Capiacutetulo 1
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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]
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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)
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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
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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
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[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
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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-
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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
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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
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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
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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-
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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-
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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]
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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
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[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
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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
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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
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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
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