En la ciencia de los materiales , el polimorfismo describe la existencia de un material sólido en más de una forma o estructura cristalina . El polimorfismo es una forma de isomería . Cualquier material cristalino puede exhibir el fenómeno. La alotropía se refiere al polimorfismo de los elementos químicos . El polimorfismo es de relevancia práctica para productos farmacéuticos , agroquímicos , pigmentos , colorantes , alimentos y explosivos . Según la IUPAC , una transición polimórficaes "Una transición reversible de una fase cristalina sólida a una temperatura y presión determinadas (el punto de inversión) a otra fase de la misma composición química con una estructura cristalina diferente". [1] Los materiales con dos polimorfos se denominan dimórficos , con tres polimorfos, trimórficos, etc. [2]
Muchos compuestos exhiben polimorfismo. Se ha afirmado que "cada compuesto tiene diferentes formas polimórficas y que, en general, el número de formas conocidas para un compuesto dado es proporcional al tiempo y dinero gastado en la investigación de ese compuesto". [3] [4] [5]
El fenómeno fue descubierto en 1832 por Friedrich Wöhler y Justus von Liebig . Observaron que las agujas sedosas de benzamida recién cristalizada se convertían lentamente en cristales rómbicos. [6] El análisis actual [7] identifica tres polimorfos para la benzamida: el menos estable, formado por enfriamiento rápido, es la forma ortorrómbica II. A este tipo le sigue la forma monoclínica III (observada por Wöhler/Liebig). La forma más estable es la forma monoclínica I. Los mecanismos de enlace de hidrógeno son los mismos para las tres fases; sin embargo, difieren mucho en sus interacciones pi-pi.
En 2006 se descubrió un nuevo polimorfo de ácido maleico , 124 años después de que se estudiara la primera forma de cristal. [8] El ácido maleico se fabrica a escala industrial en la industria química. Forma la sal que se encuentra en la medicina. El nuevo tipo de cristal se produce cuando se disuelve un cocristal de cafeína y ácido maleico (2:1) en cloroformo y se permite que el solvente se evapore lentamente. Mientras que la forma I tiene un grupo espacial monoclínico P 2 1 / c , la nueva forma tiene un grupo espacial Pc . Ambos polimorfos consisten en láminas de moléculas conectadas a través de enlaces de hidrógeno del grupos de ácido carboxílico ; pero, en la forma I, las hojas se alternan con respecto al momento dipolar neto , mientras que en la forma II, las hojas están orientadas en la misma dirección.
Después de 125 años de estudio, el 1,3,5-trinitrobenceno produjo un segundo polimorfo. La forma habitual tiene el grupo espacial Pbca , pero en 2004 se obtuvo un segundo polimorfo en el grupo espacial Pca 2 1 cuando el compuesto se cristalizó en presencia de un aditivo, trisindano . Este experimento demuestra que los aditivos pueden inducir la aparición de formas polimórficas. [9]
La acridina se ha obtenido como ocho polimorfos [10] y el aripiprazol tiene nueve. [11] El récord del mayor número de polimorfos bien caracterizados lo tiene un compuesto conocido como ROY . [12] [13] La glicina cristaliza como cristales monoclínicos y hexagonales . El polimorfismo en los compuestos orgánicos es a menudo el resultado del polimorfismo conformacional . [14]