantitativos mas natildeo

podem estar sempre prontamente correlacionadas com a respectiva transformaccedilatildeo de fase ou reacccedilatildeo quiacutemica

que ocorre na substacircncia Tecircm sido feitas tentativas para melhorar alguns meacutetodos termoanaliacuteticos atraveacutes de

uma correlaccedilatildeo entre os seus resultados e as mudanccedilas fiacutesicas ou quiacutemicas da substacircncia em questatildeo As combi-

naccedilotildees destes dois meacutetodos tecircm demonstrado grande sucesso Os efeitos que natildeo mostram nenhuma mudanccedila

de entalpia significativa com DSC podem muitas vezes ser detectadas com microscopia Por outro lado as

investigaccedilotildees termomicroscoacutepicas requerem muitas vezes estimativas dos calores de transformaccedilatildeo fusatildeo e

cristalizaccedilatildeo[50ndash51]

62

4124 ndash Espectroscopia de Absorccedilatildeo no Infravermelho

A Espectroscopia de Absorccedilatildeo no IV estaacute associada ao uso de radiaccedilatildeo electromagneacutetica nesta regiatildeo do espec-

tro para estudar a composiccedilatildeo e a estrutura da mateacuteria

A energia associada agrave absorccedilatildeo na gama do infravermelho eacute capaz de promover transiccedilotildees vibracionais-

rotacionais vibracionais ou rotacionais Considerando que a faixa mais usual de utilizaccedilatildeo corresponde agrave regiatildeo

do infravermelho meacutedio (4000 a 400 cm-1) o estudo das transiccedilotildees vibracionais eacute o mais importante Para que

uma moleacutecula seja capaz de absorver no infravermelho eacute necessaacuterio que ela apresente variaccedilotildees de momento

dipolar associada ao modo vibracional considerado[3652ndash54]

Assim quando um material for avaliado utilizando radiaccedilatildeo infravermelha seraacute obtido um espectro que rela-

ciona absorvacircncia versus comprimento de onda (normalmente eacute utilizado o nuacutemero de onda que eacute o inverso do

comprimento de onda) que indica a ocorrecircncia ou natildeo de absorccedilatildeo pelo material de energia associada agravequele

comprimento de onda Como os grupos funcionais absorvem em diferentes comprimentos de onda eacute possiacutevel

identificar os grupos quiacutemicos presentes na amostra

O polimorfismo em cristais de compostos orgacircnicos eacute causado por diferentes arranjos estruturais da mesma

moleacutecula Se as interacccedilotildees moleculares no cristal satildeo bastantes fortes decorrentes de um fenoacutemeno como as

ligaccedilotildees de hidrogeacutenio as diferenccedilas nas formas polimoacuterficas podem ser evidenciadas com teacutecnicas como a

Espectroscopia de Absorccedilatildeo no Infravermelho IV

Reflectacircncia Total Atenuada (ATR)

Em 1961 Fahrenfort descreveu uma nova teacutecnica para obtenccedilatildeo de espectros de infravermelho para compostos

orgacircnicos a Reflectacircncia Total Atenuada (ATR ndash Attenuated Total Reflectance)

O modo de ATR eacute uma teacutecnica natildeo destrutiva que permite a obtenccedilatildeo de espectros de amostras soacutelidas ou

liacutequidas tais como soacutelidos pouco soluacuteveis poacutes pastas entre outras Eacute tambeacutem adequado para caracterizaccedilatildeo de

materiais que sejam demasiado finos ou que absorvam demasiado intensamente quando analisados por espec-

troscopia de transmitacircncia Na espectroscopia de infravermelhos por ATR a superfiacutecie da amostra eacute colocada

em contacto com a superfiacutecie de um cristal apropriado muitas vezes feito de Germeacutenio (Ge) ou de Seleneto de

Zinco (ZnSe) A radiaccedilatildeo infravermelha proveniente da fonte passa atraveacutes do cristal Quando o acircngulo de

incidecircncia na interface amostra cristal excede o acircngulo criacutetico a reflexatildeo total interna da radiaccedilatildeo ocorre e uma

onda evanescente eacute estabelecida na interface A radiaccedilatildeo eacute reflectida atraveacutes do cristal penetrando na amostra a

cada reflexatildeo ao longo da superfiacutecie do cristal (como esquematizado na figura seguinte Figura 44)

63

Figura 44 ndash Sistema ATR de muacuteltipla reflexatildeo

O feixe de radiaccedilatildeo perde energia no comprimento de onda em que o material da amostra absorve Apoacutes este

processo a radiaccedilatildeo atenuada resultante eacute direccionada do cristal para o percurso normal do feixe no espectro-

fotoacutemetro sendo medida pelo detector originando o espectro da amostra A profundidade da penetraccedilatildeo da

radiaccedilatildeo na amostra e o nuacutemero total de reflexotildees ao longo do cristal podem ser controlados pela variaccedilatildeo do

acircngulo de incidecircncia assim como pela selecccedilatildeo do tipo de cristal

Num espectrofotoacutemetro ATR tem de existir um contacto muito proacuteximo entre a amostra e a superfiacutecie do cris-

tal uma vez que o efeito ATR tem lugar nesta Daiacute que se utilize por vezes uma prensa de modo a garantir um

perfeito contacto entre a superfiacutecie da amostra e o cristal como no caso dos soacutelidos particulados

Nesta teacutecnica pouca ou nenhuma preparaccedilatildeo da amostra eacute requerida o que constitui uma grande vantagem nos

estudos de polimorfismo podendo ser usada na anaacutelise de uma grande variedade de soacutelidos e liacutequidos consoan-

te o tipo de cristal

Eacute importante realccedilar que apesar dos benefiacutecios esta teacutecnica possui algumas limitaccedilotildees que incluem a sensibili-

dade inferior em comparaccedilatildeo agrave proporcionada pelos meacutetodos convencionais

Procedimento experimental e equipamento utilizado

Os estudos de espectroscopia de absorccedilatildeo no infravermelho foram realizados num espectroacutemetro FTIR Ther-

moNicolet IR300 resoluccedilatildeo de 1cm-1 com a teacutecnica da pastilha de KBr e num PerkinElmer Spectrum 400 FT-

IRATR resoluccedilatildeo de 1cm-1

As amostras foram preparadas misturando-se uma certa quantidade de amostra com brometo de potaacutessio (cer-

ca de 07 mg de amostra e 100 mg de KBr)

4125 ndash Difracccedilatildeo de Raios X

Dentre as vaacuterias teacutecnicas de caracterizaccedilatildeo de materiais a teacutecnica de difracccedilatildeo de raios X eacute a mais indicada na

determinaccedilatildeo das fases cristalinas presentes nesses materiais Isto eacute possiacutevel porque nos cristais os aacutetomos se

64

ordenam em planos cristalinos separados entre si por distacircncias da mesma ordem de grandeza dos comprimen-

tos de onda dos raios X

Ao incidir um feixe de raios X num cristal o mesmo interage com os aacutetomos presentes originando o fenoacutemeno

de difracccedilatildeo A difracccedilatildeo de raios X ocorre segundo a Lei de Bragg (Equaccedilatildeo 1) a qual estabelece a relaccedilatildeo

entre o acircngulo de difracccedilatildeo e a distacircncia entre os planos que a originaram (caracteriacutesticos para cada fase cristali-

na)[55]

Figura 45 ndash Difracccedilatildeo de raios X e a Lei de Bragg[56]

A principal aplicaccedilatildeo da difracccedilatildeo de raios X refere-se agrave identificaccedilatildeo de compostos cristalinos sejam eles orgacirc-

nicos ou inorgacircnicos

Os planos de difracccedilatildeo e as suas respectivas distacircncias interplanares bem como as densidades de aacutetomos (elec-

trotildees) ao longo de cada plano cristalino satildeo caracteriacutesticas especiacuteficas e uacutenicas de cada substacircncia cristalina da

mesma forma que o padratildeo difractomeacutetrico por ela gerado Dentre as vantagens da teacutecnica de difracccedilatildeo de raios

X para a caracterizaccedilatildeo de fases destacam-se a simplicidade e rapidez do meacutetodo a confiabilidade dos resulta-

dos obtidos (pois o perfil de difracccedilatildeo obtido eacute caracteriacutestico para cada fase cristalina) a possibilidade de anaacutelise

de materiais compostos por uma mistura de fases e uma anaacutelise quantitativa destas fases[55]

Os ensaios de difracccedilatildeo de raios X de poacute foram realizados no Centro de Estudos de Materiais no Departamen-

to de Fiacutesica da Universidade de Coimbra

Procedimento experimental e equipamento utilizado

Foi preenchido um capilar de vidro com o poacute obtido pela moagem dos soacutelidos As amostras foram colocadas

num difractoacutemetro de poacute ENRAF-NONIUS (equipado com um detector CPS120 por INEL) e os dados foram

recolhidos durante 5h usando a geometria Debye-Scherrer Foi usada radiaccedilatildeo Cu Kα1 (λ = 1540598Aring) Como

calibrante externo foi usado o AlK(SO4)212H2O

Lei de Bragg nλ = 2d sen θ (Equaccedilatildeo 1) n nuacutemero inteiro (ordem de difracccedilatildeo) λ comprimento de onda dos raios X incidentes d distacircncia interplanar θ acircngulo de difracccedilatildeo

65

Bibliografia

[1] ndash Vencato I Estruturas Cristalinas por Difracccedilatildeo de Raios-X Caderno Brasileiro de Ensino de Fiacutesica Volume 5

(1988)

[2] ndash Atkins P Paula J Atkins Fiacutesico-Quiacutemica LTC Volume 1 7ordfEdiccedilatildeo (2003-2004)

[3] ndash Drago R Physical Methods For Chemists 2ordf Ed Saunders amp H B J College Publishers 17 (1992) 702

[4] ndash Giron D Thermochimica Acta 248 (1995) 1

[5] ndash Nangia A Accounts of Chemical Research 41 5 (2008) 595

[6] ndash Froehlich PE Gasparotto FS Journal of Basic and Applied Pharm Sciences 26 3 (2005) 205

[7] ndash Llinagraves A Goodman J Drug Discovery Today 13 516 (2008) 198

[8] ndash Costa L Universidade Federal do Rio Grande do Sul ldquoAvaliaccedilatildeo do Polimorfismo de Faacutermacos utiliza-

dos para a produccedilatildeo de medicamentos geneacutericos no Brasilrdquo (2005)

[9] ndash Lachman L Liebeman HA et all Teoria e Praacutetica na Induacutestria Farmacecircutica 1 (2005) 505

[10] ndash Bernstein J Crystal Polymorphism Engineering of Crystalline Materials Properties Springer Netherlands (2008) 87

[11] ndash Rodriacuteguez-Spong B Price C et all D Advanced Drug Delivery 56 (2004) 241

[12] ndash Buerger A Ramberger R Mikrochimica Acta 2 (1979) 259

[13] ndash Erdemir D Lee A et all Accounts of Chemical Research 42 (2009) 621

[14] ndash Manrich S Zanotto E et all Poliacutemeros Ciecircncia e Tecnologia ldquoAplicabilidade da Teoria Claacutessica da Nuclea-

ccedilatildeo Modificada (CD-CNT) agrave Cristalizaccedilatildeo de Poliacutemerosrdquo

[15] ndash Aaltonen J Allesoslash M et all European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics 71 (2009) 23

[16] ndash Chis V Picircrnau A et all Chemical Physics 316 (2005) 153

[17] ndash wwwffuppttoxicologiamonografiasano0304TuberculosedocPIRAZINAMIDAhtml

[18] ndash Becker C Dressman JB et all Journal of Pharmaceutical Sciences 97 9 (2008) 3709

[19] ndash Takaki Y Sasada Y Watanabeacute T Acta Crystallographica 13 (1960) 693

[20] ndash Ro G Sorum H Acta Crystallographica B28 (1972) 991

[21] ndash Ro G Sorum H Acta Crystallographica B28 (1972) 1677

[22] ndash Nakata K Takaki Y Memoirs of Osaka Kyoiku University Ser III Natural science and applied science 36 (1987)

93

[23] ndash Borba A Albrecht M et all Physical Chemistry Chemical Physics 10 (2008) 7010

[24] ndash Takano T Sasada Y et all Acta Crystallographica 21 (1966) 514

[25] ndash Borba A Zavaglia A et all Journal of Physical Chemistry A 112 (2008) 45

[26] ndash Marques L Departamento e Centro de Quiacutemica da Universidade de Eacutevora ldquoO Ibuprofeno Um faacutermaco com

sucessordquo

[27] ndash Perlovich G Kurkov S et all Journal of Pharmaceutical Sciences 93 (2004) 654

[28] ndash Rasenack N Muumlller B International Journal of Pharmaceutics 245 (2002) 9

[29] ndash Carvalho P Cass Q et all Brazilian Journal of Chemical Engineering 23 (2006) 291

[30] ndash Khan G Jiabi Z Drug Development and Industrial Pharmacy 24(5) (1998) 463

[31] ndash Rasenack N Muumlller W Development and Industrial Pharmacy 28 (2002) 1077

66

[32] ndash Dudognon E Danegravede F et all Pharmaceutical Research 25 (2008) 2853

[33] ndash wwwscribdcomdoc4003825Fisica-Difraccao-de-Raio-X (28082010)

[34] ndash Delgado M Marquez F et all Spectroscopy Lett 21 (1998) 841

[35] ndash Lautie A Froment F et all Spectroscopy Lett 9 (1976) 289

[36] ndash Chis V Pirnau A et all Chemical Physics 316 (2005) 153

[37] ndash Kalkar K Bhosekar M et all Spectrochimica Acta Part A 45 (1989) 635

[38] ndash Favila A Gallo M Mitnik D Journal of Molecular Modeling 13 (2007) 505

[39] ndash Gunasekaran S Sailatha E et all Indian Journal of Pure and Applied Physics 47 (2009) 259

[40] ndash Akyuz S Journal of Molecular Structure 651 (2003) 541

[41] ndash Jurneacuteen P Werngren J et all Antimicrobial Agents and Chemotheraphy 52 5 (2008) 1852

[42] ndash Garekani H Sadeghi F et all Drug Development and Industrial Pharmacy 27(8) (2001) 803

[43] ndash Kawakami K Miyoshi K et all Journal of Pharmaceuticals Sciences 95 (2006) 1354

[44] ndash Lee T Chang G Crystal Growth and Design 9 (2009) 3551

[45] ndash Xue Y Zhao Q et all Journal of Colloid and Interface Science 243 (2001) 388

[46] ndash Sabbah R An W et all Thermochimica Acta 331 (1999) 93

[47] ndash Gatta G Richardson J et all Pure and Applied Chemistry 78 (2006) 1455

[48] ndash Seefeldt K Miller J et all Journal of Pharmaceutical Sciences 96 5 (2007) 1147

[49] ndash Charsley E Stewart C et all Journal of Thermal Analysis and Calorimetry 72 (2003) 1087

[50] ndash Celis K Driessche I et all Measurement Science Review 1 1 (2001) 181

[51] ndash Wiedemann H Bayer G Journal of Thermal Analysis 30 (1985) 1273

[52] ndash wwwgooglept

[53] ndash Brittain H Journal of Pharmaceutical Sciences 86 4 (1997) 405

[54] ndash Norris T Aldridge P Sekulic S Analyst 122 (1997) 549

[55] ndash Albers A Melchiades F et all Ceracircmica 48 305 (2002) 34

[56] ndash Kahn H PMI-2201 Difracccedilatildeo de Raios X 1

[57] ndash Tuberculosis 88 2 (2008) 141

[58] ndash Akyuz S Journal of Molecular Structure 651-653 (2003) 541

[59] ndash Brittain H (ed) Physical Characterization of Pharmaceutical Solids (1995)

[60] ndash Šestaacutek J Comprehensive Analytical Chemistry XII XI (1984)

[61] ndash Casimiro MH Leal JP et all Anaacutelise Calorimeacutetrica aplicada a Poliacutemeros Bioloacutegicos 29

[62] ndash Yu-Chu M Li Thermochimica Acta 476 (2008) 1

[63] ndash Morbidoni H Quiacutemica Viva 3 (2004)

[64] ndash Yoshida S Pharmaceutical Society of Japan 11 5 (1963) 628

[65] ndash Sreevatsan S Pan X et all Antimicrobial Agents and Chemotheraphy 41 3 (1997) 636

[66] ndash Wesotowski M Konarski T Journal of Thermal Analysis 45 (1995) 1199

[67] ndash Vippagunta S Brittain H Grant D Advanced Drug Delivery 48 (2001) 3

[68] ndash Nunes S Euseacutebio M et all International Journal of Pharmaceutics 285 (2004) 13

[69] ndash Akalin E Akyuz S Vibrational Spectroscopy 42 (2006) 333

[70] ndash Szablowicz M Karpiński A et all Transition Metal Chemistry 31 (2006) 1075

67

[71] ndash Castro R Maria T et all Crystal Growth amp Design 10 (2010) 274

[72] ndash Correcirca R Lima D et all Laboratoacuterio de Cristalografia Instituto de Fiacutesica de Satildeo CarlosUSP

[73] - Buerger A Ramberger R Mikrochimica Acta 2 (1979) 273

[74] ndash Wirth D Stephenson G Organic Process Research amp Development 1 (1997) 55

[75] ndash Wang Y Li Y et all Spectrochimica Acta Part A 56 (2000) 2637

[76] ndash Byrn S Pfeiffer R et all Pharmaceutical Research 12 (1995) 945

[77] ndash Khankari R Grant D Thermochimica Acta 248 (1995) 61

[78] ndash Gavezzotti A Fillippini G Journal of the American Chemical Society 117 (1995) 12299

[79] ndash Hancock B Zografi G Journal of Pharmaceuticals Sciences 86 (1997) 1

[80] ndash Yu L Advanced Drug Delivery Reviews 48 (2001) 27

[81] ndash Kitamura M Journal of Crystal Growth 237-239 (2002) 2205

[82] ndash Snider D Addicks W et all Advanced Drug Delivery Reviews 56 (2004) 391

[83] ndash Allesoslash M Berg F et all Journal of Pharmaceuticals Sciences 97 (2008) 2145

[84] ndash Lerdkanchanaporn S Dollimore D Journal of Thermal Analysis 49 (1997) 879

[85] ndash Beach J Park M et all Pharmaceutical Development and Technology 10 (2005) 413

[86] ndash Passerini N Albertini B et all European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics 15 (2002) 71

68

69

Apecircndice

70

71

Algoriacutetmo de decisatildeo Q6A

(1)

Pesquisa de polimor-fos com o novo

faacutermaco

Apresenta diferentes polimorfos

NAtildeO Nenhuma acccedilatildeo a ser

tomada

SIM

Caracterizar as formas por - Difracccedilatildeo de raios-X de poacute - DSC Anaacutelise Teacutermica - Microscopia - Espectroscopia

IR PARA 2

72

(2)

Os polimorfos apre-sentam diferentes

propriedades

NAtildeO

SIM

Afecta a seguranccedila e a eficaacutecia do faacutermaco

Nenhum teste ou criteacuterio de aceitaccedilatildeo para o faacutermaco

NAtildeO

SIM

Estabelecer um criteacuterio de aceitaccedilatildeo para os polimorfos do faacutermaco IR PARA 3

73

(3)

Observa-se em (1) que primeiramente se estabelecem as caracteriacutesticas das possiacuteveis formas cristalinas do faacuter-

maco e as suas propriedades fiacutesico-quiacutemicas conforme o caso bem como a sua forma de detecccedilatildeo pelas meto-

dologias indicadas

Posteriormente a acccedilatildeo (2) visa estabelecer o impacto destas formas polimoacuterficas na seguranccedila e eficaacutecia do

faacutermaco auxiliando na determinaccedilatildeo de criteacuterios de aceitaccedilatildeo do faacutermaco e na avaliaccedilatildeo do risco sanitaacuterio que

representa tal fenoacutemeno num caso especiacutefico Havendo este risco o ICH estabeleceu em (3) vias de monitori-

zaccedilatildeo das alteraccedilotildees

O faacutermaco encontra-se dentro dos criteacuterios de

aceitaccedilatildeo dos ensaios de qualidade com modifica-

ccedilatildeo na proporccedilatildeo dos polimorfos

SIM Nenhum teste ou criteacuterio de aceitaccedilatildeo

para o faacutermaco

NAtildeO

Monitorar o polimorfismo durante a estabilidade do faacutermaco

A modificaccedilatildeo pode afectar a seguranccedila ou a

eficaacutecia

NAtildeO Natildeo haacute necessidade de estabelecer criteacuterios de aceitaccedilatildeo para polimorfis-

mo do faacutermaco

SIM

Estabelecer criteacuterios de aceitaccedilatildeo consis-tente com a seguranccedila eou eficaacutecia

51

Capiacutetulo 3

52

53

3 Conclusotildees

Alguns pontos discutidos nesta dissertaccedilatildeo merecem ser referidos como observaccedilotildees conclusivas A Calorime-

tria Diferencial de Varrimento (DSC) eacute um valioso instrumento de investigaccedilatildeo para caracterizar formas poli-

moacuterficas Com esta teacutecnica recolhe-se uma grande riqueza de informaccedilatildeo em relaccedilatildeo agrave estabilidade da substacircn-

cia em estudo tipo de transformaccedilatildeo que ocorre a uma dada temperatura por aquecimento ou arrefecimento e

mecanismo que preside a cada uma das transformaccedilotildees observadas Mas por si soacute esta teacutecnica natildeo eacute suficiente

para identificar a existecircncia de diferentes polimorfos de um mesmo composto Daiacute haver a necessidade de efec-

tuar um estudo mais completo utilizando teacutecnicas como a termomicroscopia espectroscopia de absorccedilatildeo no

infravermelho e ainda difracccedilatildeo de raios X de poacute

Conseguiram obter-se amostras puras de trecircs formas polimoacuterficas da pirazinamida a forma alfa (PZA comercial

e cristalizada em aacutegua) a forma delta (PZA cristalizada de acetona) e a forma gama (PZA obtida por liofiliza-

ccedilatildeo) as quais foram caracterizadas por espectroscopia de infravermelho

O polimorfo alfa da pirazinamida (α-PZA) e a forma delta (δ-PZA) por aquecimento transformam-se no poli-

morfo gama (γ-PZA) A forma gama por sua vez por aquecimento natildeo sofre qualquer transformaccedilatildeo de fase

ateacute agrave fusatildeo Foi possiacutevel tambeacutem identificar a transiccedilatildeo δrarrα em amostra do polimorfo delta quando contami-

nado com a forma alfa

Podemos ainda concluir mediante os resultados obtidos e com os conhecimentos adquiridos que estamos

perante casos de enantiotropia sendo o polimorfo delta a forma termodinamicamente estaacutevel agrave temperatura

ambiente Todos os polimorfos de pirazinamida satildeo cineticamente estaacuteveis agrave temperatura ambiente

No que diz respeito agrave picolinamida eacute interessante verificar a semelhanccedila do perfil das bandas do espectro da

picolinamida comercial na regiatildeo de elongaccedilatildeo do NndashH com o dos espectros dos polimorfos α e δ da pirazi-

namida Relembremos que nestas duas fases da pirazinamida haacute associaccedilatildeo molecular com a formaccedilatildeo de dois

diacutemeros centrossimeacutetricos que estatildeo tambeacutem presentes no cristal da forma I da picolinamida Verificou-se

ainda que a amostra comercial de picolinamida quando sujeita a moagem sofre alteraccedilatildeo da forma polimoacuterfica

No estudo realizado por DSC foi possiacutevel identificar pelo menos duas formas polimoacuterficas

Em ciclos de aquecimento arrefecimento verifica-se que o arrefecimento do fundido pode resultar em forma-

ccedilatildeo de estruturas diferentes em ciclos diferentes

A cristalizaccedilatildeo em acetato de etilo a 4ordmC aponta para a existecircncia de polimorfos gerados concomitantemente

por este meacutetodo de cristalizaccedilatildeo Estatildeo previstas novas experiecircncias para verificar a reprodutibilidade dos resul-

tados e caso esta se confirme a investigaccedilatildeo dos soacutelidos obtidos por difracccedilatildeo de raios-X de poacute e de monocris-

tal Quanto ao estudo das amostras cristalizadas em etanol e acetato de etilo em ensaios realizados dois meses

apoacutes a preparaccedilatildeo das amostras verificou-se que natildeo ocorreu alteraccedilatildeo na amostra cristalizada de etanol

enquanto que evoluccedilatildeo niacutetida teve lugar na amostra cristalizada de acetato de etilo por evaporaccedilatildeo do solvente agrave

temperatura ambiente

No estudo das amostras do ibuprofeno a partir dos resultados obtidos por DSC verificou-se que tanto a amos-

tra cristalizada de acetona como a amostra cristalizada de n-hexano ambas agrave temperatura ambiente apresenta-

54

vam um pico de fusatildeo composto o que poderia indicar a presenccedila de uma mistura de polimorfos mas atraveacutes

de um estudo mais pormenorizado usando Espectroscopia de Infravermelho e Difracccedilatildeo de Raios-X de poacute

esta hipoacutetese natildeo eacute aparentemente suportada podendo a divisatildeo dos picos dever-se ao tamanho das partiacuteculas

formadas durante o crescimento dos cristais Esta hipoacutetese teraacute de ser confirmada em trabalho futuro Este eacute

um exemplo interessante da importacircncia da utilizaccedilatildeo combinada de diferentes meacutetodos de estudo na investiga-

ccedilatildeo de polimorfismo

55

Capiacutetulo 4

56

57

4 Experimental

41 Materiais e Meacutetodos

411 ndash Materiais

4111 - Preparaccedilatildeo das amostras

A pirazinamida utilizada neste trabalho foi fornecida pela Fluka com uma pureza superior a 99 As amostras

de partida de picolinamida e ibuprofeno foram adquiridas agrave Sigma com purezas de 98 e 99 respectivamen-

te tendo-se usado tambeacutem ibuprofeno padratildeo USP

Na geraccedilatildeo das formas polimoacuterficas da pirazinamida foram usados diferentes processos de cristalizaccedilatildeo No

procedimento cristalizaccedilatildeo a partir de soluccedilotildees P1 usaram-se ~ 005 mmol do composto de partida dissolvidas

em 6 mL de um dado solvente agrave temperatura ambiente as soluccedilotildees foram filtradas para uma caixa de Petri e o

solvente evaporado agrave temperatura ambiente (~ 20ordmC) Foram usados como solventes aacutegua acetona dioxano

acetonitrilo e os soacutelidos obtidos foram analizados apoacutes um periacuteodo de duas semanas O segundo procedimento

ensaiado P2 consistiu num processo de liofilizaccedilatildeo efectuado num equipamento Labconco 5 soluccedilatildeo aquosa

preacute-congelada a -80ordmC ciclo de liofilizaccedilatildeo -30ordmC durante 2h -10ordmC durante 4h 0ordmC durante 6h 5ordmC durante

6h 10ordmC durante 48h e depois mantida agrave temperatura ambiente

No caso da picolinamida foi avaliada a formaccedilatildeo de formas soacutelidas usando o procedimento P1 descrito para a

pirazinamida (P1) empregando como solventes acetato de etilo e etanol tendo-se tambeacutem estudado cristaliza-

dos a partir do fundido (P2)

Na geraccedilatildeo das formas polimoacuterficas do ibuprofeno foram igualmente usados diferentes processos de cristaliza-

ccedilatildeo usando diferentes condiccedilotildees O procedimento 1 (P1) foi realizado da mesma forma da usada em P1 da

pirazinamida No procedimento 2 (P2) as soluccedilotildees foram preparadas da mesma forma que em P1 e apoacutes a

filtraccedilatildeo foram colocadas num frigoriacutefico a 4ordmC e o solvente evaporou a esta temperatura

Foram utilizados solventes de qualidade analiacutetica

412 ndash Meacutetodos

4121 ndash Calorimetria Diferencial de Varrimento (DSC)

A teacutecnica de Calorimetria Diferencial de Varrimento (DSC) ocupa um lugar de relevo de entre os meacutetodos de

investigaccedilatildeo da estrutura dos soacutelidos Trata-se de um meacutetodo largamente vulgarizado para o qual se dispotildee de

58

equipamento que apresenta na actualidade muitas potencialidades e que permite a obtenccedilatildeo de propriedades

termodinacircmicas com elevado grau de precisatildeo

A Calorimetria Diferencial de Varrimento eacute uma teacutecnica de anaacutelise teacutermica que regista a diferenccedila de fluxo teacuter-

mico entre a amostra e a referecircncia em funccedilatildeo do tempo ou da temperatura no decorrer de um programa de

temperatura preacute-seleccionado Eacute um meacutetodo de variaccedilatildeo entaacutelpica no qual a diferenccedila no fornecimento de

energia caloriacutefica entre uma substacircncia e um material de referecircncia eacute medida em funccedilatildeo da temperatura

enquanto a substacircncia em estudo e a referecircncia satildeo submetidas a um mesmo programa de aquecimento rigoro-

samente controlado

Estas medidas fornecem dados qualitativos e quantitativos em processos endoteacutermicos (absorccedilatildeo de energia

caloriacutefica) e exoteacutermicos (libertaccedilatildeo de energia caloriacutefica) permitindo obter informaccedilotildees referentes a alteraccedilotildees

de propriedades fiacutesicas eou quiacutemicas com por exemplo temperaturas caracteriacutesticas (temperatura de fusatildeo

cristalizaccedilatildeo transiccedilatildeo viacutetrea) grau de cristalinidade de um poliacutemero diagramas de fase entalpias de transiccedilatildeo

de fase e de reacccedilatildeo estabilidade teacutermica e oxidativa grau de pureza e cineacutetica de reacccedilotildees Por este motivo a

DSC eacute amplamente aplicada na caracterizaccedilatildeo de materiais orgacircnicos e inorgacircnicos cristalinos e amorfos assim

como nas induacutestrias farmacecircutica e cosmeacutetica alimentar etc

Como limitaccedilotildees desta teacutecnica refira-se a dificuldade de interpretaccedilatildeo (acontece algum processo mas qual)

requerendo normalmente outros meacutetodos complementares para a interpretaccedilatildeo dos resultados Para aleacutem dis-

so necessita de calibraccedilatildeo em toda a gama de temperatura

De acordo com os princiacutepios operacionais os caloriacutemetros diferenciais de varrimento podem ser divididos em

dois tipos de potecircncia compensada e de fluxo de energia caloriacutefica Neste trabalho utilizou-se o DSC do pri-

meiro tipo

Nos caloriacutemetros diferenciais de varrimento de potecircncia compensada (Figura 41) as ceacutelulas ou plataformas

onde se colocam a amostra e a referecircncia encontram-se equipadas individualmente com um sensor de resistecircn-

cia de platina que mede a temperatura de cada uma e uma resistecircncia de aquecimento

Figura 41 ndash Caloriacutemetro diferencial de varrimento de potecircncia compensada

Quando eacute detectada uma diferenccedila de temperatura entre a amostra e a referecircncia devido a uma alteraccedilatildeo da

amostra eacute alterada a energia teacutermica ( tH partpart ) fornecida agrave amostra de modo a manter um diferencial de tem-

peraturas nulo entre ambas (Tamostra = Treferecircncia) Uma vez que essa quantidade de energia eacute exactamente equiva-

1 ndash Resistecircncia de aquecimento 2 ndash Termoacutemetro

59

lente agrave quantidade de energia absorvida ou libertada na transformaccedilatildeo ocorrida na amostra o seu registo forne-

ce uma medida calorimeacutetrica directa da energia associada agrave transformaccedilatildeo

Como todos os instrumentos de medida os aparelhos de DSC apresentam um certo tempo de resposta devido

a alguma resistecircncia teacutermica o que se traduz pelo aparecimento de desvios da linha de base Para aumentar o

rigor das determinaccedilotildees o sinal calorimeacutetrico (SC) determinado pelo aparelho a aacuterea do pico eacute calibrado

determinando-se uma constante de calibraccedilatildeo K tal que realQ

SCK = sendo Qreal a energia caloriacutefica realmente

dissipado na ceacutelula A constante K eacute assim funccedilatildeo da temperatura da atmosfera em torno das ceacutelulas e de

quaisquer resistecircncias que conduzam a perdas de energia caloriacutefica As temperaturas de fusatildeo de padrotildees como

o iacutendio estanho chumbo por exemplo podem ser utilizadas para calibrar a temperatura indicada pelo equipa-

mento enquanto que a entalpia de fusatildeo destas substacircncias pode ser utilizada na calibraccedilatildeo do sinal calorimeacutetri-

co

Podem realizar-se ciclos de aquecimento arrefecimento percorridos entre a temperatura do azoto liacutequido e

700ordmC que eacute o limite superior de utilizaccedilatildeo da instrumentaccedilatildeo deste tipo recolhendo uma grande riqueza de

informaccedilatildeo relativamente agrave estabilidade da substacircncia em estudo tipo de transformaccedilatildeo que ocorre a uma dada

temperatura por aquecimento ou arrefecimento mecanismo que preside a cada uma das transformaccedilotildees obser-

vadas etc

Aproveitando as potencialidades do equipamento fazendo variar a velocidade de varrimento eacute ainda possiacutevel

estudar aspectos importantes relacionados com o mecanismo das transformaccedilotildees estruturais e pocircr em evidecircn-

cia a sobreposiccedilatildeo de sinais

Estes equipamentos aleacutem de possibilitarem medidas de baixos valores de variaccedilatildeo de entalpia possibilitam

ainda a utilizaccedilatildeo de pequenas quantidades de amostra (geralmente entre 1 e 20mg)

Procedimento experimental e equipamento utilizado

Os estudos de DSC foram realizados num caloriacutemetro Perkin-Elmer Pyris 1 equipado com sistema de refrige-

raccedilatildeo Intracooler com liacutequido de refrigeraccedilatildeo etilenoglicolaacutegua (11 vv) a ndash10ordmC usando azoto como gaacutes de

purga 20mLmin

As amostras foram preparadas em caacutepsulas em alumiacutenio de 10microl e 30microl Como ceacutelula de referecircncia usou-se uma

caacutepsula vazia idecircntica agrave usada para as amostras

A calibraccedilatildeo do aparelho foi feita de forma usual agrave velocidade de 10ordmCmin utilizada na grande maioria das

amostras A calibraccedilatildeo da temperatura [4647] foi realizada com padrotildees de elevada qualidade como o bifenilo

(CRM LGC 2610 Tfus = 6893plusmn003 ordmC) aacutecido benzoacuteico (CRM LGC 2606 Tfus = 12235 plusmn 002 ordmC) iacutendio

(Perkin-Elmer x = 9999 Tfus = 15660 ordmC) e cafeiacutena (substacircncia de calibraccedilatildeo Mettler Toledo ME 18 872

Tfus = 2356 plusmn 02 ordmC) A calibraccedilatildeo da entalpia foi realizada com iacutendio (∆fusH = 3286 plusmn 13 Jmol)

As amostras foram estudadas em ciclos de aquecimento arrefecimento a vaacuterias velocidade de varrimento

como seraacute referido posteriormente na apresentaccedilatildeo dos resultados e a calibraccedilatildeo confirmada a cada caso

60

4122 ndash Termomicroscopia

A termomicroscopia consiste na observaccedilatildeo microscoacutepica das amostras submetidas a aquecimento ou arrefeci-

mento usando luz polarizada As transformaccedilotildees que podem ocorrer na amostra em estudo podem ser obser-

vadas directamente na ocular do microscoacutepio ou registadas por meio de uma cacircmara fotograacutefica em viacutedeo com

a vantagem de serem gravadas e poderem ser estudadas em pormenor posteriormente Esta teacutecnica permite a

observaccedilatildeo dos efeitos dependentes da temperatura como por exemplo a fusatildeo dos cristais detecccedilatildeo de formas

cristalinas (polimorfismo)[48ndash49]

Com base no comportamento oacuteptico eacute costume dividir as substacircncias em dois grandes grupos Num o iacutendice

de refracccedilatildeo eacute independente da direcccedilatildeo de propagaccedilatildeo da radiaccedilatildeo apresenta um valor uacutenico para uma dada

substacircncia Estas substacircncias satildeo designadas opticamente por isotroacutepicas A este grupo pertencem os soacutelidos

amorfos e os soacutelidos cristalinos com arranjo reticular cuacutebico O outro grupo eacute caracterizado por apresentar um

iacutendice de refracccedilatildeo dependente da direcccedilatildeo de propagaccedilatildeo da luz As substacircncias que a ele pertencem satildeo

designadas opticamente por anisotroacutepicas Deste grupo fazem parte todos os soacutelidos cristalinos com excepccedilatildeo

daqueles que tecircm arranjo reticular cuacutebico

Na Figura 42 representa-se o dispositivo utilizado na observaccedilatildeo de uma amostra com luz polarizada

Figura 42 ndash Esquema de um sistema para observaccedilatildeo de uma amostra com luz polarizada

Um meio isotroacutepico natildeo altera a cor da radiaccedilatildeo que nela incide Contudo produz um decreacutescimo de intensida-

de da radiaccedilatildeo que torna visiacuteveis contornos na amostra e portanto permite acompanhar variaccedilotildees de forma e

volume que nela ocorram As amostras anisotroacutepicas apresentam cor diferente da luz incidente

Procedimento experimental e equipamento utilizado

O equipamento usado esquematicamente representado na Figura 43 eacute constituiacutedo por uma placa de aqueci-

mento DSC 600 da Linkam systems por um bloco central constituiacutedo por uma unidade CI94 cuja funccedilatildeo eacute

controlar a temperatura nas etapas de aquecimento arrefecimento uma unidade LNP942 que controla a

refrigeraccedilatildeo uma unidade VTO232 e um computador Intel (R) Pentium (R) 4 que controla todo o sistema A

ceacutelula eacute aquecida com um microforno cuja temperatura eacute controlada por sensores de Pt100 Para a observaccedilatildeo

Polarizador Amostra Analisador Detector

61

oacuteptica foi utilizado um microscoacutepio Leica DMRB uma cacircmara de viacutedeo Sony CCD-IRISRGB modelo DXC-

151 AP um monitor Sony HR Triniton modelo PVM-2053MD e um gravador de viacutedeo Sony SV0-1500P VHS

VCR Na anaacutelise de imagem usou-se o software da Linkam systems com RTVMS (Real Time Viacutedeo Measurement

System)

As amostras foram preparadas por dispersatildeo de uma pequena quantidade do material a estudar na ceacutelula da

amostra sendo esta coberta com uma tampa A dispersatildeo do material na ceacutelula permite estudar o comporta-

mento de partiacuteculas isoladas o que poderaacute ser uacutetil no caso da amostra ter comportamento heterogeacuteneo As

imagens foram obtidas por utilizaccedilatildeo combinada de luz polarizada e de compensadores de onda o que confere

agrave imagem de fundo uma cor uacutenica e natildeo negra Usou-se uma ampliaccedilatildeo de 200X

As amostras foram estudadas aquecendo a amostra entre os 25ordmC e a fusatildeo tendo sido usada uma velocidade

de 10ordmCmin

Figura 43 ndash Representaccedilatildeo esquemaacutetica do equipamento usado em termomicroscopia A ndash Placa de aquecimento B ndash

Microscoacutepio C ndash Cacircmara de viacutedeo D ndash Computador E ndash Interface graacutefica F ndash Sistema de controle da refri-

geraccedilatildeo G ndash Interface de computador H ndash Viacutedeo gravador I ndash Monitor J ndash Depoacutesito de azoto liacutequido

4123 ndash Conjugaccedilatildeo dos meacutetodos de Termomicroscopia e DSC

Os resultados obtidos a partir de medidas de DSC satildeo normalmente reprodutiacuteveis e quantitativos mas natildeo

podem estar sempre prontamente correlacionadas com a respectiva transformaccedilatildeo de fase ou reacccedilatildeo quiacutemica

que ocorre na substacircncia Tecircm sido feitas tentativas para melhorar alguns meacutetodos termoanaliacuteticos atraveacutes de

uma correlaccedilatildeo entre os seus resultados e as mudanccedilas fiacutesicas ou quiacutemicas da substacircncia em questatildeo As combi-

naccedilotildees destes dois meacutetodos tecircm demonstrado grande sucesso Os efeitos que natildeo mostram nenhuma mudanccedila

de entalpia significativa com DSC podem muitas vezes ser detectadas com microscopia Por outro lado as

investigaccedilotildees termomicroscoacutepicas requerem muitas vezes estimativas dos calores de transformaccedilatildeo fusatildeo e

cristalizaccedilatildeo[50ndash51]

62

4124 ndash Espectroscopia de Absorccedilatildeo no Infravermelho

A Espectroscopia de Absorccedilatildeo no IV estaacute associada ao uso de radiaccedilatildeo electromagneacutetica nesta regiatildeo do espec-

tro para estudar a composiccedilatildeo e a estrutura da mateacuteria

A energia associada agrave absorccedilatildeo na gama do infravermelho eacute capaz de promover transiccedilotildees vibracionais-

rotacionais vibracionais ou rotacionais Considerando que a faixa mais usual de utilizaccedilatildeo corresponde agrave regiatildeo

do infravermelho meacutedio (4000 a 400 cm-1) o estudo das transiccedilotildees vibracionais eacute o mais importante Para que

uma moleacutecula seja capaz de absorver no infravermelho eacute necessaacuterio que ela apresente variaccedilotildees de momento

dipolar associada ao modo vibracional considerado[3652ndash54]

Assim quando um material for avaliado utilizando radiaccedilatildeo infravermelha seraacute obtido um espectro que rela-

ciona absorvacircncia versus comprimento de onda (normalmente eacute utilizado o nuacutemero de onda que eacute o inverso do

comprimento de onda) que indica a ocorrecircncia ou natildeo de absorccedilatildeo pelo material de energia associada agravequele

comprimento de onda Como os grupos funcionais absorvem em diferentes comprimentos de onda eacute possiacutevel

identificar os grupos quiacutemicos presentes na amostra

O polimorfismo em cristais de compostos orgacircnicos eacute causado por diferentes arranjos estruturais da mesma

moleacutecula Se as interacccedilotildees moleculares no cristal satildeo bastantes fortes decorrentes de um fenoacutemeno como as

ligaccedilotildees de hidrogeacutenio as diferenccedilas nas formas polimoacuterficas podem ser evidenciadas com teacutecnicas como a

Espectroscopia de Absorccedilatildeo no Infravermelho IV

Reflectacircncia Total Atenuada (ATR)

Em 1961 Fahrenfort descreveu uma nova teacutecnica para obtenccedilatildeo de espectros de infravermelho para compostos

orgacircnicos a Reflectacircncia Total Atenuada (ATR ndash Attenuated Total Reflectance)

O modo de ATR eacute uma teacutecnica natildeo destrutiva que permite a obtenccedilatildeo de espectros de amostras soacutelidas ou

liacutequidas tais como soacutelidos pouco soluacuteveis poacutes pastas entre outras Eacute tambeacutem adequado para caracterizaccedilatildeo de

materiais que sejam demasiado finos ou que absorvam demasiado intensamente quando analisados por espec-

troscopia de transmitacircncia Na espectroscopia de infravermelhos por ATR a superfiacutecie da amostra eacute colocada

em contacto com a superfiacutecie de um cristal apropriado muitas vezes feito de Germeacutenio (Ge) ou de Seleneto de

Zinco (ZnSe) A radiaccedilatildeo infravermelha proveniente da fonte passa atraveacutes do cristal Quando o acircngulo de

incidecircncia na interface amostra cristal excede o acircngulo criacutetico a reflexatildeo total interna da radiaccedilatildeo ocorre e uma

onda evanescente eacute estabelecida na interface A radiaccedilatildeo eacute reflectida atraveacutes do cristal penetrando na amostra a

cada reflexatildeo ao longo da superfiacutecie do cristal (como esquematizado na figura seguinte Figura 44)

63

Figura 44 ndash Sistema ATR de muacuteltipla reflexatildeo

O feixe de radiaccedilatildeo perde energia no comprimento de onda em que o material da amostra absorve Apoacutes este

processo a radiaccedilatildeo atenuada resultante eacute direccionada do cristal para o percurso normal do feixe no espectro-

fotoacutemetro sendo medida pelo detector originando o espectro da amostra A profundidade da penetraccedilatildeo da

radiaccedilatildeo na amostra e o nuacutemero total de reflexotildees ao longo do cristal podem ser controlados pela variaccedilatildeo do

acircngulo de incidecircncia assim como pela selecccedilatildeo do tipo de cristal

Num espectrofotoacutemetro ATR tem de existir um contacto muito proacuteximo entre a amostra e a superfiacutecie do cris-

tal uma vez que o efeito ATR tem lugar nesta Daiacute que se utilize por vezes uma prensa de modo a garantir um

perfeito contacto entre a superfiacutecie da amostra e o cristal como no caso dos soacutelidos particulados

Nesta teacutecnica pouca ou nenhuma preparaccedilatildeo da amostra eacute requerida o que constitui uma grande vantagem nos

estudos de polimorfismo podendo ser usada na anaacutelise de uma grande variedade de soacutelidos e liacutequidos consoan-

te o tipo de cristal

Eacute importante realccedilar que apesar dos benefiacutecios esta teacutecnica possui algumas limitaccedilotildees que incluem a sensibili-

dade inferior em comparaccedilatildeo agrave proporcionada pelos meacutetodos convencionais

Procedimento experimental e equipamento utilizado

Os estudos de espectroscopia de absorccedilatildeo no infravermelho foram realizados num espectroacutemetro FTIR Ther-

moNicolet IR300 resoluccedilatildeo de 1cm-1 com a teacutecnica da pastilha de KBr e num PerkinElmer Spectrum 400 FT-

IRATR resoluccedilatildeo de 1cm-1

As amostras foram preparadas misturando-se uma certa quantidade de amostra com brometo de potaacutessio (cer-

ca de 07 mg de amostra e 100 mg de KBr)

4125 ndash Difracccedilatildeo de Raios X

Dentre as vaacuterias teacutecnicas de caracterizaccedilatildeo de materiais a teacutecnica de difracccedilatildeo de raios X eacute a mais indicada na

determinaccedilatildeo das fases cristalinas presentes nesses materiais Isto eacute possiacutevel porque nos cristais os aacutetomos se

64

ordenam em planos cristalinos separados entre si por distacircncias da mesma ordem de grandeza dos comprimen-

tos de onda dos raios X

Ao incidir um feixe de raios X num cristal o mesmo interage com os aacutetomos presentes originando o fenoacutemeno

de difracccedilatildeo A difracccedilatildeo de raios X ocorre segundo a Lei de Bragg (Equaccedilatildeo 1) a qual estabelece a relaccedilatildeo

entre o acircngulo de difracccedilatildeo e a distacircncia entre os planos que a originaram (caracteriacutesticos para cada fase cristali-

na)[55]

Figura 45 ndash Difracccedilatildeo de raios X e a Lei de Bragg[56]

A principal aplicaccedilatildeo da difracccedilatildeo de raios X refere-se agrave identificaccedilatildeo de compostos cristalinos sejam eles orgacirc-

nicos ou inorgacircnicos

Os planos de difracccedilatildeo e as suas respectivas distacircncias interplanares bem como as densidades de aacutetomos (elec-

trotildees) ao longo de cada plano cristalino satildeo caracteriacutesticas especiacuteficas e uacutenicas de cada substacircncia cristalina da

mesma forma que o padratildeo difractomeacutetrico por ela gerado Dentre as vantagens da teacutecnica de difracccedilatildeo de raios

X para a caracterizaccedilatildeo de fases destacam-se a simplicidade e rapidez do meacutetodo a confiabilidade dos resulta-

dos obtidos (pois o perfil de difracccedilatildeo obtido eacute caracteriacutestico para cada fase cristalina) a possibilidade de anaacutelise

de materiais compostos por uma mistura de fases e uma anaacutelise quantitativa destas fases[55]

Os ensaios de difracccedilatildeo de raios X de poacute foram realizados no Centro de Estudos de Materiais no Departamen-

to de Fiacutesica da Universidade de Coimbra

Procedimento experimental e equipamento utilizado

Foi preenchido um capilar de vidro com o poacute obtido pela moagem dos soacutelidos As amostras foram colocadas

num difractoacutemetro de poacute ENRAF-NONIUS (equipado com um detector CPS120 por INEL) e os dados foram

recolhidos durante 5h usando a geometria Debye-Scherrer Foi usada radiaccedilatildeo Cu Kα1 (λ = 1540598Aring) Como

calibrante externo foi usado o AlK(SO4)212H2O

Lei de Bragg nλ = 2d sen θ (Equaccedilatildeo 1) n nuacutemero inteiro (ordem de difracccedilatildeo) λ comprimento de onda dos raios X incidentes d distacircncia interplanar θ acircngulo de difracccedilatildeo

65

Bibliografia

[1] ndash Vencato I Estruturas Cristalinas por Difracccedilatildeo de Raios-X Caderno Brasileiro de Ensino de Fiacutesica Volume 5

(1988)

[2] ndash Atkins P Paula J Atkins Fiacutesico-Quiacutemica LTC Volume 1 7ordfEdiccedilatildeo (2003-2004)

[3] ndash Drago R Physical Methods For Chemists 2ordf Ed Saunders amp H B J College Publishers 17 (1992) 702

[4] ndash Giron D Thermochimica Acta 248 (1995) 1

[5] ndash Nangia A Accounts of Chemical Research 41 5 (2008) 595

[6] ndash Froehlich PE Gasparotto FS Journal of Basic and Applied Pharm Sciences 26 3 (2005) 205

[7] ndash Llinagraves A Goodman J Drug Discovery Today 13 516 (2008) 198

[8] ndash Costa L Universidade Federal do Rio Grande do Sul ldquoAvaliaccedilatildeo do Polimorfismo de Faacutermacos utiliza-

dos para a produccedilatildeo de medicamentos geneacutericos no Brasilrdquo (2005)

[9] ndash Lachman L Liebeman HA et all Teoria e Praacutetica na Induacutestria Farmacecircutica 1 (2005) 505

[10] ndash Bernstein J Crystal Polymorphism Engineering of Crystalline Materials Properties Springer Netherlands (2008) 87

[11] ndash Rodriacuteguez-Spong B Price C et all D Advanced Drug Delivery 56 (2004) 241

[12] ndash Buerger A Ramberger R Mikrochimica Acta 2 (1979) 259

[13] ndash Erdemir D Lee A et all Accounts of Chemical Research 42 (2009) 621

[14] ndash Manrich S Zanotto E et all Poliacutemeros Ciecircncia e Tecnologia ldquoAplicabilidade da Teoria Claacutessica da Nuclea-

ccedilatildeo Modificada (CD-CNT) agrave Cristalizaccedilatildeo de Poliacutemerosrdquo

[15] ndash Aaltonen J Allesoslash M et all European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics 71 (2009) 23

[16] ndash Chis V Picircrnau A et all Chemical Physics 316 (2005) 153

[17] ndash wwwffuppttoxicologiamonografiasano0304TuberculosedocPIRAZINAMIDAhtml

[18] ndash Becker C Dressman JB et all Journal of Pharmaceutical Sciences 97 9 (2008) 3709

[19] ndash Takaki Y Sasada Y Watanabeacute T Acta Crystallographica 13 (1960) 693

[20] ndash Ro G Sorum H Acta Crystallographica B28 (1972) 991

[21] ndash Ro G Sorum H Acta Crystallographica B28 (1972) 1677

[22] ndash Nakata K Takaki Y Memoirs of Osaka Kyoiku University Ser III Natural science and applied science 36 (1987)

93

[23] ndash Borba A Albrecht M et all Physical Chemistry Chemical Physics 10 (2008) 7010

[24] ndash Takano T Sasada Y et all Acta Crystallographica 21 (1966) 514

[25] ndash Borba A Zavaglia A et all Journal of Physical Chemistry A 112 (2008) 45

[26] ndash Marques L Departamento e Centro de Quiacutemica da Universidade de Eacutevora ldquoO Ibuprofeno Um faacutermaco com

sucessordquo

[27] ndash Perlovich G Kurkov S et all Journal of Pharmaceutical Sciences 93 (2004) 654

[28] ndash Rasenack N Muumlller B International Journal of Pharmaceutics 245 (2002) 9

[29] ndash Carvalho P Cass Q et all Brazilian Journal of Chemical Engineering 23 (2006) 291

[30] ndash Khan G Jiabi Z Drug Development and Industrial Pharmacy 24(5) (1998) 463

[31] ndash Rasenack N Muumlller W Development and Industrial Pharmacy 28 (2002) 1077

66

[32] ndash Dudognon E Danegravede F et all Pharmaceutical Research 25 (2008) 2853

[33] ndash wwwscribdcomdoc4003825Fisica-Difraccao-de-Raio-X (28082010)

[34] ndash Delgado M Marquez F et all Spectroscopy Lett 21 (1998) 841

[35] ndash Lautie A Froment F et all Spectroscopy Lett 9 (1976) 289

[36] ndash Chis V Pirnau A et all Chemical Physics 316 (2005) 153

[37] ndash Kalkar K Bhosekar M et all Spectrochimica Acta Part A 45 (1989) 635

[38] ndash Favila A Gallo M Mitnik D Journal of Molecular Modeling 13 (2007) 505

[39] ndash Gunasekaran S Sailatha E et all Indian Journal of Pure and Applied Physics 47 (2009) 259

[40] ndash Akyuz S Journal of Molecular Structure 651 (2003) 541

[41] ndash Jurneacuteen P Werngren J et all Antimicrobial Agents and Chemotheraphy 52 5 (2008) 1852

[42] ndash Garekani H Sadeghi F et all Drug Development and Industrial Pharmacy 27(8) (2001) 803

[43] ndash Kawakami K Miyoshi K et all Journal of Pharmaceuticals Sciences 95 (2006) 1354

[44] ndash Lee T Chang G Crystal Growth and Design 9 (2009) 3551

[45] ndash Xue Y Zhao Q et all Journal of Colloid and Interface Science 243 (2001) 388

[46] ndash Sabbah R An W et all Thermochimica Acta 331 (1999) 93

[47] ndash Gatta G Richardson J et all Pure and Applied Chemistry 78 (2006) 1455

[48] ndash Seefeldt K Miller J et all Journal of Pharmaceutical Sciences 96 5 (2007) 1147

[49] ndash Charsley E Stewart C et all Journal of Thermal Analysis and Calorimetry 72 (2003) 1087

[50] ndash Celis K Driessche I et all Measurement Science Review 1 1 (2001) 181

[51] ndash Wiedemann H Bayer G Journal of Thermal Analysis 30 (1985) 1273

[52] ndash wwwgooglept

[53] ndash Brittain H Journal of Pharmaceutical Sciences 86 4 (1997) 405

[54] ndash Norris T Aldridge P Sekulic S Analyst 122 (1997) 549

[55] ndash Albers A Melchiades F et all Ceracircmica 48 305 (2002) 34

[56] ndash Kahn H PMI-2201 Difracccedilatildeo de Raios X 1

[57] ndash Tuberculosis 88 2 (2008) 141

[58] ndash Akyuz S Journal of Molecular Structure 651-653 (2003) 541

[59] ndash Brittain H (ed) Physical Characterization of Pharmaceutical Solids (1995)

[60] ndash Šestaacutek J Comprehensive Analytical Chemistry XII XI (1984)

[61] ndash Casimiro MH Leal JP et all Anaacutelise Calorimeacutetrica aplicada a Poliacutemeros Bioloacutegicos 29

[62] ndash Yu-Chu M Li Thermochimica Acta 476 (2008) 1

[63] ndash Morbidoni H Quiacutemica Viva 3 (2004)

[64] ndash Yoshida S Pharmaceutical Society of Japan 11 5 (1963) 628

[65] ndash Sreevatsan S Pan X et all Antimicrobial Agents and Chemotheraphy 41 3 (1997) 636

[66] ndash Wesotowski M Konarski T Journal of Thermal Analysis 45 (1995) 1199

[67] ndash Vippagunta S Brittain H Grant D Advanced Drug Delivery 48 (2001) 3

[68] ndash Nunes S Euseacutebio M et all International Journal of Pharmaceutics 285 (2004) 13

[69] ndash Akalin E Akyuz S Vibrational Spectroscopy 42 (2006) 333

[70] ndash Szablowicz M Karpiński A et all Transition Metal Chemistry 31 (2006) 1075

67

[71] ndash Castro R Maria T et all Crystal Growth amp Design 10 (2010) 274

[72] ndash Correcirca R Lima D et all Laboratoacuterio de Cristalografia Instituto de Fiacutesica de Satildeo CarlosUSP

[73] - Buerger A Ramberger R Mikrochimica Acta 2 (1979) 273

[74] ndash Wirth D Stephenson G Organic Process Research amp Development 1 (1997) 55

[75] ndash Wang Y Li Y et all Spectrochimica Acta Part A 56 (2000) 2637

[76] ndash Byrn S Pfeiffer R et all Pharmaceutical Research 12 (1995) 945

[77] ndash Khankari R Grant D Thermochimica Acta 248 (1995) 61

[78] ndash Gavezzotti A Fillippini G Journal of the American Chemical Society 117 (1995) 12299

[79] ndash Hancock B Zografi G Journal of Pharmaceuticals Sciences 86 (1997) 1

[80] ndash Yu L Advanced Drug Delivery Reviews 48 (2001) 27

[81] ndash Kitamura M Journal of Crystal Growth 237-239 (2002) 2205

[82] ndash Snider D Addicks W et all Advanced Drug Delivery Reviews 56 (2004) 391

[83] ndash Allesoslash M Berg F et all Journal of Pharmaceuticals Sciences 97 (2008) 2145

[84] ndash Lerdkanchanaporn S Dollimore D Journal of Thermal Analysis 49 (1997) 879

[85] ndash Beach J Park M et all Pharmaceutical Development and Technology 10 (2005) 413

[86] ndash Passerini N Albertini B et all European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics 15 (2002) 71

68

69

Apecircndice

70

71

Algoriacutetmo de decisatildeo Q6A

(1)

Pesquisa de polimor-fos com o novo

faacutermaco

Apresenta diferentes polimorfos

NAtildeO Nenhuma acccedilatildeo a ser

tomada

SIM

Caracterizar as formas por - Difracccedilatildeo de raios-X de poacute - DSC Anaacutelise Teacutermica - Microscopia - Espectroscopia

IR PARA 2

72

(2)

Os polimorfos apre-sentam diferentes

propriedades

NAtildeO

SIM

Afecta a seguranccedila e a eficaacutecia do faacutermaco

Nenhum teste ou criteacuterio de aceitaccedilatildeo para o faacutermaco

NAtildeO

SIM

Estabelecer um criteacuterio de aceitaccedilatildeo para os polimorfos do faacutermaco IR PARA 3

73

(3)

