Forschungsschwerpunkt: |
Lehrstuhl für Pharmazeutische Technologie
Am Hubland, 97074 Würzburg Mail: I.Zimmermann@pharmazie.uni-wuerzburg.de Url: http://www.pharmazie.uni-wuerzburg.de/AKZimmerm/index.htm |
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Forschungsschwerpunkte (und Projekte auf Basis der Grundausstattung):
Die Zahl der Stoffe, die sich interessante pharmakologische Wirkungen aufweisen, die aber wegen ihrer unzureichenden Wasserlöslichkeit nicht therapeutisch angewandt werden können, ist außerordentlich groß. In der Regel kann die begrenzte Wasserlöslichkeit nicht aus der chemischen Struktur abgeleitet werden. In diesem Forschungsprojekt soll an Hand von Substanzen aus homologen Reihen, z. B. mono- und disubstituierte Naphthole, mit Hilfe von thermodynamischen und quantenchemischen Untersuchungsmethoden nach Ursachen für die schlechte Wasserlöslichkeit gesucht werden. Ausgehend vom Hess-schen Satz werden für den Lösungsprozess Ersatzprozesse entworfen, deren Einzelschritte mehr thermodynamische Information liefern als der direkte Lösungsschritt. So sollte es möglich sein, die möglichen Gründe für die schlechte Wasserlöslichkeit einiger organischer Verbindungen enger einzugrenzen.
Ergebnisse:
Der Lösungsvorgang schlecht wasserlöslicher Naphthalinderivate wird nach dem Hess’schen Satz in eine Reihe von Teilschritten zerlegt. Eine erste Reihe solcher Teilschritte besteht in der Sublimation des Feststoffes und in dem anschließenden Transfer der sublimierten Moleküle in das Wasser. Eine zweite Reihe umfaßt das Schmelzen des Feststoffes und die anschließende Mischung der Schmelze mit dem Lösungsmittel. Die Energieumsätze der Phasenumwandlungen werden thermodynamisch erfasst. Der Teilschritt Transfer aus Gasphase in das Lösungsmittel wird quantenchemisch berechnet. Die Mischungsenergie der Schmelze mit dem Lösungsmittel wird indirekt ermittelt. Neben sechs Stellungsisomeren von Dihydroxynaphthalin werden auch die beiden Naphthole, 4-Chlor-1-naphthol und 1-Naphthylamin untersucht.
Für das 1- sowie das 2-Naphthol werden Sublimationsenthalpien von 42,8 bzw. 45,3 [kJ/mol] ermittelt. Die entsprechenden Werte für die Stellungsisomeren des Dihydroxynaphthalins liegen im Bereich zwischen 52 bis 63 [kJ/mol]. Sie sind also deutlich höher als bei den Monohydroxyverbindungen. Die Solvatationsenergien für das 1- sowie das 2-Naphthol betragen –30,3 bzw. –32,8 [kJ/mol]. Die entsprechenden Werte für die Dihydroxynaphthaline liegen im Bereich von –40 bis –55 [kJ/mol]. Obwohl sich die bei Vertretern der beiden Substanzklassen ermittelten Sublimations- und die Solvatationsenergien deutlich unterscheiden, gleichen sich die Freien Lösungsenergien doch weitgehend. Ähnlich verhält es sich bei den kalorimetrisch gemessenen Phasenübergangswärmen und -entropien.
Die Schmelzpunkte von 1- und 2-Naphthol liegen bei 96°C bzw. 122°C. Die Schmelzpunkte der Dihydroxynaphthole liegen in einem Bereich von 102°C bis zu 215°C. Aus den für die verschiedenen Dihydroxyverbindungen vorliegenden Schmelzpunkten sind Einflüsse der Stellung der beiden Hydroxy-Gruppen noch nicht erkennbar.
Die Untersuchungen zeigen, daß sich die polare Aminogruppe in 1-Naphthylamin ähnlich wie eine Hydroxygruppe auswirkt. Die Chlorgruppe in 4-Chlor-1-naphthol ändert die Energieumsätze im Vergleich zu Naphthol kaum.
Ausstattung:
Setaram Kalorimeter C80; Setaram TGA