Εισαγωγή
Στη φαρμακευτική, δεν υπάρχει σχεδόν κανένα δραστικό συστατικό για το οποίο να έχουν γραφτεί περισσότερα από το ακετυλοσαλικυλικό οξύ (ή ASA για συντομία- στις αγγλόφωνες και γερμανόφωνες χώρες, η εμπορική ονομασία Aspirin™ χρησιμοποιείται συχνά ακόμη και ως συνώνυμο). Η ιστορία της επιτυχίας του ξεκίνησε στα τέλη του 19ου αιώνα, όταν ο Dr. Felix Hoffmann συνέθεσε την ουσία στα εργαστήρια της BAYER για πρώτη φορά χωρίς προσμίξεις. Σήμερα, εξακολουθεί να είναι ένα από τα πιο δημοφιλή φαρμακευτικά προϊόντα, που χρησιμοποιείται σε ένα ευρύ θεραπευτικό φάσμα. Ανήκει στην ομάδα των μη στεροειδών αντιφλεγμονωδών φαρμάκων (ΜΣΑΦ) και ενδείκνυται για τη θεραπεία του πόνου, του πυρετού και της φλεγμονής. Επιπλέον, χρησιμοποιείται για την πρόληψη της επανεμφάνισης καρδιακής προσβολής ή εγκεφαλικού επεισοδίου σε ασθενείς υψηλού κινδύνου. Το 1977, το ASA προστέθηκε ως αναλγητικό στον "κατάλογο βασικών φαρμάκων" του ΠΟΥ (Παγκόσμιος Οργανισμός Υγείας). [1]
Αυτό είναι το τελευταίο από τα τέσσερα σημειώματα εφαρμογής που εξετάζουν λεπτομερέστερα τη θερμική συμπεριφορά του ακετυλοσαλικυλικού οξέος- τα τρία πρώτα αφορούσαν τη διάσπαση σε διαφορετικές ατμόσφαιρες αερίων, την κινητική της διάσπασης και τα προκύπτοντα είδη αερίων [2, 3, 4].
Πειραματικό
Για τη διερεύνηση της θερμικής διάσπασης του ακετυλοσαλικυλικού οξέος, πραγματοποιήθηκαν θερμοβαρυμετρικές μετρήσεις (TGA) με το NETZSCH TG 209 Libra® υπό ατμόσφαιρα ηλίου. Για υποστηρικτική ερμηνεία, ο θερμικός αναλυτής συνδυάστηκε επιπλέον με φασματογράφο μάζας τετραπόλου 403 Aëolos®. Οι ακριβείς συνθήκες μέτρησης περιγράφονται λεπτομερώς στον πίνακα 1.
Πίνακας 1: Παράμετρος μέτρησης
| Παράμετρος | Ακετυλοσαλικυλικό οξύ |
|---|---|
| Αναλυτής | TG 209 Libra® με QMS 403 Aëolos® |
| Υποδοχή δείγματος | TGA, τύπος S |
| Χωνευτήρι | Al2O3, 85 μl, ανοικτό |
| Μάζα δείγματος | 8.35 mg |
| Πρόγραμμα θερμοκρασίας | RT έως 500°C, ρυθμός θέρμανσης: 10 K/min |
| Ατµόσφαιρα | Ήλιο* (100 ml/min) |
*Στην παρούσα εργασία, η ατμόσφαιρα ηλίου ήταν σύμφωνη με τις μετρήσεις που περιλαμβάνονται στις προηγούμενες Σημειώσεις Εφαρμογής 208, 209 και 210 (Μέρος 1 έως 3).
Αποτελέσματα μετρήσεων και συζήτηση
Η πυρόλυση του ακετυλοσαλικυλικού οξέος παρουσιάζει δύο στάδια απώλειας μάζας (σχήμα 1). Το πρώτο βήμα απώλειας μάζας 66,4% συνδέεται με μια κορυφή στο ρυθμό απώλειας μάζας (DTG) στους 170°C. Το δεύτερο βήμα απώλειας μάζας ανέρχεται σε 33,4% με κορυφή στην καμπύλη DTG στους 327°C.
Η σύζευξη φασματογράφου μάζας που χρησιμοποιήθηκε για να αποκτήσουμε βαθύτερη εικόνα της πυρόλυσης του ακετυλοσαλικυλικού οξέος δείχνει ένα πολύπλοκο προφίλ εκροής στα δύο στάδια απώλειας μάζας (σχήμα 2). Για την πληρέστερη εξέταση, τα φάσματα μάζας των αντίστοιχων σταδίων εξήχθησαν και υποβλήθηκαν σε σύγκριση βάσης δεδομένων με το "NIST MS Library".