Observa-se em (1) que primeiramente se estabelecem as caracteriacutesticas das possiacuteveis formas cristalinas do faacuter-

maco e as suas propriedades fiacutesico-quiacutemicas conforme o caso bem como a sua forma de detecccedilatildeo pelas meto-

dologias indicadas

Posteriormente a acccedilatildeo (2) visa estabelecer o impacto destas formas polimoacuterficas na seguranccedila e eficaacutecia do

faacutermaco auxiliando na determinaccedilatildeo de criteacuterios de aceitaccedilatildeo do faacutermaco e na avaliaccedilatildeo do risco sanitaacuterio que

representa tal fenoacutemeno num caso especiacutefico Havendo este risco o ICH estabeleceu em (3) vias de monitori-

zaccedilatildeo das alteraccedilotildees

O faacutermaco encontra-se dentro dos criteacuterios de

aceitaccedilatildeo dos ensaios de qualidade com modifica-

ccedilatildeo na proporccedilatildeo dos polimorfos

SIM Nenhum teste ou criteacuterio de aceitaccedilatildeo

para o faacutermaco

NAtildeO

Monitorar o polimorfismo durante a estabilidade do faacutermaco

A modificaccedilatildeo pode afectar a seguranccedila ou a

eficaacutecia

NAtildeO Natildeo haacute necessidade de estabelecer criteacuterios de aceitaccedilatildeo para polimorfis-

mo do faacutermaco

SIM

Estabelecer criteacuterios de aceitaccedilatildeo consis-tente com a seguranccedila eou eficaacutecia

52

53

3 Conclusotildees

Alguns pontos discutidos nesta dissertaccedilatildeo merecem ser referidos como observaccedilotildees conclusivas A Calorime-

tria Diferencial de Varrimento (DSC) eacute um valioso instrumento de investigaccedilatildeo para caracterizar formas poli-

moacuterficas Com esta teacutecnica recolhe-se uma grande riqueza de informaccedilatildeo em relaccedilatildeo agrave estabilidade da substacircn-

cia em estudo tipo de transformaccedilatildeo que ocorre a uma dada temperatura por aquecimento ou arrefecimento e

mecanismo que preside a cada uma das transformaccedilotildees observadas Mas por si soacute esta teacutecnica natildeo eacute suficiente

para identificar a existecircncia de diferentes polimorfos de um mesmo composto Daiacute haver a necessidade de efec-

tuar um estudo mais completo utilizando teacutecnicas como a termomicroscopia espectroscopia de absorccedilatildeo no

infravermelho e ainda difracccedilatildeo de raios X de poacute

Conseguiram obter-se amostras puras de trecircs formas polimoacuterficas da pirazinamida a forma alfa (PZA comercial

e cristalizada em aacutegua) a forma delta (PZA cristalizada de acetona) e a forma gama (PZA obtida por liofiliza-

ccedilatildeo) as quais foram caracterizadas por espectroscopia de infravermelho

O polimorfo alfa da pirazinamida (α-PZA) e a forma delta (δ-PZA) por aquecimento transformam-se no poli-

morfo gama (γ-PZA) A forma gama por sua vez por aquecimento natildeo sofre qualquer transformaccedilatildeo de fase

ateacute agrave fusatildeo Foi possiacutevel tambeacutem identificar a transiccedilatildeo δrarrα em amostra do polimorfo delta quando contami-

nado com a forma alfa

Podemos ainda concluir mediante os resultados obtidos e com os conhecimentos adquiridos que estamos

perante casos de enantiotropia sendo o polimorfo delta a forma termodinamicamente estaacutevel agrave temperatura

ambiente Todos os polimorfos de pirazinamida satildeo cineticamente estaacuteveis agrave temperatura ambiente

No que diz respeito agrave picolinamida eacute interessante verificar a semelhanccedila do perfil das bandas do espectro da

picolinamida comercial na regiatildeo de elongaccedilatildeo do NndashH com o dos espectros dos polimorfos α e δ da pirazi-

namida Relembremos que nestas duas fases da pirazinamida haacute associaccedilatildeo molecular com a formaccedilatildeo de dois

diacutemeros centrossimeacutetricos que estatildeo tambeacutem presentes no cristal da forma I da picolinamida Verificou-se

ainda que a amostra comercial de picolinamida quando sujeita a moagem sofre alteraccedilatildeo da forma polimoacuterfica

No estudo realizado por DSC foi possiacutevel identificar pelo menos duas formas polimoacuterficas

Em ciclos de aquecimento arrefecimento verifica-se que o arrefecimento do fundido pode resultar em forma-

ccedilatildeo de estruturas diferentes em ciclos diferentes

A cristalizaccedilatildeo em acetato de etilo a 4ordmC aponta para a existecircncia de polimorfos gerados concomitantemente

por este meacutetodo de cristalizaccedilatildeo Estatildeo previstas novas experiecircncias para verificar a reprodutibilidade dos resul-

tados e caso esta se confirme a investigaccedilatildeo dos soacutelidos obtidos por difracccedilatildeo de raios-X de poacute e de monocris-

tal Quanto ao estudo das amostras cristalizadas em etanol e acetato de etilo em ensaios realizados dois meses

apoacutes a preparaccedilatildeo das amostras verificou-se que natildeo ocorreu alteraccedilatildeo na amostra cristalizada de etanol

enquanto que evoluccedilatildeo niacutetida teve lugar na amostra cristalizada de acetato de etilo por evaporaccedilatildeo do solvente agrave

temperatura ambiente

No estudo das amostras do ibuprofeno a partir dos resultados obtidos por DSC verificou-se que tanto a amos-

tra cristalizada de acetona como a amostra cristalizada de n-hexano ambas agrave temperatura ambiente apresenta-

54

vam um pico de fusatildeo composto o que poderia indicar a presenccedila de uma mistura de polimorfos mas atraveacutes

de um estudo mais pormenorizado usando Espectroscopia de Infravermelho e Difracccedilatildeo de Raios-X de poacute

esta hipoacutetese natildeo eacute aparentemente suportada podendo a divisatildeo dos picos dever-se ao tamanho das partiacuteculas

formadas durante o crescimento dos cristais Esta hipoacutetese teraacute de ser confirmada em trabalho futuro Este eacute

um exemplo interessante da importacircncia da utilizaccedilatildeo combinada de diferentes meacutetodos de estudo na investiga-

ccedilatildeo de polimorfismo

55

Capiacutetulo 4

56

57

4 Experimental

41 Materiais e Meacutetodos

411 ndash Materiais

4111 - Preparaccedilatildeo das amostras

A pirazinamida utilizada neste trabalho foi fornecida pela Fluka com uma pureza superior a 99 As amostras

de partida de picolinamida e ibuprofeno foram adquiridas agrave Sigma com purezas de 98 e 99 respectivamen-

te tendo-se usado tambeacutem ibuprofeno padratildeo USP

Na geraccedilatildeo das formas polimoacuterficas da pirazinamida foram usados diferentes processos de cristalizaccedilatildeo No

procedimento cristalizaccedilatildeo a partir de soluccedilotildees P1 usaram-se ~ 005 mmol do composto de partida dissolvidas

em 6 mL de um dado solvente agrave temperatura ambiente as soluccedilotildees foram filtradas para uma caixa de Petri e o

solvente evaporado agrave temperatura ambiente (~ 20ordmC) Foram usados como solventes aacutegua acetona dioxano

acetonitrilo e os soacutelidos obtidos foram analizados apoacutes um periacuteodo de duas semanas O segundo procedimento

ensaiado P2 consistiu num processo de liofilizaccedilatildeo efectuado num equipamento Labconco 5 soluccedilatildeo aquosa

preacute-congelada a -80ordmC ciclo de liofilizaccedilatildeo -30ordmC durante 2h -10ordmC durante 4h 0ordmC durante 6h 5ordmC durante

6h 10ordmC durante 48h e depois mantida agrave temperatura ambiente

No caso da picolinamida foi avaliada a formaccedilatildeo de formas soacutelidas usando o procedimento P1 descrito para a

pirazinamida (P1) empregando como solventes acetato de etilo e etanol tendo-se tambeacutem estudado cristaliza-

dos a partir do fundido (P2)

Na geraccedilatildeo das formas polimoacuterficas do ibuprofeno foram igualmente usados diferentes processos de cristaliza-

ccedilatildeo usando diferentes condiccedilotildees O procedimento 1 (P1) foi realizado da mesma forma da usada em P1 da

pirazinamida No procedimento 2 (P2) as soluccedilotildees foram preparadas da mesma forma que em P1 e apoacutes a

filtraccedilatildeo foram colocadas num frigoriacutefico a 4ordmC e o solvente evaporou a esta temperatura

Foram utilizados solventes de qualidade analiacutetica

412 ndash Meacutetodos

4121 ndash Calorimetria Diferencial de Varrimento (DSC)

A teacutecnica de Calorimetria Diferencial de Varrimento (DSC) ocupa um lugar de relevo de entre os meacutetodos de

investigaccedilatildeo da estrutura dos soacutelidos Trata-se de um meacutetodo largamente vulgarizado para o qual se dispotildee de

58

equipamento que apresenta na actualidade muitas potencialidades e que permite a obtenccedilatildeo de propriedades

termodinacircmicas com elevado grau de precisatildeo

A Calorimetria Diferencial de Varrimento eacute uma teacutecnica de anaacutelise teacutermica que regista a diferenccedila de fluxo teacuter-

mico entre a amostra e a referecircncia em funccedilatildeo do tempo ou da temperatura no decorrer de um programa de

temperatura preacute-seleccionado Eacute um meacutetodo de variaccedilatildeo entaacutelpica no qual a diferenccedila no fornecimento de

energia caloriacutefica entre uma substacircncia e um material de referecircncia eacute medida em funccedilatildeo da temperatura

enquanto a substacircncia em estudo e a referecircncia satildeo submetidas a um mesmo programa de aquecimento rigoro-

samente controlado

Estas medidas fornecem dados qualitativos e quantitativos em processos endoteacutermicos (absorccedilatildeo de energia

caloriacutefica) e exoteacutermicos (libertaccedilatildeo de energia caloriacutefica) permitindo obter informaccedilotildees referentes a alteraccedilotildees

de propriedades fiacutesicas eou quiacutemicas com por exemplo temperaturas caracteriacutesticas (temperatura de fusatildeo

cristalizaccedilatildeo transiccedilatildeo viacutetrea) grau de cristalinidade de um poliacutemero diagramas de fase entalpias de transiccedilatildeo

de fase e de reacccedilatildeo estabilidade teacutermica e oxidativa grau de pureza e cineacutetica de reacccedilotildees Por este motivo a

DSC eacute amplamente aplicada na caracterizaccedilatildeo de materiais orgacircnicos e inorgacircnicos cristalinos e amorfos assim

como nas induacutestrias farmacecircutica e cosmeacutetica alimentar etc

Como limitaccedilotildees desta teacutecnica refira-se a dificuldade de interpretaccedilatildeo (acontece algum processo mas qual)

requerendo normalmente outros meacutetodos complementares para a interpretaccedilatildeo dos resultados Para aleacutem dis-

so necessita de calibraccedilatildeo em toda a gama de temperatura

De acordo com os princiacutepios operacionais os caloriacutemetros diferenciais de varrimento podem ser divididos em

dois tipos de potecircncia compensada e de fluxo de energia caloriacutefica Neste trabalho utilizou-se o DSC do pri-

meiro tipo

Nos caloriacutemetros diferenciais de varrimento de potecircncia compensada (Figura 41) as ceacutelulas ou plataformas

onde se colocam a amostra e a referecircncia encontram-se equipadas individualmente com um sensor de resistecircn-

cia de platina que mede a temperatura de cada uma e uma resistecircncia de aquecimento

Figura 41 ndash Caloriacutemetro diferencial de varrimento de potecircncia compensada

Quando eacute detectada uma diferenccedila de temperatura entre a amostra e a referecircncia devido a uma alteraccedilatildeo da

amostra eacute alterada a energia teacutermica ( tH partpart ) fornecida agrave amostra de modo a manter um diferencial de tem-

peraturas nulo entre ambas (Tamostra = Treferecircncia) Uma vez que essa quantidade de energia eacute exactamente equiva-

1 ndash Resistecircncia de aquecimento 2 ndash Termoacutemetro

59

lente agrave quantidade de energia absorvida ou libertada na transformaccedilatildeo ocorrida na amostra o seu registo forne-

ce uma medida calorimeacutetrica directa da energia associada agrave transformaccedilatildeo

Como todos os instrumentos de medida os aparelhos de DSC apresentam um certo tempo de resposta devido

a alguma resistecircncia teacutermica o que se traduz pelo aparecimento de desvios da linha de base Para aumentar o

rigor das determinaccedilotildees o sinal calorimeacutetrico (SC) determinado pelo aparelho a aacuterea do pico eacute calibrado

determinando-se uma constante de calibraccedilatildeo K tal que realQ

SCK = sendo Qreal a energia caloriacutefica realmente

dissipado na ceacutelula A constante K eacute assim funccedilatildeo da temperatura da atmosfera em torno das ceacutelulas e de

quaisquer resistecircncias que conduzam a perdas de energia caloriacutefica As temperaturas de fusatildeo de padrotildees como

o iacutendio estanho chumbo por exemplo podem ser utilizadas para calibrar a temperatura indicada pelo equipa-

mento enquanto que a entalpia de fusatildeo destas substacircncias pode ser utilizada na calibraccedilatildeo do sinal calorimeacutetri-

co

Podem realizar-se ciclos de aquecimento arrefecimento percorridos entre a temperatura do azoto liacutequido e

700ordmC que eacute o limite superior de utilizaccedilatildeo da instrumentaccedilatildeo deste tipo recolhendo uma grande riqueza de

informaccedilatildeo relativamente agrave estabilidade da substacircncia em estudo tipo de transformaccedilatildeo que ocorre a uma dada

temperatura por aquecimento ou arrefecimento mecanismo que preside a cada uma das transformaccedilotildees obser-

vadas etc

Aproveitando as potencialidades do equipamento fazendo variar a velocidade de varrimento eacute ainda possiacutevel

estudar aspectos importantes relacionados com o mecanismo das transformaccedilotildees estruturais e pocircr em evidecircn-

cia a sobreposiccedilatildeo de sinais

Estes equipamentos aleacutem de possibilitarem medidas de baixos valores de variaccedilatildeo de entalpia possibilitam

ainda a utilizaccedilatildeo de pequenas quantidades de amostra (geralmente entre 1 e 20mg)

Procedimento experimental e equipamento utilizado

Os estudos de DSC foram realizados num caloriacutemetro Perkin-Elmer Pyris 1 equipado com sistema de refrige-

raccedilatildeo Intracooler com liacutequido de refrigeraccedilatildeo etilenoglicolaacutegua (11 vv) a ndash10ordmC usando azoto como gaacutes de

purga 20mLmin

As amostras foram preparadas em caacutepsulas em alumiacutenio de 10microl e 30microl Como ceacutelula de referecircncia usou-se uma

caacutepsula vazia idecircntica agrave usada para as amostras

A calibraccedilatildeo do aparelho foi feita de forma usual agrave velocidade de 10ordmCmin utilizada na grande maioria das

amostras A calibraccedilatildeo da temperatura [4647] foi realizada com padrotildees de elevada qualidade como o bifenilo

(CRM LGC 2610 Tfus = 6893plusmn003 ordmC) aacutecido benzoacuteico (CRM LGC 2606 Tfus = 12235 plusmn 002 ordmC) iacutendio

(Perkin-Elmer x = 9999 Tfus = 15660 ordmC) e cafeiacutena (substacircncia de calibraccedilatildeo Mettler Toledo ME 18 872

Tfus = 2356 plusmn 02 ordmC) A calibraccedilatildeo da entalpia foi realizada com iacutendio (∆fusH = 3286 plusmn 13 Jmol)

As amostras foram estudadas em ciclos de aquecimento arrefecimento a vaacuterias velocidade de varrimento

como seraacute referido posteriormente na apresentaccedilatildeo dos resultados e a calibraccedilatildeo confirmada a cada caso

60

4122 ndash Termomicroscopia

A termomicroscopia consiste na observaccedilatildeo microscoacutepica das amostras submetidas a aquecimento ou arrefeci-

mento usando luz polarizada As transformaccedilotildees que podem ocorrer na amostra em estudo podem ser obser-

vadas directamente na ocular do microscoacutepio ou registadas por meio de uma cacircmara fotograacutefica em viacutedeo com

a vantagem de serem gravadas e poderem ser estudadas em pormenor posteriormente Esta teacutecnica permite a

observaccedilatildeo dos efeitos dependentes da temperatura como por exemplo a fusatildeo dos cristais detecccedilatildeo de formas

cristalinas (polimorfismo)[48ndash49]

Com base no comportamento oacuteptico eacute costume dividir as substacircncias em dois grandes grupos Num o iacutendice

de refracccedilatildeo eacute independente da direcccedilatildeo de propagaccedilatildeo da radiaccedilatildeo apresenta um valor uacutenico para uma dada

substacircncia Estas substacircncias satildeo designadas opticamente por isotroacutepicas A este grupo pertencem os soacutelidos

amorfos e os soacutelidos cristalinos com arranjo reticular cuacutebico O outro grupo eacute caracterizado por apresentar um

iacutendice de refracccedilatildeo dependente da direcccedilatildeo de propagaccedilatildeo da luz As substacircncias que a ele pertencem satildeo

designadas opticamente por anisotroacutepicas Deste grupo fazem parte todos os soacutelidos cristalinos com excepccedilatildeo

daqueles que tecircm arranjo reticular cuacutebico

Na Figura 42 representa-se o dispositivo utilizado na observaccedilatildeo de uma amostra com luz polarizada

Figura 42 ndash Esquema de um sistema para observaccedilatildeo de uma amostra com luz polarizada

Um meio isotroacutepico natildeo altera a cor da radiaccedilatildeo que nela incide Contudo produz um decreacutescimo de intensida-

de da radiaccedilatildeo que torna visiacuteveis contornos na amostra e portanto permite acompanhar variaccedilotildees de forma e

volume que nela ocorram As amostras anisotroacutepicas apresentam cor diferente da luz incidente

Procedimento experimental e equipamento utilizado

O equipamento usado esquematicamente representado na Figura 43 eacute constituiacutedo por uma placa de aqueci-

mento DSC 600 da Linkam systems por um bloco central constituiacutedo por uma unidade CI94 cuja funccedilatildeo eacute

controlar a temperatura nas etapas de aquecimento arrefecimento uma unidade LNP942 que controla a

refrigeraccedilatildeo uma unidade VTO232 e um computador Intel (R) Pentium (R) 4 que controla todo o sistema A

ceacutelula eacute aquecida com um microforno cuja temperatura eacute controlada por sensores de Pt100 Para a observaccedilatildeo

Polarizador Amostra Analisador Detector

61

oacuteptica foi utilizado um microscoacutepio Leica DMRB uma cacircmara de viacutedeo Sony CCD-IRISRGB modelo DXC-

151 AP um monitor Sony HR Triniton modelo PVM-2053MD e um gravador de viacutedeo Sony SV0-1500P VHS

VCR Na anaacutelise de imagem usou-se o software da Linkam systems com RTVMS (Real Time Viacutedeo Measurement

System)

As amostras foram preparadas por dispersatildeo de uma pequena quantidade do material a estudar na ceacutelula da

amostra sendo esta coberta com uma tampa A dispersatildeo do material na ceacutelula permite estudar o comporta-

mento de partiacuteculas isoladas o que poderaacute ser uacutetil no caso da amostra ter comportamento heterogeacuteneo As

imagens foram obtidas por utilizaccedilatildeo combinada de luz polarizada e de compensadores de onda o que confere

agrave imagem de fundo uma cor uacutenica e natildeo negra Usou-se uma ampliaccedilatildeo de 200X

As amostras foram estudadas aquecendo a amostra entre os 25ordmC e a fusatildeo tendo sido usada uma velocidade

de 10ordmCmin

Figura 43 ndash Representaccedilatildeo esquemaacutetica do equipamento usado em termomicroscopia A ndash Placa de aquecimento B ndash

Microscoacutepio C ndash Cacircmara de viacutedeo D ndash Computador E ndash Interface graacutefica F ndash Sistema de controle da refri-

geraccedilatildeo G ndash Interface de computador H ndash Viacutedeo gravador I ndash Monitor J ndash Depoacutesito de azoto liacutequido

4123 ndash Conjugaccedilatildeo dos meacutetodos de Termomicroscopia e DSC

Os resultados obtidos a partir de medidas de DSC satildeo normalmente reprodutiacuteveis e quantitativos mas natildeo

podem estar sempre prontamente correlacionadas com a respectiva transformaccedilatildeo de fase ou reacccedilatildeo quiacutemica

que ocorre na substacircncia Tecircm sido feitas tentativas para melhorar alguns meacutetodos termoanaliacuteticos atraveacutes de

uma correlaccedilatildeo entre os seus resultados e as mudanccedilas fiacutesicas ou quiacutemicas da substacircncia em questatildeo As combi-

naccedilotildees destes dois meacutetodos tecircm demonstrado grande sucesso Os efeitos que natildeo mostram nenhuma mudanccedila

de entalpia significativa com DSC podem muitas vezes ser detectadas com microscopia Por outro lado as

investigaccedilotildees termomicroscoacutepicas requerem muitas vezes estimativas dos calores de transformaccedilatildeo fusatildeo e

cristalizaccedilatildeo[50ndash51]

62

4124 ndash Espectroscopia de Absorccedilatildeo no Infravermelho

A Espectroscopia de Absorccedilatildeo no IV estaacute associada ao uso de radiaccedilatildeo electromagneacutetica nesta regiatildeo do espec-

tro para estudar a composiccedilatildeo e a estrutura da mateacuteria

A energia associada agrave absorccedilatildeo na gama do infravermelho eacute capaz de promover transiccedilotildees vibracionais-

rotacionais vibracionais ou rotacionais Considerando que a faixa mais usual de utilizaccedilatildeo corresponde agrave regiatildeo

do infravermelho meacutedio (4000 a 400 cm-1) o estudo das transiccedilotildees vibracionais eacute o mais importante Para que

uma moleacutecula seja capaz de absorver no infravermelho eacute necessaacuterio que ela apresente variaccedilotildees de momento

dipolar associada ao modo vibracional considerado[3652ndash54]

Assim quando um material for avaliado utilizando radiaccedilatildeo infravermelha seraacute obtido um espectro que rela-

ciona absorvacircncia versus comprimento de onda (normalmente eacute utilizado o nuacutemero de onda que eacute o inverso do

comprimento de onda) que indica a ocorrecircncia ou natildeo de absorccedilatildeo pelo material de energia associada agravequele

comprimento de onda Como os grupos funcionais absorvem em diferentes comprimentos de onda eacute possiacutevel

identificar os grupos quiacutemicos presentes na amostra

O polimorfismo em cristais de compostos orgacircnicos eacute causado por diferentes arranjos estruturais da mesma

moleacutecula Se as interacccedilotildees moleculares no cristal satildeo bastantes fortes decorrentes de um fenoacutemeno como as

ligaccedilotildees de hidrogeacutenio as diferenccedilas nas formas polimoacuterficas podem ser evidenciadas com teacutecnicas como a

Espectroscopia de Absorccedilatildeo no Infravermelho IV

Reflectacircncia Total Atenuada (ATR)

Em 1961 Fahrenfort descreveu uma nova teacutecnica para obtenccedilatildeo de espectros de infravermelho para compostos

orgacircnicos a Reflectacircncia Total Atenuada (ATR ndash Attenuated Total Reflectance)

O modo de ATR eacute uma teacutecnica natildeo destrutiva que permite a obtenccedilatildeo de espectros de amostras soacutelidas ou

liacutequidas tais como soacutelidos pouco soluacuteveis poacutes pastas entre outras Eacute tambeacutem adequado para caracterizaccedilatildeo de

materiais que sejam demasiado finos ou que absorvam demasiado intensamente quando analisados por espec-

troscopia de transmitacircncia Na espectroscopia de infravermelhos por ATR a superfiacutecie da amostra eacute colocada

em contacto com a superfiacutecie de um cristal apropriado muitas vezes feito de Germeacutenio (Ge) ou de Seleneto de

Zinco (ZnSe) A radiaccedilatildeo infravermelha proveniente da fonte passa atraveacutes do cristal Quando o acircngulo de

incidecircncia na interface amostra cristal excede o acircngulo criacutetico a reflexatildeo total interna da radiaccedilatildeo ocorre e uma

onda evanescente eacute estabelecida na interface A radiaccedilatildeo eacute reflectida atraveacutes do cristal penetrando na amostra a

cada reflexatildeo ao longo da superfiacutecie do cristal (como esquematizado na figura seguinte Figura 44)

63

Figura 44 ndash Sistema ATR de muacuteltipla reflexatildeo

O feixe de radiaccedilatildeo perde energia no comprimento de onda em que o material da amostra absorve Apoacutes este

processo a radiaccedilatildeo atenuada resultante eacute direccionada do cristal para o percurso normal do feixe no espectro-

fotoacutemetro sendo medida pelo detector originando o espectro da amostra A profundidade da penetraccedilatildeo da

radiaccedilatildeo na amostra e o nuacutemero total de reflexotildees ao longo do cristal podem ser controlados pela variaccedilatildeo do

acircngulo de incidecircncia assim como pela selecccedilatildeo do tipo de cristal

Num espectrofotoacutemetro ATR tem de existir um contacto muito proacuteximo entre a amostra e a superfiacutecie do cris-

tal uma vez que o efeito ATR tem lugar nesta Daiacute que se utilize por vezes uma prensa de modo a garantir um

perfeito contacto entre a superfiacutecie da amostra e o cristal como no caso dos soacutelidos particulados

Nesta teacutecnica pouca ou nenhuma preparaccedilatildeo da amostra eacute requerida o que constitui uma grande vantagem nos

estudos de polimorfismo podendo ser usada na anaacutelise de uma grande variedade de soacutelidos e liacutequidos consoan-

te o tipo de cristal

Eacute importante realccedilar que apesar dos benefiacutecios esta teacutecnica possui algumas limitaccedilotildees que incluem a sensibili-

dade inferior em comparaccedilatildeo agrave proporcionada pelos meacutetodos convencionais

Procedimento experimental e equipamento utilizado

Os estudos de espectroscopia de absorccedilatildeo no infravermelho foram realizados num espectroacutemetro FTIR Ther-

moNicolet IR300 resoluccedilatildeo de 1cm-1 com a teacutecnica da pastilha de KBr e num PerkinElmer Spectrum 400 FT-

IRATR resoluccedilatildeo de 1cm-1

As amostras foram preparadas misturando-se uma certa quantidade de amostra com brometo de potaacutessio (cer-

ca de 07 mg de amostra e 100 mg de KBr)

4125 ndash Difracccedilatildeo de Raios X

Dentre as vaacuterias teacutecnicas de caracterizaccedilatildeo de materiais a teacutecnica de difracccedilatildeo de raios X eacute a mais indicada na

determinaccedilatildeo das fases cristalinas presentes nesses materiais Isto eacute possiacutevel porque nos cristais os aacutetomos se

64

ordenam em planos cristalinos separados entre si por distacircncias da mesma ordem de grandeza dos comprimen-

tos de onda dos raios X

Ao incidir um feixe de raios X num cristal o mesmo interage com os aacutetomos presentes originando o fenoacutemeno

de difracccedilatildeo A difracccedilatildeo de raios X ocorre segundo a Lei de Bragg (Equaccedilatildeo 1) a qual estabelece a relaccedilatildeo

entre o acircngulo de difracccedilatildeo e a distacircncia entre os planos que a originaram (caracteriacutesticos para cada fase cristali-

na)[55]

Figura 45 ndash Difracccedilatildeo de raios X e a Lei de Bragg[56]

A principal aplicaccedilatildeo da difracccedilatildeo de raios X refere-se agrave identificaccedilatildeo de compostos cristalinos sejam eles orgacirc-

nicos ou inorgacircnicos

Os planos de difracccedilatildeo e as suas respectivas distacircncias interplanares bem como as densidades de aacutetomos (elec-

trotildees) ao longo de cada plano cristalino satildeo caracteriacutesticas especiacuteficas e uacutenicas de cada substacircncia cristalina da

mesma forma que o padratildeo difractomeacutetrico por ela gerado Dentre as vantagens da teacutecnica de difracccedilatildeo de raios

X para a caracterizaccedilatildeo de fases destacam-se a simplicidade e rapidez do meacutetodo a confiabilidade dos resulta-

dos obtidos (pois o perfil de difracccedilatildeo obtido eacute caracteriacutestico para cada fase cristalina) a possibilidade de anaacutelise

de materiais compostos por uma mistura de fases e uma anaacutelise quantitativa destas fases[55]

Os ensaios de difracccedilatildeo de raios X de poacute foram realizados no Centro de Estudos de Materiais no Departamen-

to de Fiacutesica da Universidade de Coimbra

Procedimento experimental e equipamento utilizado

Foi preenchido um capilar de vidro com o poacute obtido pela moagem dos soacutelidos As amostras foram colocadas

num difractoacutemetro de poacute ENRAF-NONIUS (equipado com um detector CPS120 por INEL) e os dados foram

recolhidos durante 5h usando a geometria Debye-Scherrer Foi usada radiaccedilatildeo Cu Kα1 (λ = 1540598Aring) Como

calibrante externo foi usado o AlK(SO4)212H2O

Lei de Bragg nλ = 2d sen θ (Equaccedilatildeo 1) n nuacutemero inteiro (ordem de difracccedilatildeo) λ comprimento de onda dos raios X incidentes d distacircncia interplanar θ acircngulo de difracccedilatildeo

65

Bibliografia

[1] ndash Vencato I Estruturas Cristalinas por Difracccedilatildeo de Raios-X Caderno Brasileiro de Ensino de Fiacutesica Volume 5

(1988)

[2] ndash Atkins P Paula J Atkins Fiacutesico-Quiacutemica LTC Volume 1 7ordfEdiccedilatildeo (2003-2004)

[3] ndash Drago R Physical Methods For Chemists 2ordf Ed Saunders amp H B J College Publishers 17 (1992) 702

[4] ndash Giron D Thermochimica Acta 248 (1995) 1

[5] ndash Nangia A Accounts of Chemical Research 41 5 (2008) 595

[6] ndash Froehlich PE Gasparotto FS Journal of Basic and Applied Pharm Sciences 26 3 (2005) 205

[7] ndash Llinagraves A Goodman J Drug Discovery Today 13 516 (2008) 198

[8] ndash Costa L Universidade Federal do Rio Grande do Sul ldquoAvaliaccedilatildeo do Polimorfismo de Faacutermacos utiliza-

dos para a produccedilatildeo de medicamentos geneacutericos no Brasilrdquo (2005)

[9] ndash Lachman L Liebeman HA et all Teoria e Praacutetica na Induacutestria Farmacecircutica 1 (2005) 505

[10] ndash Bernstein J Crystal Polymorphism Engineering of Crystalline Materials Properties Springer Netherlands (2008) 87

[11] ndash Rodriacuteguez-Spong B Price C et all D Advanced Drug Delivery 56 (2004) 241

[12] ndash Buerger A Ramberger R Mikrochimica Acta 2 (1979) 259

[13] ndash Erdemir D Lee A et all Accounts of Chemical Research 42 (2009) 621

[14] ndash Manrich S Zanotto E et all Poliacutemeros Ciecircncia e Tecnologia ldquoAplicabilidade da Teoria Claacutessica da Nuclea-

ccedilatildeo Modificada (CD-CNT) agrave Cristalizaccedilatildeo de Poliacutemerosrdquo

[15] ndash Aaltonen J Allesoslash M et all European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics 71 (2009) 23

[16] ndash Chis V Picircrnau A et all Chemical Physics 316 (2005) 153

[17] ndash wwwffuppttoxicologiamonografiasano0304TuberculosedocPIRAZINAMIDAhtml

[18] ndash Becker C Dressman JB et all Journal of Pharmaceutical Sciences 97 9 (2008) 3709

[19] ndash Takaki Y Sasada Y Watanabeacute T Acta Crystallographica 13 (1960) 693

[20] ndash Ro G Sorum H Acta Crystallographica B28 (1972) 991

[21] ndash Ro G Sorum H Acta Crystallographica B28 (1972) 1677

[22] ndash Nakata K Takaki Y Memoirs of Osaka Kyoiku University Ser III Natural science and applied science 36 (1987)

93

[23] ndash Borba A Albrecht M et all Physical Chemistry Chemical Physics 10 (2008) 7010

[24] ndash Takano T Sasada Y et all Acta Crystallographica 21 (1966) 514

[25] ndash Borba A Zavaglia A et all Journal of Physical Chemistry A 112 (2008) 45

[26] ndash Marques L Departamento e Centro de Quiacutemica da Universidade de Eacutevora ldquoO Ibuprofeno Um faacutermaco com

sucessordquo

[27] ndash Perlovich G Kurkov S et all Journal of Pharmaceutical Sciences 93 (2004) 654

[28] ndash Rasenack N Muumlller B International Journal of Pharmaceutics 245 (2002) 9

[29] ndash Carvalho P Cass Q et all Brazilian Journal of Chemical Engineering 23 (2006) 291

[30] ndash Khan G Jiabi Z Drug Development and Industrial Pharmacy 24(5) (1998) 463

[31] ndash Rasenack N Muumlller W Development and Industrial Pharmacy 28 (2002) 1077

66

[32] ndash Dudognon E Danegravede F et all Pharmaceutical Research 25 (2008) 2853

[33] ndash wwwscribdcomdoc4003825Fisica-Difraccao-de-Raio-X (28082010)

[34] ndash Delgado M Marquez F et all Spectroscopy Lett 21 (1998) 841

[35] ndash Lautie A Froment F et all Spectroscopy Lett 9 (1976) 289

[36] ndash Chis V Pirnau A et all Chemical Physics 316 (2005) 153

[37] ndash Kalkar K Bhosekar M et all Spectrochimica Acta Part A 45 (1989) 635

[38] ndash Favila A Gallo M Mitnik D Journal of Molecular Modeling 13 (2007) 505

[39] ndash Gunasekaran S Sailatha E et all Indian Journal of Pure and Applied Physics 47 (2009) 259

[40] ndash Akyuz S Journal of Molecular Structure 651 (2003) 541

[41] ndash Jurneacuteen P Werngren J et all Antimicrobial Agents and Chemotheraphy 52 5 (2008) 1852

[42] ndash Garekani H Sadeghi F et all Drug Development and Industrial Pharmacy 27(8) (2001) 803

[43] ndash Kawakami K Miyoshi K et all Journal of Pharmaceuticals Sciences 95 (2006) 1354

[44] ndash Lee T Chang G Crystal Growth and Design 9 (2009) 3551

[45] ndash Xue Y Zhao Q et all Journal of Colloid and Interface Science 243 (2001) 388

[46] ndash Sabbah R An W et all Thermochimica Acta 331 (1999) 93

[47] ndash Gatta G Richardson J et all Pure and Applied Chemistry 78 (2006) 1455

[48] ndash Seefeldt K Miller J et all Journal of Pharmaceutical Sciences 96 5 (2007) 1147

[49] ndash Charsley E Stewart C et all Journal of Thermal Analysis and Calorimetry 72 (2003) 1087

[50] ndash Celis K Driessche I et all Measurement Science Review 1 1 (2001) 181

[51] ndash Wiedemann H Bayer G Journal of Thermal Analysis 30 (1985) 1273

[52] ndash wwwgooglept

[53] ndash Brittain H Journal of Pharmaceutical Sciences 86 4 (1997) 405

[54] ndash Norris T Aldridge P Sekulic S Analyst 122 (1997) 549

[55] ndash Albers A Melchiades F et all Ceracircmica 48 305 (2002) 34

[56] ndash Kahn H PMI-2201 Difracccedilatildeo de Raios X 1

[57] ndash Tuberculosis 88 2 (2008) 141

[58] ndash Akyuz S Journal of Molecular Structure 651-653 (2003) 541

[59] ndash Brittain H (ed) Physical Characterization of Pharmaceutical Solids (1995)

[60] ndash Šestaacutek J Comprehensive Analytical Chemistry XII XI (1984)

[61] ndash Casimiro MH Leal JP et all Anaacutelise Calorimeacutetrica aplicada a Poliacutemeros Bioloacutegicos 29

[62] ndash Yu-Chu M Li Thermochimica Acta 476 (2008) 1

[63] ndash Morbidoni H Quiacutemica Viva 3 (2004)

[64] ndash Yoshida S Pharmaceutical Society of Japan 11 5 (1963) 628

[65] ndash Sreevatsan S Pan X et all Antimicrobial Agents and Chemotheraphy 41 3 (1997) 636

[66] ndash Wesotowski M Konarski T Journal of Thermal Analysis 45 (1995) 1199

[67] ndash Vippagunta S Brittain H Grant D Advanced Drug Delivery 48 (2001) 3

[68] ndash Nunes S Euseacutebio M et all International Journal of Pharmaceutics 285 (2004) 13

[69] ndash Akalin E Akyuz S Vibrational Spectroscopy 42 (2006) 333

[70] ndash Szablowicz M Karpiński A et all Transition Metal Chemistry 31 (2006) 1075

67

[71] ndash Castro R Maria T et all Crystal Growth amp Design 10 (2010) 274

[72] ndash Correcirca R Lima D et all Laboratoacuterio de Cristalografia Instituto de Fiacutesica de Satildeo CarlosUSP

[73] - Buerger A Ramberger R Mikrochimica Acta 2 (1979) 273

[74] ndash Wirth D Stephenson G Organic Process Research amp Development 1 (1997) 55

[75] ndash Wang Y Li Y et all Spectrochimica Acta Part A 56 (2000) 2637

[76] ndash Byrn S Pfeiffer R et all Pharmaceutical Research 12 (1995) 945

[77] ndash Khankari R Grant D Thermochimica Acta 248 (1995) 61

[78] ndash Gavezzotti A Fillippini G Journal of the American Chemical Society 117 (1995) 12299

[79] ndash Hancock B Zografi G Journal of Pharmaceuticals Sciences 86 (1997) 1

[80] ndash Yu L Advanced Drug Delivery Reviews 48 (2001) 27

[81] ndash Kitamura M Journal of Crystal Growth 237-239 (2002) 2205

[82] ndash Snider D Addicks W et all Advanced Drug Delivery Reviews 56 (2004) 391

[83] ndash Allesoslash M Berg F et all Journal of Pharmaceuticals Sciences 97 (2008) 2145

[84] ndash Lerdkanchanaporn S Dollimore D Journal of Thermal Analysis 49 (1997) 879

[85] ndash Beach J Park M et all Pharmaceutical Development and Technology 10 (2005) 413

[86] ndash Passerini N Albertini B et all European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics 15 (2002) 71

68

69

Apecircndice

70

71

Algoriacutetmo de decisatildeo Q6A

(1)

Pesquisa de polimor-fos com o novo

faacutermaco

Apresenta diferentes polimorfos

NAtildeO Nenhuma acccedilatildeo a ser

tomada

SIM

Caracterizar as formas por - Difracccedilatildeo de raios-X de poacute - DSC Anaacutelise Teacutermica - Microscopia - Espectroscopia

IR PARA 2

72

(2)

Os polimorfos apre-sentam diferentes

propriedades

NAtildeO

SIM

Afecta a seguranccedila e a eficaacutecia do faacutermaco

Nenhum teste ou criteacuterio de aceitaccedilatildeo para o faacutermaco

NAtildeO

SIM

Estabelecer um criteacuterio de aceitaccedilatildeo para os polimorfos do faacutermaco IR PARA 3

73

(3)

Observa-se em (1) que primeiramente se estabelecem as caracteriacutesticas das possiacuteveis formas cristalinas do faacuter-

maco e as suas propriedades fiacutesico-quiacutemicas conforme o caso bem como a sua forma de detecccedilatildeo pelas meto-

dologias indicadas

Posteriormente a acccedilatildeo (2) visa estabelecer o impacto destas formas polimoacuterficas na seguranccedila e eficaacutecia do

faacutermaco auxiliando na determinaccedilatildeo de criteacuterios de aceitaccedilatildeo do faacutermaco e na avaliaccedilatildeo do risco sanitaacuterio que

representa tal fenoacutemeno num caso especiacutefico Havendo este risco o ICH estabeleceu em (3) vias de monitori-

zaccedilatildeo das alteraccedilotildees

O faacutermaco encontra-se dentro dos criteacuterios de

aceitaccedilatildeo dos ensaios de qualidade com modifica-

ccedilatildeo na proporccedilatildeo dos polimorfos

SIM Nenhum teste ou criteacuterio de aceitaccedilatildeo

para o faacutermaco

NAtildeO

Monitorar o polimorfismo durante a estabilidade do faacutermaco

A modificaccedilatildeo pode afectar a seguranccedila ou a

eficaacutecia

NAtildeO Natildeo haacute necessidade de estabelecer criteacuterios de aceitaccedilatildeo para polimorfis-

mo do faacutermaco

SIM

Estabelecer criteacuterios de aceitaccedilatildeo consis-tente com a seguranccedila eou eficaacutecia

53

3 Conclusotildees

Alguns pontos discutidos nesta dissertaccedilatildeo merecem ser referidos como observaccedilotildees conclusivas A Calorime-

tria Diferencial de Varrimento (DSC) eacute um valioso instrumento de investigaccedilatildeo para caracterizar formas poli-

moacuterficas Com esta teacutecnica recolhe-se uma grande riqueza de informaccedilatildeo em relaccedilatildeo agrave estabilidade da substacircn-

cia em estudo tipo de transformaccedilatildeo que ocorre a uma dada temperatura por aquecimento ou arrefecimento e

mecanismo que preside a cada uma das transformaccedilotildees observadas Mas por si soacute esta teacutecnica natildeo eacute suficiente

para identificar a existecircncia de diferentes polimorfos de um mesmo composto Daiacute haver a necessidade de efec-

tuar um estudo mais completo utilizando teacutecnicas como a termomicroscopia espectroscopia de absorccedilatildeo no

infravermelho e ainda difracccedilatildeo de raios X de poacute

Conseguiram obter-se amostras puras de trecircs formas polimoacuterficas da pirazinamida a forma alfa (PZA comercial

e cristalizada em aacutegua) a forma delta (PZA cristalizada de acetona) e a forma gama (PZA obtida por liofiliza-

ccedilatildeo) as quais foram caracterizadas por espectroscopia de infravermelho

O polimorfo alfa da pirazinamida (α-PZA) e a forma delta (δ-PZA) por aquecimento transformam-se no poli-

morfo gama (γ-PZA) A forma gama por sua vez por aquecimento natildeo sofre qualquer transformaccedilatildeo de fase

ateacute agrave fusatildeo Foi possiacutevel tambeacutem identificar a transiccedilatildeo δrarrα em amostra do polimorfo delta quando contami-

nado com a forma alfa

Podemos ainda concluir mediante os resultados obtidos e com os conhecimentos adquiridos que estamos

perante casos de enantiotropia sendo o polimorfo delta a forma termodinamicamente estaacutevel agrave temperatura

ambiente Todos os polimorfos de pirazinamida satildeo cineticamente estaacuteveis agrave temperatura ambiente

No que diz respeito agrave picolinamida eacute interessante verificar a semelhanccedila do perfil das bandas do espectro da

picolinamida comercial na regiatildeo de elongaccedilatildeo do NndashH com o dos espectros dos polimorfos α e δ da pirazi-

namida Relembremos que nestas duas fases da pirazinamida haacute associaccedilatildeo molecular com a formaccedilatildeo de dois

diacutemeros centrossimeacutetricos que estatildeo tambeacutem presentes no cristal da forma I da picolinamida Verificou-se

ainda que a amostra comercial de picolinamida quando sujeita a moagem sofre alteraccedilatildeo da forma polimoacuterfica

No estudo realizado por DSC foi possiacutevel identificar pelo menos duas formas polimoacuterficas

Em ciclos de aquecimento arrefecimento verifica-se que o arrefecimento do fundido pode resultar em forma-

ccedilatildeo de estruturas diferentes em ciclos diferentes

A cristalizaccedilatildeo em acetato de etilo a 4ordmC aponta para a existecircncia de polimorfos gerados concomitantemente

por este meacutetodo de cristalizaccedilatildeo Estatildeo previstas novas experiecircncias para verificar a reprodutibilidade dos resul-

tados e caso esta se confirme a investigaccedilatildeo dos soacutelidos obtidos por difracccedilatildeo de raios-X de poacute e de monocris-

tal Quanto ao estudo das amostras cristalizadas em etanol e acetato de etilo em ensaios realizados dois meses

apoacutes a preparaccedilatildeo das amostras verificou-se que natildeo ocorreu alteraccedilatildeo na amostra cristalizada de etanol

enquanto que evoluccedilatildeo niacutetida teve lugar na amostra cristalizada de acetato de etilo por evaporaccedilatildeo do solvente agrave

temperatura ambiente

No estudo das amostras do ibuprofeno a partir dos resultados obtidos por DSC verificou-se que tanto a amos-

tra cristalizada de acetona como a amostra cristalizada de n-hexano ambas agrave temperatura ambiente apresenta-

54

vam um pico de fusatildeo composto o que poderia indicar a presenccedila de uma mistura de polimorfos mas atraveacutes

de um estudo mais pormenorizado usando Espectroscopia de Infravermelho e Difracccedilatildeo de Raios-X de poacute

esta hipoacutetese natildeo eacute aparentemente suportada podendo a divisatildeo dos picos dever-se ao tamanho das partiacuteculas

formadas durante o crescimento dos cristais Esta hipoacutetese teraacute de ser confirmada em trabalho futuro Este eacute

um exemplo interessante da importacircncia da utilizaccedilatildeo combinada de diferentes meacutetodos de estudo na investiga-

ccedilatildeo de polimorfismo

55

Capiacutetulo 4

56

57

4 Experimental

41 Materiais e Meacutetodos

411 ndash Materiais

4111 - Preparaccedilatildeo das amostras

A pirazinamida utilizada neste trabalho foi fornecida pela Fluka com uma pureza superior a 99 As amostras

de partida de picolinamida e ibuprofeno foram adquiridas agrave Sigma com purezas de 98 e 99 respectivamen-

te tendo-se usado tambeacutem ibuprofeno padratildeo USP

Na geraccedilatildeo das formas polimoacuterficas da pirazinamida foram usados diferentes processos de cristalizaccedilatildeo No

procedimento cristalizaccedilatildeo a partir de soluccedilotildees P1 usaram-se ~ 005 mmol do composto de partida dissolvidas

em 6 mL de um dado solvente agrave temperatura ambiente as soluccedilotildees foram filtradas para uma caixa de Petri e o

solvente evaporado agrave temperatura ambiente (~ 20ordmC) Foram usados como solventes aacutegua acetona dioxano

acetonitrilo e os soacutelidos obtidos foram analizados apoacutes um periacuteodo de duas semanas O segundo procedimento

ensaiado P2 consistiu num processo de liofilizaccedilatildeo efectuado num equipamento Labconco 5 soluccedilatildeo aquosa

preacute-congelada a -80ordmC ciclo de liofilizaccedilatildeo -30ordmC durante 2h -10ordmC durante 4h 0ordmC durante 6h 5ordmC durante

6h 10ordmC durante 48h e depois mantida agrave temperatura ambiente

No caso da picolinamida foi avaliada a formaccedilatildeo de formas soacutelidas usando o procedimento P1 descrito para a

pirazinamida (P1) empregando como solventes acetato de etilo e etanol tendo-se tambeacutem estudado cristaliza-

dos a partir do fundido (P2)

Na geraccedilatildeo das formas polimoacuterficas do ibuprofeno foram igualmente usados diferentes processos de cristaliza-

ccedilatildeo usando diferentes condiccedilotildees O procedimento 1 (P1) foi realizado da mesma forma da usada em P1 da

pirazinamida No procedimento 2 (P2) as soluccedilotildees foram preparadas da mesma forma que em P1 e apoacutes a

filtraccedilatildeo foram colocadas num frigoriacutefico a 4ordmC e o solvente evaporou a esta temperatura

Foram utilizados solventes de qualidade analiacutetica

412 ndash Meacutetodos

4121 ndash Calorimetria Diferencial de Varrimento (DSC)

A teacutecnica de Calorimetria Diferencial de Varrimento (DSC) ocupa um lugar de relevo de entre os meacutetodos de

investigaccedilatildeo da estrutura dos soacutelidos Trata-se de um meacutetodo largamente vulgarizado para o qual se dispotildee de

58

equipamento que apresenta na actualidade muitas potencialidades e que permite a obtenccedilatildeo de propriedades

termodinacircmicas com elevado grau de precisatildeo

A Calorimetria Diferencial de Varrimento eacute uma teacutecnica de anaacutelise teacutermica que regista a diferenccedila de fluxo teacuter-

mico entre a amostra e a referecircncia em funccedilatildeo do tempo ou da temperatura no decorrer de um programa de

temperatura preacute-seleccionado Eacute um meacutetodo de variaccedilatildeo entaacutelpica no qual a diferenccedila no fornecimento de

energia caloriacutefica entre uma substacircncia e um material de referecircncia eacute medida em funccedilatildeo da temperatura

enquanto a substacircncia em estudo e a referecircncia satildeo submetidas a um mesmo programa de aquecimento rigoro-

samente controlado

Estas medidas fornecem dados qualitativos e quantitativos em processos endoteacutermicos (absorccedilatildeo de energia

caloriacutefica) e exoteacutermicos (libertaccedilatildeo de energia caloriacutefica) permitindo obter informaccedilotildees referentes a alteraccedilotildees

de propriedades fiacutesicas eou quiacutemicas com por exemplo temperaturas caracteriacutesticas (temperatura de fusatildeo

cristalizaccedilatildeo transiccedilatildeo viacutetrea) grau de cristalinidade de um poliacutemero diagramas de fase entalpias de transiccedilatildeo

de fase e de reacccedilatildeo estabilidade teacutermica e oxidativa grau de pureza e cineacutetica de reacccedilotildees Por este motivo a

DSC eacute amplamente aplicada na caracterizaccedilatildeo de materiais orgacircnicos e inorgacircnicos cristalinos e amorfos assim

como nas induacutestrias farmacecircutica e cosmeacutetica alimentar etc

Como limitaccedilotildees desta teacutecnica refira-se a dificuldade de interpretaccedilatildeo (acontece algum processo mas qual)

requerendo normalmente outros meacutetodos complementares para a interpretaccedilatildeo dos resultados Para aleacutem dis-

so necessita de calibraccedilatildeo em toda a gama de temperatura

De acordo com os princiacutepios operacionais os caloriacutemetros diferenciais de varrimento podem ser divididos em

dois tipos de potecircncia compensada e de fluxo de energia caloriacutefica Neste trabalho utilizou-se o DSC do pri-

meiro tipo

Nos caloriacutemetros diferenciais de varrimento de potecircncia compensada (Figura 41) as ceacutelulas ou plataformas

onde se colocam a amostra e a referecircncia encontram-se equipadas individualmente com um sensor de resistecircn-

cia de platina que mede a temperatura de cada uma e uma resistecircncia de aquecimento

Figura 41 ndash Caloriacutemetro diferencial de varrimento de potecircncia compensada

Quando eacute detectada uma diferenccedila de temperatura entre a amostra e a referecircncia devido a uma alteraccedilatildeo da

amostra eacute alterada a energia teacutermica ( tH partpart ) fornecida agrave amostra de modo a manter um diferencial de tem-

peraturas nulo entre ambas (Tamostra = Treferecircncia) Uma vez que essa quantidade de energia eacute exactamente equiva-

1 ndash Resistecircncia de aquecimento 2 ndash Termoacutemetro

59

lente agrave quantidade de energia absorvida ou libertada na transformaccedilatildeo ocorrida na amostra o seu registo forne-

ce uma medida calorimeacutetrica directa da energia associada agrave transformaccedilatildeo

Como todos os instrumentos de medida os aparelhos de DSC apresentam um certo tempo de resposta devido

a alguma resistecircncia teacutermica o que se traduz pelo aparecimento de desvios da linha de base Para aumentar o

rigor das determinaccedilotildees o sinal calorimeacutetrico (SC) determinado pelo aparelho a aacuterea do pico eacute calibrado

determinando-se uma constante de calibraccedilatildeo K tal que realQ

SCK = sendo Qreal a energia caloriacutefica realmente

dissipado na ceacutelula A constante K eacute assim funccedilatildeo da temperatura da atmosfera em torno das ceacutelulas e de

quaisquer resistecircncias que conduzam a perdas de energia caloriacutefica As temperaturas de fusatildeo de padrotildees como

o iacutendio estanho chumbo por exemplo podem ser utilizadas para calibrar a temperatura indicada pelo equipa-

mento enquanto que a entalpia de fusatildeo destas substacircncias pode ser utilizada na calibraccedilatildeo do sinal calorimeacutetri-

co

Podem realizar-se ciclos de aquecimento arrefecimento percorridos entre a temperatura do azoto liacutequido e

700ordmC que eacute o limite superior de utilizaccedilatildeo da instrumentaccedilatildeo deste tipo recolhendo uma grande riqueza de

informaccedilatildeo relativamente agrave estabilidade da substacircncia em estudo tipo de transformaccedilatildeo que ocorre a uma dada

temperatura por aquecimento ou arrefecimento mecanismo que preside a cada uma das transformaccedilotildees obser-

vadas etc

Aproveitando as potencialidades do equipamento fazendo variar a velocidade de varrimento eacute ainda possiacutevel

estudar aspectos importantes relacionados com o mecanismo das transformaccedilotildees estruturais e pocircr em evidecircn-

cia a sobreposiccedilatildeo de sinais

Estes equipamentos aleacutem de possibilitarem medidas de baixos valores de variaccedilatildeo de entalpia possibilitam

ainda a utilizaccedilatildeo de pequenas quantidades de amostra (geralmente entre 1 e 20mg)

Procedimento experimental e equipamento utilizado

Os estudos de DSC foram realizados num caloriacutemetro Perkin-Elmer Pyris 1 equipado com sistema de refrige-

raccedilatildeo Intracooler com liacutequido de refrigeraccedilatildeo etilenoglicolaacutegua (11 vv) a ndash10ordmC usando azoto como gaacutes de

purga 20mLmin

As amostras foram preparadas em caacutepsulas em alumiacutenio de 10microl e 30microl Como ceacutelula de referecircncia usou-se uma

caacutepsula vazia idecircntica agrave usada para as amostras

A calibraccedilatildeo do aparelho foi feita de forma usual agrave velocidade de 10ordmCmin utilizada na grande maioria das

amostras A calibraccedilatildeo da temperatura [4647] foi realizada com padrotildees de elevada qualidade como o bifenilo

(CRM LGC 2610 Tfus = 6893plusmn003 ordmC) aacutecido benzoacuteico (CRM LGC 2606 Tfus = 12235 plusmn 002 ordmC) iacutendio

(Perkin-Elmer x = 9999 Tfus = 15660 ordmC) e cafeiacutena (substacircncia de calibraccedilatildeo Mettler Toledo ME 18 872

Tfus = 2356 plusmn 02 ordmC) A calibraccedilatildeo da entalpia foi realizada com iacutendio (∆fusH = 3286 plusmn 13 Jmol)

As amostras foram estudadas em ciclos de aquecimento arrefecimento a vaacuterias velocidade de varrimento

como seraacute referido posteriormente na apresentaccedilatildeo dos resultados e a calibraccedilatildeo confirmada a cada caso

60

4122 ndash Termomicroscopia

A termomicroscopia consiste na observaccedilatildeo microscoacutepica das amostras submetidas a aquecimento ou arrefeci-

mento usando luz polarizada As transformaccedilotildees que podem ocorrer na amostra em estudo podem ser obser-

vadas directamente na ocular do microscoacutepio ou registadas por meio de uma cacircmara fotograacutefica em viacutedeo com

a vantagem de serem gravadas e poderem ser estudadas em pormenor posteriormente Esta teacutecnica permite a

observaccedilatildeo dos efeitos dependentes da temperatura como por exemplo a fusatildeo dos cristais detecccedilatildeo de formas

cristalinas (polimorfismo)[48ndash49]

Com base no comportamento oacuteptico eacute costume dividir as substacircncias em dois grandes grupos Num o iacutendice

de refracccedilatildeo eacute independente da direcccedilatildeo de propagaccedilatildeo da radiaccedilatildeo apresenta um valor uacutenico para uma dada

substacircncia Estas substacircncias satildeo designadas opticamente por isotroacutepicas A este grupo pertencem os soacutelidos

amorfos e os soacutelidos cristalinos com arranjo reticular cuacutebico O outro grupo eacute caracterizado por apresentar um

iacutendice de refracccedilatildeo dependente da direcccedilatildeo de propagaccedilatildeo da luz As substacircncias que a ele pertencem satildeo

designadas opticamente por anisotroacutepicas Deste grupo fazem parte todos os soacutelidos cristalinos com excepccedilatildeo

daqueles que tecircm arranjo reticular cuacutebico

Na Figura 42 representa-se o dispositivo utilizado na observaccedilatildeo de uma amostra com luz polarizada

Figura 42 ndash Esquema de um sistema para observaccedilatildeo de uma amostra com luz polarizada

Um meio isotroacutepico natildeo altera a cor da radiaccedilatildeo que nela incide Contudo produz um decreacutescimo de intensida-

de da radiaccedilatildeo que torna visiacuteveis contornos na amostra e portanto permite acompanhar variaccedilotildees de forma e

volume que nela ocorram As amostras anisotroacutepicas apresentam cor diferente da luz incidente

Procedimento experimental e equipamento utilizado

O equipamento usado esquematicamente representado na Figura 43 eacute constituiacutedo por uma placa de aqueci-

mento DSC 600 da Linkam systems por um bloco central constituiacutedo por uma unidade CI94 cuja funccedilatildeo eacute

controlar a temperatura nas etapas de aquecimento arrefecimento uma unidade LNP942 que controla a

refrigeraccedilatildeo uma unidade VTO232 e um computador Intel (R) Pentium (R) 4 que controla todo o sistema A

ceacutelula eacute aquecida com um microforno cuja temperatura eacute controlada por sensores de Pt100 Para a observaccedilatildeo

Polarizador Amostra Analisador Detector

61

oacuteptica foi utilizado um microscoacutepio Leica DMRB uma cacircmara de viacutedeo Sony CCD-IRISRGB modelo DXC-

151 AP um monitor Sony HR Triniton modelo PVM-2053MD e um gravador de viacutedeo Sony SV0-1500P VHS

VCR Na anaacutelise de imagem usou-se o software da Linkam systems com RTVMS (Real Time Viacutedeo Measurement

System)

As amostras foram preparadas por dispersatildeo de uma pequena quantidade do material a estudar na ceacutelula da

amostra sendo esta coberta com uma tampa A dispersatildeo do material na ceacutelula permite estudar o comporta-

mento de partiacuteculas isoladas o que poderaacute ser uacutetil no caso da amostra ter comportamento heterogeacuteneo As

imagens foram obtidas por utilizaccedilatildeo combinada de luz polarizada e de compensadores de onda o que confere

agrave imagem de fundo uma cor uacutenica e natildeo negra Usou-se uma ampliaccedilatildeo de 200X

As amostras foram estudadas aquecendo a amostra entre os 25ordmC e a fusatildeo tendo sido usada uma velocidade

de 10ordmCmin

Figura 43 ndash Representaccedilatildeo esquemaacutetica do equipamento usado em termomicroscopia A ndash Placa de aquecimento B ndash

Microscoacutepio C ndash Cacircmara de viacutedeo D ndash Computador E ndash Interface graacutefica F ndash Sistema de controle da refri-

geraccedilatildeo G ndash Interface de computador H ndash Viacutedeo gravador I ndash Monitor J ndash Depoacutesito de azoto liacutequido

