16. 융점 측정법

1. 1. 융점 측정법의 개요

융점은 다음 중 한 방법으로 측정한다. 어떤 물질의 융점이 범위로 표시되어 있을 때에는 그 물질의 융점이 그 범위 이내에 있으면 된다는 것을 뜻한다. 융점의 측정법에는 의약품의 성상에 따라 다음 세가지 방법이 있다. 따로 규정이 없는 한 제 1 법으로 측정.

2. 제 1 법

가루로 만들기 쉬운 것은 이 방법으로 측정.

2.1 장치

욕액 상온에서 점도 50 ~ 100 mm²/s의 맑은 실리콘유를 쓴다. 침선부온도계 융점이 50 ℃ 미만일 때는 1 호, 50 ℃ 이상 100 ℃ 미만일 때는 2 호, 100 ℃ 이상 150 ℃ 미만일 때는 3 호, 150 ℃ 이상 200 ℃ 미만일 때는 4 호, 200 ℃ 이상 250 ℃ 미만일 때는 5 호, 250 ℃ 이상 320 ℃ 미만일 때는 6 호를 쓴다. 모세관 안지름 0.8 ~ 1.2 mm, 길이 120 mm, 벽의 두께 0.2 ~ 0.3 mm이며 한쪽 끝이 막힌 경질유리로 만든 것을 쓴다.

2.2 조작법

1) 검체를 고운 가루로 하여 따로 규정이 없는 한 데시케이터 (실리카겔)에서 24 시간 건조. 건조 후라고 할 때에는 건조감량 항의 조건으로 건조한 것을 씀.

2) 이 검체를 건조한 모세관 H에 넣고 막힌 끝 쪽을 밑으로 하여 유리판 또는 자기판 위에 세운 길이 약 70 cm의 유리관 안에 떨어뜨려 튀게 하여 단단하게 채워서 층의 두께가 3 mm 또는 이에 가까운 두께가 되도록 함.

3) 욕액 B를 가열하여 예상한 융점보다 약 10 ℃ 낮은 온도까지 천천히 올려 침선부온도계 D의 침선을 욕액의 메니스커스에 일치시키고 검체를 넣은 모세관 H를 코일용수철 G에 끼워 검체를 넣은 부분이 온도계 D의 수은구 가운데에 오도록 함.

4) 1 분간에 약 3 ℃ 올라가도록 가열하다가 예상한 융점보다 약 5 ℃ 낮은 온도부터는 분간에 1 ℃ 올라가도록 가열.

5) 검체가 모세관 H 안에서 액화하여 고체를 전혀 볼 수 없게 되었을 때 온도계 D의 눈금을 읽어 융점으로 함.

3. 제 2 법

지방, 지방산, 파라핀 또는 납(蠟)과 같이 물에 불용성이며 가루로 만들기 어려 운 것은 이 방법으로 측정.

3.1 조작법

1) 1) 검체를 조심하면서 될 수 있는 대로 낮은 온도에서 융해하고 거품이 들어가지 않도록 조심하면서 모세관 (제 1 법의 것으로서 양 끝이 열려 있는 것) 속에 빨아 올려 약 10 mm의 높이가 되도록 함.

2) 2) 모세관으로부터 검체가 흘러나오지 않도록 하여 10 ℃ 이하에서 24 시간 방치하거나 적어도 1 시

간 얼음 위에 방치한 다음 검체의 위치가 수은구의 가운데 바깥쪽에 오도록 고무줄로 온도계 (침선부 또는 전몰식)에 붙들어 매고 물을 넣은 비커에 넣어 검체의 아래 끝을 수면 아래 30 mm의 위치에 고정.

3) 3) 물을 계속 저어주면서 가온하여 예상한 융점보다 5 ℃ 낮은 온도에 이르렀을 때부터 1 분간에

1 ℃ 올라가도록 가열. 모세관에서 검체가 떠오를 때의 온도를 융점으로 함.

4. 제 3 법

바셀린류는 이 방법으로 측정.

4.1조작법

1) 1) 검체를 잘 저어 섞으면서 천천히 90 ~ 92 ℃까지 가열하여 융해한 다음 가열을 그치고 검체를 융

점보다 8 ~ 10 ℃ 높은 온도까지 방치하여 식힘.

