| Published: 

Dybere indsigt i pyrolysen af acetylsalicylsyre ved hjælp af termogravimetri og GC-MS, del 1

Introduktion

Inden for farmaci er der næppe nogen aktiv ingrediens, der er blevet skrevet mere om end acetylsalicylsyre (eller ASA i forkortet form; i engelsktalende lande bruges selv mærkenavnet Aspirin™ ofte som synonym). Dens succeshistorie begyndte i slutningen af det 19. århundrede, da Dr. Felix Hoffmann syntetiserede stoffet i BAYERs laboratorier for første gang uden urenheder. I dag er det stadig et af de mest populære lægemidler, der anvendes over et bredt terapeutisk spektrum. Det hører til gruppen af ikke-steroide antiinflammatoriske lægemidler (NSAID) og er indiceret til behandling af smerter, feber og betændelse. Desuden bruges det til at forebygge tilbagefald af hjerteanfald eller slagtilfælde hos højrisikopatienter. I 1977 blev ASA tilføjet som et smertestillende middel til WHO's (Verdenssundhedsorganisationen) liste over "essentielle lægemidler". [1]

Dette er en af fire applikationsnoter, der mere detaljeret undersøger acetylsalicylsyrens termiske opførsel: Nedbrydning i forskellige gasatmosfærer, nedbrydningskinetik og de resulterende gasarter. [2, 3, 4]


Tabel 1: STA-måleparametre

Parametre

Acetylsalicylsyre

Masse af prøve

4.96 mg

Atmosfære

Helium

Digel

Al2O3, 85 μl, åben

Temperaturprogram

RT til 50 °C, 10 K/min

Flowhastighed

100 ml/min

Prøveholder

TGA, type S

Resultater og diskussion

Til undersøgelse af den termiske NedbrydningsreaktionEn nedbrydningsreaktion er en termisk induceret reaktion af en kemisk forbindelse, der danner faste og/eller gasformige produkter. nedbrydning af acetylsalicylsyre blev der udført termogravimetriske målinger (TGA) med NETZSCH STA 449 F3 Jupiter® , koblet til et GC-MS-system (Agilent 8890 gaskromatograf og Agilent 5975 MSD). Inerte gasser såsom helium blev brugt som rensegasatmosfære. Detaljerede oplysninger om målebetingelserne er opsummeret i tabel 1.

Pyrolysen af acetylsalicylsyre udviser to massetabstrin (se figur 1). Det første massetab på 66,4 % er relateret til en top i massetabsraten (DTG) ved 170 °C. Det andet massetabstrin udgør 33,4 % med en top i DTG-kurven ved 327 °C.

For at give indsigt i pyrolyseprodukterne blev TGA-GC-MS-koblingen brugt til at adskille den komplekse blanding af gasser og til at identificere de forskellige komponenter. Måleparametrene for GC-MS er beskrevet i tabel 2.

TGA- og DTG-grafer, der viser temperaturafhængigt massetab af acetylsalicylsyre i helium, med fremhævelse af vigtige temperaturer.
1) Temperaturafhængigt massetab (TGA) og massetabshastighed (DTG) af acetylsalicylsyre i en heliumatmosfære

Tabel 2: GC-MS-måleparametre

Parametre

Kryo-fangsttilstand

Kolonne

Agilent HP-5ms

Længde af søjle

30 m

Kolonnens diameter

0.25 mm

Kryofælde

-50°C, 45 min

Søjletemperatur

40°C, isoterm, 48 min

40°C til 300°C, 15 K/min

Gasatmosfære

He

Kolonneflow (split)

2 ml/min (5:1)

Ventil

Hvert 1. minut

De frigjorte gasser blev prøvetaget hvert minut i kryofælden. Efter den termogravimetriske kørsel blev kryofælden opvarmet fra -50 °C til 300 °C ved en opvarmningshastighed på 300 K/min for at fordampe de kondenserede forbindelser og lade dem blive adskilt over GC-kolonnen (som blev opvarmet ved 15 K/min). Denne metode øger koncentrationen af sideprodukter og muliggør en fremragende adskillelse. Den resulterende samlede ionstrøm vises i figur 2. Sammenligning af de detekterede MS-spektre for hver top med NIST-biblioteket giver et antal forbindelser med fremragende hitkvalitet. Eksempler på identifikation er vist for toppene med en retentionstid på 59,31 min og 60,89 min i figur 3 og 4. Ud over eddikesyre, phenol, salicylsyre og acetylsalicylsyre blev der også fundet cykliske oligomerer af 2-hydroxybenzoesyre som angivet i litteraturen. Denne analyse afslører, at NedbrydningsreaktionEn nedbrydningsreaktion er en termisk induceret reaktion af en kemisk forbindelse, der danner faste og/eller gasformige produkter. nedbrydning og FordampningFordampning af et grundstof eller en forbindelse er en faseovergang fra væskefase til damp. Der findes to typer fordampning: fordampning og kogning.fordampning finder sted samtidig, og forklarer desuden, hvorfor de to massetabstrin ikke er adskilt.