4123 ndash Conjugaccedilatildeo dos meacutetodos de Termomicroscopia e DSC

Os resultados obtidos a partir de medidas de DSC satildeo normalmente reprodutiacuteveis e quantitativos mas natildeo

podem estar sempre prontamente correlacionadas com a respectiva transformaccedilatildeo de fase ou reacccedilatildeo quiacutemica

que ocorre na substacircncia Tecircm sido feitas tentativas para melhorar alguns meacutetodos termoanaliacuteticos atraveacutes de

uma correlaccedilatildeo entre os seus resultados e as mudanccedilas fiacutesicas ou quiacutemicas da substacircncia em questatildeo As combi-

naccedilotildees destes dois meacutetodos tecircm demonstrado grande sucesso Os efeitos que natildeo mostram nenhuma mudanccedila

de entalpia significativa com DSC podem muitas vezes ser detectadas com microscopia Por outro lado as

investigaccedilotildees termomicroscoacutepicas requerem muitas vezes estimativas dos calores de transformaccedilatildeo fusatildeo e

cristalizaccedilatildeo[50ndash51]

62

4124 ndash Espectroscopia de Absorccedilatildeo no Infravermelho

A Espectroscopia de Absorccedilatildeo no IV estaacute associada ao uso de radiaccedilatildeo electromagneacutetica nesta regiatildeo do espec-

tro para estudar a composiccedilatildeo e a estrutura da mateacuteria

A energia associada agrave absorccedilatildeo na gama do infravermelho eacute capaz de promover transiccedilotildees vibracionais-

rotacionais vibracionais ou rotacionais Considerando que a faixa mais usual de utilizaccedilatildeo corresponde agrave regiatildeo

do infravermelho meacutedio (4000 a 400 cm-1) o estudo das transiccedilotildees vibracionais eacute o mais importante Para que

uma moleacutecula seja capaz de absorver no infravermelho eacute necessaacuterio que ela apresente variaccedilotildees de momento

dipolar associada ao modo vibracional considerado[3652ndash54]

Assim quando um material for avaliado utilizando radiaccedilatildeo infravermelha seraacute obtido um espectro que rela-

ciona absorvacircncia versus comprimento de onda (normalmente eacute utilizado o nuacutemero de onda que eacute o inverso do

comprimento de onda) que indica a ocorrecircncia ou natildeo de absorccedilatildeo pelo material de energia associada agravequele

comprimento de onda Como os grupos funcionais absorvem em diferentes comprimentos de onda eacute possiacutevel

identificar os grupos quiacutemicos presentes na amostra

O polimorfismo em cristais de compostos orgacircnicos eacute causado por diferentes arranjos estruturais da mesma

moleacutecula Se as interacccedilotildees moleculares no cristal satildeo bastantes fortes decorrentes de um fenoacutemeno como as

ligaccedilotildees de hidrogeacutenio as diferenccedilas nas formas polimoacuterficas podem ser evidenciadas com teacutecnicas como a

Espectroscopia de Absorccedilatildeo no Infravermelho IV

Reflectacircncia Total Atenuada (ATR)

Em 1961 Fahrenfort descreveu uma nova teacutecnica para obtenccedilatildeo de espectros de infravermelho para compostos

orgacircnicos a Reflectacircncia Total Atenuada (ATR ndash Attenuated Total Reflectance)

O modo de ATR eacute uma teacutecnica natildeo destrutiva que permite a obtenccedilatildeo de espectros de amostras soacutelidas ou

liacutequidas tais como soacutelidos pouco soluacuteveis poacutes pastas entre outras Eacute tambeacutem adequado para caracterizaccedilatildeo de

materiais que sejam demasiado finos ou que absorvam demasiado intensamente quando analisados por espec-

troscopia de transmitacircncia Na espectroscopia de infravermelhos por ATR a superfiacutecie da amostra eacute colocada

em contacto com a superfiacutecie de um cristal apropriado muitas vezes feito de Germeacutenio (Ge) ou de Seleneto de

Zinco (ZnSe) A radiaccedilatildeo infravermelha proveniente da fonte passa atraveacutes do cristal Quando o acircngulo de

incidecircncia na interface amostra cristal excede o acircngulo criacutetico a reflexatildeo total interna da radiaccedilatildeo ocorre e uma

onda evanescente eacute estabelecida na interface A radiaccedilatildeo eacute reflectida atraveacutes do cristal penetrando na amostra a

cada reflexatildeo ao longo da superfiacutecie do cristal (como esquematizado na figura seguinte Figura 44)

63

Figura 44 ndash Sistema ATR de muacuteltipla reflexatildeo

O feixe de radiaccedilatildeo perde energia no comprimento de onda em que o material da amostra absorve Apoacutes este

processo a radiaccedilatildeo atenuada resultante eacute direccionada do cristal para o percurso normal do feixe no espectro-

fotoacutemetro sendo medida pelo detector originando o espectro da amostra A profundidade da penetraccedilatildeo da

radiaccedilatildeo na amostra e o nuacutemero total de reflexotildees ao longo do cristal podem ser controlados pela variaccedilatildeo do

acircngulo de incidecircncia assim como pela selecccedilatildeo do tipo de cristal

Num espectrofotoacutemetro ATR tem de existir um contacto muito proacuteximo entre a amostra e a superfiacutecie do cris-

tal uma vez que o efeito ATR tem lugar nesta Daiacute que se utilize por vezes uma prensa de modo a garantir um

perfeito contacto entre a superfiacutecie da amostra e o cristal como no caso dos soacutelidos particulados

Nesta teacutecnica pouca ou nenhuma preparaccedilatildeo da amostra eacute requerida o que constitui uma grande vantagem nos

estudos de polimorfismo podendo ser usada na anaacutelise de uma grande variedade de soacutelidos e liacutequidos consoan-

te o tipo de cristal

Eacute importante realccedilar que apesar dos benefiacutecios esta teacutecnica possui algumas limitaccedilotildees que incluem a sensibili-

dade inferior em comparaccedilatildeo agrave proporcionada pelos meacutetodos convencionais

Procedimento experimental e equipamento utilizado

Os estudos de espectroscopia de absorccedilatildeo no infravermelho foram realizados num espectroacutemetro FTIR Ther-

moNicolet IR300 resoluccedilatildeo de 1cm-1 com a teacutecnica da pastilha de KBr e num PerkinElmer Spectrum 400 FT-

IRATR resoluccedilatildeo de 1cm-1

As amostras foram preparadas misturando-se uma certa quantidade de amostra com brometo de potaacutessio (cer-

ca de 07 mg de amostra e 100 mg de KBr)

4125 ndash Difracccedilatildeo de Raios X

Dentre as vaacuterias teacutecnicas de caracterizaccedilatildeo de materiais a teacutecnica de difracccedilatildeo de raios X eacute a mais indicada na

determinaccedilatildeo das fases cristalinas presentes nesses materiais Isto eacute possiacutevel porque nos cristais os aacutetomos se

64

ordenam em planos cristalinos separados entre si por distacircncias da mesma ordem de grandeza dos comprimen-

tos de onda dos raios X

Ao incidir um feixe de raios X num cristal o mesmo interage com os aacutetomos presentes originando o fenoacutemeno

de difracccedilatildeo A difracccedilatildeo de raios X ocorre segundo a Lei de Bragg (Equaccedilatildeo 1) a qual estabelece a relaccedilatildeo

entre o acircngulo de difracccedilatildeo e a distacircncia entre os planos que a originaram (caracteriacutesticos para cada fase cristali-

na)[55]

Figura 45 ndash Difracccedilatildeo de raios X e a Lei de Bragg[56]

A principal aplicaccedilatildeo da difracccedilatildeo de raios X refere-se agrave identificaccedilatildeo de compostos cristalinos sejam eles orgacirc-

nicos ou inorgacircnicos

Os planos de difracccedilatildeo e as suas respectivas distacircncias interplanares bem como as densidades de aacutetomos (elec-

trotildees) ao longo de cada plano cristalino satildeo caracteriacutesticas especiacuteficas e uacutenicas de cada substacircncia cristalina da

mesma forma que o padratildeo difractomeacutetrico por ela gerado Dentre as vantagens da teacutecnica de difracccedilatildeo de raios

X para a caracterizaccedilatildeo de fases destacam-se a simplicidade e rapidez do meacutetodo a confiabilidade dos resulta-

dos obtidos (pois o perfil de difracccedilatildeo obtido eacute caracteriacutestico para cada fase cristalina) a possibilidade de anaacutelise

de materiais compostos por uma mistura de fases e uma anaacutelise quantitativa destas fases[55]

Os ensaios de difracccedilatildeo de raios X de poacute foram realizados no Centro de Estudos de Materiais no Departamen-

to de Fiacutesica da Universidade de Coimbra

Procedimento experimental e equipamento utilizado

Foi preenchido um capilar de vidro com o poacute obtido pela moagem dos soacutelidos As amostras foram colocadas

num difractoacutemetro de poacute ENRAF-NONIUS (equipado com um detector CPS120 por INEL) e os dados foram

recolhidos durante 5h usando a geometria Debye-Scherrer Foi usada radiaccedilatildeo Cu Kα1 (λ = 1540598Aring) Como

calibrante externo foi usado o AlK(SO4)212H2O

Lei de Bragg nλ = 2d sen θ (Equaccedilatildeo 1) n nuacutemero inteiro (ordem de difracccedilatildeo) λ comprimento de onda dos raios X incidentes d distacircncia interplanar θ acircngulo de difracccedilatildeo

65

Bibliografia

[1] ndash Vencato I Estruturas Cristalinas por Difracccedilatildeo de Raios-X Caderno Brasileiro de Ensino de Fiacutesica Volume 5

(1988)

[2] ndash Atkins P Paula J Atkins Fiacutesico-Quiacutemica LTC Volume 1 7ordfEdiccedilatildeo (2003-2004)

[3] ndash Drago R Physical Methods For Chemists 2ordf Ed Saunders amp H B J College Publishers 17 (1992) 702

[4] ndash Giron D Thermochimica Acta 248 (1995) 1

[5] ndash Nangia A Accounts of Chemical Research 41 5 (2008) 595

[6] ndash Froehlich PE Gasparotto FS Journal of Basic and Applied Pharm Sciences 26 3 (2005) 205

[7] ndash Llinagraves A Goodman J Drug Discovery Today 13 516 (2008) 198

[8] ndash Costa L Universidade Federal do Rio Grande do Sul ldquoAvaliaccedilatildeo do Polimorfismo de Faacutermacos utiliza-

dos para a produccedilatildeo de medicamentos geneacutericos no Brasilrdquo (2005)

[9] ndash Lachman L Liebeman HA et all Teoria e Praacutetica na Induacutestria Farmacecircutica 1 (2005) 505

[10] ndash Bernstein J Crystal Polymorphism Engineering of Crystalline Materials Properties Springer Netherlands (2008) 87

[11] ndash Rodriacuteguez-Spong B Price C et all D Advanced Drug Delivery 56 (2004) 241

[12] ndash Buerger A Ramberger R Mikrochimica Acta 2 (1979) 259

[13] ndash Erdemir D Lee A et all Accounts of Chemical Research 42 (2009) 621

[14] ndash Manrich S Zanotto E et all Poliacutemeros Ciecircncia e Tecnologia ldquoAplicabilidade da Teoria Claacutessica da Nuclea-

ccedilatildeo Modificada (CD-CNT) agrave Cristalizaccedilatildeo de Poliacutemerosrdquo

[15] ndash Aaltonen J Allesoslash M et all European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics 71 (2009) 23

[16] ndash Chis V Picircrnau A et all Chemical Physics 316 (2005) 153

[17] ndash wwwffuppttoxicologiamonografiasano0304TuberculosedocPIRAZINAMIDAhtml

[18] ndash Becker C Dressman JB et all Journal of Pharmaceutical Sciences 97 9 (2008) 3709

[19] ndash Takaki Y Sasada Y Watanabeacute T Acta Crystallographica 13 (1960) 693

[20] ndash Ro G Sorum H Acta Crystallographica B28 (1972) 991

[21] ndash Ro G Sorum H Acta Crystallographica B28 (1972) 1677

[22] ndash Nakata K Takaki Y Memoirs of Osaka Kyoiku University Ser III Natural science and applied science 36 (1987)

93

[23] ndash Borba A Albrecht M et all Physical Chemistry Chemical Physics 10 (2008) 7010

[24] ndash Takano T Sasada Y et all Acta Crystallographica 21 (1966) 514

[25] ndash Borba A Zavaglia A et all Journal of Physical Chemistry A 112 (2008) 45

[26] ndash Marques L Departamento e Centro de Quiacutemica da Universidade de Eacutevora ldquoO Ibuprofeno Um faacutermaco com

sucessordquo

[27] ndash Perlovich G Kurkov S et all Journal of Pharmaceutical Sciences 93 (2004) 654

[28] ndash Rasenack N Muumlller B International Journal of Pharmaceutics 245 (2002) 9

[29] ndash Carvalho P Cass Q et all Brazilian Journal of Chemical Engineering 23 (2006) 291

[30] ndash Khan G Jiabi Z Drug Development and Industrial Pharmacy 24(5) (1998) 463

[31] ndash Rasenack N Muumlller W Development and Industrial Pharmacy 28 (2002) 1077

66

[32] ndash Dudognon E Danegravede F et all Pharmaceutical Research 25 (2008) 2853

[33] ndash wwwscribdcomdoc4003825Fisica-Difraccao-de-Raio-X (28082010)

[34] ndash Delgado M Marquez F et all Spectroscopy Lett 21 (1998) 841

[35] ndash Lautie A Froment F et all Spectroscopy Lett 9 (1976) 289

[36] ndash Chis V Pirnau A et all Chemical Physics 316 (2005) 153

[37] ndash Kalkar K Bhosekar M et all Spectrochimica Acta Part A 45 (1989) 635

[38] ndash Favila A Gallo M Mitnik D Journal of Molecular Modeling 13 (2007) 505

[39] ndash Gunasekaran S Sailatha E et all Indian Journal of Pure and Applied Physics 47 (2009) 259

[40] ndash Akyuz S Journal of Molecular Structure 651 (2003) 541

[41] ndash Jurneacuteen P Werngren J et all Antimicrobial Agents and Chemotheraphy 52 5 (2008) 1852

[42] ndash Garekani H Sadeghi F et all Drug Development and Industrial Pharmacy 27(8) (2001) 803

[43] ndash Kawakami K Miyoshi K et all Journal of Pharmaceuticals Sciences 95 (2006) 1354

[44] ndash Lee T Chang G Crystal Growth and Design 9 (2009) 3551

[45] ndash Xue Y Zhao Q et all Journal of Colloid and Interface Science 243 (2001) 388

[46] ndash Sabbah R An W et all Thermochimica Acta 331 (1999) 93

[47] ndash Gatta G Richardson J et all Pure and Applied Chemistry 78 (2006) 1455

[48] ndash Seefeldt K Miller J et all Journal of Pharmaceutical Sciences 96 5 (2007) 1147

[49] ndash Charsley E Stewart C et all Journal of Thermal Analysis and Calorimetry 72 (2003) 1087

[50] ndash Celis K Driessche I et all Measurement Science Review 1 1 (2001) 181

[51] ndash Wiedemann H Bayer G Journal of Thermal Analysis 30 (1985) 1273

[52] ndash wwwgooglept

[53] ndash Brittain H Journal of Pharmaceutical Sciences 86 4 (1997) 405

[54] ndash Norris T Aldridge P Sekulic S Analyst 122 (1997) 549

[55] ndash Albers A Melchiades F et all Ceracircmica 48 305 (2002) 34

[56] ndash Kahn H PMI-2201 Difracccedilatildeo de Raios X 1

[57] ndash Tuberculosis 88 2 (2008) 141

[58] ndash Akyuz S Journal of Molecular Structure 651-653 (2003) 541

[59] ndash Brittain H (ed) Physical Characterization of Pharmaceutical Solids (1995)

[60] ndash Šestaacutek J Comprehensive Analytical Chemistry XII XI (1984)

[61] ndash Casimiro MH Leal JP et all Anaacutelise Calorimeacutetrica aplicada a Poliacutemeros Bioloacutegicos 29

[62] ndash Yu-Chu M Li Thermochimica Acta 476 (2008) 1

[63] ndash Morbidoni H Quiacutemica Viva 3 (2004)

[64] ndash Yoshida S Pharmaceutical Society of Japan 11 5 (1963) 628

[65] ndash Sreevatsan S Pan X et all Antimicrobial Agents and Chemotheraphy 41 3 (1997) 636

[66] ndash Wesotowski M Konarski T Journal of Thermal Analysis 45 (1995) 1199

[67] ndash Vippagunta S Brittain H Grant D Advanced Drug Delivery 48 (2001) 3

[68] ndash Nunes S Euseacutebio M et all International Journal of Pharmaceutics 285 (2004) 13

[69] ndash Akalin E Akyuz S Vibrational Spectroscopy 42 (2006) 333

[70] ndash Szablowicz M Karpiński A et all Transition Metal Chemistry 31 (2006) 1075

67

[71] ndash Castro R Maria T et all Crystal Growth amp Design 10 (2010) 274

[72] ndash Correcirca R Lima D et all Laboratoacuterio de Cristalografia Instituto de Fiacutesica de Satildeo CarlosUSP

[73] - Buerger A Ramberger R Mikrochimica Acta 2 (1979) 273

[74] ndash Wirth D Stephenson G Organic Process Research amp Development 1 (1997) 55

[75] ndash Wang Y Li Y et all Spectrochimica Acta Part A 56 (2000) 2637

[76] ndash Byrn S Pfeiffer R et all Pharmaceutical Research 12 (1995) 945

[77] ndash Khankari R Grant D Thermochimica Acta 248 (1995) 61

[78] ndash Gavezzotti A Fillippini G Journal of the American Chemical Society 117 (1995) 12299

[79] ndash Hancock B Zografi G Journal of Pharmaceuticals Sciences 86 (1997) 1

[80] ndash Yu L Advanced Drug Delivery Reviews 48 (2001) 27

[81] ndash Kitamura M Journal of Crystal Growth 237-239 (2002) 2205

[82] ndash Snider D Addicks W et all Advanced Drug Delivery Reviews 56 (2004) 391

[83] ndash Allesoslash M Berg F et all Journal of Pharmaceuticals Sciences 97 (2008) 2145

[84] ndash Lerdkanchanaporn S Dollimore D Journal of Thermal Analysis 49 (1997) 879

[85] ndash Beach J Park M et all Pharmaceutical Development and Technology 10 (2005) 413

[86] ndash Passerini N Albertini B et all European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics 15 (2002) 71

68

69

Apecircndice

70

71

Algoriacutetmo de decisatildeo Q6A

(1)

Pesquisa de polimor-fos com o novo

faacutermaco

Apresenta diferentes polimorfos

NAtildeO Nenhuma acccedilatildeo a ser

tomada

SIM

Caracterizar as formas por - Difracccedilatildeo de raios-X de poacute - DSC Anaacutelise Teacutermica - Microscopia - Espectroscopia

IR PARA 2

72

(2)

Os polimorfos apre-sentam diferentes

propriedades

NAtildeO

SIM

Afecta a seguranccedila e a eficaacutecia do faacutermaco

Nenhum teste ou criteacuterio de aceitaccedilatildeo para o faacutermaco

NAtildeO

SIM

Estabelecer um criteacuterio de aceitaccedilatildeo para os polimorfos do faacutermaco IR PARA 3

73

(3)

Observa-se em (1) que primeiramente se estabelecem as caracteriacutesticas das possiacuteveis formas cristalinas do faacuter-

maco e as suas propriedades fiacutesico-quiacutemicas conforme o caso bem como a sua forma de detecccedilatildeo pelas meto-

dologias indicadas

Posteriormente a acccedilatildeo (2) visa estabelecer o impacto destas formas polimoacuterficas na seguranccedila e eficaacutecia do

faacutermaco auxiliando na determinaccedilatildeo de criteacuterios de aceitaccedilatildeo do faacutermaco e na avaliaccedilatildeo do risco sanitaacuterio que

representa tal fenoacutemeno num caso especiacutefico Havendo este risco o ICH estabeleceu em (3) vias de monitori-

zaccedilatildeo das alteraccedilotildees

O faacutermaco encontra-se dentro dos criteacuterios de

aceitaccedilatildeo dos ensaios de qualidade com modifica-

ccedilatildeo na proporccedilatildeo dos polimorfos

SIM Nenhum teste ou criteacuterio de aceitaccedilatildeo

para o faacutermaco

NAtildeO

Monitorar o polimorfismo durante a estabilidade do faacutermaco

A modificaccedilatildeo pode afectar a seguranccedila ou a

eficaacutecia

NAtildeO Natildeo haacute necessidade de estabelecer criteacuterios de aceitaccedilatildeo para polimorfis-

mo do faacutermaco

SIM

Estabelecer criteacuterios de aceitaccedilatildeo consis-tente com a seguranccedila eou eficaacutecia

54

vam um pico de fusatildeo composto o que poderia indicar a presenccedila de uma mistura de polimorfos mas atraveacutes

de um estudo mais pormenorizado usando Espectroscopia de Infravermelho e Difracccedilatildeo de Raios-X de poacute

esta hipoacutetese natildeo eacute aparentemente suportada podendo a divisatildeo dos picos dever-se ao tamanho das partiacuteculas

formadas durante o crescimento dos cristais Esta hipoacutetese teraacute de ser confirmada em trabalho futuro Este eacute

um exemplo interessante da importacircncia da utilizaccedilatildeo combinada de diferentes meacutetodos de estudo na investiga-

ccedilatildeo de polimorfismo

55

Capiacutetulo 4

56

57

4 Experimental

41 Materiais e Meacutetodos

411 ndash Materiais

4111 - Preparaccedilatildeo das amostras

A pirazinamida utilizada neste trabalho foi fornecida pela Fluka com uma pureza superior a 99 As amostras

de partida de picolinamida e ibuprofeno foram adquiridas agrave Sigma com purezas de 98 e 99 respectivamen-

te tendo-se usado tambeacutem ibuprofeno padratildeo USP

Na geraccedilatildeo das formas polimoacuterficas da pirazinamida foram usados diferentes processos de cristalizaccedilatildeo No

procedimento cristalizaccedilatildeo a partir de soluccedilotildees P1 usaram-se ~ 005 mmol do composto de partida dissolvidas

em 6 mL de um dado solvente agrave temperatura ambiente as soluccedilotildees foram filtradas para uma caixa de Petri e o

solvente evaporado agrave temperatura ambiente (~ 20ordmC) Foram usados como solventes aacutegua acetona dioxano

acetonitrilo e os soacutelidos obtidos foram analizados apoacutes um periacuteodo de duas semanas O segundo procedimento

ensaiado P2 consistiu num processo de liofilizaccedilatildeo efectuado num equipamento Labconco 5 soluccedilatildeo aquosa

preacute-congelada a -80ordmC ciclo de liofilizaccedilatildeo -30ordmC durante 2h -10ordmC durante 4h 0ordmC durante 6h 5ordmC durante

6h 10ordmC durante 48h e depois mantida agrave temperatura ambiente

No caso da picolinamida foi avaliada a formaccedilatildeo de formas soacutelidas usando o procedimento P1 descrito para a

pirazinamida (P1) empregando como solventes acetato de etilo e etanol tendo-se tambeacutem estudado cristaliza-

dos a partir do fundido (P2)

Na geraccedilatildeo das formas polimoacuterficas do ibuprofeno foram igualmente usados diferentes processos de cristaliza-

ccedilatildeo usando diferentes condiccedilotildees O procedimento 1 (P1) foi realizado da mesma forma da usada em P1 da

pirazinamida No procedimento 2 (P2) as soluccedilotildees foram preparadas da mesma forma que em P1 e apoacutes a

filtraccedilatildeo foram colocadas num frigoriacutefico a 4ordmC e o solvente evaporou a esta temperatura

Foram utilizados solventes de qualidade analiacutetica

412 ndash Meacutetodos

4121 ndash Calorimetria Diferencial de Varrimento (DSC)

A teacutecnica de Calorimetria Diferencial de Varrimento (DSC) ocupa um lugar de relevo de entre os meacutetodos de

investigaccedilatildeo da estrutura dos soacutelidos Trata-se de um meacutetodo largamente vulgarizado para o qual se dispotildee de

58

equipamento que apresenta na actualidade muitas potencialidades e que permite a obtenccedilatildeo de propriedades

termodinacircmicas com elevado grau de precisatildeo

A Calorimetria Diferencial de Varrimento eacute uma teacutecnica de anaacutelise teacutermica que regista a diferenccedila de fluxo teacuter-

mico entre a amostra e a referecircncia em funccedilatildeo do tempo ou da temperatura no decorrer de um programa de

temperatura preacute-seleccionado Eacute um meacutetodo de variaccedilatildeo entaacutelpica no qual a diferenccedila no fornecimento de

energia caloriacutefica entre uma substacircncia e um material de referecircncia eacute medida em funccedilatildeo da temperatura

enquanto a substacircncia em estudo e a referecircncia satildeo submetidas a um mesmo programa de aquecimento rigoro-

samente controlado

Estas medidas fornecem dados qualitativos e quantitativos em processos endoteacutermicos (absorccedilatildeo de energia

caloriacutefica) e exoteacutermicos (libertaccedilatildeo de energia caloriacutefica) permitindo obter informaccedilotildees referentes a alteraccedilotildees

de propriedades fiacutesicas eou quiacutemicas com por exemplo temperaturas caracteriacutesticas (temperatura de fusatildeo

cristalizaccedilatildeo transiccedilatildeo viacutetrea) grau de cristalinidade de um poliacutemero diagramas de fase entalpias de transiccedilatildeo

de fase e de reacccedilatildeo estabilidade teacutermica e oxidativa grau de pureza e cineacutetica de reacccedilotildees Por este motivo a

DSC eacute amplamente aplicada na caracterizaccedilatildeo de materiais orgacircnicos e inorgacircnicos cristalinos e amorfos assim

como nas induacutestrias farmacecircutica e cosmeacutetica alimentar etc

Como limitaccedilotildees desta teacutecnica refira-se a dificuldade de interpretaccedilatildeo (acontece algum processo mas qual)

requerendo normalmente outros meacutetodos complementares para a interpretaccedilatildeo dos resultados Para aleacutem dis-

so necessita de calibraccedilatildeo em toda a gama de temperatura

De acordo com os princiacutepios operacionais os caloriacutemetros diferenciais de varrimento podem ser divididos em

dois tipos de potecircncia compensada e de fluxo de energia caloriacutefica Neste trabalho utilizou-se o DSC do pri-

meiro tipo

Nos caloriacutemetros diferenciais de varrimento de potecircncia compensada (Figura 41) as ceacutelulas ou plataformas

onde se colocam a amostra e a referecircncia encontram-se equipadas individualmente com um sensor de resistecircn-

cia de platina que mede a temperatura de cada uma e uma resistecircncia de aquecimento

Figura 41 ndash Caloriacutemetro diferencial de varrimento de potecircncia compensada

Quando eacute detectada uma diferenccedila de temperatura entre a amostra e a referecircncia devido a uma alteraccedilatildeo da

amostra eacute alterada a energia teacutermica ( tH partpart ) fornecida agrave amostra de modo a manter um diferencial de tem-

peraturas nulo entre ambas (Tamostra = Treferecircncia) Uma vez que essa quantidade de energia eacute exactamente equiva-

1 ndash Resistecircncia de aquecimento 2 ndash Termoacutemetro

59

lente agrave quantidade de energia absorvida ou libertada na transformaccedilatildeo ocorrida na amostra o seu registo forne-

ce uma medida calorimeacutetrica directa da energia associada agrave transformaccedilatildeo

Como todos os instrumentos de medida os aparelhos de DSC apresentam um certo tempo de resposta devido

a alguma resistecircncia teacutermica o que se traduz pelo aparecimento de desvios da linha de base Para aumentar o

rigor das determinaccedilotildees o sinal calorimeacutetrico (SC) determinado pelo aparelho a aacuterea do pico eacute calibrado

determinando-se uma constante de calibraccedilatildeo K tal que realQ

SCK = sendo Qreal a energia caloriacutefica realmente

dissipado na ceacutelula A constante K eacute assim funccedilatildeo da temperatura da atmosfera em torno das ceacutelulas e de

quaisquer resistecircncias que conduzam a perdas de energia caloriacutefica As temperaturas de fusatildeo de padrotildees como

o iacutendio estanho chumbo por exemplo podem ser utilizadas para calibrar a temperatura indicada pelo equipa-

mento enquanto que a entalpia de fusatildeo destas substacircncias pode ser utilizada na calibraccedilatildeo do sinal calorimeacutetri-

co

Podem realizar-se ciclos de aquecimento arrefecimento percorridos entre a temperatura do azoto liacutequido e

700ordmC que eacute o limite superior de utilizaccedilatildeo da instrumentaccedilatildeo deste tipo recolhendo uma grande riqueza de

informaccedilatildeo relativamente agrave estabilidade da substacircncia em estudo tipo de transformaccedilatildeo que ocorre a uma dada

temperatura por aquecimento ou arrefecimento mecanismo que preside a cada uma das transformaccedilotildees obser-

vadas etc

Aproveitando as potencialidades do equipamento fazendo variar a velocidade de varrimento eacute ainda possiacutevel

estudar aspectos importantes relacionados com o mecanismo das transformaccedilotildees estruturais e pocircr em evidecircn-

cia a sobreposiccedilatildeo de sinais

Estes equipamentos aleacutem de possibilitarem medidas de baixos valores de variaccedilatildeo de entalpia possibilitam

ainda a utilizaccedilatildeo de pequenas quantidades de amostra (geralmente entre 1 e 20mg)

Procedimento experimental e equipamento utilizado

Os estudos de DSC foram realizados num caloriacutemetro Perkin-Elmer Pyris 1 equipado com sistema de refrige-

raccedilatildeo Intracooler com liacutequido de refrigeraccedilatildeo etilenoglicolaacutegua (11 vv) a ndash10ordmC usando azoto como gaacutes de

purga 20mLmin

As amostras foram preparadas em caacutepsulas em alumiacutenio de 10microl e 30microl Como ceacutelula de referecircncia usou-se uma

caacutepsula vazia idecircntica agrave usada para as amostras

A calibraccedilatildeo do aparelho foi feita de forma usual agrave velocidade de 10ordmCmin utilizada na grande maioria das

amostras A calibraccedilatildeo da temperatura [4647] foi realizada com padrotildees de elevada qualidade como o bifenilo

(CRM LGC 2610 Tfus = 6893plusmn003 ordmC) aacutecido benzoacuteico (CRM LGC 2606 Tfus = 12235 plusmn 002 ordmC) iacutendio

(Perkin-Elmer x = 9999 Tfus = 15660 ordmC) e cafeiacutena (substacircncia de calibraccedilatildeo Mettler Toledo ME 18 872

Tfus = 2356 plusmn 02 ordmC) A calibraccedilatildeo da entalpia foi realizada com iacutendio (∆fusH = 3286 plusmn 13 Jmol)

As amostras foram estudadas em ciclos de aquecimento arrefecimento a vaacuterias velocidade de varrimento

como seraacute referido posteriormente na apresentaccedilatildeo dos resultados e a calibraccedilatildeo confirmada a cada caso

60

4122 ndash Termomicroscopia

A termomicroscopia consiste na observaccedilatildeo microscoacutepica das amostras submetidas a aquecimento ou arrefeci-

mento usando luz polarizada As transformaccedilotildees que podem ocorrer na amostra em estudo podem ser obser-

vadas directamente na ocular do microscoacutepio ou registadas por meio de uma cacircmara fotograacutefica em viacutedeo com

a vantagem de serem gravadas e poderem ser estudadas em pormenor posteriormente Esta teacutecnica permite a

observaccedilatildeo dos efeitos dependentes da temperatura como por exemplo a fusatildeo dos cristais detecccedilatildeo de formas

cristalinas (polimorfismo)[48ndash49]

Com base no comportamento oacuteptico eacute costume dividir as substacircncias em dois grandes grupos Num o iacutendice

de refracccedilatildeo eacute independente da direcccedilatildeo de propagaccedilatildeo da radiaccedilatildeo apresenta um valor uacutenico para uma dada

substacircncia Estas substacircncias satildeo designadas opticamente por isotroacutepicas A este grupo pertencem os soacutelidos

amorfos e os soacutelidos cristalinos com arranjo reticular cuacutebico O outro grupo eacute caracterizado por apresentar um

iacutendice de refracccedilatildeo dependente da direcccedilatildeo de propagaccedilatildeo da luz As substacircncias que a ele pertencem satildeo

designadas opticamente por anisotroacutepicas Deste grupo fazem parte todos os soacutelidos cristalinos com excepccedilatildeo

daqueles que tecircm arranjo reticular cuacutebico

Na Figura 42 representa-se o dispositivo utilizado na observaccedilatildeo de uma amostra com luz polarizada

Figura 42 ndash Esquema de um sistema para observaccedilatildeo de uma amostra com luz polarizada

Um meio isotroacutepico natildeo altera a cor da radiaccedilatildeo que nela incide Contudo produz um decreacutescimo de intensida-

de da radiaccedilatildeo que torna visiacuteveis contornos na amostra e portanto permite acompanhar variaccedilotildees de forma e

volume que nela ocorram As amostras anisotroacutepicas apresentam cor diferente da luz incidente

Procedimento experimental e equipamento utilizado

O equipamento usado esquematicamente representado na Figura 43 eacute constituiacutedo por uma placa de aqueci-

mento DSC 600 da Linkam systems por um bloco central constituiacutedo por uma unidade CI94 cuja funccedilatildeo eacute

controlar a temperatura nas etapas de aquecimento arrefecimento uma unidade LNP942 que controla a

refrigeraccedilatildeo uma unidade VTO232 e um computador Intel (R) Pentium (R) 4 que controla todo o sistema A

ceacutelula eacute aquecida com um microforno cuja temperatura eacute controlada por sensores de Pt100 Para a observaccedilatildeo

Polarizador Amostra Analisador Detector

61

oacuteptica foi utilizado um microscoacutepio Leica DMRB uma cacircmara de viacutedeo Sony CCD-IRISRGB modelo DXC-

151 AP um monitor Sony HR Triniton modelo PVM-2053MD e um gravador de viacutedeo Sony SV0-1500P VHS

VCR Na anaacutelise de imagem usou-se o software da Linkam systems com RTVMS (Real Time Viacutedeo Measurement

System)

As amostras foram preparadas por dispersatildeo de uma pequena quantidade do material a estudar na ceacutelula da

amostra sendo esta coberta com uma tampa A dispersatildeo do material na ceacutelula permite estudar o comporta-

mento de partiacuteculas isoladas o que poderaacute ser uacutetil no caso da amostra ter comportamento heterogeacuteneo As

imagens foram obtidas por utilizaccedilatildeo combinada de luz polarizada e de compensadores de onda o que confere

agrave imagem de fundo uma cor uacutenica e natildeo negra Usou-se uma ampliaccedilatildeo de 200X

As amostras foram estudadas aquecendo a amostra entre os 25ordmC e a fusatildeo tendo sido usada uma velocidade

de 10ordmCmin

Figura 43 ndash Representaccedilatildeo esquemaacutetica do equipamento usado em termomicroscopia A ndash Placa de aquecimento B ndash

Microscoacutepio C ndash Cacircmara de viacutedeo D ndash Computador E ndash Interface graacutefica F ndash Sistema de controle da refri-

geraccedilatildeo G ndash Interface de computador H ndash Viacutedeo gravador I ndash Monitor J ndash Depoacutesito de azoto liacutequido

4123 ndash Conjugaccedilatildeo dos meacutetodos de Termomicroscopia e DSC

Os resultados obtidos a partir de medidas de DSC satildeo normalmente reprodutiacuteveis e quantitativos mas natildeo

podem estar sempre prontamente correlacionadas com a respectiva transformaccedilatildeo de fase ou reacccedilatildeo quiacutemica

que ocorre na substacircncia Tecircm sido feitas tentativas para melhorar alguns meacutetodos termoanaliacuteticos atraveacutes de

uma correlaccedilatildeo entre os seus resultados e as mudanccedilas fiacutesicas ou quiacutemicas da substacircncia em questatildeo As combi-

naccedilotildees destes dois meacutetodos tecircm demonstrado grande sucesso Os efeitos que natildeo mostram nenhuma mudanccedila

de entalpia significativa com DSC podem muitas vezes ser detectadas com microscopia Por outro lado as

investigaccedilotildees termomicroscoacutepicas requerem muitas vezes estimativas dos calores de transformaccedilatildeo fusatildeo e

cristalizaccedilatildeo[50ndash51]

62

4124 ndash Espectroscopia de Absorccedilatildeo no Infravermelho

A Espectroscopia de Absorccedilatildeo no IV estaacute associada ao uso de radiaccedilatildeo electromagneacutetica nesta regiatildeo do espec-

tro para estudar a composiccedilatildeo e a estrutura da mateacuteria

A energia associada agrave absorccedilatildeo na gama do infravermelho eacute capaz de promover transiccedilotildees vibracionais-

rotacionais vibracionais ou rotacionais Considerando que a faixa mais usual de utilizaccedilatildeo corresponde agrave regiatildeo

do infravermelho meacutedio (4000 a 400 cm-1) o estudo das transiccedilotildees vibracionais eacute o mais importante Para que

uma moleacutecula seja capaz de absorver no infravermelho eacute necessaacuterio que ela apresente variaccedilotildees de momento

dipolar associada ao modo vibracional considerado[3652ndash54]

Assim quando um material for avaliado utilizando radiaccedilatildeo infravermelha seraacute obtido um espectro que rela-

ciona absorvacircncia versus comprimento de onda (normalmente eacute utilizado o nuacutemero de onda que eacute o inverso do

comprimento de onda) que indica a ocorrecircncia ou natildeo de absorccedilatildeo pelo material de energia associada agravequele

comprimento de onda Como os grupos funcionais absorvem em diferentes comprimentos de onda eacute possiacutevel

identificar os grupos quiacutemicos presentes na amostra

O polimorfismo em cristais de compostos orgacircnicos eacute causado por diferentes arranjos estruturais da mesma

moleacutecula Se as interacccedilotildees moleculares no cristal satildeo bastantes fortes decorrentes de um fenoacutemeno como as

ligaccedilotildees de hidrogeacutenio as diferenccedilas nas formas polimoacuterficas podem ser evidenciadas com teacutecnicas como a

Espectroscopia de Absorccedilatildeo no Infravermelho IV

Reflectacircncia Total Atenuada (ATR)

Em 1961 Fahrenfort descreveu uma nova teacutecnica para obtenccedilatildeo de espectros de infravermelho para compostos

orgacircnicos a Reflectacircncia Total Atenuada (ATR ndash Attenuated Total Reflectance)

O modo de ATR eacute uma teacutecnica natildeo destrutiva que permite a obtenccedilatildeo de espectros de amostras soacutelidas ou

liacutequidas tais como soacutelidos pouco soluacuteveis poacutes pastas entre outras Eacute tambeacutem adequado para caracterizaccedilatildeo de

materiais que sejam demasiado finos ou que absorvam demasiado intensamente quando analisados por espec-

troscopia de transmitacircncia Na espectroscopia de infravermelhos por ATR a superfiacutecie da amostra eacute colocada

em contacto com a superfiacutecie de um cristal apropriado muitas vezes feito de Germeacutenio (Ge) ou de Seleneto de

Zinco (ZnSe) A radiaccedilatildeo infravermelha proveniente da fonte passa atraveacutes do cristal Quando o acircngulo de

incidecircncia na interface amostra cristal excede o acircngulo criacutetico a reflexatildeo total interna da radiaccedilatildeo ocorre e uma

onda evanescente eacute estabelecida na interface A radiaccedilatildeo eacute reflectida atraveacutes do cristal penetrando na amostra a

cada reflexatildeo ao longo da superfiacutecie do cristal (como esquematizado na figura seguinte Figura 44)

63

Figura 44 ndash Sistema ATR de muacuteltipla reflexatildeo

O feixe de radiaccedilatildeo perde energia no comprimento de onda em que o material da amostra absorve Apoacutes este

processo a radiaccedilatildeo atenuada resultante eacute direccionada do cristal para o percurso normal do feixe no espectro-

fotoacutemetro sendo medida pelo detector originando o espectro da amostra A profundidade da penetraccedilatildeo da

radiaccedilatildeo na amostra e o nuacutemero total de reflexotildees ao longo do cristal podem ser controlados pela variaccedilatildeo do

acircngulo de incidecircncia assim como pela selecccedilatildeo do tipo de cristal

Num espectrofotoacutemetro ATR tem de existir um contacto muito proacuteximo entre a amostra e a superfiacutecie do cris-

tal uma vez que o efeito ATR tem lugar nesta Daiacute que se utilize por vezes uma prensa de modo a garantir um

perfeito contacto entre a superfiacutecie da amostra e o cristal como no caso dos soacutelidos particulados

Nesta teacutecnica pouca ou nenhuma preparaccedilatildeo da amostra eacute requerida o que constitui uma grande vantagem nos

estudos de polimorfismo podendo ser usada na anaacutelise de uma grande variedade de soacutelidos e liacutequidos consoan-

te o tipo de cristal

Eacute importante realccedilar que apesar dos benefiacutecios esta teacutecnica possui algumas limitaccedilotildees que incluem a sensibili-

dade inferior em comparaccedilatildeo agrave proporcionada pelos meacutetodos convencionais

Procedimento experimental e equipamento utilizado

Os estudos de espectroscopia de absorccedilatildeo no infravermelho foram realizados num espectroacutemetro FTIR Ther-

moNicolet IR300 resoluccedilatildeo de 1cm-1 com a teacutecnica da pastilha de KBr e num PerkinElmer Spectrum 400 FT-

IRATR resoluccedilatildeo de 1cm-1

As amostras foram preparadas misturando-se uma certa quantidade de amostra com brometo de potaacutessio (cer-

ca de 07 mg de amostra e 100 mg de KBr)

4125 ndash Difracccedilatildeo de Raios X

Dentre as vaacuterias teacutecnicas de caracterizaccedilatildeo de materiais a teacutecnica de difracccedilatildeo de raios X eacute a mais indicada na

determinaccedilatildeo das fases cristalinas presentes nesses materiais Isto eacute possiacutevel porque nos cristais os aacutetomos se

64

ordenam em planos cristalinos separados entre si por distacircncias da mesma ordem de grandeza dos comprimen-

tos de onda dos raios X

Ao incidir um feixe de raios X num cristal o mesmo interage com os aacutetomos presentes originando o fenoacutemeno

de difracccedilatildeo A difracccedilatildeo de raios X ocorre segundo a Lei de Bragg (Equaccedilatildeo 1) a qual estabelece a relaccedilatildeo

entre o acircngulo de difracccedilatildeo e a distacircncia entre os planos que a originaram (caracteriacutesticos para cada fase cristali-

na)[55]

Figura 45 ndash Difracccedilatildeo de raios X e a Lei de Bragg[56]

A principal aplicaccedilatildeo da difracccedilatildeo de raios X refere-se agrave identificaccedilatildeo de compostos cristalinos sejam eles orgacirc-

nicos ou inorgacircnicos

Os planos de difracccedilatildeo e as suas respectivas distacircncias interplanares bem como as densidades de aacutetomos (elec-

trotildees) ao longo de cada plano cristalino satildeo caracteriacutesticas especiacuteficas e uacutenicas de cada substacircncia cristalina da

mesma forma que o padratildeo difractomeacutetrico por ela gerado Dentre as vantagens da teacutecnica de difracccedilatildeo de raios

X para a caracterizaccedilatildeo de fases destacam-se a simplicidade e rapidez do meacutetodo a confiabilidade dos resulta-

dos obtidos (pois o perfil de difracccedilatildeo obtido eacute caracteriacutestico para cada fase cristalina) a possibilidade de anaacutelise

de materiais compostos por uma mistura de fases e uma anaacutelise quantitativa destas fases[55]

Os ensaios de difracccedilatildeo de raios X de poacute foram realizados no Centro de Estudos de Materiais no Departamen-

to de Fiacutesica da Universidade de Coimbra

Procedimento experimental e equipamento utilizado

Foi preenchido um capilar de vidro com o poacute obtido pela moagem dos soacutelidos As amostras foram colocadas

num difractoacutemetro de poacute ENRAF-NONIUS (equipado com um detector CPS120 por INEL) e os dados foram

recolhidos durante 5h usando a geometria Debye-Scherrer Foi usada radiaccedilatildeo Cu Kα1 (λ = 1540598Aring) Como

calibrante externo foi usado o AlK(SO4)212H2O

Lei de Bragg nλ = 2d sen θ (Equaccedilatildeo 1) n nuacutemero inteiro (ordem de difracccedilatildeo) λ comprimento de onda dos raios X incidentes d distacircncia interplanar θ acircngulo de difracccedilatildeo

65

Bibliografia

[1] ndash Vencato I Estruturas Cristalinas por Difracccedilatildeo de Raios-X Caderno Brasileiro de Ensino de Fiacutesica Volume 5

(1988)

[2] ndash Atkins P Paula J Atkins Fiacutesico-Quiacutemica LTC Volume 1 7ordfEdiccedilatildeo (2003-2004)

[3] ndash Drago R Physical Methods For Chemists 2ordf Ed Saunders amp H B J College Publishers 17 (1992) 702

[4] ndash Giron D Thermochimica Acta 248 (1995) 1

[5] ndash Nangia A Accounts of Chemical Research 41 5 (2008) 595

[6] ndash Froehlich PE Gasparotto FS Journal of Basic and Applied Pharm Sciences 26 3 (2005) 205

[7] ndash Llinagraves A Goodman J Drug Discovery Today 13 516 (2008) 198

[8] ndash Costa L Universidade Federal do Rio Grande do Sul ldquoAvaliaccedilatildeo do Polimorfismo de Faacutermacos utiliza-

dos para a produccedilatildeo de medicamentos geneacutericos no Brasilrdquo (2005)

[9] ndash Lachman L Liebeman HA et all Teoria e Praacutetica na Induacutestria Farmacecircutica 1 (2005) 505

[10] ndash Bernstein J Crystal Polymorphism Engineering of Crystalline Materials Properties Springer Netherlands (2008) 87

[11] ndash Rodriacuteguez-Spong B Price C et all D Advanced Drug Delivery 56 (2004) 241

[12] ndash Buerger A Ramberger R Mikrochimica Acta 2 (1979) 259

[13] ndash Erdemir D Lee A et all Accounts of Chemical Research 42 (2009) 621

[14] ndash Manrich S Zanotto E et all Poliacutemeros Ciecircncia e Tecnologia ldquoAplicabilidade da Teoria Claacutessica da Nuclea-

ccedilatildeo Modificada (CD-CNT) agrave Cristalizaccedilatildeo de Poliacutemerosrdquo

[15] ndash Aaltonen J Allesoslash M et all European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics 71 (2009) 23

[16] ndash Chis V Picircrnau A et all Chemical Physics 316 (2005) 153

[17] ndash wwwffuppttoxicologiamonografiasano0304TuberculosedocPIRAZINAMIDAhtml

[18] ndash Becker C Dressman JB et all Journal of Pharmaceutical Sciences 97 9 (2008) 3709

[19] ndash Takaki Y Sasada Y Watanabeacute T Acta Crystallographica 13 (1960) 693

[20] ndash Ro G Sorum H Acta Crystallographica B28 (1972) 991

[21] ndash Ro G Sorum H Acta Crystallographica B28 (1972) 1677

[22] ndash Nakata K Takaki Y Memoirs of Osaka Kyoiku University Ser III Natural science and applied science 36 (1987)

93

[23] ndash Borba A Albrecht M et all Physical Chemistry Chemical Physics 10 (2008) 7010

[24] ndash Takano T Sasada Y et all Acta Crystallographica 21 (1966) 514

[25] ndash Borba A Zavaglia A et all Journal of Physical Chemistry A 112 (2008) 45

[26] ndash Marques L Departamento e Centro de Quiacutemica da Universidade de Eacutevora ldquoO Ibuprofeno Um faacutermaco com

sucessordquo

[27] ndash Perlovich G Kurkov S et all Journal of Pharmaceutical Sciences 93 (2004) 654

[28] ndash Rasenack N Muumlller B International Journal of Pharmaceutics 245 (2002) 9

[29] ndash Carvalho P Cass Q et all Brazilian Journal of Chemical Engineering 23 (2006) 291

[30] ndash Khan G Jiabi Z Drug Development and Industrial Pharmacy 24(5) (1998) 463

[31] ndash Rasenack N Muumlller W Development and Industrial Pharmacy 28 (2002) 1077

66

[32] ndash Dudognon E Danegravede F et all Pharmaceutical Research 25 (2008) 2853

[33] ndash wwwscribdcomdoc4003825Fisica-Difraccao-de-Raio-X (28082010)

[34] ndash Delgado M Marquez F et all Spectroscopy Lett 21 (1998) 841

[35] ndash Lautie A Froment F et all Spectroscopy Lett 9 (1976) 289

[36] ndash Chis V Pirnau A et all Chemical Physics 316 (2005) 153

[37] ndash Kalkar K Bhosekar M et all Spectrochimica Acta Part A 45 (1989) 635

[38] ndash Favila A Gallo M Mitnik D Journal of Molecular Modeling 13 (2007) 505

[39] ndash Gunasekaran S Sailatha E et all Indian Journal of Pure and Applied Physics 47 (2009) 259

[40] ndash Akyuz S Journal of Molecular Structure 651 (2003) 541

[41] ndash Jurneacuteen P Werngren J et all Antimicrobial Agents and Chemotheraphy 52 5 (2008) 1852

[42] ndash Garekani H Sadeghi F et all Drug Development and Industrial Pharmacy 27(8) (2001) 803

[43] ndash Kawakami K Miyoshi K et all Journal of Pharmaceuticals Sciences 95 (2006) 1354

[44] ndash Lee T Chang G Crystal Growth and Design 9 (2009) 3551

[45] ndash Xue Y Zhao Q et all Journal of Colloid and Interface Science 243 (2001) 388

[46] ndash Sabbah R An W et all Thermochimica Acta 331 (1999) 93

[47] ndash Gatta G Richardson J et all Pure and Applied Chemistry 78 (2006) 1455

[48] ndash Seefeldt K Miller J et all Journal of Pharmaceutical Sciences 96 5 (2007) 1147

[49] ndash Charsley E Stewart C et all Journal of Thermal Analysis and Calorimetry 72 (2003) 1087

[50] ndash Celis K Driessche I et all Measurement Science Review 1 1 (2001) 181

[51] ndash Wiedemann H Bayer G Journal of Thermal Analysis 30 (1985) 1273

[52] ndash wwwgooglept

[53] ndash Brittain H Journal of Pharmaceutical Sciences 86 4 (1997) 405

[54] ndash Norris T Aldridge P Sekulic S Analyst 122 (1997) 549

[55] ndash Albers A Melchiades F et all Ceracircmica 48 305 (2002) 34

[56] ndash Kahn H PMI-2201 Difracccedilatildeo de Raios X 1

[57] ndash Tuberculosis 88 2 (2008) 141

[58] ndash Akyuz S Journal of Molecular Structure 651-653 (2003) 541

[59] ndash Brittain H (ed) Physical Characterization of Pharmaceutical Solids (1995)

[60] ndash Šestaacutek J Comprehensive Analytical Chemistry XII XI (1984)

[61] ndash Casimiro MH Leal JP et all Anaacutelise Calorimeacutetrica aplicada a Poliacutemeros Bioloacutegicos 29

[62] ndash Yu-Chu M Li Thermochimica Acta 476 (2008) 1

[63] ndash Morbidoni H Quiacutemica Viva 3 (2004)

[64] ndash Yoshida S Pharmaceutical Society of Japan 11 5 (1963) 628

[65] ndash Sreevatsan S Pan X et all Antimicrobial Agents and Chemotheraphy 41 3 (1997) 636

[66] ndash Wesotowski M Konarski T Journal of Thermal Analysis 45 (1995) 1199

[67] ndash Vippagunta S Brittain H Grant D Advanced Drug Delivery 48 (2001) 3

[68] ndash Nunes S Euseacutebio M et all International Journal of Pharmaceutics 285 (2004) 13

[69] ndash Akalin E Akyuz S Vibrational Spectroscopy 42 (2006) 333

[70] ndash Szablowicz M Karpiński A et all Transition Metal Chemistry 31 (2006) 1075

67

[71] ndash Castro R Maria T et all Crystal Growth amp Design 10 (2010) 274

[72] ndash Correcirca R Lima D et all Laboratoacuterio de Cristalografia Instituto de Fiacutesica de Satildeo CarlosUSP

[73] - Buerger A Ramberger R Mikrochimica Acta 2 (1979) 273

[74] ndash Wirth D Stephenson G Organic Process Research amp Development 1 (1997) 55

[75] ndash Wang Y Li Y et all Spectrochimica Acta Part A 56 (2000) 2637

[76] ndash Byrn S Pfeiffer R et all Pharmaceutical Research 12 (1995) 945

[77] ndash Khankari R Grant D Thermochimica Acta 248 (1995) 61

[78] ndash Gavezzotti A Fillippini G Journal of the American Chemical Society 117 (1995) 12299

[79] ndash Hancock B Zografi G Journal of Pharmaceuticals Sciences 86 (1997) 1

[80] ndash Yu L Advanced Drug Delivery Reviews 48 (2001) 27

[81] ndash Kitamura M Journal of Crystal Growth 237-239 (2002) 2205

[82] ndash Snider D Addicks W et all Advanced Drug Delivery Reviews 56 (2004) 391

[83] ndash Allesoslash M Berg F et all Journal of Pharmaceuticals Sciences 97 (2008) 2145

[84] ndash Lerdkanchanaporn S Dollimore D Journal of Thermal Analysis 49 (1997) 879

[85] ndash Beach J Park M et all Pharmaceutical Development and Technology 10 (2005) 413

[86] ndash Passerini N Albertini B et all European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics 15 (2002) 71

68

69

Apecircndice

70

71

Algoriacutetmo de decisatildeo Q6A

(1)

Pesquisa de polimor-fos com o novo

faacutermaco

Apresenta diferentes polimorfos

NAtildeO Nenhuma acccedilatildeo a ser

tomada

SIM

Caracterizar as formas por - Difracccedilatildeo de raios-X de poacute - DSC Anaacutelise Teacutermica - Microscopia - Espectroscopia

IR PARA 2

72

(2)

Os polimorfos apre-sentam diferentes

propriedades

NAtildeO

SIM

Afecta a seguranccedila e a eficaacutecia do faacutermaco

Nenhum teste ou criteacuterio de aceitaccedilatildeo para o faacutermaco

NAtildeO

SIM

Estabelecer um criteacuterio de aceitaccedilatildeo para os polimorfos do faacutermaco IR PARA 3

73

(3)

Observa-se em (1) que primeiramente se estabelecem as caracteriacutesticas das possiacuteveis formas cristalinas do faacuter-

maco e as suas propriedades fiacutesico-quiacutemicas conforme o caso bem como a sua forma de detecccedilatildeo pelas meto-

dologias indicadas

Posteriormente a acccedilatildeo (2) visa estabelecer o impacto destas formas polimoacuterficas na seguranccedila e eficaacutecia do

faacutermaco auxiliando na determinaccedilatildeo de criteacuterios de aceitaccedilatildeo do faacutermaco e na avaliaccedilatildeo do risco sanitaacuterio que

representa tal fenoacutemeno num caso especiacutefico Havendo este risco o ICH estabeleceu em (3) vias de monitori-

zaccedilatildeo das alteraccedilotildees

O faacutermaco encontra-se dentro dos criteacuterios de

aceitaccedilatildeo dos ensaios de qualidade com modifica-

ccedilatildeo na proporccedilatildeo dos polimorfos

SIM Nenhum teste ou criteacuterio de aceitaccedilatildeo

para o faacutermaco

NAtildeO

Monitorar o polimorfismo durante a estabilidade do faacutermaco

A modificaccedilatildeo pode afectar a seguranccedila ou a

eficaacutecia

NAtildeO Natildeo haacute necessidade de estabelecer criteacuterios de aceitaccedilatildeo para polimorfis-

mo do faacutermaco

SIM

Estabelecer criteacuterios de aceitaccedilatildeo consis-tente com a seguranccedila eou eficaacutecia

55

Capiacutetulo 4

56

57

4 Experimental

41 Materiais e Meacutetodos

411 ndash Materiais

4111 - Preparaccedilatildeo das amostras

A pirazinamida utilizada neste trabalho foi fornecida pela Fluka com uma pureza superior a 99 As amostras

de partida de picolinamida e ibuprofeno foram adquiridas agrave Sigma com purezas de 98 e 99 respectivamen-

te tendo-se usado tambeacutem ibuprofeno padratildeo USP

Na geraccedilatildeo das formas polimoacuterficas da pirazinamida foram usados diferentes processos de cristalizaccedilatildeo No

procedimento cristalizaccedilatildeo a partir de soluccedilotildees P1 usaram-se ~ 005 mmol do composto de partida dissolvidas

em 6 mL de um dado solvente agrave temperatura ambiente as soluccedilotildees foram filtradas para uma caixa de Petri e o

solvente evaporado agrave temperatura ambiente (~ 20ordmC) Foram usados como solventes aacutegua acetona dioxano

acetonitrilo e os soacutelidos obtidos foram analizados apoacutes um periacuteodo de duas semanas O segundo procedimento

ensaiado P2 consistiu num processo de liofilizaccedilatildeo efectuado num equipamento Labconco 5 soluccedilatildeo aquosa

preacute-congelada a -80ordmC ciclo de liofilizaccedilatildeo -30ordmC durante 2h -10ordmC durante 4h 0ordmC durante 6h 5ordmC durante

6h 10ordmC durante 48h e depois mantida agrave temperatura ambiente

No caso da picolinamida foi avaliada a formaccedilatildeo de formas soacutelidas usando o procedimento P1 descrito para a

pirazinamida (P1) empregando como solventes acetato de etilo e etanol tendo-se tambeacutem estudado cristaliza-

dos a partir do fundido (P2)

Na geraccedilatildeo das formas polimoacuterficas do ibuprofeno foram igualmente usados diferentes processos de cristaliza-

ccedilatildeo usando diferentes condiccedilotildees O procedimento 1 (P1) foi realizado da mesma forma da usada em P1 da

pirazinamida No procedimento 2 (P2) as soluccedilotildees foram preparadas da mesma forma que em P1 e apoacutes a

filtraccedilatildeo foram colocadas num frigoriacutefico a 4ordmC e o solvente evaporou a esta temperatura

Foram utilizados solventes de qualidade analiacutetica

412 ndash Meacutetodos

4121 ndash Calorimetria Diferencial de Varrimento (DSC)

A teacutecnica de Calorimetria Diferencial de Varrimento (DSC) ocupa um lugar de relevo de entre os meacutetodos de

investigaccedilatildeo da estrutura dos soacutelidos Trata-se de um meacutetodo largamente vulgarizado para o qual se dispotildee de