2) 2) 온도계 (침선부 또는 전몰식)를 5 ℃로 식혀 닦아서 건조하고 곧 수은구의 반정도를 검체에 삽입

하였다가 바로 빼내어 수직으로 하고 방치하여 식혀 묻은 검체가 혼탁하여질 때 16 ℃ 이하의 물

속에 5 분간 담가둠.

3) 3) 다음에 시험관에 온도계를 넣어 온도계의 아래 끝과 시험관의 바닥 사이가 15 mm가 되도록 코르

크마개로 온도계를 고정.

4) 4) 이 시험관을 약 16 ℃의 물이 들어 있는 비커 속에 매달고 수욕의 온도가 30 ℃가 될 때까지는 1

분간에 2 ℃ 올라가도록 그 다음부터는 1 분간에 1 ℃ 올라가도록 가열.

5) 5) 온도계로부터 최초의 1 방울이 떨어질 때의 온도를 측정한다. 이 조작을 3 회 반복하여 측정값의

차가 1 ℃ 미만일 때에는 그 평균값을, 1 ℃ 이상일 때는 다시 이 조작을 5 회 반복하여 그 평균값을 융점으로 함.

5. 실험결과(예시)

5.1 융점 측정결과(단위℃)

6. 결과 및 고찰

융점 실험에서 4개 batches의 Itraconazale과 Benzhydrol의 값이 모두 기준치를 만족했다.

3. 참고 문헌 (Reference)

대한약전 제8개정, [일반시험법] <39>융점측정법

EP 4, <2.2.14-16> MELTING POINT

USP 27, <741> MELTING RANGE OR TEMPERATURE

JP XIV, <31> MELTING POINT DETERMINATION

4. 절 차 (Procedure)

4.1 시험기구 및 시약(Apparatus & Reagent)

1) KP Method

B : 욕액 - 상온에서 점도 50 ~ 100mm²/s의 맑은 실리콘유

D : 침선부온도계 - 융점이 50℃ 미만일 때는 1 호, 50℃ 이상 100℃ 미만일 때는 2 호, 100℃ 이상 150℃ 미만일 때는 3 호, 150℃ 이상 200℃ 미만일 때는 4 호, 200℃ 이상 250℃ 미만일 때는 5 호, 250℃ 이상 320℃ 미만일 때는 6 호

H : 모세관 - 안지름 0.8 ~ 1.2mm, 길이 120mm, 벽의 두께 0.2 ~ 0.3mm이며 한쪽 끝이 막힌 경질유리로 만든 것.

2) EP Method

① 1법(CAPILLARY METHOD)

- 물, 액체 파라핀, 실리콘유 등이 들어가는 용액조

- 용액조 안의 온도를 일치시킬 수 있는 적당한 교반 장치

- 최고 온도가 100℃를 넘지 않고 눈금이 0.5℃ 이하의 간격을 갖는 온도계

- 내경이 0.9mm 에서 1.1mm이고 유리의 두께는 0.1mm에서 0.15mm인 한쪽 끝이 막힌 알카리에 녹지 않는 경질유리로 만들어진 모세관

② 2법(OPEN CAPILLARY METHOD)

- 양쪽이 열려있는 길이 약80mm, 외경 1.4mm ~ 1.5mm, 내경이 1.0 ~ 2.0mm 인 모세관

- 온도계, 비이커

③ 3법(INSTANTANEOUS METHOD)

- 표면이 매끄러운 금속판으로써 열전도가 잘되고 검체로부터의 부식에 강한 동과 같은

금속판

- 금속판은 아주 세밀하게 열 조정이 가능한 마이크로 가스 히터 또는 전기히터에 의해서 열이 금속판의 모든 면에 동일하게 전달되야 함.

- 금속판에 원통형의 수은 온도계를 넣을 수 있는 충분히 큰 구멍을 가지고 있음.

3) USP Method

① 장치 I

- 액체 파라핀, 실리콘유 등을 교반하는 기기와 정확한 온도를 조절할 수 있는 기기가 장치되어있는 투명한 유리 용액조

- 온도계의 끝은 바닥으로부터 2cm위에 장치하고 액체가 온도계의 끝을 충분하게 잠기는 깊이가 되게 한다. 가열장치는 불꽃 또는 전기 가열장치가 사용됨.

