Solid state amorphization and glass transition of tri-O-methyl-β-cyclodextrin

Abstract

Amorphous solid of tri-O-methyl-β-cyclodextrin was formed by grinding the crystalline sample with a vibrating mill at room temperature. The amorphising process was examined by X-ray powder diffraction technique and differential scanning calorimetry (DSC). The Bragg peaks disappeared and the enthalpy of crystallization became constant for the sample ground for 25 min, indicating the apparent completion of the amorphization. A glass transition of the ground amorphous solid was found by DSC. The glass transition temperature T_g moved from 58°C to 79°C with grinding. The saturated T_g of the ground sample was the same as that of the liquid-quenched glass. No significant difference between the ground and liquid-quenched amorphous solids was found in the X-ray diffraction patterns. Infrared spectra of both amorphous solids, however, showed a definite difference for the band at 1194 cm⁻¹ assigned to the rocking of the CH₃ groups which are located at the molecular periphery.

Zusammenfassung

Amorphes festes Tri-O-methyl-β-cyclodextrin wurde bei Raumtemperatur durch Mahlen einer kristallinen Probe in einer Vibrationsmühle hergestellt. Der Amorphisierungsprozeß wurde mittels Röntgenpulverdiffraktion und DSC verfolgt. Die Braggschen Peaks verschwanden und die Kristallisierungsenthalpie nahm nach einem Mahldauer von 25 min einen konstanten Wert an, was auf die augenscheinliche Beendigung des Amorphisierungsprozesses hinweist. Mittels DSC wurde ein Glasumwandlungspunkt des gemahlenen amorphen Feststoffes gefunden. Die Glasumwandlungstemperatur T_g stieg durch das Mahlen von 58°C auf 79°C. Der Sättigungswert T_g der gemahlenen Probe war der gleiche wie für flüssigkeitsabgeschrecktes Glas. In den Röntgendiffraktogrammen konnte zwischen den gemahlenen und den flüssigkeitsabgeschreckten amorphen Feststoffen keinen Unterschied feststellen. Die IR-Spektren von beiden amorphen Feststoffen zeigen einen signifikanten Unterschied für die Bande bei 1194 cm⁻¹, der Nickschwingung der CH₃-Gruppen am Molekülrand.