58

equipamento que apresenta na actualidade muitas potencialidades e que permite a obtenccedilatildeo de propriedades

termodinacircmicas com elevado grau de precisatildeo

A Calorimetria Diferencial de Varrimento eacute uma teacutecnica de anaacutelise teacutermica que regista a diferenccedila de fluxo teacuter-

mico entre a amostra e a referecircncia em funccedilatildeo do tempo ou da temperatura no decorrer de um programa de

temperatura preacute-seleccionado Eacute um meacutetodo de variaccedilatildeo entaacutelpica no qual a diferenccedila no fornecimento de

energia caloriacutefica entre uma substacircncia e um material de referecircncia eacute medida em funccedilatildeo da temperatura

enquanto a substacircncia em estudo e a referecircncia satildeo submetidas a um mesmo programa de aquecimento rigoro-

samente controlado

Estas medidas fornecem dados qualitativos e quantitativos em processos endoteacutermicos (absorccedilatildeo de energia

caloriacutefica) e exoteacutermicos (libertaccedilatildeo de energia caloriacutefica) permitindo obter informaccedilotildees referentes a alteraccedilotildees

de propriedades fiacutesicas eou quiacutemicas com por exemplo temperaturas caracteriacutesticas (temperatura de fusatildeo

cristalizaccedilatildeo transiccedilatildeo viacutetrea) grau de cristalinidade de um poliacutemero diagramas de fase entalpias de transiccedilatildeo

de fase e de reacccedilatildeo estabilidade teacutermica e oxidativa grau de pureza e cineacutetica de reacccedilotildees Por este motivo a

DSC eacute amplamente aplicada na caracterizaccedilatildeo de materiais orgacircnicos e inorgacircnicos cristalinos e amorfos assim

como nas induacutestrias farmacecircutica e cosmeacutetica alimentar etc

Como limitaccedilotildees desta teacutecnica refira-se a dificuldade de interpretaccedilatildeo (acontece algum processo mas qual)

requerendo normalmente outros meacutetodos complementares para a interpretaccedilatildeo dos resultados Para aleacutem dis-

so necessita de calibraccedilatildeo em toda a gama de temperatura

De acordo com os princiacutepios operacionais os caloriacutemetros diferenciais de varrimento podem ser divididos em

dois tipos de potecircncia compensada e de fluxo de energia caloriacutefica Neste trabalho utilizou-se o DSC do pri-

meiro tipo

Nos caloriacutemetros diferenciais de varrimento de potecircncia compensada (Figura 41) as ceacutelulas ou plataformas

onde se colocam a amostra e a referecircncia encontram-se equipadas individualmente com um sensor de resistecircn-

cia de platina que mede a temperatura de cada uma e uma resistecircncia de aquecimento

Figura 41 ndash Caloriacutemetro diferencial de varrimento de potecircncia compensada

Quando eacute detectada uma diferenccedila de temperatura entre a amostra e a referecircncia devido a uma alteraccedilatildeo da

amostra eacute alterada a energia teacutermica ( tH partpart ) fornecida agrave amostra de modo a manter um diferencial de tem-

peraturas nulo entre ambas (Tamostra = Treferecircncia) Uma vez que essa quantidade de energia eacute exactamente equiva-

1 ndash Resistecircncia de aquecimento 2 ndash Termoacutemetro

59

lente agrave quantidade de energia absorvida ou libertada na transformaccedilatildeo ocorrida na amostra o seu registo forne-

ce uma medida calorimeacutetrica directa da energia associada agrave transformaccedilatildeo

Como todos os instrumentos de medida os aparelhos de DSC apresentam um certo tempo de resposta devido

a alguma resistecircncia teacutermica o que se traduz pelo aparecimento de desvios da linha de base Para aumentar o

rigor das determinaccedilotildees o sinal calorimeacutetrico (SC) determinado pelo aparelho a aacuterea do pico eacute calibrado

determinando-se uma constante de calibraccedilatildeo K tal que realQ

SCK = sendo Qreal a energia caloriacutefica realmente

dissipado na ceacutelula A constante K eacute assim funccedilatildeo da temperatura da atmosfera em torno das ceacutelulas e de

quaisquer resistecircncias que conduzam a perdas de energia caloriacutefica As temperaturas de fusatildeo de padrotildees como

o iacutendio estanho chumbo por exemplo podem ser utilizadas para calibrar a temperatura indicada pelo equipa-

mento enquanto que a entalpia de fusatildeo destas substacircncias pode ser utilizada na calibraccedilatildeo do sinal calorimeacutetri-

co

Podem realizar-se ciclos de aquecimento arrefecimento percorridos entre a temperatura do azoto liacutequido e

700ordmC que eacute o limite superior de utilizaccedilatildeo da instrumentaccedilatildeo deste tipo recolhendo uma grande riqueza de

informaccedilatildeo relativamente agrave estabilidade da substacircncia em estudo tipo de transformaccedilatildeo que ocorre a uma dada

temperatura por aquecimento ou arrefecimento mecanismo que preside a cada uma das transformaccedilotildees obser-

vadas etc

Aproveitando as potencialidades do equipamento fazendo variar a velocidade de varrimento eacute ainda possiacutevel

estudar aspectos importantes relacionados com o mecanismo das transformaccedilotildees estruturais e pocircr em evidecircn-

cia a sobreposiccedilatildeo de sinais

Estes equipamentos aleacutem de possibilitarem medidas de baixos valores de variaccedilatildeo de entalpia possibilitam

ainda a utilizaccedilatildeo de pequenas quantidades de amostra (geralmente entre 1 e 20mg)

Procedimento experimental e equipamento utilizado

Os estudos de DSC foram realizados num caloriacutemetro Perkin-Elmer Pyris 1 equipado com sistema de refrige-

raccedilatildeo Intracooler com liacutequido de refrigeraccedilatildeo etilenoglicolaacutegua (11 vv) a ndash10ordmC usando azoto como gaacutes de

purga 20mLmin

As amostras foram preparadas em caacutepsulas em alumiacutenio de 10microl e 30microl Como ceacutelula de referecircncia usou-se uma

caacutepsula vazia idecircntica agrave usada para as amostras

A calibraccedilatildeo do aparelho foi feita de forma usual agrave velocidade de 10ordmCmin utilizada na grande maioria das

amostras A calibraccedilatildeo da temperatura [4647] foi realizada com padrotildees de elevada qualidade como o bifenilo

(CRM LGC 2610 Tfus = 6893plusmn003 ordmC) aacutecido benzoacuteico (CRM LGC 2606 Tfus = 12235 plusmn 002 ordmC) iacutendio

(Perkin-Elmer x = 9999 Tfus = 15660 ordmC) e cafeiacutena (substacircncia de calibraccedilatildeo Mettler Toledo ME 18 872

Tfus = 2356 plusmn 02 ordmC) A calibraccedilatildeo da entalpia foi realizada com iacutendio (∆fusH = 3286 plusmn 13 Jmol)

As amostras foram estudadas em ciclos de aquecimento arrefecimento a vaacuterias velocidade de varrimento

como seraacute referido posteriormente na apresentaccedilatildeo dos resultados e a calibraccedilatildeo confirmada a cada caso

60

4122 ndash Termomicroscopia

A termomicroscopia consiste na observaccedilatildeo microscoacutepica das amostras submetidas a aquecimento ou arrefeci-

mento usando luz polarizada As transformaccedilotildees que podem ocorrer na amostra em estudo podem ser obser-

vadas directamente na ocular do microscoacutepio ou registadas por meio de uma cacircmara fotograacutefica em viacutedeo com

a vantagem de serem gravadas e poderem ser estudadas em pormenor posteriormente Esta teacutecnica permite a

observaccedilatildeo dos efeitos dependentes da temperatura como por exemplo a fusatildeo dos cristais detecccedilatildeo de formas

cristalinas (polimorfismo)[48ndash49]

Com base no comportamento oacuteptico eacute costume dividir as substacircncias em dois grandes grupos Num o iacutendice

de refracccedilatildeo eacute independente da direcccedilatildeo de propagaccedilatildeo da radiaccedilatildeo apresenta um valor uacutenico para uma dada

substacircncia Estas substacircncias satildeo designadas opticamente por isotroacutepicas A este grupo pertencem os soacutelidos

amorfos e os soacutelidos cristalinos com arranjo reticular cuacutebico O outro grupo eacute caracterizado por apresentar um

iacutendice de refracccedilatildeo dependente da direcccedilatildeo de propagaccedilatildeo da luz As substacircncias que a ele pertencem satildeo

designadas opticamente por anisotroacutepicas Deste grupo fazem parte todos os soacutelidos cristalinos com excepccedilatildeo

daqueles que tecircm arranjo reticular cuacutebico

Na Figura 42 representa-se o dispositivo utilizado na observaccedilatildeo de uma amostra com luz polarizada

Figura 42 ndash Esquema de um sistema para observaccedilatildeo de uma amostra com luz polarizada

Um meio isotroacutepico natildeo altera a cor da radiaccedilatildeo que nela incide Contudo produz um decreacutescimo de intensida-

de da radiaccedilatildeo que torna visiacuteveis contornos na amostra e portanto permite acompanhar variaccedilotildees de forma e

volume que nela ocorram As amostras anisotroacutepicas apresentam cor diferente da luz incidente

Procedimento experimental e equipamento utilizado

O equipamento usado esquematicamente representado na Figura 43 eacute constituiacutedo por uma placa de aqueci-

mento DSC 600 da Linkam systems por um bloco central constituiacutedo por uma unidade CI94 cuja funccedilatildeo eacute

controlar a temperatura nas etapas de aquecimento arrefecimento uma unidade LNP942 que controla a

refrigeraccedilatildeo uma unidade VTO232 e um computador Intel (R) Pentium (R) 4 que controla todo o sistema A

ceacutelula eacute aquecida com um microforno cuja temperatura eacute controlada por sensores de Pt100 Para a observaccedilatildeo

Polarizador Amostra Analisador Detector

61

oacuteptica foi utilizado um microscoacutepio Leica DMRB uma cacircmara de viacutedeo Sony CCD-IRISRGB modelo DXC-

151 AP um monitor Sony HR Triniton modelo PVM-2053MD e um gravador de viacutedeo Sony SV0-1500P VHS

VCR Na anaacutelise de imagem usou-se o software da Linkam systems com RTVMS (Real Time Viacutedeo Measurement

System)

As amostras foram preparadas por dispersatildeo de uma pequena quantidade do material a estudar na ceacutelula da

amostra sendo esta coberta com uma tampa A dispersatildeo do material na ceacutelula permite estudar o comporta-

mento de partiacuteculas isoladas o que poderaacute ser uacutetil no caso da amostra ter comportamento heterogeacuteneo As

imagens foram obtidas por utilizaccedilatildeo combinada de luz polarizada e de compensadores de onda o que confere

agrave imagem de fundo uma cor uacutenica e natildeo negra Usou-se uma ampliaccedilatildeo de 200X

As amostras foram estudadas aquecendo a amostra entre os 25ordmC e a fusatildeo tendo sido usada uma velocidade

de 10ordmCmin

Figura 43 ndash Representaccedilatildeo esquemaacutetica do equipamento usado em termomicroscopia A ndash Placa de aquecimento B ndash

Microscoacutepio C ndash Cacircmara de viacutedeo D ndash Computador E ndash Interface graacutefica F ndash Sistema de controle da refri-

geraccedilatildeo G ndash Interface de computador H ndash Viacutedeo gravador I ndash Monitor J ndash Depoacutesito de azoto liacutequido

4123 ndash Conjugaccedilatildeo dos meacutetodos de Termomicroscopia e DSC

Os resultados obtidos a partir de medidas de DSC satildeo normalmente reprodutiacuteveis e quantitativos mas natildeo

podem estar sempre prontamente correlacionadas com a respectiva transformaccedilatildeo de fase ou reacccedilatildeo quiacutemica

que ocorre na substacircncia Tecircm sido feitas tentativas para melhorar alguns meacutetodos termoanaliacuteticos atraveacutes de

uma correlaccedilatildeo entre os seus resultados e as mudanccedilas fiacutesicas ou quiacutemicas da substacircncia em questatildeo As combi-

naccedilotildees destes dois meacutetodos tecircm demonstrado grande sucesso Os efeitos que natildeo mostram nenhuma mudanccedila

de entalpia significativa com DSC podem muitas vezes ser detectadas com microscopia Por outro lado as

investigaccedilotildees termomicroscoacutepicas requerem muitas vezes estimativas dos calores de transformaccedilatildeo fusatildeo e

cristalizaccedilatildeo[50ndash51]

62

4124 ndash Espectroscopia de Absorccedilatildeo no Infravermelho

A Espectroscopia de Absorccedilatildeo no IV estaacute associada ao uso de radiaccedilatildeo electromagneacutetica nesta regiatildeo do espec-

tro para estudar a composiccedilatildeo e a estrutura da mateacuteria

A energia associada agrave absorccedilatildeo na gama do infravermelho eacute capaz de promover transiccedilotildees vibracionais-

rotacionais vibracionais ou rotacionais Considerando que a faixa mais usual de utilizaccedilatildeo corresponde agrave regiatildeo

do infravermelho meacutedio (4000 a 400 cm-1) o estudo das transiccedilotildees vibracionais eacute o mais importante Para que

uma moleacutecula seja capaz de absorver no infravermelho eacute necessaacuterio que ela apresente variaccedilotildees de momento

dipolar associada ao modo vibracional considerado[3652ndash54]

Assim quando um material for avaliado utilizando radiaccedilatildeo infravermelha seraacute obtido um espectro que rela-

ciona absorvacircncia versus comprimento de onda (normalmente eacute utilizado o nuacutemero de onda que eacute o inverso do

comprimento de onda) que indica a ocorrecircncia ou natildeo de absorccedilatildeo pelo material de energia associada agravequele

comprimento de onda Como os grupos funcionais absorvem em diferentes comprimentos de onda eacute possiacutevel

identificar os grupos quiacutemicos presentes na amostra

O polimorfismo em cristais de compostos orgacircnicos eacute causado por diferentes arranjos estruturais da mesma

moleacutecula Se as interacccedilotildees moleculares no cristal satildeo bastantes fortes decorrentes de um fenoacutemeno como as

ligaccedilotildees de hidrogeacutenio as diferenccedilas nas formas polimoacuterficas podem ser evidenciadas com teacutecnicas como a

Espectroscopia de Absorccedilatildeo no Infravermelho IV

Reflectacircncia Total Atenuada (ATR)

Em 1961 Fahrenfort descreveu uma nova teacutecnica para obtenccedilatildeo de espectros de infravermelho para compostos

orgacircnicos a Reflectacircncia Total Atenuada (ATR ndash Attenuated Total Reflectance)

O modo de ATR eacute uma teacutecnica natildeo destrutiva que permite a obtenccedilatildeo de espectros de amostras soacutelidas ou

liacutequidas tais como soacutelidos pouco soluacuteveis poacutes pastas entre outras Eacute tambeacutem adequado para caracterizaccedilatildeo de

materiais que sejam demasiado finos ou que absorvam demasiado intensamente quando analisados por espec-

troscopia de transmitacircncia Na espectroscopia de infravermelhos por ATR a superfiacutecie da amostra eacute colocada

em contacto com a superfiacutecie de um cristal apropriado muitas vezes feito de Germeacutenio (Ge) ou de Seleneto de

Zinco (ZnSe) A radiaccedilatildeo infravermelha proveniente da fonte passa atraveacutes do cristal Quando o acircngulo de

incidecircncia na interface amostra cristal excede o acircngulo criacutetico a reflexatildeo total interna da radiaccedilatildeo ocorre e uma

onda evanescente eacute estabelecida na interface A radiaccedilatildeo eacute reflectida atraveacutes do cristal penetrando na amostra a

cada reflexatildeo ao longo da superfiacutecie do cristal (como esquematizado na figura seguinte Figura 44)

63

Figura 44 ndash Sistema ATR de muacuteltipla reflexatildeo

O feixe de radiaccedilatildeo perde energia no comprimento de onda em que o material da amostra absorve Apoacutes este

processo a radiaccedilatildeo atenuada resultante eacute direccionada do cristal para o percurso normal do feixe no espectro-

fotoacutemetro sendo medida pelo detector originando o espectro da amostra A profundidade da penetraccedilatildeo da

radiaccedilatildeo na amostra e o nuacutemero total de reflexotildees ao longo do cristal podem ser controlados pela variaccedilatildeo do

acircngulo de incidecircncia assim como pela selecccedilatildeo do tipo de cristal

Num espectrofotoacutemetro ATR tem de existir um contacto muito proacuteximo entre a amostra e a superfiacutecie do cris-

tal uma vez que o efeito ATR tem lugar nesta Daiacute que se utilize por vezes uma prensa de modo a garantir um

perfeito contacto entre a superfiacutecie da amostra e o cristal como no caso dos soacutelidos particulados

Nesta teacutecnica pouca ou nenhuma preparaccedilatildeo da amostra eacute requerida o que constitui uma grande vantagem nos

estudos de polimorfismo podendo ser usada na anaacutelise de uma grande variedade de soacutelidos e liacutequidos consoan-

te o tipo de cristal

Eacute importante realccedilar que apesar dos benefiacutecios esta teacutecnica possui algumas limitaccedilotildees que incluem a sensibili-

dade inferior em comparaccedilatildeo agrave proporcionada pelos meacutetodos convencionais

Procedimento experimental e equipamento utilizado

Os estudos de espectroscopia de absorccedilatildeo no infravermelho foram realizados num espectroacutemetro FTIR Ther-

moNicolet IR300 resoluccedilatildeo de 1cm-1 com a teacutecnica da pastilha de KBr e num PerkinElmer Spectrum 400 FT-

IRATR resoluccedilatildeo de 1cm-1

As amostras foram preparadas misturando-se uma certa quantidade de amostra com brometo de potaacutessio (cer-

ca de 07 mg de amostra e 100 mg de KBr)

4125 ndash Difracccedilatildeo de Raios X

Dentre as vaacuterias teacutecnicas de caracterizaccedilatildeo de materiais a teacutecnica de difracccedilatildeo de raios X eacute a mais indicada na

determinaccedilatildeo das fases cristalinas presentes nesses materiais Isto eacute possiacutevel porque nos cristais os aacutetomos se

64

ordenam em planos cristalinos separados entre si por distacircncias da mesma ordem de grandeza dos comprimen-

tos de onda dos raios X

Ao incidir um feixe de raios X num cristal o mesmo interage com os aacutetomos presentes originando o fenoacutemeno

de difracccedilatildeo A difracccedilatildeo de raios X ocorre segundo a Lei de Bragg (Equaccedilatildeo 1) a qual estabelece a relaccedilatildeo

entre o acircngulo de difracccedilatildeo e a distacircncia entre os planos que a originaram (caracteriacutesticos para cada fase cristali-

na)[55]

Figura 45 ndash Difracccedilatildeo de raios X e a Lei de Bragg[56]

A principal aplicaccedilatildeo da difracccedilatildeo de raios X refere-se agrave identificaccedilatildeo de compostos cristalinos sejam eles orgacirc-

nicos ou inorgacircnicos

Os planos de difracccedilatildeo e as suas respectivas distacircncias interplanares bem como as densidades de aacutetomos (elec-

trotildees) ao longo de cada plano cristalino satildeo caracteriacutesticas especiacuteficas e uacutenicas de cada substacircncia cristalina da

mesma forma que o padratildeo difractomeacutetrico por ela gerado Dentre as vantagens da teacutecnica de difracccedilatildeo de raios

X para a caracterizaccedilatildeo de fases destacam-se a simplicidade e rapidez do meacutetodo a confiabilidade dos resulta-

dos obtidos (pois o perfil de difracccedilatildeo obtido eacute caracteriacutestico para cada fase cristalina) a possibilidade de anaacutelise

de materiais compostos por uma mistura de fases e uma anaacutelise quantitativa destas fases[55]

Os ensaios de difracccedilatildeo de raios X de poacute foram realizados no Centro de Estudos de Materiais no Departamen-

to de Fiacutesica da Universidade de Coimbra

Procedimento experimental e equipamento utilizado

Foi preenchido um capilar de vidro com o poacute obtido pela moagem dos soacutelidos As amostras foram colocadas

num difractoacutemetro de poacute ENRAF-NONIUS (equipado com um detector CPS120 por INEL) e os dados foram

recolhidos durante 5h usando a geometria Debye-Scherrer Foi usada radiaccedilatildeo Cu Kα1 (λ = 1540598Aring) Como

calibrante externo foi usado o AlK(SO4)212H2O

Lei de Bragg nλ = 2d sen θ (Equaccedilatildeo 1) n nuacutemero inteiro (ordem de difracccedilatildeo) λ comprimento de onda dos raios X incidentes d distacircncia interplanar θ acircngulo de difracccedilatildeo

65

Bibliografia

[1] ndash Vencato I Estruturas Cristalinas por Difracccedilatildeo de Raios-X Caderno Brasileiro de Ensino de Fiacutesica Volume 5

(1988)

[2] ndash Atkins P Paula J Atkins Fiacutesico-Quiacutemica LTC Volume 1 7ordfEdiccedilatildeo (2003-2004)

[3] ndash Drago R Physical Methods For Chemists 2ordf Ed Saunders amp H B J College Publishers 17 (1992) 702

[4] ndash Giron D Thermochimica Acta 248 (1995) 1

[5] ndash Nangia A Accounts of Chemical Research 41 5 (2008) 595

[6] ndash Froehlich PE Gasparotto FS Journal of Basic and Applied Pharm Sciences 26 3 (2005) 205

[7] ndash Llinagraves A Goodman J Drug Discovery Today 13 516 (2008) 198

[8] ndash Costa L Universidade Federal do Rio Grande do Sul ldquoAvaliaccedilatildeo do Polimorfismo de Faacutermacos utiliza-

dos para a produccedilatildeo de medicamentos geneacutericos no Brasilrdquo (2005)

[9] ndash Lachman L Liebeman HA et all Teoria e Praacutetica na Induacutestria Farmacecircutica 1 (2005) 505

[10] ndash Bernstein J Crystal Polymorphism Engineering of Crystalline Materials Properties Springer Netherlands (2008) 87

[11] ndash Rodriacuteguez-Spong B Price C et all D Advanced Drug Delivery 56 (2004) 241

[12] ndash Buerger A Ramberger R Mikrochimica Acta 2 (1979) 259

[13] ndash Erdemir D Lee A et all Accounts of Chemical Research 42 (2009) 621

[14] ndash Manrich S Zanotto E et all Poliacutemeros Ciecircncia e Tecnologia ldquoAplicabilidade da Teoria Claacutessica da Nuclea-

ccedilatildeo Modificada (CD-CNT) agrave Cristalizaccedilatildeo de Poliacutemerosrdquo

[15] ndash Aaltonen J Allesoslash M et all European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics 71 (2009) 23

[16] ndash Chis V Picircrnau A et all Chemical Physics 316 (2005) 153

[17] ndash wwwffuppttoxicologiamonografiasano0304TuberculosedocPIRAZINAMIDAhtml

[18] ndash Becker C Dressman JB et all Journal of Pharmaceutical Sciences 97 9 (2008) 3709

[19] ndash Takaki Y Sasada Y Watanabeacute T Acta Crystallographica 13 (1960) 693

[20] ndash Ro G Sorum H Acta Crystallographica B28 (1972) 991

[21] ndash Ro G Sorum H Acta Crystallographica B28 (1972) 1677

[22] ndash Nakata K Takaki Y Memoirs of Osaka Kyoiku University Ser III Natural science and applied science 36 (1987)

93

[23] ndash Borba A Albrecht M et all Physical Chemistry Chemical Physics 10 (2008) 7010

[24] ndash Takano T Sasada Y et all Acta Crystallographica 21 (1966) 514

[25] ndash Borba A Zavaglia A et all Journal of Physical Chemistry A 112 (2008) 45

[26] ndash Marques L Departamento e Centro de Quiacutemica da Universidade de Eacutevora ldquoO Ibuprofeno Um faacutermaco com

sucessordquo

[27] ndash Perlovich G Kurkov S et all Journal of Pharmaceutical Sciences 93 (2004) 654

[28] ndash Rasenack N Muumlller B International Journal of Pharmaceutics 245 (2002) 9

[29] ndash Carvalho P Cass Q et all Brazilian Journal of Chemical Engineering 23 (2006) 291

[30] ndash Khan G Jiabi Z Drug Development and Industrial Pharmacy 24(5) (1998) 463

[31] ndash Rasenack N Muumlller W Development and Industrial Pharmacy 28 (2002) 1077

66

[32] ndash Dudognon E Danegravede F et all Pharmaceutical Research 25 (2008) 2853

[33] ndash wwwscribdcomdoc4003825Fisica-Difraccao-de-Raio-X (28082010)

[34] ndash Delgado M Marquez F et all Spectroscopy Lett 21 (1998) 841

[35] ndash Lautie A Froment F et all Spectroscopy Lett 9 (1976) 289

[36] ndash Chis V Pirnau A et all Chemical Physics 316 (2005) 153

[37] ndash Kalkar K Bhosekar M et all Spectrochimica Acta Part A 45 (1989) 635

[38] ndash Favila A Gallo M Mitnik D Journal of Molecular Modeling 13 (2007) 505

[39] ndash Gunasekaran S Sailatha E et all Indian Journal of Pure and Applied Physics 47 (2009) 259

[40] ndash Akyuz S Journal of Molecular Structure 651 (2003) 541

[41] ndash Jurneacuteen P Werngren J et all Antimicrobial Agents and Chemotheraphy 52 5 (2008) 1852

[42] ndash Garekani H Sadeghi F et all Drug Development and Industrial Pharmacy 27(8) (2001) 803

[43] ndash Kawakami K Miyoshi K et all Journal of Pharmaceuticals Sciences 95 (2006) 1354

[44] ndash Lee T Chang G Crystal Growth and Design 9 (2009) 3551

[45] ndash Xue Y Zhao Q et all Journal of Colloid and Interface Science 243 (2001) 388

[46] ndash Sabbah R An W et all Thermochimica Acta 331 (1999) 93

[47] ndash Gatta G Richardson J et all Pure and Applied Chemistry 78 (2006) 1455

[48] ndash Seefeldt K Miller J et all Journal of Pharmaceutical Sciences 96 5 (2007) 1147

[49] ndash Charsley E Stewart C et all Journal of Thermal Analysis and Calorimetry 72 (2003) 1087

[50] ndash Celis K Driessche I et all Measurement Science Review 1 1 (2001) 181

[51] ndash Wiedemann H Bayer G Journal of Thermal Analysis 30 (1985) 1273

[52] ndash wwwgooglept

[53] ndash Brittain H Journal of Pharmaceutical Sciences 86 4 (1997) 405

[54] ndash Norris T Aldridge P Sekulic S Analyst 122 (1997) 549

[55] ndash Albers A Melchiades F et all Ceracircmica 48 305 (2002) 34

[56] ndash Kahn H PMI-2201 Difracccedilatildeo de Raios X 1

[57] ndash Tuberculosis 88 2 (2008) 141

[58] ndash Akyuz S Journal of Molecular Structure 651-653 (2003) 541

[59] ndash Brittain H (ed) Physical Characterization of Pharmaceutical Solids (1995)

[60] ndash Šestaacutek J Comprehensive Analytical Chemistry XII XI (1984)

[61] ndash Casimiro MH Leal JP et all Anaacutelise Calorimeacutetrica aplicada a Poliacutemeros Bioloacutegicos 29

[62] ndash Yu-Chu M Li Thermochimica Acta 476 (2008) 1

[63] ndash Morbidoni H Quiacutemica Viva 3 (2004)

[64] ndash Yoshida S Pharmaceutical Society of Japan 11 5 (1963) 628

[65] ndash Sreevatsan S Pan X et all Antimicrobial Agents and Chemotheraphy 41 3 (1997) 636

[66] ndash Wesotowski M Konarski T Journal of Thermal Analysis 45 (1995) 1199

[67] ndash Vippagunta S Brittain H Grant D Advanced Drug Delivery 48 (2001) 3

[68] ndash Nunes S Euseacutebio M et all International Journal of Pharmaceutics 285 (2004) 13

[69] ndash Akalin E Akyuz S Vibrational Spectroscopy 42 (2006) 333

[70] ndash Szablowicz M Karpiński A et all Transition Metal Chemistry 31 (2006) 1075

67

[71] ndash Castro R Maria T et all Crystal Growth amp Design 10 (2010) 274

[72] ndash Correcirca R Lima D et all Laboratoacuterio de Cristalografia Instituto de Fiacutesica de Satildeo CarlosUSP

[73] - Buerger A Ramberger R Mikrochimica Acta 2 (1979) 273

[74] ndash Wirth D Stephenson G Organic Process Research amp Development 1 (1997) 55

[75] ndash Wang Y Li Y et all Spectrochimica Acta Part A 56 (2000) 2637

[76] ndash Byrn S Pfeiffer R et all Pharmaceutical Research 12 (1995) 945

[77] ndash Khankari R Grant D Thermochimica Acta 248 (1995) 61

[78] ndash Gavezzotti A Fillippini G Journal of the American Chemical Society 117 (1995) 12299

[79] ndash Hancock B Zografi G Journal of Pharmaceuticals Sciences 86 (1997) 1

[80] ndash Yu L Advanced Drug Delivery Reviews 48 (2001) 27

[81] ndash Kitamura M Journal of Crystal Growth 237-239 (2002) 2205

[82] ndash Snider D Addicks W et all Advanced Drug Delivery Reviews 56 (2004) 391

[83] ndash Allesoslash M Berg F et all Journal of Pharmaceuticals Sciences 97 (2008) 2145

[84] ndash Lerdkanchanaporn S Dollimore D Journal of Thermal Analysis 49 (1997) 879

[85] ndash Beach J Park M et all Pharmaceutical Development and Technology 10 (2005) 413

[86] ndash Passerini N Albertini B et all European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics 15 (2002) 71

68

69

Apecircndice

70

71

Algoriacutetmo de decisatildeo Q6A

(1)

Pesquisa de polimor-fos com o novo

faacutermaco

Apresenta diferentes polimorfos

NAtildeO Nenhuma acccedilatildeo a ser

tomada

SIM

Caracterizar as formas por - Difracccedilatildeo de raios-X de poacute - DSC Anaacutelise Teacutermica - Microscopia - Espectroscopia

IR PARA 2

72

(2)

Os polimorfos apre-sentam diferentes

propriedades

NAtildeO

SIM

Afecta a seguranccedila e a eficaacutecia do faacutermaco

Nenhum teste ou criteacuterio de aceitaccedilatildeo para o faacutermaco

NAtildeO

SIM

Estabelecer um criteacuterio de aceitaccedilatildeo para os polimorfos do faacutermaco IR PARA 3

73

(3)

Observa-se em (1) que primeiramente se estabelecem as caracteriacutesticas das possiacuteveis formas cristalinas do faacuter-

maco e as suas propriedades fiacutesico-quiacutemicas conforme o caso bem como a sua forma de detecccedilatildeo pelas meto-

dologias indicadas

Posteriormente a acccedilatildeo (2) visa estabelecer o impacto destas formas polimoacuterficas na seguranccedila e eficaacutecia do

faacutermaco auxiliando na determinaccedilatildeo de criteacuterios de aceitaccedilatildeo do faacutermaco e na avaliaccedilatildeo do risco sanitaacuterio que

representa tal fenoacutemeno num caso especiacutefico Havendo este risco o ICH estabeleceu em (3) vias de monitori-

zaccedilatildeo das alteraccedilotildees

O faacutermaco encontra-se dentro dos criteacuterios de

aceitaccedilatildeo dos ensaios de qualidade com modifica-

ccedilatildeo na proporccedilatildeo dos polimorfos

SIM Nenhum teste ou criteacuterio de aceitaccedilatildeo

para o faacutermaco

NAtildeO

Monitorar o polimorfismo durante a estabilidade do faacutermaco

A modificaccedilatildeo pode afectar a seguranccedila ou a

eficaacutecia

NAtildeO Natildeo haacute necessidade de estabelecer criteacuterios de aceitaccedilatildeo para polimorfis-

mo do faacutermaco

SIM

Estabelecer criteacuterios de aceitaccedilatildeo consis-tente com a seguranccedila eou eficaacutecia

56

57

4 Experimental

41 Materiais e Meacutetodos

411 ndash Materiais

4111 - Preparaccedilatildeo das amostras

A pirazinamida utilizada neste trabalho foi fornecida pela Fluka com uma pureza superior a 99 As amostras

de partida de picolinamida e ibuprofeno foram adquiridas agrave Sigma com purezas de 98 e 99 respectivamen-

te tendo-se usado tambeacutem ibuprofeno padratildeo USP

Na geraccedilatildeo das formas polimoacuterficas da pirazinamida foram usados diferentes processos de cristalizaccedilatildeo No

procedimento cristalizaccedilatildeo a partir de soluccedilotildees P1 usaram-se ~ 005 mmol do composto de partida dissolvidas

em 6 mL de um dado solvente agrave temperatura ambiente as soluccedilotildees foram filtradas para uma caixa de Petri e o

solvente evaporado agrave temperatura ambiente (~ 20ordmC) Foram usados como solventes aacutegua acetona dioxano

acetonitrilo e os soacutelidos obtidos foram analizados apoacutes um periacuteodo de duas semanas O segundo procedimento

ensaiado P2 consistiu num processo de liofilizaccedilatildeo efectuado num equipamento Labconco 5 soluccedilatildeo aquosa

preacute-congelada a -80ordmC ciclo de liofilizaccedilatildeo -30ordmC durante 2h -10ordmC durante 4h 0ordmC durante 6h 5ordmC durante

6h 10ordmC durante 48h e depois mantida agrave temperatura ambiente

No caso da picolinamida foi avaliada a formaccedilatildeo de formas soacutelidas usando o procedimento P1 descrito para a

pirazinamida (P1) empregando como solventes acetato de etilo e etanol tendo-se tambeacutem estudado cristaliza-

dos a partir do fundido (P2)

Na geraccedilatildeo das formas polimoacuterficas do ibuprofeno foram igualmente usados diferentes processos de cristaliza-

ccedilatildeo usando diferentes condiccedilotildees O procedimento 1 (P1) foi realizado da mesma forma da usada em P1 da

pirazinamida No procedimento 2 (P2) as soluccedilotildees foram preparadas da mesma forma que em P1 e apoacutes a

filtraccedilatildeo foram colocadas num frigoriacutefico a 4ordmC e o solvente evaporou a esta temperatura

Foram utilizados solventes de qualidade analiacutetica

412 ndash Meacutetodos

4121 ndash Calorimetria Diferencial de Varrimento (DSC)

A teacutecnica de Calorimetria Diferencial de Varrimento (DSC) ocupa um lugar de relevo de entre os meacutetodos de

investigaccedilatildeo da estrutura dos soacutelidos Trata-se de um meacutetodo largamente vulgarizado para o qual se dispotildee de

58

equipamento que apresenta na actualidade muitas potencialidades e que permite a obtenccedilatildeo de propriedades

termodinacircmicas com elevado grau de precisatildeo

A Calorimetria Diferencial de Varrimento eacute uma teacutecnica de anaacutelise teacutermica que regista a diferenccedila de fluxo teacuter-

mico entre a amostra e a referecircncia em funccedilatildeo do tempo ou da temperatura no decorrer de um programa de

temperatura preacute-seleccionado Eacute um meacutetodo de variaccedilatildeo entaacutelpica no qual a diferenccedila no fornecimento de

energia caloriacutefica entre uma substacircncia e um material de referecircncia eacute medida em funccedilatildeo da temperatura

enquanto a substacircncia em estudo e a referecircncia satildeo submetidas a um mesmo programa de aquecimento rigoro-

samente controlado

Estas medidas fornecem dados qualitativos e quantitativos em processos endoteacutermicos (absorccedilatildeo de energia

caloriacutefica) e exoteacutermicos (libertaccedilatildeo de energia caloriacutefica) permitindo obter informaccedilotildees referentes a alteraccedilotildees

de propriedades fiacutesicas eou quiacutemicas com por exemplo temperaturas caracteriacutesticas (temperatura de fusatildeo

cristalizaccedilatildeo transiccedilatildeo viacutetrea) grau de cristalinidade de um poliacutemero diagramas de fase entalpias de transiccedilatildeo

de fase e de reacccedilatildeo estabilidade teacutermica e oxidativa grau de pureza e cineacutetica de reacccedilotildees Por este motivo a

DSC eacute amplamente aplicada na caracterizaccedilatildeo de materiais orgacircnicos e inorgacircnicos cristalinos e amorfos assim

como nas induacutestrias farmacecircutica e cosmeacutetica alimentar etc

Como limitaccedilotildees desta teacutecnica refira-se a dificuldade de interpretaccedilatildeo (acontece algum processo mas qual)

requerendo normalmente outros meacutetodos complementares para a interpretaccedilatildeo dos resultados Para aleacutem dis-

so necessita de calibraccedilatildeo em toda a gama de temperatura

De acordo com os princiacutepios operacionais os caloriacutemetros diferenciais de varrimento podem ser divididos em

dois tipos de potecircncia compensada e de fluxo de energia caloriacutefica Neste trabalho utilizou-se o DSC do pri-

meiro tipo

Nos caloriacutemetros diferenciais de varrimento de potecircncia compensada (Figura 41) as ceacutelulas ou plataformas

onde se colocam a amostra e a referecircncia encontram-se equipadas individualmente com um sensor de resistecircn-

cia de platina que mede a temperatura de cada uma e uma resistecircncia de aquecimento

Figura 41 ndash Caloriacutemetro diferencial de varrimento de potecircncia compensada

Quando eacute detectada uma diferenccedila de temperatura entre a amostra e a referecircncia devido a uma alteraccedilatildeo da

amostra eacute alterada a energia teacutermica ( tH partpart ) fornecida agrave amostra de modo a manter um diferencial de tem-

peraturas nulo entre ambas (Tamostra = Treferecircncia) Uma vez que essa quantidade de energia eacute exactamente equiva-

1 ndash Resistecircncia de aquecimento 2 ndash Termoacutemetro

59

lente agrave quantidade de energia absorvida ou libertada na transformaccedilatildeo ocorrida na amostra o seu registo forne-

ce uma medida calorimeacutetrica directa da energia associada agrave transformaccedilatildeo

Como todos os instrumentos de medida os aparelhos de DSC apresentam um certo tempo de resposta devido

a alguma resistecircncia teacutermica o que se traduz pelo aparecimento de desvios da linha de base Para aumentar o

rigor das determinaccedilotildees o sinal calorimeacutetrico (SC) determinado pelo aparelho a aacuterea do pico eacute calibrado

determinando-se uma constante de calibraccedilatildeo K tal que realQ

SCK = sendo Qreal a energia caloriacutefica realmente

dissipado na ceacutelula A constante K eacute assim funccedilatildeo da temperatura da atmosfera em torno das ceacutelulas e de

quaisquer resistecircncias que conduzam a perdas de energia caloriacutefica As temperaturas de fusatildeo de padrotildees como

o iacutendio estanho chumbo por exemplo podem ser utilizadas para calibrar a temperatura indicada pelo equipa-

mento enquanto que a entalpia de fusatildeo destas substacircncias pode ser utilizada na calibraccedilatildeo do sinal calorimeacutetri-

co

Podem realizar-se ciclos de aquecimento arrefecimento percorridos entre a temperatura do azoto liacutequido e

700ordmC que eacute o limite superior de utilizaccedilatildeo da instrumentaccedilatildeo deste tipo recolhendo uma grande riqueza de

informaccedilatildeo relativamente agrave estabilidade da substacircncia em estudo tipo de transformaccedilatildeo que ocorre a uma dada

temperatura por aquecimento ou arrefecimento mecanismo que preside a cada uma das transformaccedilotildees obser-

vadas etc

Aproveitando as potencialidades do equipamento fazendo variar a velocidade de varrimento eacute ainda possiacutevel

estudar aspectos importantes relacionados com o mecanismo das transformaccedilotildees estruturais e pocircr em evidecircn-

cia a sobreposiccedilatildeo de sinais

Estes equipamentos aleacutem de possibilitarem medidas de baixos valores de variaccedilatildeo de entalpia possibilitam

ainda a utilizaccedilatildeo de pequenas quantidades de amostra (geralmente entre 1 e 20mg)

Procedimento experimental e equipamento utilizado

Os estudos de DSC foram realizados num caloriacutemetro Perkin-Elmer Pyris 1 equipado com sistema de refrige-

raccedilatildeo Intracooler com liacutequido de refrigeraccedilatildeo etilenoglicolaacutegua (11 vv) a ndash10ordmC usando azoto como gaacutes de

purga 20mLmin

As amostras foram preparadas em caacutepsulas em alumiacutenio de 10microl e 30microl Como ceacutelula de referecircncia usou-se uma

caacutepsula vazia idecircntica agrave usada para as amostras

A calibraccedilatildeo do aparelho foi feita de forma usual agrave velocidade de 10ordmCmin utilizada na grande maioria das

amostras A calibraccedilatildeo da temperatura [4647] foi realizada com padrotildees de elevada qualidade como o bifenilo

(CRM LGC 2610 Tfus = 6893plusmn003 ordmC) aacutecido benzoacuteico (CRM LGC 2606 Tfus = 12235 plusmn 002 ordmC) iacutendio

(Perkin-Elmer x = 9999 Tfus = 15660 ordmC) e cafeiacutena (substacircncia de calibraccedilatildeo Mettler Toledo ME 18 872

Tfus = 2356 plusmn 02 ordmC) A calibraccedilatildeo da entalpia foi realizada com iacutendio (∆fusH = 3286 plusmn 13 Jmol)

As amostras foram estudadas em ciclos de aquecimento arrefecimento a vaacuterias velocidade de varrimento

como seraacute referido posteriormente na apresentaccedilatildeo dos resultados e a calibraccedilatildeo confirmada a cada caso

60

4122 ndash Termomicroscopia

A termomicroscopia consiste na observaccedilatildeo microscoacutepica das amostras submetidas a aquecimento ou arrefeci-

mento usando luz polarizada As transformaccedilotildees que podem ocorrer na amostra em estudo podem ser obser-

vadas directamente na ocular do microscoacutepio ou registadas por meio de uma cacircmara fotograacutefica em viacutedeo com

a vantagem de serem gravadas e poderem ser estudadas em pormenor posteriormente Esta teacutecnica permite a

observaccedilatildeo dos efeitos dependentes da temperatura como por exemplo a fusatildeo dos cristais detecccedilatildeo de formas

cristalinas (polimorfismo)[48ndash49]

Com base no comportamento oacuteptico eacute costume dividir as substacircncias em dois grandes grupos Num o iacutendice

de refracccedilatildeo eacute independente da direcccedilatildeo de propagaccedilatildeo da radiaccedilatildeo apresenta um valor uacutenico para uma dada

substacircncia Estas substacircncias satildeo designadas opticamente por isotroacutepicas A este grupo pertencem os soacutelidos

amorfos e os soacutelidos cristalinos com arranjo reticular cuacutebico O outro grupo eacute caracterizado por apresentar um

iacutendice de refracccedilatildeo dependente da direcccedilatildeo de propagaccedilatildeo da luz As substacircncias que a ele pertencem satildeo

designadas opticamente por anisotroacutepicas Deste grupo fazem parte todos os soacutelidos cristalinos com excepccedilatildeo

daqueles que tecircm arranjo reticular cuacutebico

Na Figura 42 representa-se o dispositivo utilizado na observaccedilatildeo de uma amostra com luz polarizada

Figura 42 ndash Esquema de um sistema para observaccedilatildeo de uma amostra com luz polarizada

Um meio isotroacutepico natildeo altera a cor da radiaccedilatildeo que nela incide Contudo produz um decreacutescimo de intensida-

de da radiaccedilatildeo que torna visiacuteveis contornos na amostra e portanto permite acompanhar variaccedilotildees de forma e

volume que nela ocorram As amostras anisotroacutepicas apresentam cor diferente da luz incidente

Procedimento experimental e equipamento utilizado

O equipamento usado esquematicamente representado na Figura 43 eacute constituiacutedo por uma placa de aqueci-

mento DSC 600 da Linkam systems por um bloco central constituiacutedo por uma unidade CI94 cuja funccedilatildeo eacute

controlar a temperatura nas etapas de aquecimento arrefecimento uma unidade LNP942 que controla a

refrigeraccedilatildeo uma unidade VTO232 e um computador Intel (R) Pentium (R) 4 que controla todo o sistema A

ceacutelula eacute aquecida com um microforno cuja temperatura eacute controlada por sensores de Pt100 Para a observaccedilatildeo

Polarizador Amostra Analisador Detector

61

oacuteptica foi utilizado um microscoacutepio Leica DMRB uma cacircmara de viacutedeo Sony CCD-IRISRGB modelo DXC-

151 AP um monitor Sony HR Triniton modelo PVM-2053MD e um gravador de viacutedeo Sony SV0-1500P VHS

VCR Na anaacutelise de imagem usou-se o software da Linkam systems com RTVMS (Real Time Viacutedeo Measurement

System)

As amostras foram preparadas por dispersatildeo de uma pequena quantidade do material a estudar na ceacutelula da

amostra sendo esta coberta com uma tampa A dispersatildeo do material na ceacutelula permite estudar o comporta-

mento de partiacuteculas isoladas o que poderaacute ser uacutetil no caso da amostra ter comportamento heterogeacuteneo As

imagens foram obtidas por utilizaccedilatildeo combinada de luz polarizada e de compensadores de onda o que confere

agrave imagem de fundo uma cor uacutenica e natildeo negra Usou-se uma ampliaccedilatildeo de 200X

As amostras foram estudadas aquecendo a amostra entre os 25ordmC e a fusatildeo tendo sido usada uma velocidade

de 10ordmCmin

Figura 43 ndash Representaccedilatildeo esquemaacutetica do equipamento usado em termomicroscopia A ndash Placa de aquecimento B ndash

Microscoacutepio C ndash Cacircmara de viacutedeo D ndash Computador E ndash Interface graacutefica F ndash Sistema de controle da refri-

geraccedilatildeo G ndash Interface de computador H ndash Viacutedeo gravador I ndash Monitor J ndash Depoacutesito de azoto liacutequido

4123 ndash Conjugaccedilatildeo dos meacutetodos de Termomicroscopia e DSC

Os resultados obtidos a partir de medidas de DSC satildeo normalmente reprodutiacuteveis e quantitativos mas natildeo

podem estar sempre prontamente correlacionadas com a respectiva transformaccedilatildeo de fase ou reacccedilatildeo quiacutemica

que ocorre na substacircncia Tecircm sido feitas tentativas para melhorar alguns meacutetodos termoanaliacuteticos atraveacutes de

uma correlaccedilatildeo entre os seus resultados e as mudanccedilas fiacutesicas ou quiacutemicas da substacircncia em questatildeo As combi-

naccedilotildees destes dois meacutetodos tecircm demonstrado grande sucesso Os efeitos que natildeo mostram nenhuma mudanccedila

de entalpia significativa com DSC podem muitas vezes ser detectadas com microscopia Por outro lado as

investigaccedilotildees termomicroscoacutepicas requerem muitas vezes estimativas dos calores de transformaccedilatildeo fusatildeo e

cristalizaccedilatildeo[50ndash51]

62

4124 ndash Espectroscopia de Absorccedilatildeo no Infravermelho

A Espectroscopia de Absorccedilatildeo no IV estaacute associada ao uso de radiaccedilatildeo electromagneacutetica nesta regiatildeo do espec-

tro para estudar a composiccedilatildeo e a estrutura da mateacuteria

A energia associada agrave absorccedilatildeo na gama do infravermelho eacute capaz de promover transiccedilotildees vibracionais-

rotacionais vibracionais ou rotacionais Considerando que a faixa mais usual de utilizaccedilatildeo corresponde agrave regiatildeo

do infravermelho meacutedio (4000 a 400 cm-1) o estudo das transiccedilotildees vibracionais eacute o mais importante Para que

uma moleacutecula seja capaz de absorver no infravermelho eacute necessaacuterio que ela apresente variaccedilotildees de momento

dipolar associada ao modo vibracional considerado[3652ndash54]

Assim quando um material for avaliado utilizando radiaccedilatildeo infravermelha seraacute obtido um espectro que rela-

ciona absorvacircncia versus comprimento de onda (normalmente eacute utilizado o nuacutemero de onda que eacute o inverso do

comprimento de onda) que indica a ocorrecircncia ou natildeo de absorccedilatildeo pelo material de energia associada agravequele

comprimento de onda Como os grupos funcionais absorvem em diferentes comprimentos de onda eacute possiacutevel

identificar os grupos quiacutemicos presentes na amostra

O polimorfismo em cristais de compostos orgacircnicos eacute causado por diferentes arranjos estruturais da mesma

moleacutecula Se as interacccedilotildees moleculares no cristal satildeo bastantes fortes decorrentes de um fenoacutemeno como as

ligaccedilotildees de hidrogeacutenio as diferenccedilas nas formas polimoacuterficas podem ser evidenciadas com teacutecnicas como a

Espectroscopia de Absorccedilatildeo no Infravermelho IV

Reflectacircncia Total Atenuada (ATR)

Em 1961 Fahrenfort descreveu uma nova teacutecnica para obtenccedilatildeo de espectros de infravermelho para compostos

orgacircnicos a Reflectacircncia Total Atenuada (ATR ndash Attenuated Total Reflectance)

O modo de ATR eacute uma teacutecnica natildeo destrutiva que permite a obtenccedilatildeo de espectros de amostras soacutelidas ou

liacutequidas tais como soacutelidos pouco soluacuteveis poacutes pastas entre outras Eacute tambeacutem adequado para caracterizaccedilatildeo de

materiais que sejam demasiado finos ou que absorvam demasiado intensamente quando analisados por espec-

troscopia de transmitacircncia Na espectroscopia de infravermelhos por ATR a superfiacutecie da amostra eacute colocada

em contacto com a superfiacutecie de um cristal apropriado muitas vezes feito de Germeacutenio (Ge) ou de Seleneto de

Zinco (ZnSe) A radiaccedilatildeo infravermelha proveniente da fonte passa atraveacutes do cristal Quando o acircngulo de

incidecircncia na interface amostra cristal excede o acircngulo criacutetico a reflexatildeo total interna da radiaccedilatildeo ocorre e uma

onda evanescente eacute estabelecida na interface A radiaccedilatildeo eacute reflectida atraveacutes do cristal penetrando na amostra a

cada reflexatildeo ao longo da superfiacutecie do cristal (como esquematizado na figura seguinte Figura 44)

63

Figura 44 ndash Sistema ATR de muacuteltipla reflexatildeo

O feixe de radiaccedilatildeo perde energia no comprimento de onda em que o material da amostra absorve Apoacutes este

processo a radiaccedilatildeo atenuada resultante eacute direccionada do cristal para o percurso normal do feixe no espectro-

fotoacutemetro sendo medida pelo detector originando o espectro da amostra A profundidade da penetraccedilatildeo da

radiaccedilatildeo na amostra e o nuacutemero total de reflexotildees ao longo do cristal podem ser controlados pela variaccedilatildeo do

acircngulo de incidecircncia assim como pela selecccedilatildeo do tipo de cristal

Num espectrofotoacutemetro ATR tem de existir um contacto muito proacuteximo entre a amostra e a superfiacutecie do cris-

tal uma vez que o efeito ATR tem lugar nesta Daiacute que se utilize por vezes uma prensa de modo a garantir um

perfeito contacto entre a superfiacutecie da amostra e o cristal como no caso dos soacutelidos particulados

Nesta teacutecnica pouca ou nenhuma preparaccedilatildeo da amostra eacute requerida o que constitui uma grande vantagem nos

estudos de polimorfismo podendo ser usada na anaacutelise de uma grande variedade de soacutelidos e liacutequidos consoan-

te o tipo de cristal

Eacute importante realccedilar que apesar dos benefiacutecios esta teacutecnica possui algumas limitaccedilotildees que incluem a sensibili-

dade inferior em comparaccedilatildeo agrave proporcionada pelos meacutetodos convencionais

Procedimento experimental e equipamento utilizado

Os estudos de espectroscopia de absorccedilatildeo no infravermelho foram realizados num espectroacutemetro FTIR Ther-

moNicolet IR300 resoluccedilatildeo de 1cm-1 com a teacutecnica da pastilha de KBr e num PerkinElmer Spectrum 400 FT-

IRATR resoluccedilatildeo de 1cm-1

As amostras foram preparadas misturando-se uma certa quantidade de amostra com brometo de potaacutessio (cer-

ca de 07 mg de amostra e 100 mg de KBr)

4125 ndash Difracccedilatildeo de Raios X

Dentre as vaacuterias teacutecnicas de caracterizaccedilatildeo de materiais a teacutecnica de difracccedilatildeo de raios X eacute a mais indicada na

determinaccedilatildeo das fases cristalinas presentes nesses materiais Isto eacute possiacutevel porque nos cristais os aacutetomos se

64

ordenam em planos cristalinos separados entre si por distacircncias da mesma ordem de grandeza dos comprimen-

tos de onda dos raios X

Ao incidir um feixe de raios X num cristal o mesmo interage com os aacutetomos presentes originando o fenoacutemeno

de difracccedilatildeo A difracccedilatildeo de raios X ocorre segundo a Lei de Bragg (Equaccedilatildeo 1) a qual estabelece a relaccedilatildeo

entre o acircngulo de difracccedilatildeo e a distacircncia entre os planos que a originaram (caracteriacutesticos para cada fase cristali-

na)[55]

Figura 45 ndash Difracccedilatildeo de raios X e a Lei de Bragg[56]

A principal aplicaccedilatildeo da difracccedilatildeo de raios X refere-se agrave identificaccedilatildeo de compostos cristalinos sejam eles orgacirc-

nicos ou inorgacircnicos

Os planos de difracccedilatildeo e as suas respectivas distacircncias interplanares bem como as densidades de aacutetomos (elec-

trotildees) ao longo de cada plano cristalino satildeo caracteriacutesticas especiacuteficas e uacutenicas de cada substacircncia cristalina da

mesma forma que o padratildeo difractomeacutetrico por ela gerado Dentre as vantagens da teacutecnica de difracccedilatildeo de raios

X para a caracterizaccedilatildeo de fases destacam-se a simplicidade e rapidez do meacutetodo a confiabilidade dos resulta-

dos obtidos (pois o perfil de difracccedilatildeo obtido eacute caracteriacutestico para cada fase cristalina) a possibilidade de anaacutelise

de materiais compostos por uma mistura de fases e uma anaacutelise quantitativa destas fases[55]

Os ensaios de difracccedilatildeo de raios X de poacute foram realizados no Centro de Estudos de Materiais no Departamen-

to de Fiacutesica da Universidade de Coimbra

Procedimento experimental e equipamento utilizado

Foi preenchido um capilar de vidro com o poacute obtido pela moagem dos soacutelidos As amostras foram colocadas

num difractoacutemetro de poacute ENRAF-NONIUS (equipado com um detector CPS120 por INEL) e os dados foram

recolhidos durante 5h usando a geometria Debye-Scherrer Foi usada radiaccedilatildeo Cu Kα1 (λ = 1540598Aring) Como

calibrante externo foi usado o AlK(SO4)212H2O

Lei de Bragg nλ = 2d sen θ (Equaccedilatildeo 1) n nuacutemero inteiro (ordem de difracccedilatildeo) λ comprimento de onda dos raios X incidentes d distacircncia interplanar θ acircngulo de difracccedilatildeo

65

Bibliografia

[1] ndash Vencato I Estruturas Cristalinas por Difracccedilatildeo de Raios-X Caderno Brasileiro de Ensino de Fiacutesica Volume 5

(1988)

[2] ndash Atkins P Paula J Atkins Fiacutesico-Quiacutemica LTC Volume 1 7ordfEdiccedilatildeo (2003-2004)

[3] ndash Drago R Physical Methods For Chemists 2ordf Ed Saunders amp H B J College Publishers 17 (1992) 702

[4] ndash Giron D Thermochimica Acta 248 (1995) 1

[5] ndash Nangia A Accounts of Chemical Research 41 5 (2008) 595

[6] ndash Froehlich PE Gasparotto FS Journal of Basic and Applied Pharm Sciences 26 3 (2005) 205

[7] ndash Llinagraves A Goodman J Drug Discovery Today 13 516 (2008) 198

[8] ndash Costa L Universidade Federal do Rio Grande do Sul ldquoAvaliaccedilatildeo do Polimorfismo de Faacutermacos utiliza-

dos para a produccedilatildeo de medicamentos geneacutericos no Brasilrdquo (2005)

[9] ndash Lachman L Liebeman HA et all Teoria e Praacutetica na Induacutestria Farmacecircutica 1 (2005) 505

[10] ndash Bernstein J Crystal Polymorphism Engineering of Crystalline Materials Properties Springer Netherlands (2008) 87

[11] ndash Rodriacuteguez-Spong B Price C et all D Advanced Drug Delivery 56 (2004) 241

[12] ndash Buerger A Ramberger R Mikrochimica Acta 2 (1979) 259

[13] ndash Erdemir D Lee A et all Accounts of Chemical Research 42 (2009) 621

[14] ndash Manrich S Zanotto E et all Poliacutemeros Ciecircncia e Tecnologia ldquoAplicabilidade da Teoria Claacutessica da Nuclea-

ccedilatildeo Modificada (CD-CNT) agrave Cristalizaccedilatildeo de Poliacutemerosrdquo

[15] ndash Aaltonen J Allesoslash M et all European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics 71 (2009) 23

[16] ndash Chis V Picircrnau A et all Chemical Physics 316 (2005) 153

[17] ndash wwwffuppttoxicologiamonografiasano0304TuberculosedocPIRAZINAMIDAhtml

[18] ndash Becker C Dressman JB et all Journal of Pharmaceutical Sciences 97 9 (2008) 3709

[19] ndash Takaki Y Sasada Y Watanabeacute T Acta Crystallographica 13 (1960) 693

[20] ndash Ro G Sorum H Acta Crystallographica B28 (1972) 991

[21] ndash Ro G Sorum H Acta Crystallographica B28 (1972) 1677

[22] ndash Nakata K Takaki Y Memoirs of Osaka Kyoiku University Ser III Natural science and applied science 36 (1987)

93

[23] ndash Borba A Albrecht M et all Physical Chemistry Chemical Physics 10 (2008) 7010

[24] ndash Takano T Sasada Y et all Acta Crystallographica 21 (1966) 514

[25] ndash Borba A Zavaglia A et all Journal of Physical Chemistry A 112 (2008) 45

[26] ndash Marques L Departamento e Centro de Quiacutemica da Universidade de Eacutevora ldquoO Ibuprofeno Um faacutermaco com

sucessordquo

[27] ndash Perlovich G Kurkov S et all Journal of Pharmaceutical Sciences 93 (2004) 654

[28] ndash Rasenack N Muumlller B International Journal of Pharmaceutics 245 (2002) 9

[29] ndash Carvalho P Cass Q et all Brazilian Journal of Chemical Engineering 23 (2006) 291

[30] ndash Khan G Jiabi Z Drug Development and Industrial Pharmacy 24(5) (1998) 463

[31] ndash Rasenack N Muumlller W Development and Industrial Pharmacy 28 (2002) 1077

66

[32] ndash Dudognon E Danegravede F et all Pharmaceutical Research 25 (2008) 2853

[33] ndash wwwscribdcomdoc4003825Fisica-Difraccao-de-Raio-X (28082010)