- 모세관은 길이10cm, 내경 0.8 ~ 1.2mm이고 그 벽의 두께는 0.2 ~ 0.3mm임.

② 장치 II

- 센서에 의해 온도가 감지되어 일정한 비율로 온도가 가해질 수 있다.

- 금속판에 모세관이 장착되게 되어있고 전형적으로 빛의 광선에 의해 녹는 과정이 관찰될 수 있도록 되어있다. 이런 측정 신호는 마이크로 컴퓨터에 의해서 측정되고 융점 또는 녹는 범위가 시각화 되어 나타나게 되어있다.

- 장치 예) METTLER TOLEDO FP62

① 모세관

② 광학장치

③ 온도감지 장치

④ 팬쿨러

⑤ 램프

⑥ 전기화로

⑦ 유도막대

초기 온도를 미리 설정하면 전기화로의 온도조절을 통해서 전기화로에 꽂혀있는 모세관의 온도도 조절이 된다. 램프에 의해서 발산된 빛은 빛 유도 막대에 의해서 빛의 진행 방향이 바뀌어 검체에 비춰진다. 검체가 열에 의해 녹는 과정에서 모세관을 통과하는 빛의 광도가 광학장치에 의해서 측정이 되며 모세관에 통과하는 빛이 경계값에 이르렀을 때 가열이 중지된다. 온도감지 장치는 전기화로의 온도를 측정한다. 검체가 녹는 순간 전기화로의 온도가 기록되고 보정되어 검체의 녹는 점으로 나타난다. 팬쿨러는 전기화로를 식혀 초기 온도의 값으로 온도를 낮춘다.

4.2.1 KP Method

1) 시험 원리 및 이론(Testing principle and theory)

융점은 다음 중 한 방법으로 측정한다. 어떤 물질의 융점이 범위로 표시되어 있을 때에는 그 물질의 융점이 그 범위 이내에 있으면 된다는 것을 뜻한다.

융점의 측정법에는 의약품의 성상에 따라 다음 세가지 방법이 있다. 따로 규정이 없는 한 제 1 법으로 측정한다.

2) 시험 절차(Testing procedure)

제 1 법 : 가루로 만들기 쉬운 것은 이 방법으로 측정한다.

① 검체를 고운 가루로 하여 따로 규정이 없는 한 데시케이터 (실리카겔)에서 24 시간 건조한다. 또 건조 후라고 할 때에는 건조감량 항의 조건으로 건조한 것을 쓴다. 4. 절 차 (Procedure)(Continued)

② 이 검체를 건조한 모세관H에 넣고 막힌 끝 쪽을 밑으로 하여 유리판 또는 자기판 위에 세운 길이 약 70cm의 유리관 안에 떨어뜨려 튀게 하여 단단하게 채워서 층의 두께가 3mm 또는 이에 가까운 두께가 되도록 한다.

③ 욕액 B를 가열하여 예상한 융점보다 약 10℃ 낮은 온도까지 천천히 올려 침선부온도계 D의 침선을 욕액의 메니스커스에 일치시키고 검체를 넣은 모세관 H를 코일용수철 G에 끼워 검체를 넣은 부분이 온도계 D의 수은구 가운데에 오도록 한다.

④ 1 분간에 약 3℃ 올라가도록 가열하다가 예상한 융점보다 약 5℃ 낮은 온도부터는 분간에 1℃ 올라가도록 가열한다.

⑤ 검체가 모세관 H 안에서 액화하여 고체를 전혀 볼 수 없게 되었을 때 온도계 D의 눈금을 읽어 융점으로 한다.

제 2 법 : 지방, 지방산, 파라핀 또는 납 (蠟)과 같이 물에 불용성이며 가루로 만들기 어려운 것은 이 방법으로 측정한다.

① 검체를 조심하면서 될 수 있는 대로 낮은 온도에서 융해하고 거품이 들어가지 않도록 조심하면서 모세관 (제 1 법의 것으로서 양 끝이 열려 있는 것) 속에 빨아 올려 약 10 mm의 높이가 되도록 한다.