Kromatogram, der viser udviklede nedbrydningsprodukter af acetylsalicylsyre over tid, med fremhævelse af vigtige forbindelsestoppe.
2) Kromatogram af de udviklede nedbrydningsprodukter af acetylsalicylsyre opsamlet af kryofælden

Bibliotekssøgning

Opbevaringstid [min]

Navn

Hit-kvalitet
49.89

Eddikesyre

91
55.58

Fenol

96
56.63

Eddikesyre-phenylester

90
59.31

2-Hydroxybenzoesyre (= salicylsyre)

97
60.89

Acetylsalicylsyre

81
62.94

Phenylsalicylat

95
63.84

Xanthon

97
64.79

6H,12H-Dibenzo[b,f][1,5]dioxocin-6,12-dione

(Dimer af 2-hydroxybenzoesyre)

64
71.02

2,10,18-Trioxatetracyclo[18.4.0.0(4,9).0(12,17)]

tetracosa-1(24),4,6,8,12,14,16,20,22-nonaene-3,11,

19-trion (trimer af 2-hydroxybenzoesyre)

90
Sammenligning af målte spektre af 2-hydroxybenzoesyre (blå) og en anden prøve (rød) med mærkede toppe til analyse.
3) Målt spektrum ved 59,31 min (rød, øverst) sammenlignet med bibliotekets spektrum af 2-hydroxybenzoesyre (blå, nederst)
Sammenligning af målt massespektrum for aspirin (blå) og prøvedata (rød), der viser vigtige toppe og molekylær struktur.
4) Målt spektrum ved 60,89 min (rød, øverst) sammenlignet med biblioteksspektret af aspirin (acetylsalicylsyre, blå, nederst)

Konklusion

Kombinationen af termogravimetri og GC-MS (gaskromatografi/massespektrometri) er en kraftfuld teknik til at få dyb indsigt i termiske nedbrydningsprocesser og de resulterende gasser, der frigives. Den termiske NedbrydningsreaktionEn nedbrydningsreaktion er en termisk induceret reaktion af en kemisk forbindelse, der danner faste og/eller gasformige produkter. nedbrydning af acetylsalicylsyre i en heliumatmosfære resulterer i en kompleks gasblanding af mindst ni forskellige forbindelser, der frigives. Tidligere undersøgelser med TGA-FT-IR (Fourier transform infrarød spektroskopi koblet til en termobalance) viste, at det første massetabstrin frigiver eddikesyre og salicylsyre, mens det andet massetabstrin er resultatet af en kompleks NedbrydningsreaktionEn nedbrydningsreaktion er en termisk induceret reaktion af en kemisk forbindelse, der danner faste og/eller gasformige produkter. nedbrydningsreaktion. GC-MS's kapacitet starter, hvor FT-IR når sine begrænsninger, og giver meget dybere indsigt i blandinger af samtidigt frigivne gasser. TGA-GCMS er i stand til både at adskille og identificere dem.

Literature

  1. [1]
    www.bayer.com/en/products/aspirin
  2. [2]
    AN 209 - Dybere indsigt i pyrolysen af acetylsalicylsyre ved hjælp af kinetisk analyse, del 2
  3. [3]
    AN 210 - Dybere indsigt i pyrolysen afacetylsalicylsyreved hjælp af termogravimetriske målingeri forskellige gasatmosfærer, del 3
  4. [4]
    AN 211 - Dybere indsigt i pyrolysen afacetylsalicylsyre ved hjælp af termogravimetri og masse spektrometri, del 4
  5. [5]
    Gregory T. Long, Sergey Vyazovkin, Nicoleigh Gamble, Charles A. Wight, Journal of Pharmaceutical Sciences, Vol. 91, No. 3, March 2002
  6. [6]
    AN 136 - Om den termiske opførsel af acetylsalicylsyre og aspirin
AI Overview
An error occurred. Please try again.