[34] ndash Delgado M Marquez F et all Spectroscopy Lett 21 (1998) 841

[35] ndash Lautie A Froment F et all Spectroscopy Lett 9 (1976) 289

[36] ndash Chis V Pirnau A et all Chemical Physics 316 (2005) 153

[37] ndash Kalkar K Bhosekar M et all Spectrochimica Acta Part A 45 (1989) 635

[38] ndash Favila A Gallo M Mitnik D Journal of Molecular Modeling 13 (2007) 505

[39] ndash Gunasekaran S Sailatha E et all Indian Journal of Pure and Applied Physics 47 (2009) 259

[40] ndash Akyuz S Journal of Molecular Structure 651 (2003) 541

[41] ndash Jurneacuteen P Werngren J et all Antimicrobial Agents and Chemotheraphy 52 5 (2008) 1852

[42] ndash Garekani H Sadeghi F et all Drug Development and Industrial Pharmacy 27(8) (2001) 803

[43] ndash Kawakami K Miyoshi K et all Journal of Pharmaceuticals Sciences 95 (2006) 1354

[44] ndash Lee T Chang G Crystal Growth and Design 9 (2009) 3551

[45] ndash Xue Y Zhao Q et all Journal of Colloid and Interface Science 243 (2001) 388

[46] ndash Sabbah R An W et all Thermochimica Acta 331 (1999) 93

[47] ndash Gatta G Richardson J et all Pure and Applied Chemistry 78 (2006) 1455

[48] ndash Seefeldt K Miller J et all Journal of Pharmaceutical Sciences 96 5 (2007) 1147

[49] ndash Charsley E Stewart C et all Journal of Thermal Analysis and Calorimetry 72 (2003) 1087

[50] ndash Celis K Driessche I et all Measurement Science Review 1 1 (2001) 181

[51] ndash Wiedemann H Bayer G Journal of Thermal Analysis 30 (1985) 1273

[52] ndash wwwgooglept

[53] ndash Brittain H Journal of Pharmaceutical Sciences 86 4 (1997) 405

[54] ndash Norris T Aldridge P Sekulic S Analyst 122 (1997) 549

[55] ndash Albers A Melchiades F et all Ceracircmica 48 305 (2002) 34

[56] ndash Kahn H PMI-2201 Difracccedilatildeo de Raios X 1

[57] ndash Tuberculosis 88 2 (2008) 141

[58] ndash Akyuz S Journal of Molecular Structure 651-653 (2003) 541

[59] ndash Brittain H (ed) Physical Characterization of Pharmaceutical Solids (1995)

[60] ndash Šestaacutek J Comprehensive Analytical Chemistry XII XI (1984)

[61] ndash Casimiro MH Leal JP et all Anaacutelise Calorimeacutetrica aplicada a Poliacutemeros Bioloacutegicos 29

[62] ndash Yu-Chu M Li Thermochimica Acta 476 (2008) 1

[63] ndash Morbidoni H Quiacutemica Viva 3 (2004)

[64] ndash Yoshida S Pharmaceutical Society of Japan 11 5 (1963) 628

[65] ndash Sreevatsan S Pan X et all Antimicrobial Agents and Chemotheraphy 41 3 (1997) 636

[66] ndash Wesotowski M Konarski T Journal of Thermal Analysis 45 (1995) 1199

[67] ndash Vippagunta S Brittain H Grant D Advanced Drug Delivery 48 (2001) 3

[68] ndash Nunes S Euseacutebio M et all International Journal of Pharmaceutics 285 (2004) 13

[69] ndash Akalin E Akyuz S Vibrational Spectroscopy 42 (2006) 333

[70] ndash Szablowicz M Karpiński A et all Transition Metal Chemistry 31 (2006) 1075

67

[71] ndash Castro R Maria T et all Crystal Growth amp Design 10 (2010) 274

[72] ndash Correcirca R Lima D et all Laboratoacuterio de Cristalografia Instituto de Fiacutesica de Satildeo CarlosUSP

[73] - Buerger A Ramberger R Mikrochimica Acta 2 (1979) 273

[74] ndash Wirth D Stephenson G Organic Process Research amp Development 1 (1997) 55

[75] ndash Wang Y Li Y et all Spectrochimica Acta Part A 56 (2000) 2637

[76] ndash Byrn S Pfeiffer R et all Pharmaceutical Research 12 (1995) 945

[77] ndash Khankari R Grant D Thermochimica Acta 248 (1995) 61

[78] ndash Gavezzotti A Fillippini G Journal of the American Chemical Society 117 (1995) 12299

[79] ndash Hancock B Zografi G Journal of Pharmaceuticals Sciences 86 (1997) 1

[80] ndash Yu L Advanced Drug Delivery Reviews 48 (2001) 27

[81] ndash Kitamura M Journal of Crystal Growth 237-239 (2002) 2205

[82] ndash Snider D Addicks W et all Advanced Drug Delivery Reviews 56 (2004) 391

[83] ndash Allesoslash M Berg F et all Journal of Pharmaceuticals Sciences 97 (2008) 2145

[84] ndash Lerdkanchanaporn S Dollimore D Journal of Thermal Analysis 49 (1997) 879

[85] ndash Beach J Park M et all Pharmaceutical Development and Technology 10 (2005) 413

[86] ndash Passerini N Albertini B et all European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics 15 (2002) 71

68

69

Apecircndice

70

71

Algoriacutetmo de decisatildeo Q6A

(1)

Pesquisa de polimor-fos com o novo

faacutermaco

Apresenta diferentes polimorfos

NAtildeO Nenhuma acccedilatildeo a ser

tomada

SIM

Caracterizar as formas por - Difracccedilatildeo de raios-X de poacute - DSC Anaacutelise Teacutermica - Microscopia - Espectroscopia

IR PARA 2

72

(2)

Os polimorfos apre-sentam diferentes

propriedades

NAtildeO

SIM

Afecta a seguranccedila e a eficaacutecia do faacutermaco

Nenhum teste ou criteacuterio de aceitaccedilatildeo para o faacutermaco

NAtildeO

SIM

Estabelecer um criteacuterio de aceitaccedilatildeo para os polimorfos do faacutermaco IR PARA 3

73

(3)

Observa-se em (1) que primeiramente se estabelecem as caracteriacutesticas das possiacuteveis formas cristalinas do faacuter-

maco e as suas propriedades fiacutesico-quiacutemicas conforme o caso bem como a sua forma de detecccedilatildeo pelas meto-

dologias indicadas

Posteriormente a acccedilatildeo (2) visa estabelecer o impacto destas formas polimoacuterficas na seguranccedila e eficaacutecia do

faacutermaco auxiliando na determinaccedilatildeo de criteacuterios de aceitaccedilatildeo do faacutermaco e na avaliaccedilatildeo do risco sanitaacuterio que

representa tal fenoacutemeno num caso especiacutefico Havendo este risco o ICH estabeleceu em (3) vias de monitori-

zaccedilatildeo das alteraccedilotildees

O faacutermaco encontra-se dentro dos criteacuterios de

aceitaccedilatildeo dos ensaios de qualidade com modifica-

ccedilatildeo na proporccedilatildeo dos polimorfos

SIM Nenhum teste ou criteacuterio de aceitaccedilatildeo

para o faacutermaco

NAtildeO

Monitorar o polimorfismo durante a estabilidade do faacutermaco

A modificaccedilatildeo pode afectar a seguranccedila ou a

eficaacutecia

NAtildeO Natildeo haacute necessidade de estabelecer criteacuterios de aceitaccedilatildeo para polimorfis-

mo do faacutermaco

SIM

Estabelecer criteacuterios de aceitaccedilatildeo consis-tente com a seguranccedila eou eficaacutecia

57

4 Experimental

41 Materiais e Meacutetodos

411 ndash Materiais

4111 - Preparaccedilatildeo das amostras

A pirazinamida utilizada neste trabalho foi fornecida pela Fluka com uma pureza superior a 99 As amostras

de partida de picolinamida e ibuprofeno foram adquiridas agrave Sigma com purezas de 98 e 99 respectivamen-

te tendo-se usado tambeacutem ibuprofeno padratildeo USP

Na geraccedilatildeo das formas polimoacuterficas da pirazinamida foram usados diferentes processos de cristalizaccedilatildeo No

procedimento cristalizaccedilatildeo a partir de soluccedilotildees P1 usaram-se ~ 005 mmol do composto de partida dissolvidas

em 6 mL de um dado solvente agrave temperatura ambiente as soluccedilotildees foram filtradas para uma caixa de Petri e o

solvente evaporado agrave temperatura ambiente (~ 20ordmC) Foram usados como solventes aacutegua acetona dioxano

acetonitrilo e os soacutelidos obtidos foram analizados apoacutes um periacuteodo de duas semanas O segundo procedimento

ensaiado P2 consistiu num processo de liofilizaccedilatildeo efectuado num equipamento Labconco 5 soluccedilatildeo aquosa

preacute-congelada a -80ordmC ciclo de liofilizaccedilatildeo -30ordmC durante 2h -10ordmC durante 4h 0ordmC durante 6h 5ordmC durante

6h 10ordmC durante 48h e depois mantida agrave temperatura ambiente

No caso da picolinamida foi avaliada a formaccedilatildeo de formas soacutelidas usando o procedimento P1 descrito para a

pirazinamida (P1) empregando como solventes acetato de etilo e etanol tendo-se tambeacutem estudado cristaliza-

dos a partir do fundido (P2)

Na geraccedilatildeo das formas polimoacuterficas do ibuprofeno foram igualmente usados diferentes processos de cristaliza-

ccedilatildeo usando diferentes condiccedilotildees O procedimento 1 (P1) foi realizado da mesma forma da usada em P1 da

pirazinamida No procedimento 2 (P2) as soluccedilotildees foram preparadas da mesma forma que em P1 e apoacutes a

filtraccedilatildeo foram colocadas num frigoriacutefico a 4ordmC e o solvente evaporou a esta temperatura

Foram utilizados solventes de qualidade analiacutetica

412 ndash Meacutetodos

4121 ndash Calorimetria Diferencial de Varrimento (DSC)

A teacutecnica de Calorimetria Diferencial de Varrimento (DSC) ocupa um lugar de relevo de entre os meacutetodos de

investigaccedilatildeo da estrutura dos soacutelidos Trata-se de um meacutetodo largamente vulgarizado para o qual se dispotildee de

58

equipamento que apresenta na actualidade muitas potencialidades e que permite a obtenccedilatildeo de propriedades

termodinacircmicas com elevado grau de precisatildeo

A Calorimetria Diferencial de Varrimento eacute uma teacutecnica de anaacutelise teacutermica que regista a diferenccedila de fluxo teacuter-

mico entre a amostra e a referecircncia em funccedilatildeo do tempo ou da temperatura no decorrer de um programa de

temperatura preacute-seleccionado Eacute um meacutetodo de variaccedilatildeo entaacutelpica no qual a diferenccedila no fornecimento de

energia caloriacutefica entre uma substacircncia e um material de referecircncia eacute medida em funccedilatildeo da temperatura

enquanto a substacircncia em estudo e a referecircncia satildeo submetidas a um mesmo programa de aquecimento rigoro-

samente controlado

Estas medidas fornecem dados qualitativos e quantitativos em processos endoteacutermicos (absorccedilatildeo de energia

caloriacutefica) e exoteacutermicos (libertaccedilatildeo de energia caloriacutefica) permitindo obter informaccedilotildees referentes a alteraccedilotildees

de propriedades fiacutesicas eou quiacutemicas com por exemplo temperaturas caracteriacutesticas (temperatura de fusatildeo

cristalizaccedilatildeo transiccedilatildeo viacutetrea) grau de cristalinidade de um poliacutemero diagramas de fase entalpias de transiccedilatildeo

de fase e de reacccedilatildeo estabilidade teacutermica e oxidativa grau de pureza e cineacutetica de reacccedilotildees Por este motivo a

DSC eacute amplamente aplicada na caracterizaccedilatildeo de materiais orgacircnicos e inorgacircnicos cristalinos e amorfos assim

como nas induacutestrias farmacecircutica e cosmeacutetica alimentar etc

Como limitaccedilotildees desta teacutecnica refira-se a dificuldade de interpretaccedilatildeo (acontece algum processo mas qual)

requerendo normalmente outros meacutetodos complementares para a interpretaccedilatildeo dos resultados Para aleacutem dis-

so necessita de calibraccedilatildeo em toda a gama de temperatura

De acordo com os princiacutepios operacionais os caloriacutemetros diferenciais de varrimento podem ser divididos em

dois tipos de potecircncia compensada e de fluxo de energia caloriacutefica Neste trabalho utilizou-se o DSC do pri-

meiro tipo

Nos caloriacutemetros diferenciais de varrimento de potecircncia compensada (Figura 41) as ceacutelulas ou plataformas

onde se colocam a amostra e a referecircncia encontram-se equipadas individualmente com um sensor de resistecircn-

cia de platina que mede a temperatura de cada uma e uma resistecircncia de aquecimento

Figura 41 ndash Caloriacutemetro diferencial de varrimento de potecircncia compensada

Quando eacute detectada uma diferenccedila de temperatura entre a amostra e a referecircncia devido a uma alteraccedilatildeo da

amostra eacute alterada a energia teacutermica ( tH partpart ) fornecida agrave amostra de modo a manter um diferencial de tem-

peraturas nulo entre ambas (Tamostra = Treferecircncia) Uma vez que essa quantidade de energia eacute exactamente equiva-

1 ndash Resistecircncia de aquecimento 2 ndash Termoacutemetro

59

lente agrave quantidade de energia absorvida ou libertada na transformaccedilatildeo ocorrida na amostra o seu registo forne-

ce uma medida calorimeacutetrica directa da energia associada agrave transformaccedilatildeo

Como todos os instrumentos de medida os aparelhos de DSC apresentam um certo tempo de resposta devido

a alguma resistecircncia teacutermica o que se traduz pelo aparecimento de desvios da linha de base Para aumentar o

rigor das determinaccedilotildees o sinal calorimeacutetrico (SC) determinado pelo aparelho a aacuterea do pico eacute calibrado

determinando-se uma constante de calibraccedilatildeo K tal que realQ

SCK = sendo Qreal a energia caloriacutefica realmente

dissipado na ceacutelula A constante K eacute assim funccedilatildeo da temperatura da atmosfera em torno das ceacutelulas e de

quaisquer resistecircncias que conduzam a perdas de energia caloriacutefica As temperaturas de fusatildeo de padrotildees como

o iacutendio estanho chumbo por exemplo podem ser utilizadas para calibrar a temperatura indicada pelo equipa-

mento enquanto que a entalpia de fusatildeo destas substacircncias pode ser utilizada na calibraccedilatildeo do sinal calorimeacutetri-

co

Podem realizar-se ciclos de aquecimento arrefecimento percorridos entre a temperatura do azoto liacutequido e

700ordmC que eacute o limite superior de utilizaccedilatildeo da instrumentaccedilatildeo deste tipo recolhendo uma grande riqueza de

informaccedilatildeo relativamente agrave estabilidade da substacircncia em estudo tipo de transformaccedilatildeo que ocorre a uma dada

temperatura por aquecimento ou arrefecimento mecanismo que preside a cada uma das transformaccedilotildees obser-

vadas etc

Aproveitando as potencialidades do equipamento fazendo variar a velocidade de varrimento eacute ainda possiacutevel

estudar aspectos importantes relacionados com o mecanismo das transformaccedilotildees estruturais e pocircr em evidecircn-

cia a sobreposiccedilatildeo de sinais

Estes equipamentos aleacutem de possibilitarem medidas de baixos valores de variaccedilatildeo de entalpia possibilitam

ainda a utilizaccedilatildeo de pequenas quantidades de amostra (geralmente entre 1 e 20mg)

Procedimento experimental e equipamento utilizado

Os estudos de DSC foram realizados num caloriacutemetro Perkin-Elmer Pyris 1 equipado com sistema de refrige-

raccedilatildeo Intracooler com liacutequido de refrigeraccedilatildeo etilenoglicolaacutegua (11 vv) a ndash10ordmC usando azoto como gaacutes de

purga 20mLmin

As amostras foram preparadas em caacutepsulas em alumiacutenio de 10microl e 30microl Como ceacutelula de referecircncia usou-se uma

caacutepsula vazia idecircntica agrave usada para as amostras

A calibraccedilatildeo do aparelho foi feita de forma usual agrave velocidade de 10ordmCmin utilizada na grande maioria das

amostras A calibraccedilatildeo da temperatura [4647] foi realizada com padrotildees de elevada qualidade como o bifenilo

(CRM LGC 2610 Tfus = 6893plusmn003 ordmC) aacutecido benzoacuteico (CRM LGC 2606 Tfus = 12235 plusmn 002 ordmC) iacutendio

(Perkin-Elmer x = 9999 Tfus = 15660 ordmC) e cafeiacutena (substacircncia de calibraccedilatildeo Mettler Toledo ME 18 872

Tfus = 2356 plusmn 02 ordmC) A calibraccedilatildeo da entalpia foi realizada com iacutendio (∆fusH = 3286 plusmn 13 Jmol)

As amostras foram estudadas em ciclos de aquecimento arrefecimento a vaacuterias velocidade de varrimento

como seraacute referido posteriormente na apresentaccedilatildeo dos resultados e a calibraccedilatildeo confirmada a cada caso

60

4122 ndash Termomicroscopia

A termomicroscopia consiste na observaccedilatildeo microscoacutepica das amostras submetidas a aquecimento ou arrefeci-

mento usando luz polarizada As transformaccedilotildees que podem ocorrer na amostra em estudo podem ser obser-

vadas directamente na ocular do microscoacutepio ou registadas por meio de uma cacircmara fotograacutefica em viacutedeo com

a vantagem de serem gravadas e poderem ser estudadas em pormenor posteriormente Esta teacutecnica permite a

observaccedilatildeo dos efeitos dependentes da temperatura como por exemplo a fusatildeo dos cristais detecccedilatildeo de formas

cristalinas (polimorfismo)[48ndash49]

Com base no comportamento oacuteptico eacute costume dividir as substacircncias em dois grandes grupos Num o iacutendice

de refracccedilatildeo eacute independente da direcccedilatildeo de propagaccedilatildeo da radiaccedilatildeo apresenta um valor uacutenico para uma dada

substacircncia Estas substacircncias satildeo designadas opticamente por isotroacutepicas A este grupo pertencem os soacutelidos

amorfos e os soacutelidos cristalinos com arranjo reticular cuacutebico O outro grupo eacute caracterizado por apresentar um

iacutendice de refracccedilatildeo dependente da direcccedilatildeo de propagaccedilatildeo da luz As substacircncias que a ele pertencem satildeo

designadas opticamente por anisotroacutepicas Deste grupo fazem parte todos os soacutelidos cristalinos com excepccedilatildeo

daqueles que tecircm arranjo reticular cuacutebico

Na Figura 42 representa-se o dispositivo utilizado na observaccedilatildeo de uma amostra com luz polarizada

Figura 42 ndash Esquema de um sistema para observaccedilatildeo de uma amostra com luz polarizada

Um meio isotroacutepico natildeo altera a cor da radiaccedilatildeo que nela incide Contudo produz um decreacutescimo de intensida-

de da radiaccedilatildeo que torna visiacuteveis contornos na amostra e portanto permite acompanhar variaccedilotildees de forma e

volume que nela ocorram As amostras anisotroacutepicas apresentam cor diferente da luz incidente

Procedimento experimental e equipamento utilizado

O equipamento usado esquematicamente representado na Figura 43 eacute constituiacutedo por uma placa de aqueci-

mento DSC 600 da Linkam systems por um bloco central constituiacutedo por uma unidade CI94 cuja funccedilatildeo eacute

controlar a temperatura nas etapas de aquecimento arrefecimento uma unidade LNP942 que controla a

refrigeraccedilatildeo uma unidade VTO232 e um computador Intel (R) Pentium (R) 4 que controla todo o sistema A

ceacutelula eacute aquecida com um microforno cuja temperatura eacute controlada por sensores de Pt100 Para a observaccedilatildeo

Polarizador Amostra Analisador Detector

61

oacuteptica foi utilizado um microscoacutepio Leica DMRB uma cacircmara de viacutedeo Sony CCD-IRISRGB modelo DXC-

151 AP um monitor Sony HR Triniton modelo PVM-2053MD e um gravador de viacutedeo Sony SV0-1500P VHS

VCR Na anaacutelise de imagem usou-se o software da Linkam systems com RTVMS (Real Time Viacutedeo Measurement

System)

As amostras foram preparadas por dispersatildeo de uma pequena quantidade do material a estudar na ceacutelula da

amostra sendo esta coberta com uma tampa A dispersatildeo do material na ceacutelula permite estudar o comporta-

mento de partiacuteculas isoladas o que poderaacute ser uacutetil no caso da amostra ter comportamento heterogeacuteneo As

imagens foram obtidas por utilizaccedilatildeo combinada de luz polarizada e de compensadores de onda o que confere

agrave imagem de fundo uma cor uacutenica e natildeo negra Usou-se uma ampliaccedilatildeo de 200X

As amostras foram estudadas aquecendo a amostra entre os 25ordmC e a fusatildeo tendo sido usada uma velocidade

de 10ordmCmin

Figura 43 ndash Representaccedilatildeo esquemaacutetica do equipamento usado em termomicroscopia A ndash Placa de aquecimento B ndash

Microscoacutepio C ndash Cacircmara de viacutedeo D ndash Computador E ndash Interface graacutefica F ndash Sistema de controle da refri-

geraccedilatildeo G ndash Interface de computador H ndash Viacutedeo gravador I ndash Monitor J ndash Depoacutesito de azoto liacutequido

4123 ndash Conjugaccedilatildeo dos meacutetodos de Termomicroscopia e DSC

Os resultados obtidos a partir de medidas de DSC satildeo normalmente reprodutiacuteveis e quantitativos mas natildeo

podem estar sempre prontamente correlacionadas com a respectiva transformaccedilatildeo de fase ou reacccedilatildeo quiacutemica

que ocorre na substacircncia Tecircm sido feitas tentativas para melhorar alguns meacutetodos termoanaliacuteticos atraveacutes de

uma correlaccedilatildeo entre os seus resultados e as mudanccedilas fiacutesicas ou quiacutemicas da substacircncia em questatildeo As combi-

naccedilotildees destes dois meacutetodos tecircm demonstrado grande sucesso Os efeitos que natildeo mostram nenhuma mudanccedila

de entalpia significativa com DSC podem muitas vezes ser detectadas com microscopia Por outro lado as

investigaccedilotildees termomicroscoacutepicas requerem muitas vezes estimativas dos calores de transformaccedilatildeo fusatildeo e

cristalizaccedilatildeo[50ndash51]

62

4124 ndash Espectroscopia de Absorccedilatildeo no Infravermelho

A Espectroscopia de Absorccedilatildeo no IV estaacute associada ao uso de radiaccedilatildeo electromagneacutetica nesta regiatildeo do espec-

tro para estudar a composiccedilatildeo e a estrutura da mateacuteria

A energia associada agrave absorccedilatildeo na gama do infravermelho eacute capaz de promover transiccedilotildees vibracionais-

rotacionais vibracionais ou rotacionais Considerando que a faixa mais usual de utilizaccedilatildeo corresponde agrave regiatildeo

do infravermelho meacutedio (4000 a 400 cm-1) o estudo das transiccedilotildees vibracionais eacute o mais importante Para que

uma moleacutecula seja capaz de absorver no infravermelho eacute necessaacuterio que ela apresente variaccedilotildees de momento

dipolar associada ao modo vibracional considerado[3652ndash54]

Assim quando um material for avaliado utilizando radiaccedilatildeo infravermelha seraacute obtido um espectro que rela-

ciona absorvacircncia versus comprimento de onda (normalmente eacute utilizado o nuacutemero de onda que eacute o inverso do

comprimento de onda) que indica a ocorrecircncia ou natildeo de absorccedilatildeo pelo material de energia associada agravequele

comprimento de onda Como os grupos funcionais absorvem em diferentes comprimentos de onda eacute possiacutevel

identificar os grupos quiacutemicos presentes na amostra

O polimorfismo em cristais de compostos orgacircnicos eacute causado por diferentes arranjos estruturais da mesma

moleacutecula Se as interacccedilotildees moleculares no cristal satildeo bastantes fortes decorrentes de um fenoacutemeno como as

ligaccedilotildees de hidrogeacutenio as diferenccedilas nas formas polimoacuterficas podem ser evidenciadas com teacutecnicas como a

Espectroscopia de Absorccedilatildeo no Infravermelho IV

Reflectacircncia Total Atenuada (ATR)

Em 1961 Fahrenfort descreveu uma nova teacutecnica para obtenccedilatildeo de espectros de infravermelho para compostos

orgacircnicos a Reflectacircncia Total Atenuada (ATR ndash Attenuated Total Reflectance)

O modo de ATR eacute uma teacutecnica natildeo destrutiva que permite a obtenccedilatildeo de espectros de amostras soacutelidas ou

liacutequidas tais como soacutelidos pouco soluacuteveis poacutes pastas entre outras Eacute tambeacutem adequado para caracterizaccedilatildeo de

materiais que sejam demasiado finos ou que absorvam demasiado intensamente quando analisados por espec-

troscopia de transmitacircncia Na espectroscopia de infravermelhos por ATR a superfiacutecie da amostra eacute colocada

em contacto com a superfiacutecie de um cristal apropriado muitas vezes feito de Germeacutenio (Ge) ou de Seleneto de

Zinco (ZnSe) A radiaccedilatildeo infravermelha proveniente da fonte passa atraveacutes do cristal Quando o acircngulo de

incidecircncia na interface amostra cristal excede o acircngulo criacutetico a reflexatildeo total interna da radiaccedilatildeo ocorre e uma

onda evanescente eacute estabelecida na interface A radiaccedilatildeo eacute reflectida atraveacutes do cristal penetrando na amostra a

cada reflexatildeo ao longo da superfiacutecie do cristal (como esquematizado na figura seguinte Figura 44)

63

Figura 44 ndash Sistema ATR de muacuteltipla reflexatildeo

O feixe de radiaccedilatildeo perde energia no comprimento de onda em que o material da amostra absorve Apoacutes este

processo a radiaccedilatildeo atenuada resultante eacute direccionada do cristal para o percurso normal do feixe no espectro-

fotoacutemetro sendo medida pelo detector originando o espectro da amostra A profundidade da penetraccedilatildeo da

radiaccedilatildeo na amostra e o nuacutemero total de reflexotildees ao longo do cristal podem ser controlados pela variaccedilatildeo do

acircngulo de incidecircncia assim como pela selecccedilatildeo do tipo de cristal

Num espectrofotoacutemetro ATR tem de existir um contacto muito proacuteximo entre a amostra e a superfiacutecie do cris-

tal uma vez que o efeito ATR tem lugar nesta Daiacute que se utilize por vezes uma prensa de modo a garantir um

perfeito contacto entre a superfiacutecie da amostra e o cristal como no caso dos soacutelidos particulados

Nesta teacutecnica pouca ou nenhuma preparaccedilatildeo da amostra eacute requerida o que constitui uma grande vantagem nos

estudos de polimorfismo podendo ser usada na anaacutelise de uma grande variedade de soacutelidos e liacutequidos consoan-

te o tipo de cristal

Eacute importante realccedilar que apesar dos benefiacutecios esta teacutecnica possui algumas limitaccedilotildees que incluem a sensibili-

dade inferior em comparaccedilatildeo agrave proporcionada pelos meacutetodos convencionais

Procedimento experimental e equipamento utilizado

Os estudos de espectroscopia de absorccedilatildeo no infravermelho foram realizados num espectroacutemetro FTIR Ther-

moNicolet IR300 resoluccedilatildeo de 1cm-1 com a teacutecnica da pastilha de KBr e num PerkinElmer Spectrum 400 FT-

IRATR resoluccedilatildeo de 1cm-1

As amostras foram preparadas misturando-se uma certa quantidade de amostra com brometo de potaacutessio (cer-

ca de 07 mg de amostra e 100 mg de KBr)

4125 ndash Difracccedilatildeo de Raios X

Dentre as vaacuterias teacutecnicas de caracterizaccedilatildeo de materiais a teacutecnica de difracccedilatildeo de raios X eacute a mais indicada na

determinaccedilatildeo das fases cristalinas presentes nesses materiais Isto eacute possiacutevel porque nos cristais os aacutetomos se

64

ordenam em planos cristalinos separados entre si por distacircncias da mesma ordem de grandeza dos comprimen-

tos de onda dos raios X

Ao incidir um feixe de raios X num cristal o mesmo interage com os aacutetomos presentes originando o fenoacutemeno

de difracccedilatildeo A difracccedilatildeo de raios X ocorre segundo a Lei de Bragg (Equaccedilatildeo 1) a qual estabelece a relaccedilatildeo

entre o acircngulo de difracccedilatildeo e a distacircncia entre os planos que a originaram (caracteriacutesticos para cada fase cristali-

na)[55]

Figura 45 ndash Difracccedilatildeo de raios X e a Lei de Bragg[56]

A principal aplicaccedilatildeo da difracccedilatildeo de raios X refere-se agrave identificaccedilatildeo de compostos cristalinos sejam eles orgacirc-

nicos ou inorgacircnicos

Os planos de difracccedilatildeo e as suas respectivas distacircncias interplanares bem como as densidades de aacutetomos (elec-

trotildees) ao longo de cada plano cristalino satildeo caracteriacutesticas especiacuteficas e uacutenicas de cada substacircncia cristalina da

mesma forma que o padratildeo difractomeacutetrico por ela gerado Dentre as vantagens da teacutecnica de difracccedilatildeo de raios

X para a caracterizaccedilatildeo de fases destacam-se a simplicidade e rapidez do meacutetodo a confiabilidade dos resulta-

dos obtidos (pois o perfil de difracccedilatildeo obtido eacute caracteriacutestico para cada fase cristalina) a possibilidade de anaacutelise

de materiais compostos por uma mistura de fases e uma anaacutelise quantitativa destas fases[55]

Os ensaios de difracccedilatildeo de raios X de poacute foram realizados no Centro de Estudos de Materiais no Departamen-

to de Fiacutesica da Universidade de Coimbra

Procedimento experimental e equipamento utilizado

Foi preenchido um capilar de vidro com o poacute obtido pela moagem dos soacutelidos As amostras foram colocadas

num difractoacutemetro de poacute ENRAF-NONIUS (equipado com um detector CPS120 por INEL) e os dados foram

recolhidos durante 5h usando a geometria Debye-Scherrer Foi usada radiaccedilatildeo Cu Kα1 (λ = 1540598Aring) Como

calibrante externo foi usado o AlK(SO4)212H2O

Lei de Bragg nλ = 2d sen θ (Equaccedilatildeo 1) n nuacutemero inteiro (ordem de difracccedilatildeo) λ comprimento de onda dos raios X incidentes d distacircncia interplanar θ acircngulo de difracccedilatildeo

65

Bibliografia

[1] ndash Vencato I Estruturas Cristalinas por Difracccedilatildeo de Raios-X Caderno Brasileiro de Ensino de Fiacutesica Volume 5

(1988)

[2] ndash Atkins P Paula J Atkins Fiacutesico-Quiacutemica LTC Volume 1 7ordfEdiccedilatildeo (2003-2004)

[3] ndash Drago R Physical Methods For Chemists 2ordf Ed Saunders amp H B J College Publishers 17 (1992) 702

[4] ndash Giron D Thermochimica Acta 248 (1995) 1

[5] ndash Nangia A Accounts of Chemical Research 41 5 (2008) 595

[6] ndash Froehlich PE Gasparotto FS Journal of Basic and Applied Pharm Sciences 26 3 (2005) 205

[7] ndash Llinagraves A Goodman J Drug Discovery Today 13 516 (2008) 198

[8] ndash Costa L Universidade Federal do Rio Grande do Sul ldquoAvaliaccedilatildeo do Polimorfismo de Faacutermacos utiliza-

dos para a produccedilatildeo de medicamentos geneacutericos no Brasilrdquo (2005)

[9] ndash Lachman L Liebeman HA et all Teoria e Praacutetica na Induacutestria Farmacecircutica 1 (2005) 505

[10] ndash Bernstein J Crystal Polymorphism Engineering of Crystalline Materials Properties Springer Netherlands (2008) 87

[11] ndash Rodriacuteguez-Spong B Price C et all D Advanced Drug Delivery 56 (2004) 241

[12] ndash Buerger A Ramberger R Mikrochimica Acta 2 (1979) 259

[13] ndash Erdemir D Lee A et all Accounts of Chemical Research 42 (2009) 621

[14] ndash Manrich S Zanotto E et all Poliacutemeros Ciecircncia e Tecnologia ldquoAplicabilidade da Teoria Claacutessica da Nuclea-

ccedilatildeo Modificada (CD-CNT) agrave Cristalizaccedilatildeo de Poliacutemerosrdquo

[15] ndash Aaltonen J Allesoslash M et all European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics 71 (2009) 23

[16] ndash Chis V Picircrnau A et all Chemical Physics 316 (2005) 153

[17] ndash wwwffuppttoxicologiamonografiasano0304TuberculosedocPIRAZINAMIDAhtml

[18] ndash Becker C Dressman JB et all Journal of Pharmaceutical Sciences 97 9 (2008) 3709

[19] ndash Takaki Y Sasada Y Watanabeacute T Acta Crystallographica 13 (1960) 693

[20] ndash Ro G Sorum H Acta Crystallographica B28 (1972) 991

[21] ndash Ro G Sorum H Acta Crystallographica B28 (1972) 1677

[22] ndash Nakata K Takaki Y Memoirs of Osaka Kyoiku University Ser III Natural science and applied science 36 (1987)

93

[23] ndash Borba A Albrecht M et all Physical Chemistry Chemical Physics 10 (2008) 7010

[24] ndash Takano T Sasada Y et all Acta Crystallographica 21 (1966) 514

[25] ndash Borba A Zavaglia A et all Journal of Physical Chemistry A 112 (2008) 45

[26] ndash Marques L Departamento e Centro de Quiacutemica da Universidade de Eacutevora ldquoO Ibuprofeno Um faacutermaco com

sucessordquo

[27] ndash Perlovich G Kurkov S et all Journal of Pharmaceutical Sciences 93 (2004) 654

[28] ndash Rasenack N Muumlller B International Journal of Pharmaceutics 245 (2002) 9

[29] ndash Carvalho P Cass Q et all Brazilian Journal of Chemical Engineering 23 (2006) 291

[30] ndash Khan G Jiabi Z Drug Development and Industrial Pharmacy 24(5) (1998) 463

[31] ndash Rasenack N Muumlller W Development and Industrial Pharmacy 28 (2002) 1077

66

[32] ndash Dudognon E Danegravede F et all Pharmaceutical Research 25 (2008) 2853

[33] ndash wwwscribdcomdoc4003825Fisica-Difraccao-de-Raio-X (28082010)

[34] ndash Delgado M Marquez F et all Spectroscopy Lett 21 (1998) 841

[35] ndash Lautie A Froment F et all Spectroscopy Lett 9 (1976) 289

[36] ndash Chis V Pirnau A et all Chemical Physics 316 (2005) 153

[37] ndash Kalkar K Bhosekar M et all Spectrochimica Acta Part A 45 (1989) 635

[38] ndash Favila A Gallo M Mitnik D Journal of Molecular Modeling 13 (2007) 505

[39] ndash Gunasekaran S Sailatha E et all Indian Journal of Pure and Applied Physics 47 (2009) 259

[40] ndash Akyuz S Journal of Molecular Structure 651 (2003) 541

[41] ndash Jurneacuteen P Werngren J et all Antimicrobial Agents and Chemotheraphy 52 5 (2008) 1852

[42] ndash Garekani H Sadeghi F et all Drug Development and Industrial Pharmacy 27(8) (2001) 803

[43] ndash Kawakami K Miyoshi K et all Journal of Pharmaceuticals Sciences 95 (2006) 1354

[44] ndash Lee T Chang G Crystal Growth and Design 9 (2009) 3551

[45] ndash Xue Y Zhao Q et all Journal of Colloid and Interface Science 243 (2001) 388

[46] ndash Sabbah R An W et all Thermochimica Acta 331 (1999) 93

[47] ndash Gatta G Richardson J et all Pure and Applied Chemistry 78 (2006) 1455

[48] ndash Seefeldt K Miller J et all Journal of Pharmaceutical Sciences 96 5 (2007) 1147

[49] ndash Charsley E Stewart C et all Journal of Thermal Analysis and Calorimetry 72 (2003) 1087

[50] ndash Celis K Driessche I et all Measurement Science Review 1 1 (2001) 181

[51] ndash Wiedemann H Bayer G Journal of Thermal Analysis 30 (1985) 1273

[52] ndash wwwgooglept

[53] ndash Brittain H Journal of Pharmaceutical Sciences 86 4 (1997) 405

[54] ndash Norris T Aldridge P Sekulic S Analyst 122 (1997) 549

[55] ndash Albers A Melchiades F et all Ceracircmica 48 305 (2002) 34

[56] ndash Kahn H PMI-2201 Difracccedilatildeo de Raios X 1

[57] ndash Tuberculosis 88 2 (2008) 141

[58] ndash Akyuz S Journal of Molecular Structure 651-653 (2003) 541

[59] ndash Brittain H (ed) Physical Characterization of Pharmaceutical Solids (1995)

[60] ndash Šestaacutek J Comprehensive Analytical Chemistry XII XI (1984)

[61] ndash Casimiro MH Leal JP et all Anaacutelise Calorimeacutetrica aplicada a Poliacutemeros Bioloacutegicos 29

[62] ndash Yu-Chu M Li Thermochimica Acta 476 (2008) 1

[63] ndash Morbidoni H Quiacutemica Viva 3 (2004)

[64] ndash Yoshida S Pharmaceutical Society of Japan 11 5 (1963) 628

[65] ndash Sreevatsan S Pan X et all Antimicrobial Agents and Chemotheraphy 41 3 (1997) 636

[66] ndash Wesotowski M Konarski T Journal of Thermal Analysis 45 (1995) 1199

[67] ndash Vippagunta S Brittain H Grant D Advanced Drug Delivery 48 (2001) 3

[68] ndash Nunes S Euseacutebio M et all International Journal of Pharmaceutics 285 (2004) 13

[69] ndash Akalin E Akyuz S Vibrational Spectroscopy 42 (2006) 333

[70] ndash Szablowicz M Karpiński A et all Transition Metal Chemistry 31 (2006) 1075

67

[71] ndash Castro R Maria T et all Crystal Growth amp Design 10 (2010) 274

[72] ndash Correcirca R Lima D et all Laboratoacuterio de Cristalografia Instituto de Fiacutesica de Satildeo CarlosUSP

[73] - Buerger A Ramberger R Mikrochimica Acta 2 (1979) 273

[74] ndash Wirth D Stephenson G Organic Process Research amp Development 1 (1997) 55

[75] ndash Wang Y Li Y et all Spectrochimica Acta Part A 56 (2000) 2637

[76] ndash Byrn S Pfeiffer R et all Pharmaceutical Research 12 (1995) 945

[77] ndash Khankari R Grant D Thermochimica Acta 248 (1995) 61

[78] ndash Gavezzotti A Fillippini G Journal of the American Chemical Society 117 (1995) 12299

[79] ndash Hancock B Zografi G Journal of Pharmaceuticals Sciences 86 (1997) 1

[80] ndash Yu L Advanced Drug Delivery Reviews 48 (2001) 27

[81] ndash Kitamura M Journal of Crystal Growth 237-239 (2002) 2205

[82] ndash Snider D Addicks W et all Advanced Drug Delivery Reviews 56 (2004) 391

[83] ndash Allesoslash M Berg F et all Journal of Pharmaceuticals Sciences 97 (2008) 2145

[84] ndash Lerdkanchanaporn S Dollimore D Journal of Thermal Analysis 49 (1997) 879

[85] ndash Beach J Park M et all Pharmaceutical Development and Technology 10 (2005) 413

[86] ndash Passerini N Albertini B et all European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics 15 (2002) 71

68

69

Apecircndice

70

71

Algoriacutetmo de decisatildeo Q6A

(1)

Pesquisa de polimor-fos com o novo

faacutermaco

Apresenta diferentes polimorfos

NAtildeO Nenhuma acccedilatildeo a ser

tomada

SIM

Caracterizar as formas por - Difracccedilatildeo de raios-X de poacute - DSC Anaacutelise Teacutermica - Microscopia - Espectroscopia

IR PARA 2

72

(2)

Os polimorfos apre-sentam diferentes

propriedades

NAtildeO

SIM

Afecta a seguranccedila e a eficaacutecia do faacutermaco

Nenhum teste ou criteacuterio de aceitaccedilatildeo para o faacutermaco

NAtildeO

SIM

Estabelecer um criteacuterio de aceitaccedilatildeo para os polimorfos do faacutermaco IR PARA 3

73

(3)

Observa-se em (1) que primeiramente se estabelecem as caracteriacutesticas das possiacuteveis formas cristalinas do faacuter-

maco e as suas propriedades fiacutesico-quiacutemicas conforme o caso bem como a sua forma de detecccedilatildeo pelas meto-

dologias indicadas

Posteriormente a acccedilatildeo (2) visa estabelecer o impacto destas formas polimoacuterficas na seguranccedila e eficaacutecia do

faacutermaco auxiliando na determinaccedilatildeo de criteacuterios de aceitaccedilatildeo do faacutermaco e na avaliaccedilatildeo do risco sanitaacuterio que

representa tal fenoacutemeno num caso especiacutefico Havendo este risco o ICH estabeleceu em (3) vias de monitori-

zaccedilatildeo das alteraccedilotildees

O faacutermaco encontra-se dentro dos criteacuterios de

aceitaccedilatildeo dos ensaios de qualidade com modifica-

ccedilatildeo na proporccedilatildeo dos polimorfos

SIM Nenhum teste ou criteacuterio de aceitaccedilatildeo

para o faacutermaco

NAtildeO

Monitorar o polimorfismo durante a estabilidade do faacutermaco

A modificaccedilatildeo pode afectar a seguranccedila ou a

eficaacutecia

NAtildeO Natildeo haacute necessidade de estabelecer criteacuterios de aceitaccedilatildeo para polimorfis-

mo do faacutermaco

SIM

Estabelecer criteacuterios de aceitaccedilatildeo consis-tente com a seguranccedila eou eficaacutecia

58

equipamento que apresenta na actualidade muitas potencialidades e que permite a obtenccedilatildeo de propriedades

termodinacircmicas com elevado grau de precisatildeo

A Calorimetria Diferencial de Varrimento eacute uma teacutecnica de anaacutelise teacutermica que regista a diferenccedila de fluxo teacuter-

mico entre a amostra e a referecircncia em funccedilatildeo do tempo ou da temperatura no decorrer de um programa de

temperatura preacute-seleccionado Eacute um meacutetodo de variaccedilatildeo entaacutelpica no qual a diferenccedila no fornecimento de

energia caloriacutefica entre uma substacircncia e um material de referecircncia eacute medida em funccedilatildeo da temperatura

enquanto a substacircncia em estudo e a referecircncia satildeo submetidas a um mesmo programa de aquecimento rigoro-

samente controlado

Estas medidas fornecem dados qualitativos e quantitativos em processos endoteacutermicos (absorccedilatildeo de energia

caloriacutefica) e exoteacutermicos (libertaccedilatildeo de energia caloriacutefica) permitindo obter informaccedilotildees referentes a alteraccedilotildees

de propriedades fiacutesicas eou quiacutemicas com por exemplo temperaturas caracteriacutesticas (temperatura de fusatildeo

cristalizaccedilatildeo transiccedilatildeo viacutetrea) grau de cristalinidade de um poliacutemero diagramas de fase entalpias de transiccedilatildeo

de fase e de reacccedilatildeo estabilidade teacutermica e oxidativa grau de pureza e cineacutetica de reacccedilotildees Por este motivo a

DSC eacute amplamente aplicada na caracterizaccedilatildeo de materiais orgacircnicos e inorgacircnicos cristalinos e amorfos assim

como nas induacutestrias farmacecircutica e cosmeacutetica alimentar etc

Como limitaccedilotildees desta teacutecnica refira-se a dificuldade de interpretaccedilatildeo (acontece algum processo mas qual)

requerendo normalmente outros meacutetodos complementares para a interpretaccedilatildeo dos resultados Para aleacutem dis-

so necessita de calibraccedilatildeo em toda a gama de temperatura

De acordo com os princiacutepios operacionais os caloriacutemetros diferenciais de varrimento podem ser divididos em

dois tipos de potecircncia compensada e de fluxo de energia caloriacutefica Neste trabalho utilizou-se o DSC do pri-

meiro tipo

Nos caloriacutemetros diferenciais de varrimento de potecircncia compensada (Figura 41) as ceacutelulas ou plataformas

onde se colocam a amostra e a referecircncia encontram-se equipadas individualmente com um sensor de resistecircn-

cia de platina que mede a temperatura de cada uma e uma resistecircncia de aquecimento

Figura 41 ndash Caloriacutemetro diferencial de varrimento de potecircncia compensada

Quando eacute detectada uma diferenccedila de temperatura entre a amostra e a referecircncia devido a uma alteraccedilatildeo da

amostra eacute alterada a energia teacutermica ( tH partpart ) fornecida agrave amostra de modo a manter um diferencial de tem-

peraturas nulo entre ambas (Tamostra = Treferecircncia) Uma vez que essa quantidade de energia eacute exactamente equiva-

1 ndash Resistecircncia de aquecimento 2 ndash Termoacutemetro

59

lente agrave quantidade de energia absorvida ou libertada na transformaccedilatildeo ocorrida na amostra o seu registo forne-

ce uma medida calorimeacutetrica directa da energia associada agrave transformaccedilatildeo

Como todos os instrumentos de medida os aparelhos de DSC apresentam um certo tempo de resposta devido

a alguma resistecircncia teacutermica o que se traduz pelo aparecimento de desvios da linha de base Para aumentar o

rigor das determinaccedilotildees o sinal calorimeacutetrico (SC) determinado pelo aparelho a aacuterea do pico eacute calibrado

determinando-se uma constante de calibraccedilatildeo K tal que realQ

SCK = sendo Qreal a energia caloriacutefica realmente

dissipado na ceacutelula A constante K eacute assim funccedilatildeo da temperatura da atmosfera em torno das ceacutelulas e de

quaisquer resistecircncias que conduzam a perdas de energia caloriacutefica As temperaturas de fusatildeo de padrotildees como

o iacutendio estanho chumbo por exemplo podem ser utilizadas para calibrar a temperatura indicada pelo equipa-

mento enquanto que a entalpia de fusatildeo destas substacircncias pode ser utilizada na calibraccedilatildeo do sinal calorimeacutetri-

co

Podem realizar-se ciclos de aquecimento arrefecimento percorridos entre a temperatura do azoto liacutequido e

700ordmC que eacute o limite superior de utilizaccedilatildeo da instrumentaccedilatildeo deste tipo recolhendo uma grande riqueza de

informaccedilatildeo relativamente agrave estabilidade da substacircncia em estudo tipo de transformaccedilatildeo que ocorre a uma dada

temperatura por aquecimento ou arrefecimento mecanismo que preside a cada uma das transformaccedilotildees obser-

vadas etc

Aproveitando as potencialidades do equipamento fazendo variar a velocidade de varrimento eacute ainda possiacutevel

estudar aspectos importantes relacionados com o mecanismo das transformaccedilotildees estruturais e pocircr em evidecircn-

cia a sobreposiccedilatildeo de sinais

Estes equipamentos aleacutem de possibilitarem medidas de baixos valores de variaccedilatildeo de entalpia possibilitam

ainda a utilizaccedilatildeo de pequenas quantidades de amostra (geralmente entre 1 e 20mg)

Procedimento experimental e equipamento utilizado

Os estudos de DSC foram realizados num caloriacutemetro Perkin-Elmer Pyris 1 equipado com sistema de refrige-

raccedilatildeo Intracooler com liacutequido de refrigeraccedilatildeo etilenoglicolaacutegua (11 vv) a ndash10ordmC usando azoto como gaacutes de

purga 20mLmin

As amostras foram preparadas em caacutepsulas em alumiacutenio de 10microl e 30microl Como ceacutelula de referecircncia usou-se uma

caacutepsula vazia idecircntica agrave usada para as amostras

A calibraccedilatildeo do aparelho foi feita de forma usual agrave velocidade de 10ordmCmin utilizada na grande maioria das

amostras A calibraccedilatildeo da temperatura [4647] foi realizada com padrotildees de elevada qualidade como o bifenilo

(CRM LGC 2610 Tfus = 6893plusmn003 ordmC) aacutecido benzoacuteico (CRM LGC 2606 Tfus = 12235 plusmn 002 ordmC) iacutendio

(Perkin-Elmer x = 9999 Tfus = 15660 ordmC) e cafeiacutena (substacircncia de calibraccedilatildeo Mettler Toledo ME 18 872

Tfus = 2356 plusmn 02 ordmC) A calibraccedilatildeo da entalpia foi realizada com iacutendio (∆fusH = 3286 plusmn 13 Jmol)

As amostras foram estudadas em ciclos de aquecimento arrefecimento a vaacuterias velocidade de varrimento

como seraacute referido posteriormente na apresentaccedilatildeo dos resultados e a calibraccedilatildeo confirmada a cada caso

60

4122 ndash Termomicroscopia

A termomicroscopia consiste na observaccedilatildeo microscoacutepica das amostras submetidas a aquecimento ou arrefeci-

mento usando luz polarizada As transformaccedilotildees que podem ocorrer na amostra em estudo podem ser obser-

vadas directamente na ocular do microscoacutepio ou registadas por meio de uma cacircmara fotograacutefica em viacutedeo com

a vantagem de serem gravadas e poderem ser estudadas em pormenor posteriormente Esta teacutecnica permite a

observaccedilatildeo dos efeitos dependentes da temperatura como por exemplo a fusatildeo dos cristais detecccedilatildeo de formas

cristalinas (polimorfismo)[48ndash49]

Com base no comportamento oacuteptico eacute costume dividir as substacircncias em dois grandes grupos Num o iacutendice

de refracccedilatildeo eacute independente da direcccedilatildeo de propagaccedilatildeo da radiaccedilatildeo apresenta um valor uacutenico para uma dada

substacircncia Estas substacircncias satildeo designadas opticamente por isotroacutepicas A este grupo pertencem os soacutelidos

amorfos e os soacutelidos cristalinos com arranjo reticular cuacutebico O outro grupo eacute caracterizado por apresentar um

iacutendice de refracccedilatildeo dependente da direcccedilatildeo de propagaccedilatildeo da luz As substacircncias que a ele pertencem satildeo

designadas opticamente por anisotroacutepicas Deste grupo fazem parte todos os soacutelidos cristalinos com excepccedilatildeo

daqueles que tecircm arranjo reticular cuacutebico

Na Figura 42 representa-se o dispositivo utilizado na observaccedilatildeo de uma amostra com luz polarizada

Figura 42 ndash Esquema de um sistema para observaccedilatildeo de uma amostra com luz polarizada

Um meio isotroacutepico natildeo altera a cor da radiaccedilatildeo que nela incide Contudo produz um decreacutescimo de intensida-

de da radiaccedilatildeo que torna visiacuteveis contornos na amostra e portanto permite acompanhar variaccedilotildees de forma e

volume que nela ocorram As amostras anisotroacutepicas apresentam cor diferente da luz incidente

Procedimento experimental e equipamento utilizado

O equipamento usado esquematicamente representado na Figura 43 eacute constituiacutedo por uma placa de aqueci-

mento DSC 600 da Linkam systems por um bloco central constituiacutedo por uma unidade CI94 cuja funccedilatildeo eacute

controlar a temperatura nas etapas de aquecimento arrefecimento uma unidade LNP942 que controla a

refrigeraccedilatildeo uma unidade VTO232 e um computador Intel (R) Pentium (R) 4 que controla todo o sistema A

ceacutelula eacute aquecida com um microforno cuja temperatura eacute controlada por sensores de Pt100 Para a observaccedilatildeo

Polarizador Amostra Analisador Detector

61

oacuteptica foi utilizado um microscoacutepio Leica DMRB uma cacircmara de viacutedeo Sony CCD-IRISRGB modelo DXC-

151 AP um monitor Sony HR Triniton modelo PVM-2053MD e um gravador de viacutedeo Sony SV0-1500P VHS

VCR Na anaacutelise de imagem usou-se o software da Linkam systems com RTVMS (Real Time Viacutedeo Measurement

System)

As amostras foram preparadas por dispersatildeo de uma pequena quantidade do material a estudar na ceacutelula da

amostra sendo esta coberta com uma tampa A dispersatildeo do material na ceacutelula permite estudar o comporta-

mento de partiacuteculas isoladas o que poderaacute ser uacutetil no caso da amostra ter comportamento heterogeacuteneo As

imagens foram obtidas por utilizaccedilatildeo combinada de luz polarizada e de compensadores de onda o que confere

agrave imagem de fundo uma cor uacutenica e natildeo negra Usou-se uma ampliaccedilatildeo de 200X

As amostras foram estudadas aquecendo a amostra entre os 25ordmC e a fusatildeo tendo sido usada uma velocidade

de 10ordmCmin

Figura 43 ndash Representaccedilatildeo esquemaacutetica do equipamento usado em termomicroscopia A ndash Placa de aquecimento B ndash

Microscoacutepio C ndash Cacircmara de viacutedeo D ndash Computador E ndash Interface graacutefica F ndash Sistema de controle da refri-

geraccedilatildeo G ndash Interface de computador H ndash Viacutedeo gravador I ndash Monitor J ndash Depoacutesito de azoto liacutequido

4123 ndash Conjugaccedilatildeo dos meacutetodos de Termomicroscopia e DSC

Os resultados obtidos a partir de medidas de DSC satildeo normalmente reprodutiacuteveis e quantitativos mas natildeo

podem estar sempre prontamente correlacionadas com a respectiva transformaccedilatildeo de fase ou reacccedilatildeo quiacutemica

que ocorre na substacircncia Tecircm sido feitas tentativas para melhorar alguns meacutetodos termoanaliacuteticos atraveacutes de

uma correlaccedilatildeo entre os seus resultados e as mudanccedilas fiacutesicas ou quiacutemicas da substacircncia em questatildeo As combi-

naccedilotildees destes dois meacutetodos tecircm demonstrado grande sucesso Os efeitos que natildeo mostram nenhuma mudanccedila

de entalpia significativa com DSC podem muitas vezes ser detectadas com microscopia Por outro lado as

investigaccedilotildees termomicroscoacutepicas requerem muitas vezes estimativas dos calores de transformaccedilatildeo fusatildeo e

cristalizaccedilatildeo[50ndash51]

62

4124 ndash Espectroscopia de Absorccedilatildeo no Infravermelho

A Espectroscopia de Absorccedilatildeo no IV estaacute associada ao uso de radiaccedilatildeo electromagneacutetica nesta regiatildeo do espec-

tro para estudar a composiccedilatildeo e a estrutura da mateacuteria

A energia associada agrave absorccedilatildeo na gama do infravermelho eacute capaz de promover transiccedilotildees vibracionais-

rotacionais vibracionais ou rotacionais Considerando que a faixa mais usual de utilizaccedilatildeo corresponde agrave regiatildeo

do infravermelho meacutedio (4000 a 400 cm-1) o estudo das transiccedilotildees vibracionais eacute o mais importante Para que

uma moleacutecula seja capaz de absorver no infravermelho eacute necessaacuterio que ela apresente variaccedilotildees de momento

dipolar associada ao modo vibracional considerado[3652ndash54]

Assim quando um material for avaliado utilizando radiaccedilatildeo infravermelha seraacute obtido um espectro que rela-

ciona absorvacircncia versus comprimento de onda (normalmente eacute utilizado o nuacutemero de onda que eacute o inverso do

comprimento de onda) que indica a ocorrecircncia ou natildeo de absorccedilatildeo pelo material de energia associada agravequele

comprimento de onda Como os grupos funcionais absorvem em diferentes comprimentos de onda eacute possiacutevel

identificar os grupos quiacutemicos presentes na amostra

O polimorfismo em cristais de compostos orgacircnicos eacute causado por diferentes arranjos estruturais da mesma

moleacutecula Se as interacccedilotildees moleculares no cristal satildeo bastantes fortes decorrentes de um fenoacutemeno como as

ligaccedilotildees de hidrogeacutenio as diferenccedilas nas formas polimoacuterficas podem ser evidenciadas com teacutecnicas como a

Espectroscopia de Absorccedilatildeo no Infravermelho IV

Reflectacircncia Total Atenuada (ATR)

Em 1961 Fahrenfort descreveu uma nova teacutecnica para obtenccedilatildeo de espectros de infravermelho para compostos

orgacircnicos a Reflectacircncia Total Atenuada (ATR ndash Attenuated Total Reflectance)

O modo de ATR eacute uma teacutecnica natildeo destrutiva que permite a obtenccedilatildeo de espectros de amostras soacutelidas ou

liacutequidas tais como soacutelidos pouco soluacuteveis poacutes pastas entre outras Eacute tambeacutem adequado para caracterizaccedilatildeo de

materiais que sejam demasiado finos ou que absorvam demasiado intensamente quando analisados por espec-

troscopia de transmitacircncia Na espectroscopia de infravermelhos por ATR a superfiacutecie da amostra eacute colocada

em contacto com a superfiacutecie de um cristal apropriado muitas vezes feito de Germeacutenio (Ge) ou de Seleneto de

Zinco (ZnSe) A radiaccedilatildeo infravermelha proveniente da fonte passa atraveacutes do cristal Quando o acircngulo de

incidecircncia na interface amostra cristal excede o acircngulo criacutetico a reflexatildeo total interna da radiaccedilatildeo ocorre e uma

onda evanescente eacute estabelecida na interface A radiaccedilatildeo eacute reflectida atraveacutes do cristal penetrando na amostra a

cada reflexatildeo ao longo da superfiacutecie do cristal (como esquematizado na figura seguinte Figura 44)

63

Figura 44 ndash Sistema ATR de muacuteltipla reflexatildeo

O feixe de radiaccedilatildeo perde energia no comprimento de onda em que o material da amostra absorve Apoacutes este

processo a radiaccedilatildeo atenuada resultante eacute direccionada do cristal para o percurso normal do feixe no espectro-

fotoacutemetro sendo medida pelo detector originando o espectro da amostra A profundidade da penetraccedilatildeo da

radiaccedilatildeo na amostra e o nuacutemero total de reflexotildees ao longo do cristal podem ser controlados pela variaccedilatildeo do

acircngulo de incidecircncia assim como pela selecccedilatildeo do tipo de cristal

Num espectrofotoacutemetro ATR tem de existir um contacto muito proacuteximo entre a amostra e a superfiacutecie do cris-

tal uma vez que o efeito ATR tem lugar nesta Daiacute que se utilize por vezes uma prensa de modo a garantir um

perfeito contacto entre a superfiacutecie da amostra e o cristal como no caso dos soacutelidos particulados

Nesta teacutecnica pouca ou nenhuma preparaccedilatildeo da amostra eacute requerida o que constitui uma grande vantagem nos

estudos de polimorfismo podendo ser usada na anaacutelise de uma grande variedade de soacutelidos e liacutequidos consoan-

te o tipo de cristal

Eacute importante realccedilar que apesar dos benefiacutecios esta teacutecnica possui algumas limitaccedilotildees que incluem a sensibili-

dade inferior em comparaccedilatildeo agrave proporcionada pelos meacutetodos convencionais