② 모세관으로부터 검체가 흘러나오지 않도록 하여 10℃ 이하에서 24 시간 방치하거나 적어도 1 시간 얼음 위에 방치한 다음 검체의 위치가 수은구의 가운데 바깥쪽에 오도록 고무줄로 온도계 (침선부 또는 전몰식)에 붙들어 매고 물을 넣은 비커에 넣어 검체의 아래 끝을 수면 아래 30mm의 위치에 고정한다.

2) 시험 절차(Testing procedure)(Continued)

③ 물을 계속 저어주면서 가온하여 예상한 융점보다 5℃ 낮은 온도에 이르렀을 때부터 1 분간에 1℃ 올라가도록 가열한다. 모세관에서 검체가 떠오를 때의 온도를 융점으로 한다.

제 3 법 : 바셀린류는 이 방법으로 측정한다.

① 검체를 잘 저어 섞으면서 천천히 90 ~ 92℃까지 가열하여 융해한 다음 가열을 그치고 검체를 융점보다 8 ~ 10℃ 높은 온도까지 방치하여 식힌다.

② 온도계 (침선부 또는 전몰식)를 5℃로 식혀 닦아서 건조하고 곧 수은구의 반정도를 검체에 삽입하였다가 바로 빼내어 수직으로 하고 방치하여 식혀 묻은 검체가 혼탁하여질 때 16℃ 이하의 물속에 5 분간 담가 둔다.

③ 다음에 시험관에 온도계를 넣어 온도계의 아래 끝과 시험관의 바닥 사이가 15 mm가 되도록 코르크마개로 온도계를 고정한다.

④ 이 시험관을 약 16℃의 물이 들어 있는 비커 속에 매달고 수욕의 온도가 30℃가 될 때까지는 1 분간에 2℃ 올라가도록 그 다음부터는 1 분간에 1℃ 올라가도록 가열한다.

⑤ 온도계로부터 최초의 1 방울이 떨어질 때의 온도를 측정한다. 이 조작을 3 회 반복하여 측정값의 차가 1℃ 미만일 때에는 그 평균값을, 1℃ 이상일 때는 다시 이 조작을 5 회 반복하여 그 평균값을 융점으로 한다.

4.2.2 EP Method

1) 시험 원리 및 이론(Testing principle and theory)

① 1법(CAPILLARY METHOD)

모세관에 들어있는 밀집된 고체 가루들이 액상으로 변할 때 그 마지막의 온도를 측정하는 방법이다.

② 2법(OPEN CAPILLARY METHOD)

어떤 물질들은 액화점을 융점으로 부르고 이 값을 구하기 위하여 아래의 방법에 따라 시험한다.

1) 시험 원리 및 이론(Testing principle and theory)(Continued)

③ 3법(INSTANTANEOUS METHOD)

순간적 융점은 다음과 같이 계산한다.

=

여기서, t₁, t₂는 아래 시험법에 따른 시작 온도와 두번째 온도이다.

2) 시험방법(Testing Method)

1법(CAPILLARY METHOD)

① 가루로 된 검체를 24시간동안 무수 실리카겔이 들어있는 데시케이터에 넣어서 건조시킨다.

② 모세관에 충분한량의 검체를 넣어 높이 4mm에서 6mm높이로 채운다.

③ 예상되는 융점보다 약 10℃ 정도 낮은 온도로 용액조의 온도를 높이고 그 후 당 약 1 ℃/min 의 비율로 온도가 올라가도록 설정한다.

④ 예상되는 융점보다 약 5℃ 정도 낮은 온도가 되었을 때 모세관을 온도계 끝부분과 모세관의 끝이 가깝게 하여 장치하고 이 부분을 용액에 잠근다.

⑤ 모세관에서 검체가 모두 액체상으로 변할 때의 온도를 기록한다.

2법(OPEN CAPILLARY METHOD)

① 5개의 모세관에 각각 충분한양의 검체를 넣고 약 10mm의 높이를 갖도록 채워 넣는다. 이 모세관은 실험할려는 시간과 예상되는 융점에서 견딜수 있을 정도의 것이어야 한다.

