Úvod
Ve farmacii neexistuje téměř žádná účinná látka, o které by se psalo více než o kyselině acetylsalicylové (zkráceně ASA; v anglicky a německy mluvících zemích se jako synonymum často používá i obchodní název Aspirin™). Její úspěšný příběh začal na konci 19. století, kdy Dr. Felix Hoffmann v laboratořích BAYER poprvé syntetizoval tuto látku bez příměsí. V současné době je stále jedním z nejoblíbenějších léčivých přípravků, který se používá v širokém terapeutickém spektru. Patří do skupiny nesteroidních protizánětlivých léčiv (NSAID) a je určen k léčbě bolesti, horečky a zánětu. Kromě toho se používá k prevenci opakování srdečního infarktu nebo mozkové mrtvice u vysoce rizikových pacientů. V roce 1977 byla ASA zařazena jako analgetikum na "seznam základních léčiv" WHO (Světové zdravotnické organizace). [1]
Toto je poslední ze čtyř aplikačních poznámek, které se podrobněji zabývají tepelným chováním kyseliny acetylsalicylové; první tři se zabývaly rozkladem v různých plynných atmosférách, kinetikou rozkladu a výslednými plynnými skupenstvími [2, 3, 4].
Experimentální
Pro zkoumání termického rozkladu kyseliny acetylsalicylové byla provedena termogravimetrická měření (TGA) na přístroji NETZSCH TG 209 Libra® v atmosféře helia. Pro podpůrnou interpretaci byl termický analyzátor navíc spojen s kvadrupólovým hmotnostním spektrometrem 403 Aëolos®. Přesné podmínky měření jsou podrobně uvedeny v tabulce 1.
Tabulka 1: Parametr měření
| Parametr | Kyselina acetylsalicylová |
|---|---|
| Analyzátor | TG 209 Libra® s QMS 403 Aëolos® |
| Držák vzorku | TGA, typ S |
| Kelímek | Al2O3, 85 μl, otevřený |
| Hmotnost vzorku | 8.35 mg |
| Teplotní program | RT až 500 °C, rychlost zahřívání: 10 K/min |
| Atmosféra | Helium* (100 ml/min) |
*V této práci byla heliová atmosféra v souladu s měřeními uvedenými v předchozích aplikačních poznámkách 208, 209 a 210 (část 1 až 3).
Výsledky měření a diskuse
PyrolýzaPyrolýza je tepelný rozklad organických sloučenin v inertní atmosféře.Pyrolýza kyseliny acetylsalicylové vykazuje dva kroky ztráty hmotnosti (obrázek 1). První krok ztráty hmotnosti 66,4 % je spojen s vrcholem rychlosti ztráty hmotnosti (DTG) při 170 °C. Druhý krok úbytku hmotnosti činí 33,4 % s vrcholem na křivce DTG při 327 °C.
Spojení s hmotnostním spektrometrem použité k hlubšímu poznání pyrolýzy kyseliny acetylsalicylové ukazuje složitý profil odplyňování ve dvou krocích ztráty hmotnosti (obr. 2). Pro bližší zkoumání byla extrahována hmotnostní spektra příslušných kroků a podrobena porovnání s databází "NIST MS Library".
Analýza databáze prvního kroku ztráty hmotnosti ukazuje především překrývající se uvolňování kyseliny acetylové a kyseliny salicylové, což svědčí o degradaci acetylové funkce kyseliny acetylsalicylové (obrázek 3). Vedle dvou hlavních produktů odplynění jsou ve spektru zastoupena i vyšší hmotnostní čísla (> 138 u), která lze přisoudit dimeru kyseliny salicylové. Kromě toho nelze vyloučit částečné odpaření nerozložené kyseliny acetylsalicylové v rámci prvního kroku ztráty hmotnosti, protože všechny hlavní hmotnosti spektra kyseliny acetylsalicylové (43, 60, 92, 120, 138 u) se překrývají s dříve uvedenými produkty rozkladu.
Druhému kroku ztráty hmotnosti dominuje především uvolňování dimeru kyseliny salicylové. Zejména v nižším hmotnostním rozsahu (< 60u) jsou však patrné rozdíly oproti databázovému spektru, které naznačují uvolňování dalších plynných druhů (obrázek 4).
Vzhledem k detekovaným produktům odplyňování lze sestavit pohled na chování odplyňování v závislosti na teplotě. Za tímto účelem byla vybrána specifická hmotnostní čísla jednotlivých produktů odplynění a vynesena do grafu v porovnání s křivkou úbytku hmotnosti (obr. 5). Příslušná prezentace ilustruje překrývání tepelného rozkladu kyseliny acetylsalicylové a odpařování kyseliny salicylové, která vzniká jako produkt rozkladu v rámci prvního kroku úbytku hmotnosti. Je také zřejmé, že tvorba a odpařování oligomerů kyseliny salicylové začíná již ve stejném teplotním rozmezí a je dominantním degradačním procesem v následujícím teplotním průběhu.
Souhrn
Kombinace termogravimetrie a hmotnostní spektrometrie je mocným nástrojem pro získání hlubokého vhledu do procesů tepelného rozkladu a uvolňovaných plynů. Spojení s hmotnostním spektrometrem umožňuje získat přehled o produktech odplyňování v závislosti na teplotě, který je podobně kvalitní jako metoda kombinace termogravimetrie s infračervenou spektroskopií. Vzhledem ke specifičtějšímu charakteru hmotnostních spekter však spojení s hmotnostním spektrometrem umožňuje vyvodit přesnější závěry týkající se uvolňovaných druhů plynů.
Souhrnně lze říci, že tepelný Rozkladná reakceRozkladná reakce je tepelně indukovaná reakce chemické sloučeniny za vzniku pevných a/nebo plynných produktů. rozklad kyseliny acetylsalicylové v atmosféře helia probíhá dvoustupňovým procesem, který se skládá z oddělení acetylové funkce a souvisejícího uvolnění kyseliny octové spolu s odpařením kyseliny salicylové ve formě oligomeru (např. dimeru). Plynově analytický pohled na příslušné kroky ztráty hmotnosti prokázal částečné překrývání obou procesů v důsledku současného uvolňování kyseliny octové a salicylové v rámci prvního kroku ztráty hmotnosti.
Podrobná analýza získaných MS spekter naznačuje, že ne všechny produkty odplyňování lze získat přímým spojením TGA s hmotnostním spektrometrem. Zejména ve druhém ztrátovém kroku tak bylo možné jednoznačně přiřadit pouze část pozorovaných hmotnostních čísel. Kombinace plynové chromatografie a hmotnostní spektrometrie (GC-MS), jak již bylo uvedeno v části 3 této série aplikačních poznámek, však obsahuje ještě specializovanější metodiku spojování, která byla vyvinuta speciálně pro tento druh úloh [4].