Procedimento experimental e equipamento utilizado

Os estudos de espectroscopia de absorccedilatildeo no infravermelho foram realizados num espectroacutemetro FTIR Ther-

moNicolet IR300 resoluccedilatildeo de 1cm-1 com a teacutecnica da pastilha de KBr e num PerkinElmer Spectrum 400 FT-

IRATR resoluccedilatildeo de 1cm-1

As amostras foram preparadas misturando-se uma certa quantidade de amostra com brometo de potaacutessio (cer-

ca de 07 mg de amostra e 100 mg de KBr)

4125 ndash Difracccedilatildeo de Raios X

Dentre as vaacuterias teacutecnicas de caracterizaccedilatildeo de materiais a teacutecnica de difracccedilatildeo de raios X eacute a mais indicada na

determinaccedilatildeo das fases cristalinas presentes nesses materiais Isto eacute possiacutevel porque nos cristais os aacutetomos se

64

ordenam em planos cristalinos separados entre si por distacircncias da mesma ordem de grandeza dos comprimen-

tos de onda dos raios X

Ao incidir um feixe de raios X num cristal o mesmo interage com os aacutetomos presentes originando o fenoacutemeno

de difracccedilatildeo A difracccedilatildeo de raios X ocorre segundo a Lei de Bragg (Equaccedilatildeo 1) a qual estabelece a relaccedilatildeo

entre o acircngulo de difracccedilatildeo e a distacircncia entre os planos que a originaram (caracteriacutesticos para cada fase cristali-

na)[55]

Figura 45 ndash Difracccedilatildeo de raios X e a Lei de Bragg[56]

A principal aplicaccedilatildeo da difracccedilatildeo de raios X refere-se agrave identificaccedilatildeo de compostos cristalinos sejam eles orgacirc-

nicos ou inorgacircnicos

Os planos de difracccedilatildeo e as suas respectivas distacircncias interplanares bem como as densidades de aacutetomos (elec-

trotildees) ao longo de cada plano cristalino satildeo caracteriacutesticas especiacuteficas e uacutenicas de cada substacircncia cristalina da

mesma forma que o padratildeo difractomeacutetrico por ela gerado Dentre as vantagens da teacutecnica de difracccedilatildeo de raios

X para a caracterizaccedilatildeo de fases destacam-se a simplicidade e rapidez do meacutetodo a confiabilidade dos resulta-

dos obtidos (pois o perfil de difracccedilatildeo obtido eacute caracteriacutestico para cada fase cristalina) a possibilidade de anaacutelise

de materiais compostos por uma mistura de fases e uma anaacutelise quantitativa destas fases[55]

Os ensaios de difracccedilatildeo de raios X de poacute foram realizados no Centro de Estudos de Materiais no Departamen-

to de Fiacutesica da Universidade de Coimbra

Procedimento experimental e equipamento utilizado

Foi preenchido um capilar de vidro com o poacute obtido pela moagem dos soacutelidos As amostras foram colocadas

num difractoacutemetro de poacute ENRAF-NONIUS (equipado com um detector CPS120 por INEL) e os dados foram

recolhidos durante 5h usando a geometria Debye-Scherrer Foi usada radiaccedilatildeo Cu Kα1 (λ = 1540598Aring) Como

calibrante externo foi usado o AlK(SO4)212H2O

Lei de Bragg nλ = 2d sen θ (Equaccedilatildeo 1) n nuacutemero inteiro (ordem de difracccedilatildeo) λ comprimento de onda dos raios X incidentes d distacircncia interplanar θ acircngulo de difracccedilatildeo

65

Bibliografia

[1] ndash Vencato I Estruturas Cristalinas por Difracccedilatildeo de Raios-X Caderno Brasileiro de Ensino de Fiacutesica Volume 5

(1988)

[2] ndash Atkins P Paula J Atkins Fiacutesico-Quiacutemica LTC Volume 1 7ordfEdiccedilatildeo (2003-2004)

[3] ndash Drago R Physical Methods For Chemists 2ordf Ed Saunders amp H B J College Publishers 17 (1992) 702

[4] ndash Giron D Thermochimica Acta 248 (1995) 1

[5] ndash Nangia A Accounts of Chemical Research 41 5 (2008) 595

[6] ndash Froehlich PE Gasparotto FS Journal of Basic and Applied Pharm Sciences 26 3 (2005) 205

[7] ndash Llinagraves A Goodman J Drug Discovery Today 13 516 (2008) 198

[8] ndash Costa L Universidade Federal do Rio Grande do Sul ldquoAvaliaccedilatildeo do Polimorfismo de Faacutermacos utiliza-

dos para a produccedilatildeo de medicamentos geneacutericos no Brasilrdquo (2005)

[9] ndash Lachman L Liebeman HA et all Teoria e Praacutetica na Induacutestria Farmacecircutica 1 (2005) 505

[10] ndash Bernstein J Crystal Polymorphism Engineering of Crystalline Materials Properties Springer Netherlands (2008) 87

[11] ndash Rodriacuteguez-Spong B Price C et all D Advanced Drug Delivery 56 (2004) 241

[12] ndash Buerger A Ramberger R Mikrochimica Acta 2 (1979) 259

[13] ndash Erdemir D Lee A et all Accounts of Chemical Research 42 (2009) 621

[14] ndash Manrich S Zanotto E et all Poliacutemeros Ciecircncia e Tecnologia ldquoAplicabilidade da Teoria Claacutessica da Nuclea-

ccedilatildeo Modificada (CD-CNT) agrave Cristalizaccedilatildeo de Poliacutemerosrdquo

[15] ndash Aaltonen J Allesoslash M et all European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics 71 (2009) 23

[16] ndash Chis V Picircrnau A et all Chemical Physics 316 (2005) 153

[17] ndash wwwffuppttoxicologiamonografiasano0304TuberculosedocPIRAZINAMIDAhtml

[18] ndash Becker C Dressman JB et all Journal of Pharmaceutical Sciences 97 9 (2008) 3709

[19] ndash Takaki Y Sasada Y Watanabeacute T Acta Crystallographica 13 (1960) 693

[20] ndash Ro G Sorum H Acta Crystallographica B28 (1972) 991

[21] ndash Ro G Sorum H Acta Crystallographica B28 (1972) 1677

[22] ndash Nakata K Takaki Y Memoirs of Osaka Kyoiku University Ser III Natural science and applied science 36 (1987)

93

[23] ndash Borba A Albrecht M et all Physical Chemistry Chemical Physics 10 (2008) 7010

[24] ndash Takano T Sasada Y et all Acta Crystallographica 21 (1966) 514

[25] ndash Borba A Zavaglia A et all Journal of Physical Chemistry A 112 (2008) 45

[26] ndash Marques L Departamento e Centro de Quiacutemica da Universidade de Eacutevora ldquoO Ibuprofeno Um faacutermaco com

sucessordquo

[27] ndash Perlovich G Kurkov S et all Journal of Pharmaceutical Sciences 93 (2004) 654

[28] ndash Rasenack N Muumlller B International Journal of Pharmaceutics 245 (2002) 9

[29] ndash Carvalho P Cass Q et all Brazilian Journal of Chemical Engineering 23 (2006) 291

[30] ndash Khan G Jiabi Z Drug Development and Industrial Pharmacy 24(5) (1998) 463

[31] ndash Rasenack N Muumlller W Development and Industrial Pharmacy 28 (2002) 1077

66

[32] ndash Dudognon E Danegravede F et all Pharmaceutical Research 25 (2008) 2853

[33] ndash wwwscribdcomdoc4003825Fisica-Difraccao-de-Raio-X (28082010)

[34] ndash Delgado M Marquez F et all Spectroscopy Lett 21 (1998) 841

[35] ndash Lautie A Froment F et all Spectroscopy Lett 9 (1976) 289

[36] ndash Chis V Pirnau A et all Chemical Physics 316 (2005) 153

[37] ndash Kalkar K Bhosekar M et all Spectrochimica Acta Part A 45 (1989) 635

[38] ndash Favila A Gallo M Mitnik D Journal of Molecular Modeling 13 (2007) 505

[39] ndash Gunasekaran S Sailatha E et all Indian Journal of Pure and Applied Physics 47 (2009) 259

[40] ndash Akyuz S Journal of Molecular Structure 651 (2003) 541

[41] ndash Jurneacuteen P Werngren J et all Antimicrobial Agents and Chemotheraphy 52 5 (2008) 1852

[42] ndash Garekani H Sadeghi F et all Drug Development and Industrial Pharmacy 27(8) (2001) 803

[43] ndash Kawakami K Miyoshi K et all Journal of Pharmaceuticals Sciences 95 (2006) 1354

[44] ndash Lee T Chang G Crystal Growth and Design 9 (2009) 3551

[45] ndash Xue Y Zhao Q et all Journal of Colloid and Interface Science 243 (2001) 388

[46] ndash Sabbah R An W et all Thermochimica Acta 331 (1999) 93

[47] ndash Gatta G Richardson J et all Pure and Applied Chemistry 78 (2006) 1455

[48] ndash Seefeldt K Miller J et all Journal of Pharmaceutical Sciences 96 5 (2007) 1147

[49] ndash Charsley E Stewart C et all Journal of Thermal Analysis and Calorimetry 72 (2003) 1087

[50] ndash Celis K Driessche I et all Measurement Science Review 1 1 (2001) 181

[51] ndash Wiedemann H Bayer G Journal of Thermal Analysis 30 (1985) 1273

[52] ndash wwwgooglept

[53] ndash Brittain H Journal of Pharmaceutical Sciences 86 4 (1997) 405

[54] ndash Norris T Aldridge P Sekulic S Analyst 122 (1997) 549

[55] ndash Albers A Melchiades F et all Ceracircmica 48 305 (2002) 34

[56] ndash Kahn H PMI-2201 Difracccedilatildeo de Raios X 1

[57] ndash Tuberculosis 88 2 (2008) 141

[58] ndash Akyuz S Journal of Molecular Structure 651-653 (2003) 541

[59] ndash Brittain H (ed) Physical Characterization of Pharmaceutical Solids (1995)

[60] ndash Šestaacutek J Comprehensive Analytical Chemistry XII XI (1984)

[61] ndash Casimiro MH Leal JP et all Anaacutelise Calorimeacutetrica aplicada a Poliacutemeros Bioloacutegicos 29

[62] ndash Yu-Chu M Li Thermochimica Acta 476 (2008) 1

[63] ndash Morbidoni H Quiacutemica Viva 3 (2004)

[64] ndash Yoshida S Pharmaceutical Society of Japan 11 5 (1963) 628

[65] ndash Sreevatsan S Pan X et all Antimicrobial Agents and Chemotheraphy 41 3 (1997) 636

[66] ndash Wesotowski M Konarski T Journal of Thermal Analysis 45 (1995) 1199

[67] ndash Vippagunta S Brittain H Grant D Advanced Drug Delivery 48 (2001) 3

[68] ndash Nunes S Euseacutebio M et all International Journal of Pharmaceutics 285 (2004) 13

[69] ndash Akalin E Akyuz S Vibrational Spectroscopy 42 (2006) 333

[70] ndash Szablowicz M Karpiński A et all Transition Metal Chemistry 31 (2006) 1075

67

[71] ndash Castro R Maria T et all Crystal Growth amp Design 10 (2010) 274

[72] ndash Correcirca R Lima D et all Laboratoacuterio de Cristalografia Instituto de Fiacutesica de Satildeo CarlosUSP

[73] - Buerger A Ramberger R Mikrochimica Acta 2 (1979) 273

[74] ndash Wirth D Stephenson G Organic Process Research amp Development 1 (1997) 55

[75] ndash Wang Y Li Y et all Spectrochimica Acta Part A 56 (2000) 2637

[76] ndash Byrn S Pfeiffer R et all Pharmaceutical Research 12 (1995) 945

[77] ndash Khankari R Grant D Thermochimica Acta 248 (1995) 61

[78] ndash Gavezzotti A Fillippini G Journal of the American Chemical Society 117 (1995) 12299

[79] ndash Hancock B Zografi G Journal of Pharmaceuticals Sciences 86 (1997) 1

[80] ndash Yu L Advanced Drug Delivery Reviews 48 (2001) 27

[81] ndash Kitamura M Journal of Crystal Growth 237-239 (2002) 2205

[82] ndash Snider D Addicks W et all Advanced Drug Delivery Reviews 56 (2004) 391

[83] ndash Allesoslash M Berg F et all Journal of Pharmaceuticals Sciences 97 (2008) 2145

[84] ndash Lerdkanchanaporn S Dollimore D Journal of Thermal Analysis 49 (1997) 879

[85] ndash Beach J Park M et all Pharmaceutical Development and Technology 10 (2005) 413

[86] ndash Passerini N Albertini B et all European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics 15 (2002) 71

68

69

Apecircndice

70

71

Algoriacutetmo de decisatildeo Q6A

(1)

Pesquisa de polimor-fos com o novo

faacutermaco

Apresenta diferentes polimorfos

NAtildeO Nenhuma acccedilatildeo a ser

tomada

SIM

Caracterizar as formas por - Difracccedilatildeo de raios-X de poacute - DSC Anaacutelise Teacutermica - Microscopia - Espectroscopia

IR PARA 2

72

(2)

Os polimorfos apre-sentam diferentes

propriedades

NAtildeO

SIM

Afecta a seguranccedila e a eficaacutecia do faacutermaco

Nenhum teste ou criteacuterio de aceitaccedilatildeo para o faacutermaco

NAtildeO

SIM

Estabelecer um criteacuterio de aceitaccedilatildeo para os polimorfos do faacutermaco IR PARA 3

73

(3)

Observa-se em (1) que primeiramente se estabelecem as caracteriacutesticas das possiacuteveis formas cristalinas do faacuter-

maco e as suas propriedades fiacutesico-quiacutemicas conforme o caso bem como a sua forma de detecccedilatildeo pelas meto-

dologias indicadas

Posteriormente a acccedilatildeo (2) visa estabelecer o impacto destas formas polimoacuterficas na seguranccedila e eficaacutecia do

faacutermaco auxiliando na determinaccedilatildeo de criteacuterios de aceitaccedilatildeo do faacutermaco e na avaliaccedilatildeo do risco sanitaacuterio que

representa tal fenoacutemeno num caso especiacutefico Havendo este risco o ICH estabeleceu em (3) vias de monitori-

zaccedilatildeo das alteraccedilotildees

O faacutermaco encontra-se dentro dos criteacuterios de

aceitaccedilatildeo dos ensaios de qualidade com modifica-

ccedilatildeo na proporccedilatildeo dos polimorfos

SIM Nenhum teste ou criteacuterio de aceitaccedilatildeo

para o faacutermaco

NAtildeO

Monitorar o polimorfismo durante a estabilidade do faacutermaco

A modificaccedilatildeo pode afectar a seguranccedila ou a

eficaacutecia

NAtildeO Natildeo haacute necessidade de estabelecer criteacuterios de aceitaccedilatildeo para polimorfis-

mo do faacutermaco

SIM

Estabelecer criteacuterios de aceitaccedilatildeo consis-tente com a seguranccedila eou eficaacutecia

59

lente agrave quantidade de energia absorvida ou libertada na transformaccedilatildeo ocorrida na amostra o seu registo forne-

ce uma medida calorimeacutetrica directa da energia associada agrave transformaccedilatildeo

Como todos os instrumentos de medida os aparelhos de DSC apresentam um certo tempo de resposta devido

a alguma resistecircncia teacutermica o que se traduz pelo aparecimento de desvios da linha de base Para aumentar o

rigor das determinaccedilotildees o sinal calorimeacutetrico (SC) determinado pelo aparelho a aacuterea do pico eacute calibrado

determinando-se uma constante de calibraccedilatildeo K tal que realQ

SCK = sendo Qreal a energia caloriacutefica realmente

dissipado na ceacutelula A constante K eacute assim funccedilatildeo da temperatura da atmosfera em torno das ceacutelulas e de

quaisquer resistecircncias que conduzam a perdas de energia caloriacutefica As temperaturas de fusatildeo de padrotildees como

o iacutendio estanho chumbo por exemplo podem ser utilizadas para calibrar a temperatura indicada pelo equipa-

mento enquanto que a entalpia de fusatildeo destas substacircncias pode ser utilizada na calibraccedilatildeo do sinal calorimeacutetri-

co

Podem realizar-se ciclos de aquecimento arrefecimento percorridos entre a temperatura do azoto liacutequido e

700ordmC que eacute o limite superior de utilizaccedilatildeo da instrumentaccedilatildeo deste tipo recolhendo uma grande riqueza de

informaccedilatildeo relativamente agrave estabilidade da substacircncia em estudo tipo de transformaccedilatildeo que ocorre a uma dada

temperatura por aquecimento ou arrefecimento mecanismo que preside a cada uma das transformaccedilotildees obser-

vadas etc

Aproveitando as potencialidades do equipamento fazendo variar a velocidade de varrimento eacute ainda possiacutevel

estudar aspectos importantes relacionados com o mecanismo das transformaccedilotildees estruturais e pocircr em evidecircn-

cia a sobreposiccedilatildeo de sinais

Estes equipamentos aleacutem de possibilitarem medidas de baixos valores de variaccedilatildeo de entalpia possibilitam

ainda a utilizaccedilatildeo de pequenas quantidades de amostra (geralmente entre 1 e 20mg)

Procedimento experimental e equipamento utilizado

Os estudos de DSC foram realizados num caloriacutemetro Perkin-Elmer Pyris 1 equipado com sistema de refrige-

raccedilatildeo Intracooler com liacutequido de refrigeraccedilatildeo etilenoglicolaacutegua (11 vv) a ndash10ordmC usando azoto como gaacutes de

purga 20mLmin

As amostras foram preparadas em caacutepsulas em alumiacutenio de 10microl e 30microl Como ceacutelula de referecircncia usou-se uma

caacutepsula vazia idecircntica agrave usada para as amostras

A calibraccedilatildeo do aparelho foi feita de forma usual agrave velocidade de 10ordmCmin utilizada na grande maioria das

amostras A calibraccedilatildeo da temperatura [4647] foi realizada com padrotildees de elevada qualidade como o bifenilo

(CRM LGC 2610 Tfus = 6893plusmn003 ordmC) aacutecido benzoacuteico (CRM LGC 2606 Tfus = 12235 plusmn 002 ordmC) iacutendio

(Perkin-Elmer x = 9999 Tfus = 15660 ordmC) e cafeiacutena (substacircncia de calibraccedilatildeo Mettler Toledo ME 18 872

Tfus = 2356 plusmn 02 ordmC) A calibraccedilatildeo da entalpia foi realizada com iacutendio (∆fusH = 3286 plusmn 13 Jmol)

As amostras foram estudadas em ciclos de aquecimento arrefecimento a vaacuterias velocidade de varrimento

como seraacute referido posteriormente na apresentaccedilatildeo dos resultados e a calibraccedilatildeo confirmada a cada caso

60

4122 ndash Termomicroscopia

A termomicroscopia consiste na observaccedilatildeo microscoacutepica das amostras submetidas a aquecimento ou arrefeci-

mento usando luz polarizada As transformaccedilotildees que podem ocorrer na amostra em estudo podem ser obser-

vadas directamente na ocular do microscoacutepio ou registadas por meio de uma cacircmara fotograacutefica em viacutedeo com

a vantagem de serem gravadas e poderem ser estudadas em pormenor posteriormente Esta teacutecnica permite a

observaccedilatildeo dos efeitos dependentes da temperatura como por exemplo a fusatildeo dos cristais detecccedilatildeo de formas

cristalinas (polimorfismo)[48ndash49]

Com base no comportamento oacuteptico eacute costume dividir as substacircncias em dois grandes grupos Num o iacutendice

de refracccedilatildeo eacute independente da direcccedilatildeo de propagaccedilatildeo da radiaccedilatildeo apresenta um valor uacutenico para uma dada

substacircncia Estas substacircncias satildeo designadas opticamente por isotroacutepicas A este grupo pertencem os soacutelidos

amorfos e os soacutelidos cristalinos com arranjo reticular cuacutebico O outro grupo eacute caracterizado por apresentar um

iacutendice de refracccedilatildeo dependente da direcccedilatildeo de propagaccedilatildeo da luz As substacircncias que a ele pertencem satildeo

designadas opticamente por anisotroacutepicas Deste grupo fazem parte todos os soacutelidos cristalinos com excepccedilatildeo

daqueles que tecircm arranjo reticular cuacutebico

Na Figura 42 representa-se o dispositivo utilizado na observaccedilatildeo de uma amostra com luz polarizada

Figura 42 ndash Esquema de um sistema para observaccedilatildeo de uma amostra com luz polarizada

Um meio isotroacutepico natildeo altera a cor da radiaccedilatildeo que nela incide Contudo produz um decreacutescimo de intensida-

de da radiaccedilatildeo que torna visiacuteveis contornos na amostra e portanto permite acompanhar variaccedilotildees de forma e

volume que nela ocorram As amostras anisotroacutepicas apresentam cor diferente da luz incidente

Procedimento experimental e equipamento utilizado

O equipamento usado esquematicamente representado na Figura 43 eacute constituiacutedo por uma placa de aqueci-

mento DSC 600 da Linkam systems por um bloco central constituiacutedo por uma unidade CI94 cuja funccedilatildeo eacute

controlar a temperatura nas etapas de aquecimento arrefecimento uma unidade LNP942 que controla a

refrigeraccedilatildeo uma unidade VTO232 e um computador Intel (R) Pentium (R) 4 que controla todo o sistema A

ceacutelula eacute aquecida com um microforno cuja temperatura eacute controlada por sensores de Pt100 Para a observaccedilatildeo

Polarizador Amostra Analisador Detector

61

oacuteptica foi utilizado um microscoacutepio Leica DMRB uma cacircmara de viacutedeo Sony CCD-IRISRGB modelo DXC-

151 AP um monitor Sony HR Triniton modelo PVM-2053MD e um gravador de viacutedeo Sony SV0-1500P VHS

VCR Na anaacutelise de imagem usou-se o software da Linkam systems com RTVMS (Real Time Viacutedeo Measurement

System)

As amostras foram preparadas por dispersatildeo de uma pequena quantidade do material a estudar na ceacutelula da

amostra sendo esta coberta com uma tampa A dispersatildeo do material na ceacutelula permite estudar o comporta-

mento de partiacuteculas isoladas o que poderaacute ser uacutetil no caso da amostra ter comportamento heterogeacuteneo As

imagens foram obtidas por utilizaccedilatildeo combinada de luz polarizada e de compensadores de onda o que confere

agrave imagem de fundo uma cor uacutenica e natildeo negra Usou-se uma ampliaccedilatildeo de 200X

As amostras foram estudadas aquecendo a amostra entre os 25ordmC e a fusatildeo tendo sido usada uma velocidade

de 10ordmCmin

Figura 43 ndash Representaccedilatildeo esquemaacutetica do equipamento usado em termomicroscopia A ndash Placa de aquecimento B ndash

Microscoacutepio C ndash Cacircmara de viacutedeo D ndash Computador E ndash Interface graacutefica F ndash Sistema de controle da refri-

geraccedilatildeo G ndash Interface de computador H ndash Viacutedeo gravador I ndash Monitor J ndash Depoacutesito de azoto liacutequido

4123 ndash Conjugaccedilatildeo dos meacutetodos de Termomicroscopia e DSC

Os resultados obtidos a partir de medidas de DSC satildeo normalmente reprodutiacuteveis e quantitativos mas natildeo

podem estar sempre prontamente correlacionadas com a respectiva transformaccedilatildeo de fase ou reacccedilatildeo quiacutemica

que ocorre na substacircncia Tecircm sido feitas tentativas para melhorar alguns meacutetodos termoanaliacuteticos atraveacutes de

uma correlaccedilatildeo entre os seus resultados e as mudanccedilas fiacutesicas ou quiacutemicas da substacircncia em questatildeo As combi-

naccedilotildees destes dois meacutetodos tecircm demonstrado grande sucesso Os efeitos que natildeo mostram nenhuma mudanccedila

de entalpia significativa com DSC podem muitas vezes ser detectadas com microscopia Por outro lado as

investigaccedilotildees termomicroscoacutepicas requerem muitas vezes estimativas dos calores de transformaccedilatildeo fusatildeo e

cristalizaccedilatildeo[50ndash51]

62

4124 ndash Espectroscopia de Absorccedilatildeo no Infravermelho

A Espectroscopia de Absorccedilatildeo no IV estaacute associada ao uso de radiaccedilatildeo electromagneacutetica nesta regiatildeo do espec-

tro para estudar a composiccedilatildeo e a estrutura da mateacuteria

A energia associada agrave absorccedilatildeo na gama do infravermelho eacute capaz de promover transiccedilotildees vibracionais-

rotacionais vibracionais ou rotacionais Considerando que a faixa mais usual de utilizaccedilatildeo corresponde agrave regiatildeo

do infravermelho meacutedio (4000 a 400 cm-1) o estudo das transiccedilotildees vibracionais eacute o mais importante Para que

uma moleacutecula seja capaz de absorver no infravermelho eacute necessaacuterio que ela apresente variaccedilotildees de momento

dipolar associada ao modo vibracional considerado[3652ndash54]

Assim quando um material for avaliado utilizando radiaccedilatildeo infravermelha seraacute obtido um espectro que rela-

ciona absorvacircncia versus comprimento de onda (normalmente eacute utilizado o nuacutemero de onda que eacute o inverso do

comprimento de onda) que indica a ocorrecircncia ou natildeo de absorccedilatildeo pelo material de energia associada agravequele

comprimento de onda Como os grupos funcionais absorvem em diferentes comprimentos de onda eacute possiacutevel

identificar os grupos quiacutemicos presentes na amostra

O polimorfismo em cristais de compostos orgacircnicos eacute causado por diferentes arranjos estruturais da mesma

moleacutecula Se as interacccedilotildees moleculares no cristal satildeo bastantes fortes decorrentes de um fenoacutemeno como as

ligaccedilotildees de hidrogeacutenio as diferenccedilas nas formas polimoacuterficas podem ser evidenciadas com teacutecnicas como a

Espectroscopia de Absorccedilatildeo no Infravermelho IV

Reflectacircncia Total Atenuada (ATR)

Em 1961 Fahrenfort descreveu uma nova teacutecnica para obtenccedilatildeo de espectros de infravermelho para compostos

orgacircnicos a Reflectacircncia Total Atenuada (ATR ndash Attenuated Total Reflectance)

O modo de ATR eacute uma teacutecnica natildeo destrutiva que permite a obtenccedilatildeo de espectros de amostras soacutelidas ou

liacutequidas tais como soacutelidos pouco soluacuteveis poacutes pastas entre outras Eacute tambeacutem adequado para caracterizaccedilatildeo de

materiais que sejam demasiado finos ou que absorvam demasiado intensamente quando analisados por espec-

troscopia de transmitacircncia Na espectroscopia de infravermelhos por ATR a superfiacutecie da amostra eacute colocada

em contacto com a superfiacutecie de um cristal apropriado muitas vezes feito de Germeacutenio (Ge) ou de Seleneto de

Zinco (ZnSe) A radiaccedilatildeo infravermelha proveniente da fonte passa atraveacutes do cristal Quando o acircngulo de

incidecircncia na interface amostra cristal excede o acircngulo criacutetico a reflexatildeo total interna da radiaccedilatildeo ocorre e uma

onda evanescente eacute estabelecida na interface A radiaccedilatildeo eacute reflectida atraveacutes do cristal penetrando na amostra a

cada reflexatildeo ao longo da superfiacutecie do cristal (como esquematizado na figura seguinte Figura 44)

63

Figura 44 ndash Sistema ATR de muacuteltipla reflexatildeo

O feixe de radiaccedilatildeo perde energia no comprimento de onda em que o material da amostra absorve Apoacutes este

processo a radiaccedilatildeo atenuada resultante eacute direccionada do cristal para o percurso normal do feixe no espectro-

fotoacutemetro sendo medida pelo detector originando o espectro da amostra A profundidade da penetraccedilatildeo da

radiaccedilatildeo na amostra e o nuacutemero total de reflexotildees ao longo do cristal podem ser controlados pela variaccedilatildeo do

acircngulo de incidecircncia assim como pela selecccedilatildeo do tipo de cristal

Num espectrofotoacutemetro ATR tem de existir um contacto muito proacuteximo entre a amostra e a superfiacutecie do cris-

tal uma vez que o efeito ATR tem lugar nesta Daiacute que se utilize por vezes uma prensa de modo a garantir um

perfeito contacto entre a superfiacutecie da amostra e o cristal como no caso dos soacutelidos particulados

Nesta teacutecnica pouca ou nenhuma preparaccedilatildeo da amostra eacute requerida o que constitui uma grande vantagem nos

estudos de polimorfismo podendo ser usada na anaacutelise de uma grande variedade de soacutelidos e liacutequidos consoan-

te o tipo de cristal

Eacute importante realccedilar que apesar dos benefiacutecios esta teacutecnica possui algumas limitaccedilotildees que incluem a sensibili-

dade inferior em comparaccedilatildeo agrave proporcionada pelos meacutetodos convencionais

Procedimento experimental e equipamento utilizado

Os estudos de espectroscopia de absorccedilatildeo no infravermelho foram realizados num espectroacutemetro FTIR Ther-

moNicolet IR300 resoluccedilatildeo de 1cm-1 com a teacutecnica da pastilha de KBr e num PerkinElmer Spectrum 400 FT-

IRATR resoluccedilatildeo de 1cm-1

As amostras foram preparadas misturando-se uma certa quantidade de amostra com brometo de potaacutessio (cer-

ca de 07 mg de amostra e 100 mg de KBr)

4125 ndash Difracccedilatildeo de Raios X

Dentre as vaacuterias teacutecnicas de caracterizaccedilatildeo de materiais a teacutecnica de difracccedilatildeo de raios X eacute a mais indicada na

determinaccedilatildeo das fases cristalinas presentes nesses materiais Isto eacute possiacutevel porque nos cristais os aacutetomos se

64

ordenam em planos cristalinos separados entre si por distacircncias da mesma ordem de grandeza dos comprimen-

tos de onda dos raios X

Ao incidir um feixe de raios X num cristal o mesmo interage com os aacutetomos presentes originando o fenoacutemeno

de difracccedilatildeo A difracccedilatildeo de raios X ocorre segundo a Lei de Bragg (Equaccedilatildeo 1) a qual estabelece a relaccedilatildeo

entre o acircngulo de difracccedilatildeo e a distacircncia entre os planos que a originaram (caracteriacutesticos para cada fase cristali-

na)[55]

Figura 45 ndash Difracccedilatildeo de raios X e a Lei de Bragg[56]

A principal aplicaccedilatildeo da difracccedilatildeo de raios X refere-se agrave identificaccedilatildeo de compostos cristalinos sejam eles orgacirc-

nicos ou inorgacircnicos

Os planos de difracccedilatildeo e as suas respectivas distacircncias interplanares bem como as densidades de aacutetomos (elec-

trotildees) ao longo de cada plano cristalino satildeo caracteriacutesticas especiacuteficas e uacutenicas de cada substacircncia cristalina da

mesma forma que o padratildeo difractomeacutetrico por ela gerado Dentre as vantagens da teacutecnica de difracccedilatildeo de raios

X para a caracterizaccedilatildeo de fases destacam-se a simplicidade e rapidez do meacutetodo a confiabilidade dos resulta-

dos obtidos (pois o perfil de difracccedilatildeo obtido eacute caracteriacutestico para cada fase cristalina) a possibilidade de anaacutelise

de materiais compostos por uma mistura de fases e uma anaacutelise quantitativa destas fases[55]

Os ensaios de difracccedilatildeo de raios X de poacute foram realizados no Centro de Estudos de Materiais no Departamen-

to de Fiacutesica da Universidade de Coimbra

Procedimento experimental e equipamento utilizado

Foi preenchido um capilar de vidro com o poacute obtido pela moagem dos soacutelidos As amostras foram colocadas

num difractoacutemetro de poacute ENRAF-NONIUS (equipado com um detector CPS120 por INEL) e os dados foram

recolhidos durante 5h usando a geometria Debye-Scherrer Foi usada radiaccedilatildeo Cu Kα1 (λ = 1540598Aring) Como

calibrante externo foi usado o AlK(SO4)212H2O

Lei de Bragg nλ = 2d sen θ (Equaccedilatildeo 1) n nuacutemero inteiro (ordem de difracccedilatildeo) λ comprimento de onda dos raios X incidentes d distacircncia interplanar θ acircngulo de difracccedilatildeo

65

Bibliografia

[1] ndash Vencato I Estruturas Cristalinas por Difracccedilatildeo de Raios-X Caderno Brasileiro de Ensino de Fiacutesica Volume 5

(1988)

[2] ndash Atkins P Paula J Atkins Fiacutesico-Quiacutemica LTC Volume 1 7ordfEdiccedilatildeo (2003-2004)

[3] ndash Drago R Physical Methods For Chemists 2ordf Ed Saunders amp H B J College Publishers 17 (1992) 702

[4] ndash Giron D Thermochimica Acta 248 (1995) 1

[5] ndash Nangia A Accounts of Chemical Research 41 5 (2008) 595

[6] ndash Froehlich PE Gasparotto FS Journal of Basic and Applied Pharm Sciences 26 3 (2005) 205

[7] ndash Llinagraves A Goodman J Drug Discovery Today 13 516 (2008) 198

[8] ndash Costa L Universidade Federal do Rio Grande do Sul ldquoAvaliaccedilatildeo do Polimorfismo de Faacutermacos utiliza-

dos para a produccedilatildeo de medicamentos geneacutericos no Brasilrdquo (2005)

[9] ndash Lachman L Liebeman HA et all Teoria e Praacutetica na Induacutestria Farmacecircutica 1 (2005) 505

[10] ndash Bernstein J Crystal Polymorphism Engineering of Crystalline Materials Properties Springer Netherlands (2008) 87

[11] ndash Rodriacuteguez-Spong B Price C et all D Advanced Drug Delivery 56 (2004) 241

[12] ndash Buerger A Ramberger R Mikrochimica Acta 2 (1979) 259

[13] ndash Erdemir D Lee A et all Accounts of Chemical Research 42 (2009) 621

[14] ndash Manrich S Zanotto E et all Poliacutemeros Ciecircncia e Tecnologia ldquoAplicabilidade da Teoria Claacutessica da Nuclea-

ccedilatildeo Modificada (CD-CNT) agrave Cristalizaccedilatildeo de Poliacutemerosrdquo

[15] ndash Aaltonen J Allesoslash M et all European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics 71 (2009) 23

[16] ndash Chis V Picircrnau A et all Chemical Physics 316 (2005) 153

[17] ndash wwwffuppttoxicologiamonografiasano0304TuberculosedocPIRAZINAMIDAhtml

[18] ndash Becker C Dressman JB et all Journal of Pharmaceutical Sciences 97 9 (2008) 3709

[19] ndash Takaki Y Sasada Y Watanabeacute T Acta Crystallographica 13 (1960) 693

[20] ndash Ro G Sorum H Acta Crystallographica B28 (1972) 991

[21] ndash Ro G Sorum H Acta Crystallographica B28 (1972) 1677

[22] ndash Nakata K Takaki Y Memoirs of Osaka Kyoiku University Ser III Natural science and applied science 36 (1987)

93

[23] ndash Borba A Albrecht M et all Physical Chemistry Chemical Physics 10 (2008) 7010

[24] ndash Takano T Sasada Y et all Acta Crystallographica 21 (1966) 514

[25] ndash Borba A Zavaglia A et all Journal of Physical Chemistry A 112 (2008) 45

[26] ndash Marques L Departamento e Centro de Quiacutemica da Universidade de Eacutevora ldquoO Ibuprofeno Um faacutermaco com

sucessordquo

[27] ndash Perlovich G Kurkov S et all Journal of Pharmaceutical Sciences 93 (2004) 654

[28] ndash Rasenack N Muumlller B International Journal of Pharmaceutics 245 (2002) 9

[29] ndash Carvalho P Cass Q et all Brazilian Journal of Chemical Engineering 23 (2006) 291

[30] ndash Khan G Jiabi Z Drug Development and Industrial Pharmacy 24(5) (1998) 463

[31] ndash Rasenack N Muumlller W Development and Industrial Pharmacy 28 (2002) 1077

66

[32] ndash Dudognon E Danegravede F et all Pharmaceutical Research 25 (2008) 2853

[33] ndash wwwscribdcomdoc4003825Fisica-Difraccao-de-Raio-X (28082010)

[34] ndash Delgado M Marquez F et all Spectroscopy Lett 21 (1998) 841

[35] ndash Lautie A Froment F et all Spectroscopy Lett 9 (1976) 289

[36] ndash Chis V Pirnau A et all Chemical Physics 316 (2005) 153

[37] ndash Kalkar K Bhosekar M et all Spectrochimica Acta Part A 45 (1989) 635

[38] ndash Favila A Gallo M Mitnik D Journal of Molecular Modeling 13 (2007) 505

[39] ndash Gunasekaran S Sailatha E et all Indian Journal of Pure and Applied Physics 47 (2009) 259

[40] ndash Akyuz S Journal of Molecular Structure 651 (2003) 541

[41] ndash Jurneacuteen P Werngren J et all Antimicrobial Agents and Chemotheraphy 52 5 (2008) 1852

[42] ndash Garekani H Sadeghi F et all Drug Development and Industrial Pharmacy 27(8) (2001) 803

[43] ndash Kawakami K Miyoshi K et all Journal of Pharmaceuticals Sciences 95 (2006) 1354

[44] ndash Lee T Chang G Crystal Growth and Design 9 (2009) 3551

[45] ndash Xue Y Zhao Q et all Journal of Colloid and Interface Science 243 (2001) 388

[46] ndash Sabbah R An W et all Thermochimica Acta 331 (1999) 93

[47] ndash Gatta G Richardson J et all Pure and Applied Chemistry 78 (2006) 1455

[48] ndash Seefeldt K Miller J et all Journal of Pharmaceutical Sciences 96 5 (2007) 1147

[49] ndash Charsley E Stewart C et all Journal of Thermal Analysis and Calorimetry 72 (2003) 1087

[50] ndash Celis K Driessche I et all Measurement Science Review 1 1 (2001) 181

[51] ndash Wiedemann H Bayer G Journal of Thermal Analysis 30 (1985) 1273

[52] ndash wwwgooglept

[53] ndash Brittain H Journal of Pharmaceutical Sciences 86 4 (1997) 405

[54] ndash Norris T Aldridge P Sekulic S Analyst 122 (1997) 549

[55] ndash Albers A Melchiades F et all Ceracircmica 48 305 (2002) 34

[56] ndash Kahn H PMI-2201 Difracccedilatildeo de Raios X 1

[57] ndash Tuberculosis 88 2 (2008) 141

[58] ndash Akyuz S Journal of Molecular Structure 651-653 (2003) 541

[59] ndash Brittain H (ed) Physical Characterization of Pharmaceutical Solids (1995)

[60] ndash Šestaacutek J Comprehensive Analytical Chemistry XII XI (1984)

[61] ndash Casimiro MH Leal JP et all Anaacutelise Calorimeacutetrica aplicada a Poliacutemeros Bioloacutegicos 29

[62] ndash Yu-Chu M Li Thermochimica Acta 476 (2008) 1

[63] ndash Morbidoni H Quiacutemica Viva 3 (2004)

[64] ndash Yoshida S Pharmaceutical Society of Japan 11 5 (1963) 628

[65] ndash Sreevatsan S Pan X et all Antimicrobial Agents and Chemotheraphy 41 3 (1997) 636

[66] ndash Wesotowski M Konarski T Journal of Thermal Analysis 45 (1995) 1199

[67] ndash Vippagunta S Brittain H Grant D Advanced Drug Delivery 48 (2001) 3

[68] ndash Nunes S Euseacutebio M et all International Journal of Pharmaceutics 285 (2004) 13

[69] ndash Akalin E Akyuz S Vibrational Spectroscopy 42 (2006) 333

[70] ndash Szablowicz M Karpiński A et all Transition Metal Chemistry 31 (2006) 1075

67

[71] ndash Castro R Maria T et all Crystal Growth amp Design 10 (2010) 274

[72] ndash Correcirca R Lima D et all Laboratoacuterio de Cristalografia Instituto de Fiacutesica de Satildeo CarlosUSP

[73] - Buerger A Ramberger R Mikrochimica Acta 2 (1979) 273

[74] ndash Wirth D Stephenson G Organic Process Research amp Development 1 (1997) 55

[75] ndash Wang Y Li Y et all Spectrochimica Acta Part A 56 (2000) 2637

[76] ndash Byrn S Pfeiffer R et all Pharmaceutical Research 12 (1995) 945

[77] ndash Khankari R Grant D Thermochimica Acta 248 (1995) 61

[78] ndash Gavezzotti A Fillippini G Journal of the American Chemical Society 117 (1995) 12299

[79] ndash Hancock B Zografi G Journal of Pharmaceuticals Sciences 86 (1997) 1

[80] ndash Yu L Advanced Drug Delivery Reviews 48 (2001) 27

[81] ndash Kitamura M Journal of Crystal Growth 237-239 (2002) 2205

[82] ndash Snider D Addicks W et all Advanced Drug Delivery Reviews 56 (2004) 391

[83] ndash Allesoslash M Berg F et all Journal of Pharmaceuticals Sciences 97 (2008) 2145

[84] ndash Lerdkanchanaporn S Dollimore D Journal of Thermal Analysis 49 (1997) 879

[85] ndash Beach J Park M et all Pharmaceutical Development and Technology 10 (2005) 413

[86] ndash Passerini N Albertini B et all European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics 15 (2002) 71

68

69

Apecircndice

70

71

Algoriacutetmo de decisatildeo Q6A

(1)

Pesquisa de polimor-fos com o novo

faacutermaco

Apresenta diferentes polimorfos

NAtildeO Nenhuma acccedilatildeo a ser

tomada

SIM

Caracterizar as formas por - Difracccedilatildeo de raios-X de poacute - DSC Anaacutelise Teacutermica - Microscopia - Espectroscopia

IR PARA 2

72

(2)

Os polimorfos apre-sentam diferentes

propriedades

NAtildeO

SIM

Afecta a seguranccedila e a eficaacutecia do faacutermaco

Nenhum teste ou criteacuterio de aceitaccedilatildeo para o faacutermaco

NAtildeO

SIM

Estabelecer um criteacuterio de aceitaccedilatildeo para os polimorfos do faacutermaco IR PARA 3

73

(3)

Observa-se em (1) que primeiramente se estabelecem as caracteriacutesticas das possiacuteveis formas cristalinas do faacuter-

maco e as suas propriedades fiacutesico-quiacutemicas conforme o caso bem como a sua forma de detecccedilatildeo pelas meto-

dologias indicadas

Posteriormente a acccedilatildeo (2) visa estabelecer o impacto destas formas polimoacuterficas na seguranccedila e eficaacutecia do

faacutermaco auxiliando na determinaccedilatildeo de criteacuterios de aceitaccedilatildeo do faacutermaco e na avaliaccedilatildeo do risco sanitaacuterio que

representa tal fenoacutemeno num caso especiacutefico Havendo este risco o ICH estabeleceu em (3) vias de monitori-

zaccedilatildeo das alteraccedilotildees

O faacutermaco encontra-se dentro dos criteacuterios de

aceitaccedilatildeo dos ensaios de qualidade com modifica-

ccedilatildeo na proporccedilatildeo dos polimorfos

SIM Nenhum teste ou criteacuterio de aceitaccedilatildeo

para o faacutermaco

NAtildeO

Monitorar o polimorfismo durante a estabilidade do faacutermaco

A modificaccedilatildeo pode afectar a seguranccedila ou a

eficaacutecia

NAtildeO Natildeo haacute necessidade de estabelecer criteacuterios de aceitaccedilatildeo para polimorfis-

mo do faacutermaco

SIM

Estabelecer criteacuterios de aceitaccedilatildeo consis-tente com a seguranccedila eou eficaacutecia

60

4122 ndash Termomicroscopia

A termomicroscopia consiste na observaccedilatildeo microscoacutepica das amostras submetidas a aquecimento ou arrefeci-

mento usando luz polarizada As transformaccedilotildees que podem ocorrer na amostra em estudo podem ser obser-

vadas directamente na ocular do microscoacutepio ou registadas por meio de uma cacircmara fotograacutefica em viacutedeo com

a vantagem de serem gravadas e poderem ser estudadas em pormenor posteriormente Esta teacutecnica permite a

observaccedilatildeo dos efeitos dependentes da temperatura como por exemplo a fusatildeo dos cristais detecccedilatildeo de formas

cristalinas (polimorfismo)[48ndash49]

Com base no comportamento oacuteptico eacute costume dividir as substacircncias em dois grandes grupos Num o iacutendice

de refracccedilatildeo eacute independente da direcccedilatildeo de propagaccedilatildeo da radiaccedilatildeo apresenta um valor uacutenico para uma dada

substacircncia Estas substacircncias satildeo designadas opticamente por isotroacutepicas A este grupo pertencem os soacutelidos

amorfos e os soacutelidos cristalinos com arranjo reticular cuacutebico O outro grupo eacute caracterizado por apresentar um

iacutendice de refracccedilatildeo dependente da direcccedilatildeo de propagaccedilatildeo da luz As substacircncias que a ele pertencem satildeo

designadas opticamente por anisotroacutepicas Deste grupo fazem parte todos os soacutelidos cristalinos com excepccedilatildeo

daqueles que tecircm arranjo reticular cuacutebico

Na Figura 42 representa-se o dispositivo utilizado na observaccedilatildeo de uma amostra com luz polarizada

Figura 42 ndash Esquema de um sistema para observaccedilatildeo de uma amostra com luz polarizada

Um meio isotroacutepico natildeo altera a cor da radiaccedilatildeo que nela incide Contudo produz um decreacutescimo de intensida-

de da radiaccedilatildeo que torna visiacuteveis contornos na amostra e portanto permite acompanhar variaccedilotildees de forma e

volume que nela ocorram As amostras anisotroacutepicas apresentam cor diferente da luz incidente

Procedimento experimental e equipamento utilizado

O equipamento usado esquematicamente representado na Figura 43 eacute constituiacutedo por uma placa de aqueci-

mento DSC 600 da Linkam systems por um bloco central constituiacutedo por uma unidade CI94 cuja funccedilatildeo eacute

controlar a temperatura nas etapas de aquecimento arrefecimento uma unidade LNP942 que controla a

refrigeraccedilatildeo uma unidade VTO232 e um computador Intel (R) Pentium (R) 4 que controla todo o sistema A

ceacutelula eacute aquecida com um microforno cuja temperatura eacute controlada por sensores de Pt100 Para a observaccedilatildeo

Polarizador Amostra Analisador Detector

61

oacuteptica foi utilizado um microscoacutepio Leica DMRB uma cacircmara de viacutedeo Sony CCD-IRISRGB modelo DXC-

151 AP um monitor Sony HR Triniton modelo PVM-2053MD e um gravador de viacutedeo Sony SV0-1500P VHS

VCR Na anaacutelise de imagem usou-se o software da Linkam systems com RTVMS (Real Time Viacutedeo Measurement

System)

As amostras foram preparadas por dispersatildeo de uma pequena quantidade do material a estudar na ceacutelula da

amostra sendo esta coberta com uma tampa A dispersatildeo do material na ceacutelula permite estudar o comporta-

mento de partiacuteculas isoladas o que poderaacute ser uacutetil no caso da amostra ter comportamento heterogeacuteneo As

imagens foram obtidas por utilizaccedilatildeo combinada de luz polarizada e de compensadores de onda o que confere

agrave imagem de fundo uma cor uacutenica e natildeo negra Usou-se uma ampliaccedilatildeo de 200X

As amostras foram estudadas aquecendo a amostra entre os 25ordmC e a fusatildeo tendo sido usada uma velocidade

de 10ordmCmin

Figura 43 ndash Representaccedilatildeo esquemaacutetica do equipamento usado em termomicroscopia A ndash Placa de aquecimento B ndash

Microscoacutepio C ndash Cacircmara de viacutedeo D ndash Computador E ndash Interface graacutefica F ndash Sistema de controle da refri-

geraccedilatildeo G ndash Interface de computador H ndash Viacutedeo gravador I ndash Monitor J ndash Depoacutesito de azoto liacutequido

4123 ndash Conjugaccedilatildeo dos meacutetodos de Termomicroscopia e DSC

Os resultados obtidos a partir de medidas de DSC satildeo normalmente reprodutiacuteveis e quantitativos mas natildeo

podem estar sempre prontamente correlacionadas com a respectiva transformaccedilatildeo de fase ou reacccedilatildeo quiacutemica

que ocorre na substacircncia Tecircm sido feitas tentativas para melhorar alguns meacutetodos termoanaliacuteticos atraveacutes de

uma correlaccedilatildeo entre os seus resultados e as mudanccedilas fiacutesicas ou quiacutemicas da substacircncia em questatildeo As combi-

naccedilotildees destes dois meacutetodos tecircm demonstrado grande sucesso Os efeitos que natildeo mostram nenhuma mudanccedila

de entalpia significativa com DSC podem muitas vezes ser detectadas com microscopia Por outro lado as

investigaccedilotildees termomicroscoacutepicas requerem muitas vezes estimativas dos calores de transformaccedilatildeo fusatildeo e

cristalizaccedilatildeo[50ndash51]

62

4124 ndash Espectroscopia de Absorccedilatildeo no Infravermelho

A Espectroscopia de Absorccedilatildeo no IV estaacute associada ao uso de radiaccedilatildeo electromagneacutetica nesta regiatildeo do espec-

tro para estudar a composiccedilatildeo e a estrutura da mateacuteria

A energia associada agrave absorccedilatildeo na gama do infravermelho eacute capaz de promover transiccedilotildees vibracionais-

rotacionais vibracionais ou rotacionais Considerando que a faixa mais usual de utilizaccedilatildeo corresponde agrave regiatildeo

do infravermelho meacutedio (4000 a 400 cm-1) o estudo das transiccedilotildees vibracionais eacute o mais importante Para que

uma moleacutecula seja capaz de absorver no infravermelho eacute necessaacuterio que ela apresente variaccedilotildees de momento

dipolar associada ao modo vibracional considerado[3652ndash54]

Assim quando um material for avaliado utilizando radiaccedilatildeo infravermelha seraacute obtido um espectro que rela-

ciona absorvacircncia versus comprimento de onda (normalmente eacute utilizado o nuacutemero de onda que eacute o inverso do

comprimento de onda) que indica a ocorrecircncia ou natildeo de absorccedilatildeo pelo material de energia associada agravequele

comprimento de onda Como os grupos funcionais absorvem em diferentes comprimentos de onda eacute possiacutevel

identificar os grupos quiacutemicos presentes na amostra

O polimorfismo em cristais de compostos orgacircnicos eacute causado por diferentes arranjos estruturais da mesma

moleacutecula Se as interacccedilotildees moleculares no cristal satildeo bastantes fortes decorrentes de um fenoacutemeno como as

ligaccedilotildees de hidrogeacutenio as diferenccedilas nas formas polimoacuterficas podem ser evidenciadas com teacutecnicas como a

Espectroscopia de Absorccedilatildeo no Infravermelho IV

Reflectacircncia Total Atenuada (ATR)

Em 1961 Fahrenfort descreveu uma nova teacutecnica para obtenccedilatildeo de espectros de infravermelho para compostos

orgacircnicos a Reflectacircncia Total Atenuada (ATR ndash Attenuated Total Reflectance)

O modo de ATR eacute uma teacutecnica natildeo destrutiva que permite a obtenccedilatildeo de espectros de amostras soacutelidas ou

liacutequidas tais como soacutelidos pouco soluacuteveis poacutes pastas entre outras Eacute tambeacutem adequado para caracterizaccedilatildeo de

materiais que sejam demasiado finos ou que absorvam demasiado intensamente quando analisados por espec-

troscopia de transmitacircncia Na espectroscopia de infravermelhos por ATR a superfiacutecie da amostra eacute colocada

em contacto com a superfiacutecie de um cristal apropriado muitas vezes feito de Germeacutenio (Ge) ou de Seleneto de

Zinco (ZnSe) A radiaccedilatildeo infravermelha proveniente da fonte passa atraveacutes do cristal Quando o acircngulo de

incidecircncia na interface amostra cristal excede o acircngulo criacutetico a reflexatildeo total interna da radiaccedilatildeo ocorre e uma

onda evanescente eacute estabelecida na interface A radiaccedilatildeo eacute reflectida atraveacutes do cristal penetrando na amostra a

cada reflexatildeo ao longo da superfiacutecie do cristal (como esquematizado na figura seguinte Figura 44)

63

Figura 44 ndash Sistema ATR de muacuteltipla reflexatildeo

O feixe de radiaccedilatildeo perde energia no comprimento de onda em que o material da amostra absorve Apoacutes este

processo a radiaccedilatildeo atenuada resultante eacute direccionada do cristal para o percurso normal do feixe no espectro-

fotoacutemetro sendo medida pelo detector originando o espectro da amostra A profundidade da penetraccedilatildeo da

radiaccedilatildeo na amostra e o nuacutemero total de reflexotildees ao longo do cristal podem ser controlados pela variaccedilatildeo do

acircngulo de incidecircncia assim como pela selecccedilatildeo do tipo de cristal

Num espectrofotoacutemetro ATR tem de existir um contacto muito proacuteximo entre a amostra e a superfiacutecie do cris-

tal uma vez que o efeito ATR tem lugar nesta Daiacute que se utilize por vezes uma prensa de modo a garantir um

perfeito contacto entre a superfiacutecie da amostra e o cristal como no caso dos soacutelidos particulados

Nesta teacutecnica pouca ou nenhuma preparaccedilatildeo da amostra eacute requerida o que constitui uma grande vantagem nos

estudos de polimorfismo podendo ser usada na anaacutelise de uma grande variedade de soacutelidos e liacutequidos consoan-

te o tipo de cristal

Eacute importante realccedilar que apesar dos benefiacutecios esta teacutecnica possui algumas limitaccedilotildees que incluem a sensibili-

dade inferior em comparaccedilatildeo agrave proporcionada pelos meacutetodos convencionais

Procedimento experimental e equipamento utilizado

Os estudos de espectroscopia de absorccedilatildeo no infravermelho foram realizados num espectroacutemetro FTIR Ther-

moNicolet IR300 resoluccedilatildeo de 1cm-1 com a teacutecnica da pastilha de KBr e num PerkinElmer Spectrum 400 FT-

IRATR resoluccedilatildeo de 1cm-1

As amostras foram preparadas misturando-se uma certa quantidade de amostra com brometo de potaacutessio (cer-

ca de 07 mg de amostra e 100 mg de KBr)

4125 ndash Difracccedilatildeo de Raios X

Dentre as vaacuterias teacutecnicas de caracterizaccedilatildeo de materiais a teacutecnica de difracccedilatildeo de raios X eacute a mais indicada na

determinaccedilatildeo das fases cristalinas presentes nesses materiais Isto eacute possiacutevel porque nos cristais os aacutetomos se

64

ordenam em planos cristalinos separados entre si por distacircncias da mesma ordem de grandeza dos comprimen-

tos de onda dos raios X

Ao incidir um feixe de raios X num cristal o mesmo interage com os aacutetomos presentes originando o fenoacutemeno

de difracccedilatildeo A difracccedilatildeo de raios X ocorre segundo a Lei de Bragg (Equaccedilatildeo 1) a qual estabelece a relaccedilatildeo

entre o acircngulo de difracccedilatildeo e a distacircncia entre os planos que a originaram (caracteriacutesticos para cada fase cristali-

na)[55]

Figura 45 ndash Difracccedilatildeo de raios X e a Lei de Bragg[56]

A principal aplicaccedilatildeo da difracccedilatildeo de raios X refere-se agrave identificaccedilatildeo de compostos cristalinos sejam eles orgacirc-

nicos ou inorgacircnicos

Os planos de difracccedilatildeo e as suas respectivas distacircncias interplanares bem como as densidades de aacutetomos (elec-

trotildees) ao longo de cada plano cristalino satildeo caracteriacutesticas especiacuteficas e uacutenicas de cada substacircncia cristalina da

mesma forma que o padratildeo difractomeacutetrico por ela gerado Dentre as vantagens da teacutecnica de difracccedilatildeo de raios

X para a caracterizaccedilatildeo de fases destacam-se a simplicidade e rapidez do meacutetodo a confiabilidade dos resulta-

dos obtidos (pois o perfil de difracccedilatildeo obtido eacute caracteriacutestico para cada fase cristalina) a possibilidade de anaacutelise

de materiais compostos por uma mistura de fases e uma anaacutelise quantitativa destas fases[55]

Os ensaios de difracccedilatildeo de raios X de poacute foram realizados no Centro de Estudos de Materiais no Departamen-

to de Fiacutesica da Universidade de Coimbra

Procedimento experimental e equipamento utilizado

Foi preenchido um capilar de vidro com o poacute obtido pela moagem dos soacutelidos As amostras foram colocadas

num difractoacutemetro de poacute ENRAF-NONIUS (equipado com um detector CPS120 por INEL) e os dados foram

recolhidos durante 5h usando a geometria Debye-Scherrer Foi usada radiaccedilatildeo Cu Kα1 (λ = 1540598Aring) Como

calibrante externo foi usado o AlK(SO4)212H2O

Lei de Bragg nλ = 2d sen θ (Equaccedilatildeo 1) n nuacutemero inteiro (ordem de difracccedilatildeo) λ comprimento de onda dos raios X incidentes d distacircncia interplanar θ acircngulo de difracccedilatildeo

65

Bibliografia

[1] ndash Vencato I Estruturas Cristalinas por Difracccedilatildeo de Raios-X Caderno Brasileiro de Ensino de Fiacutesica Volume 5

(1988)

[2] ndash Atkins P Paula J Atkins Fiacutesico-Quiacutemica LTC Volume 1 7ordfEdiccedilatildeo (2003-2004)

[3] ndash Drago R Physical Methods For Chemists 2ordf Ed Saunders amp H B J College Publishers 17 (1992) 702

[4] ndash Giron D Thermochimica Acta 248 (1995) 1

[5] ndash Nangia A Accounts of Chemical Research 41 5 (2008) 595

[6] ndash Froehlich PE Gasparotto FS Journal of Basic and Applied Pharm Sciences 26 3 (2005) 205

[7] ndash Llinagraves A Goodman J Drug Discovery Today 13 516 (2008) 198

[8] ndash Costa L Universidade Federal do Rio Grande do Sul ldquoAvaliaccedilatildeo do Polimorfismo de Faacutermacos utiliza-

dos para a produccedilatildeo de medicamentos geneacutericos no Brasilrdquo (2005)

[9] ndash Lachman L Liebeman HA et all Teoria e Praacutetica na Induacutestria Farmacecircutica 1 (2005) 505

[10] ndash Bernstein J Crystal Polymorphism Engineering of Crystalline Materials Properties Springer Netherlands (2008) 87

[11] ndash Rodriacuteguez-Spong B Price C et all D Advanced Drug Delivery 56 (2004) 241