② 모세관 중 하나를 눈금이 0.2℃로 표시되어 있는 온도계에 붙인다.

③ 모세관이 붙어있는 온도계를 비이커에 넣고 비이커의 바닥과 온도계의 가장 아래쪽의 간격이 1cm가 되도록 한다.

④ 비이커에 약5cm의 깊이로 물을 채워 넣는다.

⑤ 1℃/min 의 비율로 물의 온도를 서서히 높인다.

⑥ 검체가 모세관에서 올라갈때의 온도를 융점으로 측정한다.

⑦ 다른 4가지의 모세관을 반복해서 실험하고 5번 측정하여 그 평균값을 결과로 계산한다.

3법(INSTANTANEOUS METHOD)

① 예상 융점보다 약 10℃ 낮은 온도로 맞추기 위해 1℃/min 의 비율로 온도를 높인다.

② 금속에 처음 닿는 순간 바로 녹는 온도를 t₁으로 기록해두고 가열을 멈춘다.

③ 식힐때 약간의 검체들을 일정한 간격으로 금속판에 떨어뜨리고 닦아낸다.

④ 떨어뜨린 검체가 금속판에서 녹는 것을 멈추었을 때의 온도를 t₂로 기록한다.

⑤ 5.4의 계산식에 따라 결과값을 계산한다.

⑥ 각각의 테스트 후에는 표면과 원통형 구멍주위를 깨끗하게 닦아서 약간의 이물에 의해서 온도가 떨어지는 것이 없도록 한다.

4.2.3 USP Method

1) 시험 원리 및 이론(Testing principle and theory)

융점 또는 녹는 범위는 고체 단위체가 완전히 녹을 때의 온도와 그 범위를 나타낸다.(단, 아래 Classes II 와 Classes III는 제외)

같은 정확도를 얻을 수 있는 어떠한 장치나 방법을 이용해도 좋다 하지만 이런 정확도는 6개의USP Melting Point Reference Standard를 사용하여 정확도를 측정하여야 한다. 물질의 특성에 따라 융점 또는 녹는 범위를 시험하는 방법이 아래에 제시되어있고 물질의 성질에 따라서 시험법을 결정한다. 의약품 각조에 Class가 제시되어있지 않다면 Class Ia의 절차에 따른다.

2) 시험 절차(Testing procedure)

Class I (장치I을 사용)

① 검체를 시험하기에 적합할 정도로 고운 가루로 만들고 검체가 물을 함유하고 있는 함수 화합물이라면 의약품각조에서 정한 온도로 건조시키거나 또는 검체가 물이 없는 함수 화합물이라면 16시간 정도로 데시케이터에서 건조시킨다.

② 충분한 양의 검체를 한쪽 끝이 봉해진 모세관에 넣어 2.5 ~ 3.5mm의 높이로 채워 넣는다.

③ 예상되는 융점보다 30℃ 낮은 온도로 용액조를 가열한다.

④ 온도계를 꺼내어서 즉시 모세관을 온도계 옆에 붙인다.

⑤ 온도계를 다시 담그고 일정하게 교반하면서 약 3℃/min의 비율로 온도를 높인다.

⑥ 온도가 융점의 최소값 보다 3℃낮게 되었을 때 온도를 1 ~ 2℃/min의 비율로 낮춘다.

⑦ 검체가 완전히 녹을 때 까지 계속 온도를 높인다.

2) 시험 절차(Testing procedure)(Continued)

⑧ 모세관 속의 검체가 어떠한 부분에서든 녹는 것이 발견되었을 때의 온도를 녹는 시작 점이라고 정의하고 모세관의 검체가 완전히 다 녹았을 때의 온도를 융점으로 정의하며 이 두 온도는 녹는점 범위 안에 들어야 한다.

Class Ia(장치I를 사용)

① 검체를 모세관에 넣어서 바로 Class I 장치에 설치한다.

② 용액조를 가열하여 예상되는 융점의 약 10℃ 낮을 때까지 열을 가하고 1±0.5℃/min 의 비율로 온도를 올린다.

③ 예상 융점범위보다 약 5℃가 낮은 온도가 되었을 때 모세관을 바로 Class I 에다 장착 시키고 녹음이 완료될 때까지 기다린다.