[12] ndash Buerger A Ramberger R Mikrochimica Acta 2 (1979) 259

[13] ndash Erdemir D Lee A et all Accounts of Chemical Research 42 (2009) 621

[14] ndash Manrich S Zanotto E et all Poliacutemeros Ciecircncia e Tecnologia ldquoAplicabilidade da Teoria Claacutessica da Nuclea-

ccedilatildeo Modificada (CD-CNT) agrave Cristalizaccedilatildeo de Poliacutemerosrdquo

[15] ndash Aaltonen J Allesoslash M et all European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics 71 (2009) 23

[16] ndash Chis V Picircrnau A et all Chemical Physics 316 (2005) 153

[17] ndash wwwffuppttoxicologiamonografiasano0304TuberculosedocPIRAZINAMIDAhtml

[18] ndash Becker C Dressman JB et all Journal of Pharmaceutical Sciences 97 9 (2008) 3709

[19] ndash Takaki Y Sasada Y Watanabeacute T Acta Crystallographica 13 (1960) 693

[20] ndash Ro G Sorum H Acta Crystallographica B28 (1972) 991

[21] ndash Ro G Sorum H Acta Crystallographica B28 (1972) 1677

[22] ndash Nakata K Takaki Y Memoirs of Osaka Kyoiku University Ser III Natural science and applied science 36 (1987)

93

[23] ndash Borba A Albrecht M et all Physical Chemistry Chemical Physics 10 (2008) 7010

[24] ndash Takano T Sasada Y et all Acta Crystallographica 21 (1966) 514

[25] ndash Borba A Zavaglia A et all Journal of Physical Chemistry A 112 (2008) 45

[26] ndash Marques L Departamento e Centro de Quiacutemica da Universidade de Eacutevora ldquoO Ibuprofeno Um faacutermaco com

sucessordquo

[27] ndash Perlovich G Kurkov S et all Journal of Pharmaceutical Sciences 93 (2004) 654

[28] ndash Rasenack N Muumlller B International Journal of Pharmaceutics 245 (2002) 9

[29] ndash Carvalho P Cass Q et all Brazilian Journal of Chemical Engineering 23 (2006) 291

[30] ndash Khan G Jiabi Z Drug Development and Industrial Pharmacy 24(5) (1998) 463

[31] ndash Rasenack N Muumlller W Development and Industrial Pharmacy 28 (2002) 1077

66

[32] ndash Dudognon E Danegravede F et all Pharmaceutical Research 25 (2008) 2853

[33] ndash wwwscribdcomdoc4003825Fisica-Difraccao-de-Raio-X (28082010)

[34] ndash Delgado M Marquez F et all Spectroscopy Lett 21 (1998) 841

[35] ndash Lautie A Froment F et all Spectroscopy Lett 9 (1976) 289

[36] ndash Chis V Pirnau A et all Chemical Physics 316 (2005) 153

[37] ndash Kalkar K Bhosekar M et all Spectrochimica Acta Part A 45 (1989) 635

[38] ndash Favila A Gallo M Mitnik D Journal of Molecular Modeling 13 (2007) 505

[39] ndash Gunasekaran S Sailatha E et all Indian Journal of Pure and Applied Physics 47 (2009) 259

[40] ndash Akyuz S Journal of Molecular Structure 651 (2003) 541

[41] ndash Jurneacuteen P Werngren J et all Antimicrobial Agents and Chemotheraphy 52 5 (2008) 1852

[42] ndash Garekani H Sadeghi F et all Drug Development and Industrial Pharmacy 27(8) (2001) 803

[43] ndash Kawakami K Miyoshi K et all Journal of Pharmaceuticals Sciences 95 (2006) 1354

[44] ndash Lee T Chang G Crystal Growth and Design 9 (2009) 3551

[45] ndash Xue Y Zhao Q et all Journal of Colloid and Interface Science 243 (2001) 388

[46] ndash Sabbah R An W et all Thermochimica Acta 331 (1999) 93

[47] ndash Gatta G Richardson J et all Pure and Applied Chemistry 78 (2006) 1455

[48] ndash Seefeldt K Miller J et all Journal of Pharmaceutical Sciences 96 5 (2007) 1147

[49] ndash Charsley E Stewart C et all Journal of Thermal Analysis and Calorimetry 72 (2003) 1087

[50] ndash Celis K Driessche I et all Measurement Science Review 1 1 (2001) 181

[51] ndash Wiedemann H Bayer G Journal of Thermal Analysis 30 (1985) 1273

[52] ndash wwwgooglept

[53] ndash Brittain H Journal of Pharmaceutical Sciences 86 4 (1997) 405

[54] ndash Norris T Aldridge P Sekulic S Analyst 122 (1997) 549

[55] ndash Albers A Melchiades F et all Ceracircmica 48 305 (2002) 34

[56] ndash Kahn H PMI-2201 Difracccedilatildeo de Raios X 1

[57] ndash Tuberculosis 88 2 (2008) 141

[58] ndash Akyuz S Journal of Molecular Structure 651-653 (2003) 541

[59] ndash Brittain H (ed) Physical Characterization of Pharmaceutical Solids (1995)

[60] ndash Šestaacutek J Comprehensive Analytical Chemistry XII XI (1984)

[61] ndash Casimiro MH Leal JP et all Anaacutelise Calorimeacutetrica aplicada a Poliacutemeros Bioloacutegicos 29

[62] ndash Yu-Chu M Li Thermochimica Acta 476 (2008) 1

[63] ndash Morbidoni H Quiacutemica Viva 3 (2004)

[64] ndash Yoshida S Pharmaceutical Society of Japan 11 5 (1963) 628

[65] ndash Sreevatsan S Pan X et all Antimicrobial Agents and Chemotheraphy 41 3 (1997) 636

[66] ndash Wesotowski M Konarski T Journal of Thermal Analysis 45 (1995) 1199

[67] ndash Vippagunta S Brittain H Grant D Advanced Drug Delivery 48 (2001) 3

[68] ndash Nunes S Euseacutebio M et all International Journal of Pharmaceutics 285 (2004) 13

[69] ndash Akalin E Akyuz S Vibrational Spectroscopy 42 (2006) 333

[70] ndash Szablowicz M Karpiński A et all Transition Metal Chemistry 31 (2006) 1075

67

[71] ndash Castro R Maria T et all Crystal Growth amp Design 10 (2010) 274

[72] ndash Correcirca R Lima D et all Laboratoacuterio de Cristalografia Instituto de Fiacutesica de Satildeo CarlosUSP

[73] - Buerger A Ramberger R Mikrochimica Acta 2 (1979) 273

[74] ndash Wirth D Stephenson G Organic Process Research amp Development 1 (1997) 55

[75] ndash Wang Y Li Y et all Spectrochimica Acta Part A 56 (2000) 2637

[76] ndash Byrn S Pfeiffer R et all Pharmaceutical Research 12 (1995) 945

[77] ndash Khankari R Grant D Thermochimica Acta 248 (1995) 61

[78] ndash Gavezzotti A Fillippini G Journal of the American Chemical Society 117 (1995) 12299

[79] ndash Hancock B Zografi G Journal of Pharmaceuticals Sciences 86 (1997) 1

[80] ndash Yu L Advanced Drug Delivery Reviews 48 (2001) 27

[81] ndash Kitamura M Journal of Crystal Growth 237-239 (2002) 2205

[82] ndash Snider D Addicks W et all Advanced Drug Delivery Reviews 56 (2004) 391

[83] ndash Allesoslash M Berg F et all Journal of Pharmaceuticals Sciences 97 (2008) 2145

[84] ndash Lerdkanchanaporn S Dollimore D Journal of Thermal Analysis 49 (1997) 879

[85] ndash Beach J Park M et all Pharmaceutical Development and Technology 10 (2005) 413

[86] ndash Passerini N Albertini B et all European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics 15 (2002) 71

68

69

Apecircndice

70

71

Algoriacutetmo de decisatildeo Q6A

(1)

Pesquisa de polimor-fos com o novo

faacutermaco

Apresenta diferentes polimorfos

NAtildeO Nenhuma acccedilatildeo a ser

tomada

SIM

Caracterizar as formas por - Difracccedilatildeo de raios-X de poacute - DSC Anaacutelise Teacutermica - Microscopia - Espectroscopia

IR PARA 2

72

(2)

Os polimorfos apre-sentam diferentes

propriedades

NAtildeO

SIM

Afecta a seguranccedila e a eficaacutecia do faacutermaco

Nenhum teste ou criteacuterio de aceitaccedilatildeo para o faacutermaco

NAtildeO

SIM

Estabelecer um criteacuterio de aceitaccedilatildeo para os polimorfos do faacutermaco IR PARA 3

73

(3)

Observa-se em (1) que primeiramente se estabelecem as caracteriacutesticas das possiacuteveis formas cristalinas do faacuter-

maco e as suas propriedades fiacutesico-quiacutemicas conforme o caso bem como a sua forma de detecccedilatildeo pelas meto-

dologias indicadas

Posteriormente a acccedilatildeo (2) visa estabelecer o impacto destas formas polimoacuterficas na seguranccedila e eficaacutecia do

faacutermaco auxiliando na determinaccedilatildeo de criteacuterios de aceitaccedilatildeo do faacutermaco e na avaliaccedilatildeo do risco sanitaacuterio que

representa tal fenoacutemeno num caso especiacutefico Havendo este risco o ICH estabeleceu em (3) vias de monitori-

zaccedilatildeo das alteraccedilotildees

O faacutermaco encontra-se dentro dos criteacuterios de

aceitaccedilatildeo dos ensaios de qualidade com modifica-

ccedilatildeo na proporccedilatildeo dos polimorfos

SIM Nenhum teste ou criteacuterio de aceitaccedilatildeo

para o faacutermaco

NAtildeO

Monitorar o polimorfismo durante a estabilidade do faacutermaco

A modificaccedilatildeo pode afectar a seguranccedila ou a

eficaacutecia

NAtildeO Natildeo haacute necessidade de estabelecer criteacuterios de aceitaccedilatildeo para polimorfis-

mo do faacutermaco

SIM

Estabelecer criteacuterios de aceitaccedilatildeo consis-tente com a seguranccedila eou eficaacutecia

61

oacuteptica foi utilizado um microscoacutepio Leica DMRB uma cacircmara de viacutedeo Sony CCD-IRISRGB modelo DXC-

151 AP um monitor Sony HR Triniton modelo PVM-2053MD e um gravador de viacutedeo Sony SV0-1500P VHS

VCR Na anaacutelise de imagem usou-se o software da Linkam systems com RTVMS (Real Time Viacutedeo Measurement

System)

As amostras foram preparadas por dispersatildeo de uma pequena quantidade do material a estudar na ceacutelula da

amostra sendo esta coberta com uma tampa A dispersatildeo do material na ceacutelula permite estudar o comporta-

mento de partiacuteculas isoladas o que poderaacute ser uacutetil no caso da amostra ter comportamento heterogeacuteneo As

imagens foram obtidas por utilizaccedilatildeo combinada de luz polarizada e de compensadores de onda o que confere

agrave imagem de fundo uma cor uacutenica e natildeo negra Usou-se uma ampliaccedilatildeo de 200X

As amostras foram estudadas aquecendo a amostra entre os 25ordmC e a fusatildeo tendo sido usada uma velocidade

de 10ordmCmin

Figura 43 ndash Representaccedilatildeo esquemaacutetica do equipamento usado em termomicroscopia A ndash Placa de aquecimento B ndash

Microscoacutepio C ndash Cacircmara de viacutedeo D ndash Computador E ndash Interface graacutefica F ndash Sistema de controle da refri-

geraccedilatildeo G ndash Interface de computador H ndash Viacutedeo gravador I ndash Monitor J ndash Depoacutesito de azoto liacutequido

4123 ndash Conjugaccedilatildeo dos meacutetodos de Termomicroscopia e DSC

Os resultados obtidos a partir de medidas de DSC satildeo normalmente reprodutiacuteveis e quantitativos mas natildeo

podem estar sempre prontamente correlacionadas com a respectiva transformaccedilatildeo de fase ou reacccedilatildeo quiacutemica

que ocorre na substacircncia Tecircm sido feitas tentativas para melhorar alguns meacutetodos termoanaliacuteticos atraveacutes de

uma correlaccedilatildeo entre os seus resultados e as mudanccedilas fiacutesicas ou quiacutemicas da substacircncia em questatildeo As combi-

naccedilotildees destes dois meacutetodos tecircm demonstrado grande sucesso Os efeitos que natildeo mostram nenhuma mudanccedila

de entalpia significativa com DSC podem muitas vezes ser detectadas com microscopia Por outro lado as

investigaccedilotildees termomicroscoacutepicas requerem muitas vezes estimativas dos calores de transformaccedilatildeo fusatildeo e

cristalizaccedilatildeo[50ndash51]

62

4124 ndash Espectroscopia de Absorccedilatildeo no Infravermelho

A Espectroscopia de Absorccedilatildeo no IV estaacute associada ao uso de radiaccedilatildeo electromagneacutetica nesta regiatildeo do espec-

tro para estudar a composiccedilatildeo e a estrutura da mateacuteria

A energia associada agrave absorccedilatildeo na gama do infravermelho eacute capaz de promover transiccedilotildees vibracionais-

rotacionais vibracionais ou rotacionais Considerando que a faixa mais usual de utilizaccedilatildeo corresponde agrave regiatildeo

do infravermelho meacutedio (4000 a 400 cm-1) o estudo das transiccedilotildees vibracionais eacute o mais importante Para que

uma moleacutecula seja capaz de absorver no infravermelho eacute necessaacuterio que ela apresente variaccedilotildees de momento

dipolar associada ao modo vibracional considerado[3652ndash54]

Assim quando um material for avaliado utilizando radiaccedilatildeo infravermelha seraacute obtido um espectro que rela-

ciona absorvacircncia versus comprimento de onda (normalmente eacute utilizado o nuacutemero de onda que eacute o inverso do

comprimento de onda) que indica a ocorrecircncia ou natildeo de absorccedilatildeo pelo material de energia associada agravequele

comprimento de onda Como os grupos funcionais absorvem em diferentes comprimentos de onda eacute possiacutevel

identificar os grupos quiacutemicos presentes na amostra

O polimorfismo em cristais de compostos orgacircnicos eacute causado por diferentes arranjos estruturais da mesma

moleacutecula Se as interacccedilotildees moleculares no cristal satildeo bastantes fortes decorrentes de um fenoacutemeno como as

ligaccedilotildees de hidrogeacutenio as diferenccedilas nas formas polimoacuterficas podem ser evidenciadas com teacutecnicas como a

Espectroscopia de Absorccedilatildeo no Infravermelho IV

Reflectacircncia Total Atenuada (ATR)

Em 1961 Fahrenfort descreveu uma nova teacutecnica para obtenccedilatildeo de espectros de infravermelho para compostos

orgacircnicos a Reflectacircncia Total Atenuada (ATR ndash Attenuated Total Reflectance)

O modo de ATR eacute uma teacutecnica natildeo destrutiva que permite a obtenccedilatildeo de espectros de amostras soacutelidas ou

liacutequidas tais como soacutelidos pouco soluacuteveis poacutes pastas entre outras Eacute tambeacutem adequado para caracterizaccedilatildeo de

materiais que sejam demasiado finos ou que absorvam demasiado intensamente quando analisados por espec-

troscopia de transmitacircncia Na espectroscopia de infravermelhos por ATR a superfiacutecie da amostra eacute colocada

em contacto com a superfiacutecie de um cristal apropriado muitas vezes feito de Germeacutenio (Ge) ou de Seleneto de

Zinco (ZnSe) A radiaccedilatildeo infravermelha proveniente da fonte passa atraveacutes do cristal Quando o acircngulo de

incidecircncia na interface amostra cristal excede o acircngulo criacutetico a reflexatildeo total interna da radiaccedilatildeo ocorre e uma

onda evanescente eacute estabelecida na interface A radiaccedilatildeo eacute reflectida atraveacutes do cristal penetrando na amostra a

cada reflexatildeo ao longo da superfiacutecie do cristal (como esquematizado na figura seguinte Figura 44)

63

Figura 44 ndash Sistema ATR de muacuteltipla reflexatildeo

O feixe de radiaccedilatildeo perde energia no comprimento de onda em que o material da amostra absorve Apoacutes este

processo a radiaccedilatildeo atenuada resultante eacute direccionada do cristal para o percurso normal do feixe no espectro-

fotoacutemetro sendo medida pelo detector originando o espectro da amostra A profundidade da penetraccedilatildeo da

radiaccedilatildeo na amostra e o nuacutemero total de reflexotildees ao longo do cristal podem ser controlados pela variaccedilatildeo do

acircngulo de incidecircncia assim como pela selecccedilatildeo do tipo de cristal

Num espectrofotoacutemetro ATR tem de existir um contacto muito proacuteximo entre a amostra e a superfiacutecie do cris-

tal uma vez que o efeito ATR tem lugar nesta Daiacute que se utilize por vezes uma prensa de modo a garantir um

perfeito contacto entre a superfiacutecie da amostra e o cristal como no caso dos soacutelidos particulados

Nesta teacutecnica pouca ou nenhuma preparaccedilatildeo da amostra eacute requerida o que constitui uma grande vantagem nos

estudos de polimorfismo podendo ser usada na anaacutelise de uma grande variedade de soacutelidos e liacutequidos consoan-

te o tipo de cristal

Eacute importante realccedilar que apesar dos benefiacutecios esta teacutecnica possui algumas limitaccedilotildees que incluem a sensibili-

dade inferior em comparaccedilatildeo agrave proporcionada pelos meacutetodos convencionais

Procedimento experimental e equipamento utilizado

Os estudos de espectroscopia de absorccedilatildeo no infravermelho foram realizados num espectroacutemetro FTIR Ther-

moNicolet IR300 resoluccedilatildeo de 1cm-1 com a teacutecnica da pastilha de KBr e num PerkinElmer Spectrum 400 FT-

IRATR resoluccedilatildeo de 1cm-1

As amostras foram preparadas misturando-se uma certa quantidade de amostra com brometo de potaacutessio (cer-

ca de 07 mg de amostra e 100 mg de KBr)

4125 ndash Difracccedilatildeo de Raios X

Dentre as vaacuterias teacutecnicas de caracterizaccedilatildeo de materiais a teacutecnica de difracccedilatildeo de raios X eacute a mais indicada na

determinaccedilatildeo das fases cristalinas presentes nesses materiais Isto eacute possiacutevel porque nos cristais os aacutetomos se

64

ordenam em planos cristalinos separados entre si por distacircncias da mesma ordem de grandeza dos comprimen-

tos de onda dos raios X

Ao incidir um feixe de raios X num cristal o mesmo interage com os aacutetomos presentes originando o fenoacutemeno

de difracccedilatildeo A difracccedilatildeo de raios X ocorre segundo a Lei de Bragg (Equaccedilatildeo 1) a qual estabelece a relaccedilatildeo

entre o acircngulo de difracccedilatildeo e a distacircncia entre os planos que a originaram (caracteriacutesticos para cada fase cristali-

na)[55]

Figura 45 ndash Difracccedilatildeo de raios X e a Lei de Bragg[56]

A principal aplicaccedilatildeo da difracccedilatildeo de raios X refere-se agrave identificaccedilatildeo de compostos cristalinos sejam eles orgacirc-

nicos ou inorgacircnicos

Os planos de difracccedilatildeo e as suas respectivas distacircncias interplanares bem como as densidades de aacutetomos (elec-

trotildees) ao longo de cada plano cristalino satildeo caracteriacutesticas especiacuteficas e uacutenicas de cada substacircncia cristalina da

mesma forma que o padratildeo difractomeacutetrico por ela gerado Dentre as vantagens da teacutecnica de difracccedilatildeo de raios

X para a caracterizaccedilatildeo de fases destacam-se a simplicidade e rapidez do meacutetodo a confiabilidade dos resulta-

dos obtidos (pois o perfil de difracccedilatildeo obtido eacute caracteriacutestico para cada fase cristalina) a possibilidade de anaacutelise

de materiais compostos por uma mistura de fases e uma anaacutelise quantitativa destas fases[55]

Os ensaios de difracccedilatildeo de raios X de poacute foram realizados no Centro de Estudos de Materiais no Departamen-

to de Fiacutesica da Universidade de Coimbra

Procedimento experimental e equipamento utilizado

Foi preenchido um capilar de vidro com o poacute obtido pela moagem dos soacutelidos As amostras foram colocadas

num difractoacutemetro de poacute ENRAF-NONIUS (equipado com um detector CPS120 por INEL) e os dados foram

recolhidos durante 5h usando a geometria Debye-Scherrer Foi usada radiaccedilatildeo Cu Kα1 (λ = 1540598Aring) Como

calibrante externo foi usado o AlK(SO4)212H2O

Lei de Bragg nλ = 2d sen θ (Equaccedilatildeo 1) n nuacutemero inteiro (ordem de difracccedilatildeo) λ comprimento de onda dos raios X incidentes d distacircncia interplanar θ acircngulo de difracccedilatildeo

65

Bibliografia

[1] ndash Vencato I Estruturas Cristalinas por Difracccedilatildeo de Raios-X Caderno Brasileiro de Ensino de Fiacutesica Volume 5

(1988)

[2] ndash Atkins P Paula J Atkins Fiacutesico-Quiacutemica LTC Volume 1 7ordfEdiccedilatildeo (2003-2004)

[3] ndash Drago R Physical Methods For Chemists 2ordf Ed Saunders amp H B J College Publishers 17 (1992) 702

[4] ndash Giron D Thermochimica Acta 248 (1995) 1

[5] ndash Nangia A Accounts of Chemical Research 41 5 (2008) 595

[6] ndash Froehlich PE Gasparotto FS Journal of Basic and Applied Pharm Sciences 26 3 (2005) 205

[7] ndash Llinagraves A Goodman J Drug Discovery Today 13 516 (2008) 198

[8] ndash Costa L Universidade Federal do Rio Grande do Sul ldquoAvaliaccedilatildeo do Polimorfismo de Faacutermacos utiliza-

dos para a produccedilatildeo de medicamentos geneacutericos no Brasilrdquo (2005)

[9] ndash Lachman L Liebeman HA et all Teoria e Praacutetica na Induacutestria Farmacecircutica 1 (2005) 505

[10] ndash Bernstein J Crystal Polymorphism Engineering of Crystalline Materials Properties Springer Netherlands (2008) 87

[11] ndash Rodriacuteguez-Spong B Price C et all D Advanced Drug Delivery 56 (2004) 241

[12] ndash Buerger A Ramberger R Mikrochimica Acta 2 (1979) 259

[13] ndash Erdemir D Lee A et all Accounts of Chemical Research 42 (2009) 621

[14] ndash Manrich S Zanotto E et all Poliacutemeros Ciecircncia e Tecnologia ldquoAplicabilidade da Teoria Claacutessica da Nuclea-

ccedilatildeo Modificada (CD-CNT) agrave Cristalizaccedilatildeo de Poliacutemerosrdquo

[15] ndash Aaltonen J Allesoslash M et all European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics 71 (2009) 23

[16] ndash Chis V Picircrnau A et all Chemical Physics 316 (2005) 153

[17] ndash wwwffuppttoxicologiamonografiasano0304TuberculosedocPIRAZINAMIDAhtml

[18] ndash Becker C Dressman JB et all Journal of Pharmaceutical Sciences 97 9 (2008) 3709

[19] ndash Takaki Y Sasada Y Watanabeacute T Acta Crystallographica 13 (1960) 693

[20] ndash Ro G Sorum H Acta Crystallographica B28 (1972) 991

[21] ndash Ro G Sorum H Acta Crystallographica B28 (1972) 1677

[22] ndash Nakata K Takaki Y Memoirs of Osaka Kyoiku University Ser III Natural science and applied science 36 (1987)

93

[23] ndash Borba A Albrecht M et all Physical Chemistry Chemical Physics 10 (2008) 7010

[24] ndash Takano T Sasada Y et all Acta Crystallographica 21 (1966) 514

[25] ndash Borba A Zavaglia A et all Journal of Physical Chemistry A 112 (2008) 45

[26] ndash Marques L Departamento e Centro de Quiacutemica da Universidade de Eacutevora ldquoO Ibuprofeno Um faacutermaco com

sucessordquo

[27] ndash Perlovich G Kurkov S et all Journal of Pharmaceutical Sciences 93 (2004) 654

[28] ndash Rasenack N Muumlller B International Journal of Pharmaceutics 245 (2002) 9

[29] ndash Carvalho P Cass Q et all Brazilian Journal of Chemical Engineering 23 (2006) 291

[30] ndash Khan G Jiabi Z Drug Development and Industrial Pharmacy 24(5) (1998) 463

[31] ndash Rasenack N Muumlller W Development and Industrial Pharmacy 28 (2002) 1077

66

[32] ndash Dudognon E Danegravede F et all Pharmaceutical Research 25 (2008) 2853

[33] ndash wwwscribdcomdoc4003825Fisica-Difraccao-de-Raio-X (28082010)

[34] ndash Delgado M Marquez F et all Spectroscopy Lett 21 (1998) 841

[35] ndash Lautie A Froment F et all Spectroscopy Lett 9 (1976) 289

[36] ndash Chis V Pirnau A et all Chemical Physics 316 (2005) 153

[37] ndash Kalkar K Bhosekar M et all Spectrochimica Acta Part A 45 (1989) 635

[38] ndash Favila A Gallo M Mitnik D Journal of Molecular Modeling 13 (2007) 505

[39] ndash Gunasekaran S Sailatha E et all Indian Journal of Pure and Applied Physics 47 (2009) 259

[40] ndash Akyuz S Journal of Molecular Structure 651 (2003) 541

[41] ndash Jurneacuteen P Werngren J et all Antimicrobial Agents and Chemotheraphy 52 5 (2008) 1852

[42] ndash Garekani H Sadeghi F et all Drug Development and Industrial Pharmacy 27(8) (2001) 803

[43] ndash Kawakami K Miyoshi K et all Journal of Pharmaceuticals Sciences 95 (2006) 1354

[44] ndash Lee T Chang G Crystal Growth and Design 9 (2009) 3551

[45] ndash Xue Y Zhao Q et all Journal of Colloid and Interface Science 243 (2001) 388

[46] ndash Sabbah R An W et all Thermochimica Acta 331 (1999) 93

[47] ndash Gatta G Richardson J et all Pure and Applied Chemistry 78 (2006) 1455

[48] ndash Seefeldt K Miller J et all Journal of Pharmaceutical Sciences 96 5 (2007) 1147

[49] ndash Charsley E Stewart C et all Journal of Thermal Analysis and Calorimetry 72 (2003) 1087

[50] ndash Celis K Driessche I et all Measurement Science Review 1 1 (2001) 181

[51] ndash Wiedemann H Bayer G Journal of Thermal Analysis 30 (1985) 1273

[52] ndash wwwgooglept

[53] ndash Brittain H Journal of Pharmaceutical Sciences 86 4 (1997) 405

[54] ndash Norris T Aldridge P Sekulic S Analyst 122 (1997) 549

[55] ndash Albers A Melchiades F et all Ceracircmica 48 305 (2002) 34

[56] ndash Kahn H PMI-2201 Difracccedilatildeo de Raios X 1

[57] ndash Tuberculosis 88 2 (2008) 141

[58] ndash Akyuz S Journal of Molecular Structure 651-653 (2003) 541

[59] ndash Brittain H (ed) Physical Characterization of Pharmaceutical Solids (1995)

[60] ndash Šestaacutek J Comprehensive Analytical Chemistry XII XI (1984)

[61] ndash Casimiro MH Leal JP et all Anaacutelise Calorimeacutetrica aplicada a Poliacutemeros Bioloacutegicos 29

[62] ndash Yu-Chu M Li Thermochimica Acta 476 (2008) 1

[63] ndash Morbidoni H Quiacutemica Viva 3 (2004)

[64] ndash Yoshida S Pharmaceutical Society of Japan 11 5 (1963) 628

[65] ndash Sreevatsan S Pan X et all Antimicrobial Agents and Chemotheraphy 41 3 (1997) 636

[66] ndash Wesotowski M Konarski T Journal of Thermal Analysis 45 (1995) 1199

[67] ndash Vippagunta S Brittain H Grant D Advanced Drug Delivery 48 (2001) 3

[68] ndash Nunes S Euseacutebio M et all International Journal of Pharmaceutics 285 (2004) 13

[69] ndash Akalin E Akyuz S Vibrational Spectroscopy 42 (2006) 333

[70] ndash Szablowicz M Karpiński A et all Transition Metal Chemistry 31 (2006) 1075

67

[71] ndash Castro R Maria T et all Crystal Growth amp Design 10 (2010) 274

[72] ndash Correcirca R Lima D et all Laboratoacuterio de Cristalografia Instituto de Fiacutesica de Satildeo CarlosUSP

[73] - Buerger A Ramberger R Mikrochimica Acta 2 (1979) 273

[74] ndash Wirth D Stephenson G Organic Process Research amp Development 1 (1997) 55

[75] ndash Wang Y Li Y et all Spectrochimica Acta Part A 56 (2000) 2637

[76] ndash Byrn S Pfeiffer R et all Pharmaceutical Research 12 (1995) 945

[77] ndash Khankari R Grant D Thermochimica Acta 248 (1995) 61

[78] ndash Gavezzotti A Fillippini G Journal of the American Chemical Society 117 (1995) 12299

[79] ndash Hancock B Zografi G Journal of Pharmaceuticals Sciences 86 (1997) 1

[80] ndash Yu L Advanced Drug Delivery Reviews 48 (2001) 27

[81] ndash Kitamura M Journal of Crystal Growth 237-239 (2002) 2205

[82] ndash Snider D Addicks W et all Advanced Drug Delivery Reviews 56 (2004) 391

[83] ndash Allesoslash M Berg F et all Journal of Pharmaceuticals Sciences 97 (2008) 2145

[84] ndash Lerdkanchanaporn S Dollimore D Journal of Thermal Analysis 49 (1997) 879

[85] ndash Beach J Park M et all Pharmaceutical Development and Technology 10 (2005) 413

[86] ndash Passerini N Albertini B et all European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics 15 (2002) 71

68

69

Apecircndice

70

71

Algoriacutetmo de decisatildeo Q6A

(1)

Pesquisa de polimor-fos com o novo

faacutermaco

Apresenta diferentes polimorfos

NAtildeO Nenhuma acccedilatildeo a ser

tomada

SIM

Caracterizar as formas por - Difracccedilatildeo de raios-X de poacute - DSC Anaacutelise Teacutermica - Microscopia - Espectroscopia

IR PARA 2

72

(2)

Os polimorfos apre-sentam diferentes

propriedades

NAtildeO

SIM

Afecta a seguranccedila e a eficaacutecia do faacutermaco

Nenhum teste ou criteacuterio de aceitaccedilatildeo para o faacutermaco

NAtildeO

SIM

Estabelecer um criteacuterio de aceitaccedilatildeo para os polimorfos do faacutermaco IR PARA 3

73

(3)

Observa-se em (1) que primeiramente se estabelecem as caracteriacutesticas das possiacuteveis formas cristalinas do faacuter-

maco e as suas propriedades fiacutesico-quiacutemicas conforme o caso bem como a sua forma de detecccedilatildeo pelas meto-

dologias indicadas

Posteriormente a acccedilatildeo (2) visa estabelecer o impacto destas formas polimoacuterficas na seguranccedila e eficaacutecia do

faacutermaco auxiliando na determinaccedilatildeo de criteacuterios de aceitaccedilatildeo do faacutermaco e na avaliaccedilatildeo do risco sanitaacuterio que

representa tal fenoacutemeno num caso especiacutefico Havendo este risco o ICH estabeleceu em (3) vias de monitori-

zaccedilatildeo das alteraccedilotildees

O faacutermaco encontra-se dentro dos criteacuterios de

aceitaccedilatildeo dos ensaios de qualidade com modifica-

ccedilatildeo na proporccedilatildeo dos polimorfos

SIM Nenhum teste ou criteacuterio de aceitaccedilatildeo

para o faacutermaco

NAtildeO

Monitorar o polimorfismo durante a estabilidade do faacutermaco

A modificaccedilatildeo pode afectar a seguranccedila ou a

eficaacutecia

NAtildeO Natildeo haacute necessidade de estabelecer criteacuterios de aceitaccedilatildeo para polimorfis-

mo do faacutermaco

SIM

Estabelecer criteacuterios de aceitaccedilatildeo consis-tente com a seguranccedila eou eficaacutecia

62

4124 ndash Espectroscopia de Absorccedilatildeo no Infravermelho

A Espectroscopia de Absorccedilatildeo no IV estaacute associada ao uso de radiaccedilatildeo electromagneacutetica nesta regiatildeo do espec-

tro para estudar a composiccedilatildeo e a estrutura da mateacuteria

A energia associada agrave absorccedilatildeo na gama do infravermelho eacute capaz de promover transiccedilotildees vibracionais-

rotacionais vibracionais ou rotacionais Considerando que a faixa mais usual de utilizaccedilatildeo corresponde agrave regiatildeo

do infravermelho meacutedio (4000 a 400 cm-1) o estudo das transiccedilotildees vibracionais eacute o mais importante Para que

uma moleacutecula seja capaz de absorver no infravermelho eacute necessaacuterio que ela apresente variaccedilotildees de momento

dipolar associada ao modo vibracional considerado[3652ndash54]

Assim quando um material for avaliado utilizando radiaccedilatildeo infravermelha seraacute obtido um espectro que rela-

ciona absorvacircncia versus comprimento de onda (normalmente eacute utilizado o nuacutemero de onda que eacute o inverso do

comprimento de onda) que indica a ocorrecircncia ou natildeo de absorccedilatildeo pelo material de energia associada agravequele

comprimento de onda Como os grupos funcionais absorvem em diferentes comprimentos de onda eacute possiacutevel

identificar os grupos quiacutemicos presentes na amostra

O polimorfismo em cristais de compostos orgacircnicos eacute causado por diferentes arranjos estruturais da mesma

moleacutecula Se as interacccedilotildees moleculares no cristal satildeo bastantes fortes decorrentes de um fenoacutemeno como as

ligaccedilotildees de hidrogeacutenio as diferenccedilas nas formas polimoacuterficas podem ser evidenciadas com teacutecnicas como a

Espectroscopia de Absorccedilatildeo no Infravermelho IV

Reflectacircncia Total Atenuada (ATR)

Em 1961 Fahrenfort descreveu uma nova teacutecnica para obtenccedilatildeo de espectros de infravermelho para compostos

orgacircnicos a Reflectacircncia Total Atenuada (ATR ndash Attenuated Total Reflectance)

O modo de ATR eacute uma teacutecnica natildeo destrutiva que permite a obtenccedilatildeo de espectros de amostras soacutelidas ou

liacutequidas tais como soacutelidos pouco soluacuteveis poacutes pastas entre outras Eacute tambeacutem adequado para caracterizaccedilatildeo de

materiais que sejam demasiado finos ou que absorvam demasiado intensamente quando analisados por espec-

troscopia de transmitacircncia Na espectroscopia de infravermelhos por ATR a superfiacutecie da amostra eacute colocada

em contacto com a superfiacutecie de um cristal apropriado muitas vezes feito de Germeacutenio (Ge) ou de Seleneto de

Zinco (ZnSe) A radiaccedilatildeo infravermelha proveniente da fonte passa atraveacutes do cristal Quando o acircngulo de

incidecircncia na interface amostra cristal excede o acircngulo criacutetico a reflexatildeo total interna da radiaccedilatildeo ocorre e uma

onda evanescente eacute estabelecida na interface A radiaccedilatildeo eacute reflectida atraveacutes do cristal penetrando na amostra a

cada reflexatildeo ao longo da superfiacutecie do cristal (como esquematizado na figura seguinte Figura 44)

63

Figura 44 ndash Sistema ATR de muacuteltipla reflexatildeo

O feixe de radiaccedilatildeo perde energia no comprimento de onda em que o material da amostra absorve Apoacutes este

processo a radiaccedilatildeo atenuada resultante eacute direccionada do cristal para o percurso normal do feixe no espectro-

fotoacutemetro sendo medida pelo detector originando o espectro da amostra A profundidade da penetraccedilatildeo da

radiaccedilatildeo na amostra e o nuacutemero total de reflexotildees ao longo do cristal podem ser controlados pela variaccedilatildeo do

acircngulo de incidecircncia assim como pela selecccedilatildeo do tipo de cristal

Num espectrofotoacutemetro ATR tem de existir um contacto muito proacuteximo entre a amostra e a superfiacutecie do cris-

tal uma vez que o efeito ATR tem lugar nesta Daiacute que se utilize por vezes uma prensa de modo a garantir um

perfeito contacto entre a superfiacutecie da amostra e o cristal como no caso dos soacutelidos particulados

Nesta teacutecnica pouca ou nenhuma preparaccedilatildeo da amostra eacute requerida o que constitui uma grande vantagem nos

estudos de polimorfismo podendo ser usada na anaacutelise de uma grande variedade de soacutelidos e liacutequidos consoan-

te o tipo de cristal

Eacute importante realccedilar que apesar dos benefiacutecios esta teacutecnica possui algumas limitaccedilotildees que incluem a sensibili-

dade inferior em comparaccedilatildeo agrave proporcionada pelos meacutetodos convencionais

Procedimento experimental e equipamento utilizado

Os estudos de espectroscopia de absorccedilatildeo no infravermelho foram realizados num espectroacutemetro FTIR Ther-

moNicolet IR300 resoluccedilatildeo de 1cm-1 com a teacutecnica da pastilha de KBr e num PerkinElmer Spectrum 400 FT-

IRATR resoluccedilatildeo de 1cm-1

As amostras foram preparadas misturando-se uma certa quantidade de amostra com brometo de potaacutessio (cer-

ca de 07 mg de amostra e 100 mg de KBr)

4125 ndash Difracccedilatildeo de Raios X

Dentre as vaacuterias teacutecnicas de caracterizaccedilatildeo de materiais a teacutecnica de difracccedilatildeo de raios X eacute a mais indicada na

determinaccedilatildeo das fases cristalinas presentes nesses materiais Isto eacute possiacutevel porque nos cristais os aacutetomos se

64

ordenam em planos cristalinos separados entre si por distacircncias da mesma ordem de grandeza dos comprimen-

tos de onda dos raios X

Ao incidir um feixe de raios X num cristal o mesmo interage com os aacutetomos presentes originando o fenoacutemeno

de difracccedilatildeo A difracccedilatildeo de raios X ocorre segundo a Lei de Bragg (Equaccedilatildeo 1) a qual estabelece a relaccedilatildeo

entre o acircngulo de difracccedilatildeo e a distacircncia entre os planos que a originaram (caracteriacutesticos para cada fase cristali-

na)[55]

Figura 45 ndash Difracccedilatildeo de raios X e a Lei de Bragg[56]

A principal aplicaccedilatildeo da difracccedilatildeo de raios X refere-se agrave identificaccedilatildeo de compostos cristalinos sejam eles orgacirc-

nicos ou inorgacircnicos

Os planos de difracccedilatildeo e as suas respectivas distacircncias interplanares bem como as densidades de aacutetomos (elec-

trotildees) ao longo de cada plano cristalino satildeo caracteriacutesticas especiacuteficas e uacutenicas de cada substacircncia cristalina da

mesma forma que o padratildeo difractomeacutetrico por ela gerado Dentre as vantagens da teacutecnica de difracccedilatildeo de raios

X para a caracterizaccedilatildeo de fases destacam-se a simplicidade e rapidez do meacutetodo a confiabilidade dos resulta-

dos obtidos (pois o perfil de difracccedilatildeo obtido eacute caracteriacutestico para cada fase cristalina) a possibilidade de anaacutelise

de materiais compostos por uma mistura de fases e uma anaacutelise quantitativa destas fases[55]

Os ensaios de difracccedilatildeo de raios X de poacute foram realizados no Centro de Estudos de Materiais no Departamen-

to de Fiacutesica da Universidade de Coimbra

Procedimento experimental e equipamento utilizado

Foi preenchido um capilar de vidro com o poacute obtido pela moagem dos soacutelidos As amostras foram colocadas

num difractoacutemetro de poacute ENRAF-NONIUS (equipado com um detector CPS120 por INEL) e os dados foram

recolhidos durante 5h usando a geometria Debye-Scherrer Foi usada radiaccedilatildeo Cu Kα1 (λ = 1540598Aring) Como

calibrante externo foi usado o AlK(SO4)212H2O

Lei de Bragg nλ = 2d sen θ (Equaccedilatildeo 1) n nuacutemero inteiro (ordem de difracccedilatildeo) λ comprimento de onda dos raios X incidentes d distacircncia interplanar θ acircngulo de difracccedilatildeo

65

Bibliografia

[1] ndash Vencato I Estruturas Cristalinas por Difracccedilatildeo de Raios-X Caderno Brasileiro de Ensino de Fiacutesica Volume 5

(1988)

[2] ndash Atkins P Paula J Atkins Fiacutesico-Quiacutemica LTC Volume 1 7ordfEdiccedilatildeo (2003-2004)

[3] ndash Drago R Physical Methods For Chemists 2ordf Ed Saunders amp H B J College Publishers 17 (1992) 702

[4] ndash Giron D Thermochimica Acta 248 (1995) 1

[5] ndash Nangia A Accounts of Chemical Research 41 5 (2008) 595

[6] ndash Froehlich PE Gasparotto FS Journal of Basic and Applied Pharm Sciences 26 3 (2005) 205

[7] ndash Llinagraves A Goodman J Drug Discovery Today 13 516 (2008) 198

[8] ndash Costa L Universidade Federal do Rio Grande do Sul ldquoAvaliaccedilatildeo do Polimorfismo de Faacutermacos utiliza-

dos para a produccedilatildeo de medicamentos geneacutericos no Brasilrdquo (2005)

[9] ndash Lachman L Liebeman HA et all Teoria e Praacutetica na Induacutestria Farmacecircutica 1 (2005) 505

[10] ndash Bernstein J Crystal Polymorphism Engineering of Crystalline Materials Properties Springer Netherlands (2008) 87

[11] ndash Rodriacuteguez-Spong B Price C et all D Advanced Drug Delivery 56 (2004) 241

[12] ndash Buerger A Ramberger R Mikrochimica Acta 2 (1979) 259

[13] ndash Erdemir D Lee A et all Accounts of Chemical Research 42 (2009) 621

[14] ndash Manrich S Zanotto E et all Poliacutemeros Ciecircncia e Tecnologia ldquoAplicabilidade da Teoria Claacutessica da Nuclea-

ccedilatildeo Modificada (CD-CNT) agrave Cristalizaccedilatildeo de Poliacutemerosrdquo

[15] ndash Aaltonen J Allesoslash M et all European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics 71 (2009) 23

[16] ndash Chis V Picircrnau A et all Chemical Physics 316 (2005) 153

[17] ndash wwwffuppttoxicologiamonografiasano0304TuberculosedocPIRAZINAMIDAhtml

[18] ndash Becker C Dressman JB et all Journal of Pharmaceutical Sciences 97 9 (2008) 3709

[19] ndash Takaki Y Sasada Y Watanabeacute T Acta Crystallographica 13 (1960) 693

[20] ndash Ro G Sorum H Acta Crystallographica B28 (1972) 991

[21] ndash Ro G Sorum H Acta Crystallographica B28 (1972) 1677

[22] ndash Nakata K Takaki Y Memoirs of Osaka Kyoiku University Ser III Natural science and applied science 36 (1987)

93

[23] ndash Borba A Albrecht M et all Physical Chemistry Chemical Physics 10 (2008) 7010

[24] ndash Takano T Sasada Y et all Acta Crystallographica 21 (1966) 514

[25] ndash Borba A Zavaglia A et all Journal of Physical Chemistry A 112 (2008) 45

[26] ndash Marques L Departamento e Centro de Quiacutemica da Universidade de Eacutevora ldquoO Ibuprofeno Um faacutermaco com

sucessordquo

[27] ndash Perlovich G Kurkov S et all Journal of Pharmaceutical Sciences 93 (2004) 654

[28] ndash Rasenack N Muumlller B International Journal of Pharmaceutics 245 (2002) 9

[29] ndash Carvalho P Cass Q et all Brazilian Journal of Chemical Engineering 23 (2006) 291

[30] ndash Khan G Jiabi Z Drug Development and Industrial Pharmacy 24(5) (1998) 463

[31] ndash Rasenack N Muumlller W Development and Industrial Pharmacy 28 (2002) 1077

66

[32] ndash Dudognon E Danegravede F et all Pharmaceutical Research 25 (2008) 2853

[33] ndash wwwscribdcomdoc4003825Fisica-Difraccao-de-Raio-X (28082010)

[34] ndash Delgado M Marquez F et all Spectroscopy Lett 21 (1998) 841

[35] ndash Lautie A Froment F et all Spectroscopy Lett 9 (1976) 289

[36] ndash Chis V Pirnau A et all Chemical Physics 316 (2005) 153

[37] ndash Kalkar K Bhosekar M et all Spectrochimica Acta Part A 45 (1989) 635

[38] ndash Favila A Gallo M Mitnik D Journal of Molecular Modeling 13 (2007) 505

[39] ndash Gunasekaran S Sailatha E et all Indian Journal of Pure and Applied Physics 47 (2009) 259

[40] ndash Akyuz S Journal of Molecular Structure 651 (2003) 541

[41] ndash Jurneacuteen P Werngren J et all Antimicrobial Agents and Chemotheraphy 52 5 (2008) 1852

[42] ndash Garekani H Sadeghi F et all Drug Development and Industrial Pharmacy 27(8) (2001) 803

[43] ndash Kawakami K Miyoshi K et all Journal of Pharmaceuticals Sciences 95 (2006) 1354

[44] ndash Lee T Chang G Crystal Growth and Design 9 (2009) 3551

[45] ndash Xue Y Zhao Q et all Journal of Colloid and Interface Science 243 (2001) 388

[46] ndash Sabbah R An W et all Thermochimica Acta 331 (1999) 93

[47] ndash Gatta G Richardson J et all Pure and Applied Chemistry 78 (2006) 1455

[48] ndash Seefeldt K Miller J et all Journal of Pharmaceutical Sciences 96 5 (2007) 1147

[49] ndash Charsley E Stewart C et all Journal of Thermal Analysis and Calorimetry 72 (2003) 1087

[50] ndash Celis K Driessche I et all Measurement Science Review 1 1 (2001) 181

[51] ndash Wiedemann H Bayer G Journal of Thermal Analysis 30 (1985) 1273

[52] ndash wwwgooglept

[53] ndash Brittain H Journal of Pharmaceutical Sciences 86 4 (1997) 405

[54] ndash Norris T Aldridge P Sekulic S Analyst 122 (1997) 549

[55] ndash Albers A Melchiades F et all Ceracircmica 48 305 (2002) 34

[56] ndash Kahn H PMI-2201 Difracccedilatildeo de Raios X 1

[57] ndash Tuberculosis 88 2 (2008) 141

[58] ndash Akyuz S Journal of Molecular Structure 651-653 (2003) 541

[59] ndash Brittain H (ed) Physical Characterization of Pharmaceutical Solids (1995)

[60] ndash Šestaacutek J Comprehensive Analytical Chemistry XII XI (1984)

[61] ndash Casimiro MH Leal JP et all Anaacutelise Calorimeacutetrica aplicada a Poliacutemeros Bioloacutegicos 29

[62] ndash Yu-Chu M Li Thermochimica Acta 476 (2008) 1

[63] ndash Morbidoni H Quiacutemica Viva 3 (2004)

[64] ndash Yoshida S Pharmaceutical Society of Japan 11 5 (1963) 628

[65] ndash Sreevatsan S Pan X et all Antimicrobial Agents and Chemotheraphy 41 3 (1997) 636

[66] ndash Wesotowski M Konarski T Journal of Thermal Analysis 45 (1995) 1199

[67] ndash Vippagunta S Brittain H Grant D Advanced Drug Delivery 48 (2001) 3

[68] ndash Nunes S Euseacutebio M et all International Journal of Pharmaceutics 285 (2004) 13

[69] ndash Akalin E Akyuz S Vibrational Spectroscopy 42 (2006) 333

[70] ndash Szablowicz M Karpiński A et all Transition Metal Chemistry 31 (2006) 1075

67

[71] ndash Castro R Maria T et all Crystal Growth amp Design 10 (2010) 274

[72] ndash Correcirca R Lima D et all Laboratoacuterio de Cristalografia Instituto de Fiacutesica de Satildeo CarlosUSP

[73] - Buerger A Ramberger R Mikrochimica Acta 2 (1979) 273

[74] ndash Wirth D Stephenson G Organic Process Research amp Development 1 (1997) 55

[75] ndash Wang Y Li Y et all Spectrochimica Acta Part A 56 (2000) 2637

[76] ndash Byrn S Pfeiffer R et all Pharmaceutical Research 12 (1995) 945

[77] ndash Khankari R Grant D Thermochimica Acta 248 (1995) 61

[78] ndash Gavezzotti A Fillippini G Journal of the American Chemical Society 117 (1995) 12299

[79] ndash Hancock B Zografi G Journal of Pharmaceuticals Sciences 86 (1997) 1

[80] ndash Yu L Advanced Drug Delivery Reviews 48 (2001) 27

[81] ndash Kitamura M Journal of Crystal Growth 237-239 (2002) 2205

[82] ndash Snider D Addicks W et all Advanced Drug Delivery Reviews 56 (2004) 391

[83] ndash Allesoslash M Berg F et all Journal of Pharmaceuticals Sciences 97 (2008) 2145

[84] ndash Lerdkanchanaporn S Dollimore D Journal of Thermal Analysis 49 (1997) 879

[85] ndash Beach J Park M et all Pharmaceutical Development and Technology 10 (2005) 413

[86] ndash Passerini N Albertini B et all European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics 15 (2002) 71

68

69

Apecircndice

70

71

Algoriacutetmo de decisatildeo Q6A

(1)

Pesquisa de polimor-fos com o novo

faacutermaco

Apresenta diferentes polimorfos

NAtildeO Nenhuma acccedilatildeo a ser

tomada

SIM

Caracterizar as formas por - Difracccedilatildeo de raios-X de poacute - DSC Anaacutelise Teacutermica - Microscopia - Espectroscopia

IR PARA 2

72

(2)

Os polimorfos apre-sentam diferentes

propriedades

NAtildeO

SIM

Afecta a seguranccedila e a eficaacutecia do faacutermaco

Nenhum teste ou criteacuterio de aceitaccedilatildeo para o faacutermaco

NAtildeO

SIM

Estabelecer um criteacuterio de aceitaccedilatildeo para os polimorfos do faacutermaco IR PARA 3

73

(3)

Observa-se em (1) que primeiramente se estabelecem as caracteriacutesticas das possiacuteveis formas cristalinas do faacuter-

maco e as suas propriedades fiacutesico-quiacutemicas conforme o caso bem como a sua forma de detecccedilatildeo pelas meto-

dologias indicadas

Posteriormente a acccedilatildeo (2) visa estabelecer o impacto destas formas polimoacuterficas na seguranccedila e eficaacutecia do

faacutermaco auxiliando na determinaccedilatildeo de criteacuterios de aceitaccedilatildeo do faacutermaco e na avaliaccedilatildeo do risco sanitaacuterio que

representa tal fenoacutemeno num caso especiacutefico Havendo este risco o ICH estabeleceu em (3) vias de monitori-

zaccedilatildeo das alteraccedilotildees

O faacutermaco encontra-se dentro dos criteacuterios de

aceitaccedilatildeo dos ensaios de qualidade com modifica-

ccedilatildeo na proporccedilatildeo dos polimorfos

SIM Nenhum teste ou criteacuterio de aceitaccedilatildeo

para o faacutermaco

NAtildeO

Monitorar o polimorfismo durante a estabilidade do faacutermaco

A modificaccedilatildeo pode afectar a seguranccedila ou a

eficaacutecia

NAtildeO Natildeo haacute necessidade de estabelecer criteacuterios de aceitaccedilatildeo para polimorfis-

mo do faacutermaco

SIM

Estabelecer criteacuterios de aceitaccedilatildeo consis-tente com a seguranccedila eou eficaacutecia

63

Figura 44 ndash Sistema ATR de muacuteltipla reflexatildeo

O feixe de radiaccedilatildeo perde energia no comprimento de onda em que o material da amostra absorve Apoacutes este

processo a radiaccedilatildeo atenuada resultante eacute direccionada do cristal para o percurso normal do feixe no espectro-

fotoacutemetro sendo medida pelo detector originando o espectro da amostra A profundidade da penetraccedilatildeo da

radiaccedilatildeo na amostra e o nuacutemero total de reflexotildees ao longo do cristal podem ser controlados pela variaccedilatildeo do

acircngulo de incidecircncia assim como pela selecccedilatildeo do tipo de cristal

Num espectrofotoacutemetro ATR tem de existir um contacto muito proacuteximo entre a amostra e a superfiacutecie do cris-

tal uma vez que o efeito ATR tem lugar nesta Daiacute que se utilize por vezes uma prensa de modo a garantir um

perfeito contacto entre a superfiacutecie da amostra e o cristal como no caso dos soacutelidos particulados

Nesta teacutecnica pouca ou nenhuma preparaccedilatildeo da amostra eacute requerida o que constitui uma grande vantagem nos

estudos de polimorfismo podendo ser usada na anaacutelise de uma grande variedade de soacutelidos e liacutequidos consoan-

te o tipo de cristal

Eacute importante realccedilar que apesar dos benefiacutecios esta teacutecnica possui algumas limitaccedilotildees que incluem a sensibili-

dade inferior em comparaccedilatildeo agrave proporcionada pelos meacutetodos convencionais

Procedimento experimental e equipamento utilizado

Os estudos de espectroscopia de absorccedilatildeo no infravermelho foram realizados num espectroacutemetro FTIR Ther-

moNicolet IR300 resoluccedilatildeo de 1cm-1 com a teacutecnica da pastilha de KBr e num PerkinElmer Spectrum 400 FT-

IRATR resoluccedilatildeo de 1cm-1

As amostras foram preparadas misturando-se uma certa quantidade de amostra com brometo de potaacutessio (cer-

ca de 07 mg de amostra e 100 mg de KBr)

4125 ndash Difracccedilatildeo de Raios X

Dentre as vaacuterias teacutecnicas de caracterizaccedilatildeo de materiais a teacutecnica de difracccedilatildeo de raios X eacute a mais indicada na

determinaccedilatildeo das fases cristalinas presentes nesses materiais Isto eacute possiacutevel porque nos cristais os aacutetomos se

64

ordenam em planos cristalinos separados entre si por distacircncias da mesma ordem de grandeza dos comprimen-

tos de onda dos raios X

Ao incidir um feixe de raios X num cristal o mesmo interage com os aacutetomos presentes originando o fenoacutemeno

de difracccedilatildeo A difracccedilatildeo de raios X ocorre segundo a Lei de Bragg (Equaccedilatildeo 1) a qual estabelece a relaccedilatildeo

entre o acircngulo de difracccedilatildeo e a distacircncia entre os planos que a originaram (caracteriacutesticos para cada fase cristali-

na)[55]

Figura 45 ndash Difracccedilatildeo de raios X e a Lei de Bragg[56]

A principal aplicaccedilatildeo da difracccedilatildeo de raios X refere-se agrave identificaccedilatildeo de compostos cristalinos sejam eles orgacirc-

nicos ou inorgacircnicos

Os planos de difracccedilatildeo e as suas respectivas distacircncias interplanares bem como as densidades de aacutetomos (elec-

trotildees) ao longo de cada plano cristalino satildeo caracteriacutesticas especiacuteficas e uacutenicas de cada substacircncia cristalina da

mesma forma que o padratildeo difractomeacutetrico por ela gerado Dentre as vantagens da teacutecnica de difracccedilatildeo de raios

X para a caracterizaccedilatildeo de fases destacam-se a simplicidade e rapidez do meacutetodo a confiabilidade dos resulta-

dos obtidos (pois o perfil de difracccedilatildeo obtido eacute caracteriacutestico para cada fase cristalina) a possibilidade de anaacutelise

de materiais compostos por uma mistura de fases e uma anaacutelise quantitativa destas fases[55]

Os ensaios de difracccedilatildeo de raios X de poacute foram realizados no Centro de Estudos de Materiais no Departamen-

to de Fiacutesica da Universidade de Coimbra

Procedimento experimental e equipamento utilizado

Foi preenchido um capilar de vidro com o poacute obtido pela moagem dos soacutelidos As amostras foram colocadas

num difractoacutemetro de poacute ENRAF-NONIUS (equipado com um detector CPS120 por INEL) e os dados foram

recolhidos durante 5h usando a geometria Debye-Scherrer Foi usada radiaccedilatildeo Cu Kα1 (λ = 1540598Aring) Como

calibrante externo foi usado o AlK(SO4)212H2O

Lei de Bragg nλ = 2d sen θ (Equaccedilatildeo 1) n nuacutemero inteiro (ordem de difracccedilatildeo) λ comprimento de onda dos raios X incidentes d distacircncia interplanar θ acircngulo de difracccedilatildeo

65

Bibliografia

[1] ndash Vencato I Estruturas Cristalinas por Difracccedilatildeo de Raios-X Caderno Brasileiro de Ensino de Fiacutesica Volume 5

(1988)

[2] ndash Atkins P Paula J Atkins Fiacutesico-Quiacutemica LTC Volume 1 7ordfEdiccedilatildeo (2003-2004)

[3] ndash Drago R Physical Methods For Chemists 2ordf Ed Saunders amp H B J College Publishers 17 (1992) 702

[4] ndash Giron D Thermochimica Acta 248 (1995) 1

[5] ndash Nangia A Accounts of Chemical Research 41 5 (2008) 595

[6] ndash Froehlich PE Gasparotto FS Journal of Basic and Applied Pharm Sciences 26 3 (2005) 205

[7] ndash Llinagraves A Goodman J Drug Discovery Today 13 516 (2008) 198

[8] ndash Costa L Universidade Federal do Rio Grande do Sul ldquoAvaliaccedilatildeo do Polimorfismo de Faacutermacos utiliza-

dos para a produccedilatildeo de medicamentos geneacutericos no Brasilrdquo (2005)

[9] ndash Lachman L Liebeman HA et all Teoria e Praacutetica na Induacutestria Farmacecircutica 1 (2005) 505

[10] ndash Bernstein J Crystal Polymorphism Engineering of Crystalline Materials Properties Springer Netherlands (2008) 87

[11] ndash Rodriacuteguez-Spong B Price C et all D Advanced Drug Delivery 56 (2004) 241

[12] ndash Buerger A Ramberger R Mikrochimica Acta 2 (1979) 259

[13] ndash Erdemir D Lee A et all Accounts of Chemical Research 42 (2009) 621

[14] ndash Manrich S Zanotto E et all Poliacutemeros Ciecircncia e Tecnologia ldquoAplicabilidade da Teoria Claacutessica da Nuclea-

ccedilatildeo Modificada (CD-CNT) agrave Cristalizaccedilatildeo de Poliacutemerosrdquo

[15] ndash Aaltonen J Allesoslash M et all European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics 71 (2009) 23

[16] ndash Chis V Picircrnau A et all Chemical Physics 316 (2005) 153

[17] ndash wwwffuppttoxicologiamonografiasano0304TuberculosedocPIRAZINAMIDAhtml

[18] ndash Becker C Dressman JB et all Journal of Pharmaceutical Sciences 97 9 (2008) 3709

[19] ndash Takaki Y Sasada Y Watanabeacute T Acta Crystallographica 13 (1960) 693

[20] ndash Ro G Sorum H Acta Crystallographica B28 (1972) 991

[21] ndash Ro G Sorum H Acta Crystallographica B28 (1972) 1677

[22] ndash Nakata K Takaki Y Memoirs of Osaka Kyoiku University Ser III Natural science and applied science 36 (1987)

93

[23] ndash Borba A Albrecht M et all Physical Chemistry Chemical Physics 10 (2008) 7010

[24] ndash Takano T Sasada Y et all Acta Crystallographica 21 (1966) 514

[25] ndash Borba A Zavaglia A et all Journal of Physical Chemistry A 112 (2008) 45

[26] ndash Marques L Departamento e Centro de Quiacutemica da Universidade de Eacutevora ldquoO Ibuprofeno Um faacutermaco com

sucessordquo

[27] ndash Perlovich G Kurkov S et all Journal of Pharmaceutical Sciences 93 (2004) 654

[28] ndash Rasenack N Muumlller B International Journal of Pharmaceutics 245 (2002) 9

[29] ndash Carvalho P Cass Q et all Brazilian Journal of Chemical Engineering 23 (2006) 291

[30] ndash Khan G Jiabi Z Drug Development and Industrial Pharmacy 24(5) (1998) 463

[31] ndash Rasenack N Muumlller W Development and Industrial Pharmacy 28 (2002) 1077

66

[32] ndash Dudognon E Danegravede F et all Pharmaceutical Research 25 (2008) 2853

[33] ndash wwwscribdcomdoc4003825Fisica-Difraccao-de-Raio-X (28082010)

[34] ndash Delgado M Marquez F et all Spectroscopy Lett 21 (1998) 841

[35] ndash Lautie A Froment F et all Spectroscopy Lett 9 (1976) 289

[36] ndash Chis V Pirnau A et all Chemical Physics 316 (2005) 153

[37] ndash Kalkar K Bhosekar M et all Spectrochimica Acta Part A 45 (1989) 635

[38] ndash Favila A Gallo M Mitnik D Journal of Molecular Modeling 13 (2007) 505

[39] ndash Gunasekaran S Sailatha E et all Indian Journal of Pure and Applied Physics 47 (2009) 259

[40] ndash Akyuz S Journal of Molecular Structure 651 (2003) 541

[41] ndash Jurneacuteen P Werngren J et all Antimicrobial Agents and Chemotheraphy 52 5 (2008) 1852

[42] ndash Garekani H Sadeghi F et all Drug Development and Industrial Pharmacy 27(8) (2001) 803

[43] ndash Kawakami K Miyoshi K et all Journal of Pharmaceuticals Sciences 95 (2006) 1354

[44] ndash Lee T Chang G Crystal Growth and Design 9 (2009) 3551

[45] ndash Xue Y Zhao Q et all Journal of Colloid and Interface Science 243 (2001) 388

[46] ndash Sabbah R An W et all Thermochimica Acta 331 (1999) 93

[47] ndash Gatta G Richardson J et all Pure and Applied Chemistry 78 (2006) 1455

[48] ndash Seefeldt K Miller J et all Journal of Pharmaceutical Sciences 96 5 (2007) 1147

[49] ndash Charsley E Stewart C et all Journal of Thermal Analysis and Calorimetry 72 (2003) 1087

[50] ndash Celis K Driessche I et all Measurement Science Review 1 1 (2001) 181

[51] ndash Wiedemann H Bayer G Journal of Thermal Analysis 30 (1985) 1273

[52] ndash wwwgooglept

[53] ndash Brittain H Journal of Pharmaceutical Sciences 86 4 (1997) 405

[54] ndash Norris T Aldridge P Sekulic S Analyst 122 (1997) 549

[55] ndash Albers A Melchiades F et all Ceracircmica 48 305 (2002) 34

[56] ndash Kahn H PMI-2201 Difracccedilatildeo de Raios X 1

[57] ndash Tuberculosis 88 2 (2008) 141

[58] ndash Akyuz S Journal of Molecular Structure 651-653 (2003) 541

[59] ndash Brittain H (ed) Physical Characterization of Pharmaceutical Solids (1995)

[60] ndash Šestaacutek J Comprehensive Analytical Chemistry XII XI (1984)

[61] ndash Casimiro MH Leal JP et all Anaacutelise Calorimeacutetrica aplicada a Poliacutemeros Bioloacutegicos 29

[62] ndash Yu-Chu M Li Thermochimica Acta 476 (2008) 1

[63] ndash Morbidoni H Quiacutemica Viva 3 (2004)

[64] ndash Yoshida S Pharmaceutical Society of Japan 11 5 (1963) 628

[65] ndash Sreevatsan S Pan X et all Antimicrobial Agents and Chemotheraphy 41 3 (1997) 636

[66] ndash Wesotowski M Konarski T Journal of Thermal Analysis 45 (1995) 1199

[67] ndash Vippagunta S Brittain H Grant D Advanced Drug Delivery 48 (2001) 3

[68] ndash Nunes S Euseacutebio M et all International Journal of Pharmaceutics 285 (2004) 13

[69] ndash Akalin E Akyuz S Vibrational Spectroscopy 42 (2006) 333

[70] ndash Szablowicz M Karpiński A et all Transition Metal Chemistry 31 (2006) 1075

67

[71] ndash Castro R Maria T et all Crystal Growth amp Design 10 (2010) 274

[72] ndash Correcirca R Lima D et all Laboratoacuterio de Cristalografia Instituto de Fiacutesica de Satildeo CarlosUSP

[73] - Buerger A Ramberger R Mikrochimica Acta 2 (1979) 273

[74] ndash Wirth D Stephenson G Organic Process Research amp Development 1 (1997) 55

[75] ndash Wang Y Li Y et all Spectrochimica Acta Part A 56 (2000) 2637

[76] ndash Byrn S Pfeiffer R et all Pharmaceutical Research 12 (1995) 945

[77] ndash Khankari R Grant D Thermochimica Acta 248 (1995) 61

[78] ndash Gavezzotti A Fillippini G Journal of the American Chemical Society 117 (1995) 12299

[79] ndash Hancock B Zografi G Journal of Pharmaceuticals Sciences 86 (1997) 1

[80] ndash Yu L Advanced Drug Delivery Reviews 48 (2001) 27

[81] ndash Kitamura M Journal of Crystal Growth 237-239 (2002) 2205

[82] ndash Snider D Addicks W et all Advanced Drug Delivery Reviews 56 (2004) 391

[83] ndash Allesoslash M Berg F et all Journal of Pharmaceuticals Sciences 97 (2008) 2145

[84] ndash Lerdkanchanaporn S Dollimore D Journal of Thermal Analysis 49 (1997) 879

[85] ndash Beach J Park M et all Pharmaceutical Development and Technology 10 (2005) 413

[86] ndash Passerini N Albertini B et all European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics 15 (2002) 71

68

69

Apecircndice

70

71

Algoriacutetmo de decisatildeo Q6A

(1)

Pesquisa de polimor-fos com o novo

faacutermaco

Apresenta diferentes polimorfos

NAtildeO Nenhuma acccedilatildeo a ser

tomada

SIM

Caracterizar as formas por - Difracccedilatildeo de raios-X de poacute - DSC Anaacutelise Teacutermica - Microscopia - Espectroscopia

IR PARA 2

72

(2)

Os polimorfos apre-sentam diferentes

propriedades

NAtildeO

SIM

Afecta a seguranccedila e a eficaacutecia do faacutermaco

Nenhum teste ou criteacuterio de aceitaccedilatildeo para o faacutermaco

NAtildeO

SIM

Estabelecer um criteacuterio de aceitaccedilatildeo para os polimorfos do faacutermaco IR PARA 3

73

(3)

Observa-se em (1) que primeiramente se estabelecem as caracteriacutesticas das possiacuteveis formas cristalinas do faacuter-

maco e as suas propriedades fiacutesico-quiacutemicas conforme o caso bem como a sua forma de detecccedilatildeo pelas meto-

dologias indicadas

Posteriormente a acccedilatildeo (2) visa estabelecer o impacto destas formas polimoacuterficas na seguranccedila e eficaacutecia do

faacutermaco auxiliando na determinaccedilatildeo de criteacuterios de aceitaccedilatildeo do faacutermaco e na avaliaccedilatildeo do risco sanitaacuterio que

representa tal fenoacutemeno num caso especiacutefico Havendo este risco o ICH estabeleceu em (3) vias de monitori-

zaccedilatildeo das alteraccedilotildees

O faacutermaco encontra-se dentro dos criteacuterios de

aceitaccedilatildeo dos ensaios de qualidade com modifica-

ccedilatildeo na proporccedilatildeo dos polimorfos

SIM Nenhum teste ou criteacuterio de aceitaccedilatildeo

para o faacutermaco

NAtildeO

Monitorar o polimorfismo durante a estabilidade do faacutermaco

A modificaccedilatildeo pode afectar a seguranccedila ou a

eficaacutecia

NAtildeO Natildeo haacute necessidade de estabelecer criteacuterios de aceitaccedilatildeo para polimorfis-

mo do faacutermaco

SIM

Estabelecer criteacuterios de aceitaccedilatildeo consis-tente com a seguranccedila eou eficaacutecia

64

ordenam em planos cristalinos separados entre si por distacircncias da mesma ordem de grandeza dos comprimen-

tos de onda dos raios X

Ao incidir um feixe de raios X num cristal o mesmo interage com os aacutetomos presentes originando o fenoacutemeno

de difracccedilatildeo A difracccedilatildeo de raios X ocorre segundo a Lei de Bragg (Equaccedilatildeo 1) a qual estabelece a relaccedilatildeo

entre o acircngulo de difracccedilatildeo e a distacircncia entre os planos que a originaram (caracteriacutesticos para cada fase cristali-

na)[55]

Figura 45 ndash Difracccedilatildeo de raios X e a Lei de Bragg[56]

A principal aplicaccedilatildeo da difracccedilatildeo de raios X refere-se agrave identificaccedilatildeo de compostos cristalinos sejam eles orgacirc-

nicos ou inorgacircnicos

Os planos de difracccedilatildeo e as suas respectivas distacircncias interplanares bem como as densidades de aacutetomos (elec-

trotildees) ao longo de cada plano cristalino satildeo caracteriacutesticas especiacuteficas e uacutenicas de cada substacircncia cristalina da

mesma forma que o padratildeo difractomeacutetrico por ela gerado Dentre as vantagens da teacutecnica de difracccedilatildeo de raios

X para a caracterizaccedilatildeo de fases destacam-se a simplicidade e rapidez do meacutetodo a confiabilidade dos resulta-

dos obtidos (pois o perfil de difracccedilatildeo obtido eacute caracteriacutestico para cada fase cristalina) a possibilidade de anaacutelise

de materiais compostos por uma mistura de fases e uma anaacutelise quantitativa destas fases[55]

Os ensaios de difracccedilatildeo de raios X de poacute foram realizados no Centro de Estudos de Materiais no Departamen-

to de Fiacutesica da Universidade de Coimbra

Procedimento experimental e equipamento utilizado

Foi preenchido um capilar de vidro com o poacute obtido pela moagem dos soacutelidos As amostras foram colocadas

num difractoacutemetro de poacute ENRAF-NONIUS (equipado com um detector CPS120 por INEL) e os dados foram

recolhidos durante 5h usando a geometria Debye-Scherrer Foi usada radiaccedilatildeo Cu Kα1 (λ = 1540598Aring) Como

calibrante externo foi usado o AlK(SO4)212H2O

Lei de Bragg nλ = 2d sen θ (Equaccedilatildeo 1) n nuacutemero inteiro (ordem de difracccedilatildeo) λ comprimento de onda dos raios X incidentes d distacircncia interplanar θ acircngulo de difracccedilatildeo

65

Bibliografia

[1] ndash Vencato I Estruturas Cristalinas por Difracccedilatildeo de Raios-X Caderno Brasileiro de Ensino de Fiacutesica Volume 5

(1988)

[2] ndash Atkins P Paula J Atkins Fiacutesico-Quiacutemica LTC Volume 1 7ordfEdiccedilatildeo (2003-2004)

[3] ndash Drago R Physical Methods For Chemists 2ordf Ed Saunders amp H B J College Publishers 17 (1992) 702

[4] ndash Giron D Thermochimica Acta 248 (1995) 1

[5] ndash Nangia A Accounts of Chemical Research 41 5 (2008) 595

[6] ndash Froehlich PE Gasparotto FS Journal of Basic and Applied Pharm Sciences 26 3 (2005) 205

[7] ndash Llinagraves A Goodman J Drug Discovery Today 13 516 (2008) 198

[8] ndash Costa L Universidade Federal do Rio Grande do Sul ldquoAvaliaccedilatildeo do Polimorfismo de Faacutermacos utiliza-

dos para a produccedilatildeo de medicamentos geneacutericos no Brasilrdquo (2005)

[9] ndash Lachman L Liebeman HA et all Teoria e Praacutetica na Induacutestria Farmacecircutica 1 (2005) 505

[10] ndash Bernstein J Crystal Polymorphism Engineering of Crystalline Materials Properties Springer Netherlands (2008) 87

[11] ndash Rodriacuteguez-Spong B Price C et all D Advanced Drug Delivery 56 (2004) 241

[12] ndash Buerger A Ramberger R Mikrochimica Acta 2 (1979) 259

[13] ndash Erdemir D Lee A et all Accounts of Chemical Research 42 (2009) 621

[14] ndash Manrich S Zanotto E et all Poliacutemeros Ciecircncia e Tecnologia ldquoAplicabilidade da Teoria Claacutessica da Nuclea-

ccedilatildeo Modificada (CD-CNT) agrave Cristalizaccedilatildeo de Poliacutemerosrdquo

[15] ndash Aaltonen J Allesoslash M et all European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics 71 (2009) 23

[16] ndash Chis V Picircrnau A et all Chemical Physics 316 (2005) 153

[17] ndash wwwffuppttoxicologiamonografiasano0304TuberculosedocPIRAZINAMIDAhtml

[18] ndash Becker C Dressman JB et all Journal of Pharmaceutical Sciences 97 9 (2008) 3709

[19] ndash Takaki Y Sasada Y Watanabeacute T Acta Crystallographica 13 (1960) 693

[20] ndash Ro G Sorum H Acta Crystallographica B28 (1972) 991

[21] ndash Ro G Sorum H Acta Crystallographica B28 (1972) 1677

[22] ndash Nakata K Takaki Y Memoirs of Osaka Kyoiku University Ser III Natural science and applied science 36 (1987)

93

[23] ndash Borba A Albrecht M et all Physical Chemistry Chemical Physics 10 (2008) 7010

[24] ndash Takano T Sasada Y et all Acta Crystallographica 21 (1966) 514

[25] ndash Borba A Zavaglia A et all Journal of Physical Chemistry A 112 (2008) 45

[26] ndash Marques L Departamento e Centro de Quiacutemica da Universidade de Eacutevora ldquoO Ibuprofeno Um faacutermaco com

sucessordquo

[27] ndash Perlovich G Kurkov S et all Journal of Pharmaceutical Sciences 93 (2004) 654

[28] ndash Rasenack N Muumlller B International Journal of Pharmaceutics 245 (2002) 9

[29] ndash Carvalho P Cass Q et all Brazilian Journal of Chemical Engineering 23 (2006) 291

[30] ndash Khan G Jiabi Z Drug Development and Industrial Pharmacy 24(5) (1998) 463

[31] ndash Rasenack N Muumlller W Development and Industrial Pharmacy 28 (2002) 1077

66

[32] ndash Dudognon E Danegravede F et all Pharmaceutical Research 25 (2008) 2853

[33] ndash wwwscribdcomdoc4003825Fisica-Difraccao-de-Raio-X (28082010)

[34] ndash Delgado M Marquez F et all Spectroscopy Lett 21 (1998) 841

[35] ndash Lautie A Froment F et all Spectroscopy Lett 9 (1976) 289

[36] ndash Chis V Pirnau A et all Chemical Physics 316 (2005) 153

[37] ndash Kalkar K Bhosekar M et all Spectrochimica Acta Part A 45 (1989) 635

[38] ndash Favila A Gallo M Mitnik D Journal of Molecular Modeling 13 (2007) 505

[39] ndash Gunasekaran S Sailatha E et all Indian Journal of Pure and Applied Physics 47 (2009) 259

[40] ndash Akyuz S Journal of Molecular Structure 651 (2003) 541

[41] ndash Jurneacuteen P Werngren J et all Antimicrobial Agents and Chemotheraphy 52 5 (2008) 1852

[42] ndash Garekani H Sadeghi F et all Drug Development and Industrial Pharmacy 27(8) (2001) 803

[43] ndash Kawakami K Miyoshi K et all Journal of Pharmaceuticals Sciences 95 (2006) 1354

[44] ndash Lee T Chang G Crystal Growth and Design 9 (2009) 3551

[45] ndash Xue Y Zhao Q et all Journal of Colloid and Interface Science 243 (2001) 388

[46] ndash Sabbah R An W et all Thermochimica Acta 331 (1999) 93

[47] ndash Gatta G Richardson J et all Pure and Applied Chemistry 78 (2006) 1455

[48] ndash Seefeldt K Miller J et all Journal of Pharmaceutical Sciences 96 5 (2007) 1147

[49] ndash Charsley E Stewart C et all Journal of Thermal Analysis and Calorimetry 72 (2003) 1087

[50] ndash Celis K Driessche I et all Measurement Science Review 1 1 (2001) 181

[51] ndash Wiedemann H Bayer G Journal of Thermal Analysis 30 (1985) 1273

[52] ndash wwwgooglept

[53] ndash Brittain H Journal of Pharmaceutical Sciences 86 4 (1997) 405

[54] ndash Norris T Aldridge P Sekulic S Analyst 122 (1997) 549

[55] ndash Albers A Melchiades F et all Ceracircmica 48 305 (2002) 34

[56] ndash Kahn H PMI-2201 Difracccedilatildeo de Raios X 1

[57] ndash Tuberculosis 88 2 (2008) 141

[58] ndash Akyuz S Journal of Molecular Structure 651-653 (2003) 541

[59] ndash Brittain H (ed) Physical Characterization of Pharmaceutical Solids (1995)

[60] ndash Šestaacutek J Comprehensive Analytical Chemistry XII XI (1984)

[61] ndash Casimiro MH Leal JP et all Anaacutelise Calorimeacutetrica aplicada a Poliacutemeros Bioloacutegicos 29

[62] ndash Yu-Chu M Li Thermochimica Acta 476 (2008) 1

[63] ndash Morbidoni H Quiacutemica Viva 3 (2004)

[64] ndash Yoshida S Pharmaceutical Society of Japan 11 5 (1963) 628

[65] ndash Sreevatsan S Pan X et all Antimicrobial Agents and Chemotheraphy 41 3 (1997) 636

[66] ndash Wesotowski M Konarski T Journal of Thermal Analysis 45 (1995) 1199

[67] ndash Vippagunta S Brittain H Grant D Advanced Drug Delivery 48 (2001) 3

[68] ndash Nunes S Euseacutebio M et all International Journal of Pharmaceutics 285 (2004) 13

[69] ndash Akalin E Akyuz S Vibrational Spectroscopy 42 (2006) 333

[70] ndash Szablowicz M Karpiński A et all Transition Metal Chemistry 31 (2006) 1075

67

[71] ndash Castro R Maria T et all Crystal Growth amp Design 10 (2010) 274

[72] ndash Correcirca R Lima D et all Laboratoacuterio de Cristalografia Instituto de Fiacutesica de Satildeo CarlosUSP

[73] - Buerger A Ramberger R Mikrochimica Acta 2 (1979) 273

[74] ndash Wirth D Stephenson G Organic Process Research amp Development 1 (1997) 55

[75] ndash Wang Y Li Y et all Spectrochimica Acta Part A 56 (2000) 2637

[76] ndash Byrn S Pfeiffer R et all Pharmaceutical Research 12 (1995) 945

[77] ndash Khankari R Grant D Thermochimica Acta 248 (1995) 61

[78] ndash Gavezzotti A Fillippini G Journal of the American Chemical Society 117 (1995) 12299

[79] ndash Hancock B Zografi G Journal of Pharmaceuticals Sciences 86 (1997) 1

[80] ndash Yu L Advanced Drug Delivery Reviews 48 (2001) 27

[81] ndash Kitamura M Journal of Crystal Growth 237-239 (2002) 2205

[82] ndash Snider D Addicks W et all Advanced Drug Delivery Reviews 56 (2004) 391

[83] ndash Allesoslash M Berg F et all Journal of Pharmaceuticals Sciences 97 (2008) 2145

[84] ndash Lerdkanchanaporn S Dollimore D Journal of Thermal Analysis 49 (1997) 879

[85] ndash Beach J Park M et all Pharmaceutical Development and Technology 10 (2005) 413

[86] ndash Passerini N Albertini B et all European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics 15 (2002) 71

68

69

Apecircndice

70

71

Algoriacutetmo de decisatildeo Q6A

(1)

Pesquisa de polimor-fos com o novo

faacutermaco

Apresenta diferentes polimorfos

NAtildeO Nenhuma acccedilatildeo a ser

tomada

SIM

Caracterizar as formas por - Difracccedilatildeo de raios-X de poacute - DSC Anaacutelise Teacutermica - Microscopia - Espectroscopia

IR PARA 2

72

(2)

Os polimorfos apre-sentam diferentes

propriedades

NAtildeO

SIM

Afecta a seguranccedila e a eficaacutecia do faacutermaco

Nenhum teste ou criteacuterio de aceitaccedilatildeo para o faacutermaco

NAtildeO

SIM

Estabelecer um criteacuterio de aceitaccedilatildeo para os polimorfos do faacutermaco IR PARA 3

73

(3)

Observa-se em (1) que primeiramente se estabelecem as caracteriacutesticas das possiacuteveis formas cristalinas do faacuter-

maco e as suas propriedades fiacutesico-quiacutemicas conforme o caso bem como a sua forma de detecccedilatildeo pelas meto-

dologias indicadas

Posteriormente a acccedilatildeo (2) visa estabelecer o impacto destas formas polimoacuterficas na seguranccedila e eficaacutecia do

faacutermaco auxiliando na determinaccedilatildeo de criteacuterios de aceitaccedilatildeo do faacutermaco e na avaliaccedilatildeo do risco sanitaacuterio que

representa tal fenoacutemeno num caso especiacutefico Havendo este risco o ICH estabeleceu em (3) vias de monitori-

zaccedilatildeo das alteraccedilotildees

O faacutermaco encontra-se dentro dos criteacuterios de

aceitaccedilatildeo dos ensaios de qualidade com modifica-

ccedilatildeo na proporccedilatildeo dos polimorfos

SIM Nenhum teste ou criteacuterio de aceitaccedilatildeo

para o faacutermaco

NAtildeO

Monitorar o polimorfismo durante a estabilidade do faacutermaco

A modificaccedilatildeo pode afectar a seguranccedila ou a

eficaacutecia

NAtildeO Natildeo haacute necessidade de estabelecer criteacuterios de aceitaccedilatildeo para polimorfis-

mo do faacutermaco

SIM

Estabelecer criteacuterios de aceitaccedilatildeo consis-tente com a seguranccedila eou eficaacutecia

65

Bibliografia

[1] ndash Vencato I Estruturas Cristalinas por Difracccedilatildeo de Raios-X Caderno Brasileiro de Ensino de Fiacutesica Volume 5

(1988)

[2] ndash Atkins P Paula J Atkins Fiacutesico-Quiacutemica LTC Volume 1 7ordfEdiccedilatildeo (2003-2004)

[3] ndash Drago R Physical Methods For Chemists 2ordf Ed Saunders amp H B J College Publishers 17 (1992) 702

[4] ndash Giron D Thermochimica Acta 248 (1995) 1

[5] ndash Nangia A Accounts of Chemical Research 41 5 (2008) 595

[6] ndash Froehlich PE Gasparotto FS Journal of Basic and Applied Pharm Sciences 26 3 (2005) 205

[7] ndash Llinagraves A Goodman J Drug Discovery Today 13 516 (2008) 198

[8] ndash Costa L Universidade Federal do Rio Grande do Sul ldquoAvaliaccedilatildeo do Polimorfismo de Faacutermacos utiliza-

dos para a produccedilatildeo de medicamentos geneacutericos no Brasilrdquo (2005)

[9] ndash Lachman L Liebeman HA et all Teoria e Praacutetica na Induacutestria Farmacecircutica 1 (2005) 505

[10] ndash Bernstein J Crystal Polymorphism Engineering of Crystalline Materials Properties Springer Netherlands (2008) 87

[11] ndash Rodriacuteguez-Spong B Price C et all D Advanced Drug Delivery 56 (2004) 241

[12] ndash Buerger A Ramberger R Mikrochimica Acta 2 (1979) 259

[13] ndash Erdemir D Lee A et all Accounts of Chemical Research 42 (2009) 621

[14] ndash Manrich S Zanotto E et all Poliacutemeros Ciecircncia e Tecnologia ldquoAplicabilidade da Teoria Claacutessica da Nuclea-

ccedilatildeo Modificada (CD-CNT) agrave Cristalizaccedilatildeo de Poliacutemerosrdquo

[15] ndash Aaltonen J Allesoslash M et all European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics 71 (2009) 23

[16] ndash Chis V Picircrnau A et all Chemical Physics 316 (2005) 153

[17] ndash wwwffuppttoxicologiamonografiasano0304TuberculosedocPIRAZINAMIDAhtml

[18] ndash Becker C Dressman JB et all Journal of Pharmaceutical Sciences 97 9 (2008) 3709

[19] ndash Takaki Y Sasada Y Watanabeacute T Acta Crystallographica 13 (1960) 693

[20] ndash Ro G Sorum H Acta Crystallographica B28 (1972) 991

[21] ndash Ro G Sorum H Acta Crystallographica B28 (1972) 1677

[22] ndash Nakata K Takaki Y Memoirs of Osaka Kyoiku University Ser III Natural science and applied science 36 (1987)

93

[23] ndash Borba A Albrecht M et all Physical Chemistry Chemical Physics 10 (2008) 7010

[24] ndash Takano T Sasada Y et all Acta Crystallographica 21 (1966) 514

[25] ndash Borba A Zavaglia A et all Journal of Physical Chemistry A 112 (2008) 45

[26] ndash Marques L Departamento e Centro de Quiacutemica da Universidade de Eacutevora ldquoO Ibuprofeno Um faacutermaco com

sucessordquo

[27] ndash Perlovich G Kurkov S et all Journal of Pharmaceutical Sciences 93 (2004) 654

[28] ndash Rasenack N Muumlller B International Journal of Pharmaceutics 245 (2002) 9

[29] ndash Carvalho P Cass Q et all Brazilian Journal of Chemical Engineering 23 (2006) 291

[30] ndash Khan G Jiabi Z Drug Development and Industrial Pharmacy 24(5) (1998) 463

[31] ndash Rasenack N Muumlller W Development and Industrial Pharmacy 28 (2002) 1077

66

[32] ndash Dudognon E Danegravede F et all Pharmaceutical Research 25 (2008) 2853

[33] ndash wwwscribdcomdoc4003825Fisica-Difraccao-de-Raio-X (28082010)

[34] ndash Delgado M Marquez F et all Spectroscopy Lett 21 (1998) 841

[35] ndash Lautie A Froment F et all Spectroscopy Lett 9 (1976) 289

[36] ndash Chis V Pirnau A et all Chemical Physics 316 (2005) 153

[37] ndash Kalkar K Bhosekar M et all Spectrochimica Acta Part A 45 (1989) 635

[38] ndash Favila A Gallo M Mitnik D Journal of Molecular Modeling 13 (2007) 505

[39] ndash Gunasekaran S Sailatha E et all Indian Journal of Pure and Applied Physics 47 (2009) 259

[40] ndash Akyuz S Journal of Molecular Structure 651 (2003) 541

[41] ndash Jurneacuteen P Werngren J et all Antimicrobial Agents and Chemotheraphy 52 5 (2008) 1852

[42] ndash Garekani H Sadeghi F et all Drug Development and Industrial Pharmacy 27(8) (2001) 803

[43] ndash Kawakami K Miyoshi K et all Journal of Pharmaceuticals Sciences 95 (2006) 1354

[44] ndash Lee T Chang G Crystal Growth and Design 9 (2009) 3551

[45] ndash Xue Y Zhao Q et all Journal of Colloid and Interface Science 243 (2001) 388

[46] ndash Sabbah R An W et all Thermochimica Acta 331 (1999) 93

[47] ndash Gatta G Richardson J et all Pure and Applied Chemistry 78 (2006) 1455

[48] ndash Seefeldt K Miller J et all Journal of Pharmaceutical Sciences 96 5 (2007) 1147

[49] ndash Charsley E Stewart C et all Journal of Thermal Analysis and Calorimetry 72 (2003) 1087

[50] ndash Celis K Driessche I et all Measurement Science Review 1 1 (2001) 181

[51] ndash Wiedemann H Bayer G Journal of Thermal Analysis 30 (1985) 1273

[52] ndash wwwgooglept

[53] ndash Brittain H Journal of Pharmaceutical Sciences 86 4 (1997) 405

[54] ndash Norris T Aldridge P Sekulic S Analyst 122 (1997) 549

[55] ndash Albers A Melchiades F et all Ceracircmica 48 305 (2002) 34

[56] ndash Kahn H PMI-2201 Difracccedilatildeo de Raios X 1

[57] ndash Tuberculosis 88 2 (2008) 141

[58] ndash Akyuz S Journal of Molecular Structure 651-653 (2003) 541

[59] ndash Brittain H (ed) Physical Characterization of Pharmaceutical Solids (1995)

[60] ndash Šestaacutek J Comprehensive Analytical Chemistry XII XI (1984)

[61] ndash Casimiro MH Leal JP et all Anaacutelise Calorimeacutetrica aplicada a Poliacutemeros Bioloacutegicos 29

[62] ndash Yu-Chu M Li Thermochimica Acta 476 (2008) 1

[63] ndash Morbidoni H Quiacutemica Viva 3 (2004)

[64] ndash Yoshida S Pharmaceutical Society of Japan 11 5 (1963) 628

[65] ndash Sreevatsan S Pan X et all Antimicrobial Agents and Chemotheraphy 41 3 (1997) 636

[66] ndash Wesotowski M Konarski T Journal of Thermal Analysis 45 (1995) 1199

[67] ndash Vippagunta S Brittain H Grant D Advanced Drug Delivery 48 (2001) 3

[68] ndash Nunes S Euseacutebio M et all International Journal of Pharmaceutics 285 (2004) 13

[69] ndash Akalin E Akyuz S Vibrational Spectroscopy 42 (2006) 333

[70] ndash Szablowicz M Karpiński A et all Transition Metal Chemistry 31 (2006) 1075

67

[71] ndash Castro R Maria T et all Crystal Growth amp Design 10 (2010) 274

[72] ndash Correcirca R Lima D et all Laboratoacuterio de Cristalografia Instituto de Fiacutesica de Satildeo CarlosUSP

[73] - Buerger A Ramberger R Mikrochimica Acta 2 (1979) 273

[74] ndash Wirth D Stephenson G Organic Process Research amp Development 1 (1997) 55

[75] ndash Wang Y Li Y et all Spectrochimica Acta Part A 56 (2000) 2637

[76] ndash Byrn S Pfeiffer R et all Pharmaceutical Research 12 (1995) 945

[77] ndash Khankari R Grant D Thermochimica Acta 248 (1995) 61

[78] ndash Gavezzotti A Fillippini G Journal of the American Chemical Society 117 (1995) 12299

[79] ndash Hancock B Zografi G Journal of Pharmaceuticals Sciences 86 (1997) 1

[80] ndash Yu L Advanced Drug Delivery Reviews 48 (2001) 27

[81] ndash Kitamura M Journal of Crystal Growth 237-239 (2002) 2205

[82] ndash Snider D Addicks W et all Advanced Drug Delivery Reviews 56 (2004) 391

[83] ndash Allesoslash M Berg F et all Journal of Pharmaceuticals Sciences 97 (2008) 2145

[84] ndash Lerdkanchanaporn S Dollimore D Journal of Thermal Analysis 49 (1997) 879

[85] ndash Beach J Park M et all Pharmaceutical Development and Technology 10 (2005) 413

[86] ndash Passerini N Albertini B et all European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics 15 (2002) 71

68

69

Apecircndice

70

71

Algoriacutetmo de decisatildeo Q6A

(1)

Pesquisa de polimor-fos com o novo

faacutermaco

Apresenta diferentes polimorfos

NAtildeO Nenhuma acccedilatildeo a ser

tomada

SIM

Caracterizar as formas por - Difracccedilatildeo de raios-X de poacute - DSC Anaacutelise Teacutermica - Microscopia - Espectroscopia

IR PARA 2

72

(2)

Os polimorfos apre-sentam diferentes

propriedades

NAtildeO

SIM

Afecta a seguranccedila e a eficaacutecia do faacutermaco

Nenhum teste ou criteacuterio de aceitaccedilatildeo para o faacutermaco

NAtildeO

SIM

Estabelecer um criteacuterio de aceitaccedilatildeo para os polimorfos do faacutermaco IR PARA 3

73

(3)

Observa-se em (1) que primeiramente se estabelecem as caracteriacutesticas das possiacuteveis formas cristalinas do faacuter-

maco e as suas propriedades fiacutesico-quiacutemicas conforme o caso bem como a sua forma de detecccedilatildeo pelas meto-

dologias indicadas

Posteriormente a acccedilatildeo (2) visa estabelecer o impacto destas formas polimoacuterficas na seguranccedila e eficaacutecia do

faacutermaco auxiliando na determinaccedilatildeo de criteacuterios de aceitaccedilatildeo do faacutermaco e na avaliaccedilatildeo do risco sanitaacuterio que

representa tal fenoacutemeno num caso especiacutefico Havendo este risco o ICH estabeleceu em (3) vias de monitori-

zaccedilatildeo das alteraccedilotildees

O faacutermaco encontra-se dentro dos criteacuterios de

aceitaccedilatildeo dos ensaios de qualidade com modifica-

ccedilatildeo na proporccedilatildeo dos polimorfos

SIM Nenhum teste ou criteacuterio de aceitaccedilatildeo

para o faacutermaco

NAtildeO

Monitorar o polimorfismo durante a estabilidade do faacutermaco

A modificaccedilatildeo pode afectar a seguranccedila ou a

eficaacutecia

NAtildeO Natildeo haacute necessidade de estabelecer criteacuterios de aceitaccedilatildeo para polimorfis-

mo do faacutermaco

SIM

Estabelecer criteacuterios de aceitaccedilatildeo consis-tente com a seguranccedila eou eficaacutecia

66

[32] ndash Dudognon E Danegravede F et all Pharmaceutical Research 25 (2008) 2853

[33] ndash wwwscribdcomdoc4003825Fisica-Difraccao-de-Raio-X (28082010)

[34] ndash Delgado M Marquez F et all Spectroscopy Lett 21 (1998) 841

[35] ndash Lautie A Froment F et all Spectroscopy Lett 9 (1976) 289

[36] ndash Chis V Pirnau A et all Chemical Physics 316 (2005) 153

[37] ndash Kalkar K Bhosekar M et all Spectrochimica Acta Part A 45 (1989) 635

[38] ndash Favila A Gallo M Mitnik D Journal of Molecular Modeling 13 (2007) 505

[39] ndash Gunasekaran S Sailatha E et all Indian Journal of Pure and Applied Physics 47 (2009) 259

[40] ndash Akyuz S Journal of Molecular Structure 651 (2003) 541

[41] ndash Jurneacuteen P Werngren J et all Antimicrobial Agents and Chemotheraphy 52 5 (2008) 1852

[42] ndash Garekani H Sadeghi F et all Drug Development and Industrial Pharmacy 27(8) (2001) 803

[43] ndash Kawakami K Miyoshi K et all Journal of Pharmaceuticals Sciences 95 (2006) 1354

[44] ndash Lee T Chang G Crystal Growth and Design 9 (2009) 3551

[45] ndash Xue Y Zhao Q et all Journal of Colloid and Interface Science 243 (2001) 388

[46] ndash Sabbah R An W et all Thermochimica Acta 331 (1999) 93

[47] ndash Gatta G Richardson J et all Pure and Applied Chemistry 78 (2006) 1455

[48] ndash Seefeldt K Miller J et all Journal of Pharmaceutical Sciences 96 5 (2007) 1147

[49] ndash Charsley E Stewart C et all Journal of Thermal Analysis and Calorimetry 72 (2003) 1087

[50] ndash Celis K Driessche I et all Measurement Science Review 1 1 (2001) 181

[51] ndash Wiedemann H Bayer G Journal of Thermal Analysis 30 (1985) 1273

[52] ndash wwwgooglept

[53] ndash Brittain H Journal of Pharmaceutical Sciences 86 4 (1997) 405

[54] ndash Norris T Aldridge P Sekulic S Analyst 122 (1997) 549

[55] ndash Albers A Melchiades F et all Ceracircmica 48 305 (2002) 34

[56] ndash Kahn H PMI-2201 Difracccedilatildeo de Raios X 1

[57] ndash Tuberculosis 88 2 (2008) 141

[58] ndash Akyuz S Journal of Molecular Structure 651-653 (2003) 541

[59] ndash Brittain H (ed) Physical Characterization of Pharmaceutical Solids (1995)

[60] ndash Šestaacutek J Comprehensive Analytical Chemistry XII XI (1984)

[61] ndash Casimiro MH Leal JP et all Anaacutelise Calorimeacutetrica aplicada a Poliacutemeros Bioloacutegicos 29

[62] ndash Yu-Chu M Li Thermochimica Acta 476 (2008) 1

[63] ndash Morbidoni H Quiacutemica Viva 3 (2004)

[64] ndash Yoshida S Pharmaceutical Society of Japan 11 5 (1963) 628

[65] ndash Sreevatsan S Pan X et all Antimicrobial Agents and Chemotheraphy 41 3 (1997) 636

[66] ndash Wesotowski M Konarski T Journal of Thermal Analysis 45 (1995) 1199

[67] ndash Vippagunta S Brittain H Grant D Advanced Drug Delivery 48 (2001) 3

[68] ndash Nunes S Euseacutebio M et all International Journal of Pharmaceutics 285 (2004) 13

[69] ndash Akalin E Akyuz S Vibrational Spectroscopy 42 (2006) 333

[70] ndash Szablowicz M Karpiński A et all Transition Metal Chemistry 31 (2006) 1075

67

[71] ndash Castro R Maria T et all Crystal Growth amp Design 10 (2010) 274

[72] ndash Correcirca R Lima D et all Laboratoacuterio de Cristalografia Instituto de Fiacutesica de Satildeo CarlosUSP

[73] - Buerger A Ramberger R Mikrochimica Acta 2 (1979) 273

[74] ndash Wirth D Stephenson G Organic Process Research amp Development 1 (1997) 55

[75] ndash Wang Y Li Y et all Spectrochimica Acta Part A 56 (2000) 2637

[76] ndash Byrn S Pfeiffer R et all Pharmaceutical Research 12 (1995) 945

[77] ndash Khankari R Grant D Thermochimica Acta 248 (1995) 61

[78] ndash Gavezzotti A Fillippini G Journal of the American Chemical Society 117 (1995) 12299

[79] ndash Hancock B Zografi G Journal of Pharmaceuticals Sciences 86 (1997) 1

[80] ndash Yu L Advanced Drug Delivery Reviews 48 (2001) 27

[81] ndash Kitamura M Journal of Crystal Growth 237-239 (2002) 2205

[82] ndash Snider D Addicks W et all Advanced Drug Delivery Reviews 56 (2004) 391

[83] ndash Allesoslash M Berg F et all Journal of Pharmaceuticals Sciences 97 (2008) 2145

[84] ndash Lerdkanchanaporn S Dollimore D Journal of Thermal Analysis 49 (1997) 879

[85] ndash Beach J Park M et all Pharmaceutical Development and Technology 10 (2005) 413

[86] ndash Passerini N Albertini B et all European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics 15 (2002) 71

68

69

Apecircndice

70

71

Algoriacutetmo de decisatildeo Q6A

(1)

Pesquisa de polimor-fos com o novo

faacutermaco

Apresenta diferentes polimorfos

NAtildeO Nenhuma acccedilatildeo a ser

tomada

SIM

Caracterizar as formas por - Difracccedilatildeo de raios-X de poacute - DSC Anaacutelise Teacutermica - Microscopia - Espectroscopia

IR PARA 2

72

(2)

Os polimorfos apre-sentam diferentes

propriedades

NAtildeO

SIM

Afecta a seguranccedila e a eficaacutecia do faacutermaco

Nenhum teste ou criteacuterio de aceitaccedilatildeo para o faacutermaco

NAtildeO

SIM

Estabelecer um criteacuterio de aceitaccedilatildeo para os polimorfos do faacutermaco IR PARA 3

73

(3)

Observa-se em (1) que primeiramente se estabelecem as caracteriacutesticas das possiacuteveis formas cristalinas do faacuter-

maco e as suas propriedades fiacutesico-quiacutemicas conforme o caso bem como a sua forma de detecccedilatildeo pelas meto-

dologias indicadas

Posteriormente a acccedilatildeo (2) visa estabelecer o impacto destas formas polimoacuterficas na seguranccedila e eficaacutecia do

faacutermaco auxiliando na determinaccedilatildeo de criteacuterios de aceitaccedilatildeo do faacutermaco e na avaliaccedilatildeo do risco sanitaacuterio que

representa tal fenoacutemeno num caso especiacutefico Havendo este risco o ICH estabeleceu em (3) vias de monitori-

zaccedilatildeo das alteraccedilotildees

O faacutermaco encontra-se dentro dos criteacuterios de

aceitaccedilatildeo dos ensaios de qualidade com modifica-

ccedilatildeo na proporccedilatildeo dos polimorfos

SIM Nenhum teste ou criteacuterio de aceitaccedilatildeo

para o faacutermaco

NAtildeO

Monitorar o polimorfismo durante a estabilidade do faacutermaco

A modificaccedilatildeo pode afectar a seguranccedila ou a

eficaacutecia

NAtildeO Natildeo haacute necessidade de estabelecer criteacuterios de aceitaccedilatildeo para polimorfis-

mo do faacutermaco

SIM

Estabelecer criteacuterios de aceitaccedilatildeo consis-tente com a seguranccedila eou eficaacutecia

67

[71] ndash Castro R Maria T et all Crystal Growth amp Design 10 (2010) 274

[72] ndash Correcirca R Lima D et all Laboratoacuterio de Cristalografia Instituto de Fiacutesica de Satildeo CarlosUSP

[73] - Buerger A Ramberger R Mikrochimica Acta 2 (1979) 273

[74] ndash Wirth D Stephenson G Organic Process Research amp Development 1 (1997) 55

[75] ndash Wang Y Li Y et all Spectrochimica Acta Part A 56 (2000) 2637

[76] ndash Byrn S Pfeiffer R et all Pharmaceutical Research 12 (1995) 945

[77] ndash Khankari R Grant D Thermochimica Acta 248 (1995) 61

[78] ndash Gavezzotti A Fillippini G Journal of the American Chemical Society 117 (1995) 12299

[79] ndash Hancock B Zografi G Journal of Pharmaceuticals Sciences 86 (1997) 1

[80] ndash Yu L Advanced Drug Delivery Reviews 48 (2001) 27

[81] ndash Kitamura M Journal of Crystal Growth 237-239 (2002) 2205

[82] ndash Snider D Addicks W et all Advanced Drug Delivery Reviews 56 (2004) 391

[83] ndash Allesoslash M Berg F et all Journal of Pharmaceuticals Sciences 97 (2008) 2145

[84] ndash Lerdkanchanaporn S Dollimore D Journal of Thermal Analysis 49 (1997) 879

[85] ndash Beach J Park M et all Pharmaceutical Development and Technology 10 (2005) 413

[86] ndash Passerini N Albertini B et all European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics 15 (2002) 71

68

69

Apecircndice

70

71

Algoriacutetmo de decisatildeo Q6A

(1)

Pesquisa de polimor-fos com o novo

faacutermaco

Apresenta diferentes polimorfos

NAtildeO Nenhuma acccedilatildeo a ser

tomada

SIM

Caracterizar as formas por - Difracccedilatildeo de raios-X de poacute - DSC Anaacutelise Teacutermica - Microscopia - Espectroscopia

IR PARA 2

72

(2)

Os polimorfos apre-sentam diferentes

propriedades

NAtildeO

SIM

Afecta a seguranccedila e a eficaacutecia do faacutermaco

Nenhum teste ou criteacuterio de aceitaccedilatildeo para o faacutermaco

NAtildeO

SIM

Estabelecer um criteacuterio de aceitaccedilatildeo para os polimorfos do faacutermaco IR PARA 3

73

(3)

Observa-se em (1) que primeiramente se estabelecem as caracteriacutesticas das possiacuteveis formas cristalinas do faacuter-

maco e as suas propriedades fiacutesico-quiacutemicas conforme o caso bem como a sua forma de detecccedilatildeo pelas meto-

dologias indicadas

Posteriormente a acccedilatildeo (2) visa estabelecer o impacto destas formas polimoacuterficas na seguranccedila e eficaacutecia do

faacutermaco auxiliando na determinaccedilatildeo de criteacuterios de aceitaccedilatildeo do faacutermaco e na avaliaccedilatildeo do risco sanitaacuterio que

representa tal fenoacutemeno num caso especiacutefico Havendo este risco o ICH estabeleceu em (3) vias de monitori-

zaccedilatildeo das alteraccedilotildees

O faacutermaco encontra-se dentro dos criteacuterios de

aceitaccedilatildeo dos ensaios de qualidade com modifica-

ccedilatildeo na proporccedilatildeo dos polimorfos

SIM Nenhum teste ou criteacuterio de aceitaccedilatildeo

para o faacutermaco

NAtildeO

Monitorar o polimorfismo durante a estabilidade do faacutermaco

A modificaccedilatildeo pode afectar a seguranccedila ou a

eficaacutecia

NAtildeO Natildeo haacute necessidade de estabelecer criteacuterios de aceitaccedilatildeo para polimorfis-

mo do faacutermaco

SIM

Estabelecer criteacuterios de aceitaccedilatildeo consis-tente com a seguranccedila eou eficaacutecia

68

69

Apecircndice

70

71

Algoriacutetmo de decisatildeo Q6A

(1)

Pesquisa de polimor-fos com o novo

faacutermaco

Apresenta diferentes polimorfos

NAtildeO Nenhuma acccedilatildeo a ser

tomada

SIM

Caracterizar as formas por - Difracccedilatildeo de raios-X de poacute - DSC Anaacutelise Teacutermica - Microscopia - Espectroscopia

IR PARA 2

72

(2)

Os polimorfos apre-sentam diferentes

propriedades

NAtildeO

SIM

Afecta a seguranccedila e a eficaacutecia do faacutermaco

Nenhum teste ou criteacuterio de aceitaccedilatildeo para o faacutermaco

NAtildeO

SIM

Estabelecer um criteacuterio de aceitaccedilatildeo para os polimorfos do faacutermaco IR PARA 3

73

(3)

Observa-se em (1) que primeiramente se estabelecem as caracteriacutesticas das possiacuteveis formas cristalinas do faacuter-

maco e as suas propriedades fiacutesico-quiacutemicas conforme o caso bem como a sua forma de detecccedilatildeo pelas meto-

dologias indicadas

Posteriormente a acccedilatildeo (2) visa estabelecer o impacto destas formas polimoacuterficas na seguranccedila e eficaacutecia do

faacutermaco auxiliando na determinaccedilatildeo de criteacuterios de aceitaccedilatildeo do faacutermaco e na avaliaccedilatildeo do risco sanitaacuterio que

representa tal fenoacutemeno num caso especiacutefico Havendo este risco o ICH estabeleceu em (3) vias de monitori-

zaccedilatildeo das alteraccedilotildees

O faacutermaco encontra-se dentro dos criteacuterios de

aceitaccedilatildeo dos ensaios de qualidade com modifica-

ccedilatildeo na proporccedilatildeo dos polimorfos

SIM Nenhum teste ou criteacuterio de aceitaccedilatildeo

para o faacutermaco

NAtildeO

Monitorar o polimorfismo durante a estabilidade do faacutermaco

A modificaccedilatildeo pode afectar a seguranccedila ou a

eficaacutecia

NAtildeO Natildeo haacute necessidade de estabelecer criteacuterios de aceitaccedilatildeo para polimorfis-

mo do faacutermaco

SIM

Estabelecer criteacuterios de aceitaccedilatildeo consis-tente com a seguranccedila eou eficaacutecia

69

Apecircndice

70

71

Algoriacutetmo de decisatildeo Q6A

(1)

Pesquisa de polimor-fos com o novo

faacutermaco

Apresenta diferentes polimorfos

NAtildeO Nenhuma acccedilatildeo a ser

tomada

SIM

Caracterizar as formas por - Difracccedilatildeo de raios-X de poacute - DSC Anaacutelise Teacutermica - Microscopia - Espectroscopia

IR PARA 2

72

(2)

Os polimorfos apre-sentam diferentes

propriedades

NAtildeO

SIM

Afecta a seguranccedila e a eficaacutecia do faacutermaco

Nenhum teste ou criteacuterio de aceitaccedilatildeo para o faacutermaco

NAtildeO

SIM

Estabelecer um criteacuterio de aceitaccedilatildeo para os polimorfos do faacutermaco IR PARA 3

73

(3)

Observa-se em (1) que primeiramente se estabelecem as caracteriacutesticas das possiacuteveis formas cristalinas do faacuter-

maco e as suas propriedades fiacutesico-quiacutemicas conforme o caso bem como a sua forma de detecccedilatildeo pelas meto-

dologias indicadas

Posteriormente a acccedilatildeo (2) visa estabelecer o impacto destas formas polimoacuterficas na seguranccedila e eficaacutecia do

faacutermaco auxiliando na determinaccedilatildeo de criteacuterios de aceitaccedilatildeo do faacutermaco e na avaliaccedilatildeo do risco sanitaacuterio que

representa tal fenoacutemeno num caso especiacutefico Havendo este risco o ICH estabeleceu em (3) vias de monitori-

zaccedilatildeo das alteraccedilotildees

O faacutermaco encontra-se dentro dos criteacuterios de

aceitaccedilatildeo dos ensaios de qualidade com modifica-

ccedilatildeo na proporccedilatildeo dos polimorfos

SIM Nenhum teste ou criteacuterio de aceitaccedilatildeo

para o faacutermaco

NAtildeO

Monitorar o polimorfismo durante a estabilidade do faacutermaco

A modificaccedilatildeo pode afectar a seguranccedila ou a

eficaacutecia

NAtildeO Natildeo haacute necessidade de estabelecer criteacuterios de aceitaccedilatildeo para polimorfis-

mo do faacutermaco

SIM

Estabelecer criteacuterios de aceitaccedilatildeo consis-tente com a seguranccedila eou eficaacutecia

70

71

Algoriacutetmo de decisatildeo Q6A

(1)

Pesquisa de polimor-fos com o novo

faacutermaco

Apresenta diferentes polimorfos

NAtildeO Nenhuma acccedilatildeo a ser

tomada

SIM

Caracterizar as formas por - Difracccedilatildeo de raios-X de poacute - DSC Anaacutelise Teacutermica - Microscopia - Espectroscopia

IR PARA 2

72

(2)

Os polimorfos apre-sentam diferentes

propriedades

NAtildeO

SIM

Afecta a seguranccedila e a eficaacutecia do faacutermaco

Nenhum teste ou criteacuterio de aceitaccedilatildeo para o faacutermaco

NAtildeO

SIM

Estabelecer um criteacuterio de aceitaccedilatildeo para os polimorfos do faacutermaco IR PARA 3

73

(3)

Observa-se em (1) que primeiramente se estabelecem as caracteriacutesticas das possiacuteveis formas cristalinas do faacuter-

maco e as suas propriedades fiacutesico-quiacutemicas conforme o caso bem como a sua forma de detecccedilatildeo pelas meto-

dologias indicadas

Posteriormente a acccedilatildeo (2) visa estabelecer o impacto destas formas polimoacuterficas na seguranccedila e eficaacutecia do

faacutermaco auxiliando na determinaccedilatildeo de criteacuterios de aceitaccedilatildeo do faacutermaco e na avaliaccedilatildeo do risco sanitaacuterio que

representa tal fenoacutemeno num caso especiacutefico Havendo este risco o ICH estabeleceu em (3) vias de monitori-

zaccedilatildeo das alteraccedilotildees

O faacutermaco encontra-se dentro dos criteacuterios de

aceitaccedilatildeo dos ensaios de qualidade com modifica-

ccedilatildeo na proporccedilatildeo dos polimorfos

SIM Nenhum teste ou criteacuterio de aceitaccedilatildeo

para o faacutermaco

NAtildeO

Monitorar o polimorfismo durante a estabilidade do faacutermaco

A modificaccedilatildeo pode afectar a seguranccedila ou a

eficaacutecia

NAtildeO Natildeo haacute necessidade de estabelecer criteacuterios de aceitaccedilatildeo para polimorfis-

mo do faacutermaco

SIM

Estabelecer criteacuterios de aceitaccedilatildeo consis-tente com a seguranccedila eou eficaacutecia

71

Algoriacutetmo de decisatildeo Q6A

(1)

Pesquisa de polimor-fos com o novo

faacutermaco

Apresenta diferentes polimorfos

NAtildeO Nenhuma acccedilatildeo a ser

tomada

SIM

Caracterizar as formas por - Difracccedilatildeo de raios-X de poacute - DSC Anaacutelise Teacutermica - Microscopia - Espectroscopia

IR PARA 2

72

(2)

Os polimorfos apre-sentam diferentes

propriedades

NAtildeO

SIM

Afecta a seguranccedila e a eficaacutecia do faacutermaco

Nenhum teste ou criteacuterio de aceitaccedilatildeo para o faacutermaco

NAtildeO

SIM

Estabelecer um criteacuterio de aceitaccedilatildeo para os polimorfos do faacutermaco IR PARA 3

73

(3)

Observa-se em (1) que primeiramente se estabelecem as caracteriacutesticas das possiacuteveis formas cristalinas do faacuter-

maco e as suas propriedades fiacutesico-quiacutemicas conforme o caso bem como a sua forma de detecccedilatildeo pelas meto-

dologias indicadas

Posteriormente a acccedilatildeo (2) visa estabelecer o impacto destas formas polimoacuterficas na seguranccedila e eficaacutecia do

faacutermaco auxiliando na determinaccedilatildeo de criteacuterios de aceitaccedilatildeo do faacutermaco e na avaliaccedilatildeo do risco sanitaacuterio que

representa tal fenoacutemeno num caso especiacutefico Havendo este risco o ICH estabeleceu em (3) vias de monitori-

zaccedilatildeo das alteraccedilotildees

O faacutermaco encontra-se dentro dos criteacuterios de

aceitaccedilatildeo dos ensaios de qualidade com modifica-

ccedilatildeo na proporccedilatildeo dos polimorfos

SIM Nenhum teste ou criteacuterio de aceitaccedilatildeo

para o faacutermaco

NAtildeO

Monitorar o polimorfismo durante a estabilidade do faacutermaco

A modificaccedilatildeo pode afectar a seguranccedila ou a

eficaacutecia

NAtildeO Natildeo haacute necessidade de estabelecer criteacuterios de aceitaccedilatildeo para polimorfis-

mo do faacutermaco

SIM

Estabelecer criteacuterios de aceitaccedilatildeo consis-tente com a seguranccedila eou eficaacutecia

72

(2)

Os polimorfos apre-sentam diferentes

propriedades

NAtildeO

SIM

Afecta a seguranccedila e a eficaacutecia do faacutermaco

Nenhum teste ou criteacuterio de aceitaccedilatildeo para o faacutermaco

NAtildeO

SIM

Estabelecer um criteacuterio de aceitaccedilatildeo para os polimorfos do faacutermaco IR PARA 3

73

(3)

Observa-se em (1) que primeiramente se estabelecem as caracteriacutesticas das possiacuteveis formas cristalinas do faacuter-

maco e as suas propriedades fiacutesico-quiacutemicas conforme o caso bem como a sua forma de detecccedilatildeo pelas meto-

dologias indicadas

Posteriormente a acccedilatildeo (2) visa estabelecer o impacto destas formas polimoacuterficas na seguranccedila e eficaacutecia do

faacutermaco auxiliando na determinaccedilatildeo de criteacuterios de aceitaccedilatildeo do faacutermaco e na avaliaccedilatildeo do risco sanitaacuterio que

representa tal fenoacutemeno num caso especiacutefico Havendo este risco o ICH estabeleceu em (3) vias de monitori-

zaccedilatildeo das alteraccedilotildees

O faacutermaco encontra-se dentro dos criteacuterios de

aceitaccedilatildeo dos ensaios de qualidade com modifica-

ccedilatildeo na proporccedilatildeo dos polimorfos

SIM Nenhum teste ou criteacuterio de aceitaccedilatildeo

para o faacutermaco

NAtildeO

Monitorar o polimorfismo durante a estabilidade do faacutermaco

A modificaccedilatildeo pode afectar a seguranccedila ou a

eficaacutecia

NAtildeO Natildeo haacute necessidade de estabelecer criteacuterios de aceitaccedilatildeo para polimorfis-

mo do faacutermaco

SIM

Estabelecer criteacuterios de aceitaccedilatildeo consis-tente com a seguranccedila eou eficaacutecia

73

(3)

Observa-se em (1) que primeiramente se estabelecem as caracteriacutesticas das possiacuteveis formas cristalinas do faacuter-

maco e as suas propriedades fiacutesico-quiacutemicas conforme o caso bem como a sua forma de detecccedilatildeo pelas meto-

dologias indicadas

Posteriormente a acccedilatildeo (2) visa estabelecer o impacto destas formas polimoacuterficas na seguranccedila e eficaacutecia do

faacutermaco auxiliando na determinaccedilatildeo de criteacuterios de aceitaccedilatildeo do faacutermaco e na avaliaccedilatildeo do risco sanitaacuterio que

representa tal fenoacutemeno num caso especiacutefico Havendo este risco o ICH estabeleceu em (3) vias de monitori-

zaccedilatildeo das alteraccedilotildees

O faacutermaco encontra-se dentro dos criteacuterios de

aceitaccedilatildeo dos ensaios de qualidade com modifica-

ccedilatildeo na proporccedilatildeo dos polimorfos

SIM Nenhum teste ou criteacuterio de aceitaccedilatildeo

para o faacutermaco

NAtildeO

Monitorar o polimorfismo durante a estabilidade do faacutermaco

A modificaccedilatildeo pode afectar a seguranccedila ou a

eficaacutecia

NAtildeO Natildeo haacute necessidade de estabelecer criteacuterios de aceitaccedilatildeo para polimorfis-

mo do faacutermaco

SIM

Estabelecer criteacuterios de aceitaccedilatildeo consis-tente com a seguranccedila eou eficaacutecia