④ Class I에 따라서 녹는 범위를 기록한다.

Class Ib(장치I를 사용)

① 검체를 닫힌 용기속에 넣고 10℃ 또는 더 낮은 온도로 적어도 2시간동안 냉각시킨다.

② 가루로 만들지 않고 차가운 검체를 Class I 모세관에 넣은 다음 진공 데시케이터 속에 이 모세관을 넣고 3시간동안 수은주 압력이 20mm를 넘지 않도록 하여 건조시킨다.

③ 데시케이터에서 꺼내는 즉시 불로 튜브의 열린 한쪽 끝을 막고 녹는 범위를 다음에 따라서 결정한다.

④ 수욕조를 예상융점 범위보다 10±1℃ 낮을 때까지 가열하고 튜브를 바로 Class I 에 장착 시키고 녹음이 완전히 될 때까지 분당 3±0.5℃ 비율로 온도를 높인다. 녹음이 완료될 때까지 기다린다.

⑤ 만약 모세관에 검체의 크기가 맞지 않다면 위의 제시된 방법에 따라서 미리 냉각시키고 모세관에 맞는 크기가 되도록 가능한 적은 압력을 가하여 부드럽게 부수어서 튜브에 넣는다.

Class I(장치II를 사용)

① Class I의 장치I에 따라서 모세관을 충진시켜 시험 준비를 한다.

② 기기 메뉴얼에 따라서 장치를 작동시켜 예상되는 융점보다 약30℃ 낮은 온도로 가열한다.

③ 모세관을 가열기 속에 넣고 녹음이 완료될 때 까지 약 1 ~ 2℃/min 의 비율로 온도를 가열시킨다.

④ 처음으로 검출기가 신호를 받았을 때의 온도를 녹는 점 시작점으로 정의하고 마지막으로 검출기가 신호를 받았을 때의 온도를 녹는 점 마지막점 또는 융점이라고 정의 한다. 또 이 두 가지 온도는 녹는점 범위 안에 들어야 한다.

Class I(METTLER TOLEDO FP62 사용)

① FP62 자동융점 측정기 및 GA42 프린터 파워 스위치를 켠다.

② 자동 융점 측정기 메뉴얼에 따라 시작온도, 승온비, 최종온도 및 프린터 모드를 설정한다. 단, 초기온도는 이론 융점보다 약 30℃ 정도 낮은 값을 입력하고 최종온도는 이론융점보다 약 5℃ 높은 값을 입력하다.

③“Reset”버튼을 눌러 시작온도까지 온도가 올라가도록 한다.

④ 융점 측정용 모세관에 측정할 시료를 4 ~ 6mm의 높이로 잘 충진하여 기기에 삽입한다.

⑤ 온도상승 버튼을 누르고 융점이 측정되어 기록될 때까지 기다린다.

⑥ 버튼이 깜박거리면서 “삐”소리가 나면 엔터키를 눌러 준다.

Class II

① 주의해서 가능한 낮은 온도로 검체를 녹이고 양쪽끝이 열려있는 모세관 튜브에 넣어서 깊이가 약10mm 되도록 한다.

② 채워진 모세관을 24시간 동안10℃ 또는 더 낮은 온도로 식히거나 적어도 2시간동안 얼음에 닿도록 하여 식힌다.

③ 기기 메뉴얼에 따라서 장치를 작동시켜 예상되는 융점보다 약30℃ 낮은 온도로 가열한다.

④ 적당한 방법으로 온도계를 모세관에 붙이고 모세관 속의 검체 위쪽 끝이 수욕조에서 물의 높이보다 10mm 낮게 맞춘다.

⑤ 예상되는 융점의 5℃ 낮은 온도까지 가열하다가 0.5 ~ 1.0℃/min 의 비율로 온도를 높인다.

⑥ 모세관 튜브에 검체가 상승하는 것이 관찰될 때의 온도를 융점으로 기록한다.

Class III

KP Method 제3법과 동일

4.3.4 JP Method

KP Method 와 동일

4. 절 차 (Procedure)(Continued)

4.4 계 산(Calculation)

1) 기기에 나타난 융점을 읽거나 각 시험방법에 따라 온도계에 나타난 값을 읽는다.