Η ανάλυση της βάσης δεδομένων του πρώτου σταδίου απώλειας μάζας δείχνει κυρίως μια αλληλεπικαλυπτόμενη απελευθέρωση ακετυλικού οξέος και σαλικυλικού οξέος, υποδεικνύοντας αποικοδόμηση της ακετυλικής λειτουργικότητας του ακετυλοσαλικυλικού οξέος (σχήμα 3). Μαζί με τα δύο κύρια προϊόντα εκροής, στο φάσμα αντιπροσωπεύονται επίσης υψηλότεροι αριθμοί μάζας (> 138 u), οι οποίοι μπορούν να αποδοθούν στο διμερές του σαλικυλικού οξέος. Επιπλέον, η μερική εξάτμιση του μη διασπασμένου ακετυλοσαλικυλικού οξέος στο πλαίσιο του πρώτου σταδίου απώλειας μάζας δεν μπορεί να αποκλειστεί ως πιθανότητα, δεδομένου ότι όλες οι κύριες μάζες του φάσματος του ακετυλοσαλικυλικού οξέος (43, 60, 92, 120, 138 u) επικαλύπτονται από τα προαναφερθέντα προϊόντα διάσπασης.
Το δεύτερο βήμα απώλειας μάζας κυριαρχείται κυρίως από την απελευθέρωση του διμερούς του σαλικυλικού οξέος. Ειδικά στο χαμηλότερο εύρος μαζών (< 60u), ωστόσο, παρατηρούνται διαφορές σε σχέση με το φάσμα της βάσης δεδομένων, γεγονός που υποδηλώνει την απελευθέρωση πρόσθετων αερίων ειδών (σχήμα 4).
Λόγω των προϊόντων εκπνοής που ανιχνεύονται, μπορεί να καταρτιστεί μια άποψη της συμπεριφοράς της εκπνοής που εξαρτάται από τη θερμοκρασία. Για το σκοπό αυτό, οι ειδικοί αριθμοί μάζας των επιμέρους προϊόντων εκπνοής selectκαι απεικονίστηκαν σε σύγκριση με την καμπύλη απώλειας μάζας (σχήμα 5). Η αντίστοιχη παρουσίαση απεικονίζει την επικάλυψη της θερμικής αποικοδόμησης του ακετυλοσαλικυλικού οξέος και της εξάτμισης του σαλικυλικού οξέος που σχηματίζεται ως προϊόν διάσπασης στο πλαίσιο του πρώτου βήματος απώλειας μάζας. Γίνεται επίσης φανερό ότι ο σχηματισμός και η εξάτμιση των ολιγομερών του σαλικυλικού οξέος αρχίζει ήδη στο ίδιο εύρος θερμοκρασιών και αποτελεί την κυρίαρχη διεργασία αποικοδόμησης στην επόμενη θερμοκρασιακή πορεία.
Περίληψη
Ο συνδυασμός θερμοβαρυμετρίας και φασματομετρίας μάζας είναι ένα ισχυρό εργαλείο για τη βαθιά κατανόηση των διεργασιών θερμικής αποσύνθεσης και των αερίων που απελευθερώνονται. Η σύζευξη με ένα φασματόμετρο μάζας επιτρέπει την επισκόπηση των εξαρτώμενων από τη θερμοκρασία προϊόντων εκροής που είναι παρόμοιας ποιότητας με τη μέθοδο συνδυασμού της θερμοβαρυμετρίας με τη φασματοσκοπία υπερύθρου. Ωστόσο, λόγω του ειδικότερου χαρακτήρα των φασμάτων μάζας, η σύζευξη με φασματογράφο μάζας επιτρέπει την εξαγωγή ακριβέστερων συμπερασμάτων όσον αφορά τα εκλυόμενα είδη αερίων.
Συνοπτικά, η θερμική διάσπαση του ακετυλοσαλικυλικού οξέος σε ατμόσφαιρα ηλίου λαμβάνει χώρα σε μια διεργασία δύο σταδίων που αποτελείται από το διαχωρισμό της λειτουργικότητας του ακετυλίου και τη συνακόλουθη απελευθέρωση οξικού οξέος μαζί με την εξάτμιση του σαλικυλικού οξέος σε μορφή ολιγομερούς (π.χ. διμερές). Η αέρια αναλυτική θεώρηση των αντίστοιχων σταδίων απώλειας μάζας κατέδειξε μερική επικάλυψη των δύο διεργασιών λόγω της ταυτόχρονης απελευθέρωσης οξικού και σαλικυλικού οξέος στο πλαίσιο του πρώτου σταδίου απώλειας μάζας.
Η λεπτομερής ανάλυση των φασμάτων MS που ελήφθησαν υποδηλώνει ότι δεν είναι δυνατή η πρόσβαση σε όλα τα προϊόντα εκροής μέσω της άμεσης σύνδεσης της TGA με ένα φασματόμετρο μάζας. Έτσι, ιδίως στο δεύτερο στάδιο απώλειας, ήταν δυνατή η σαφής απόδοση μόνο μέρους των παρατηρούμενων αριθμών μάζας. Ωστόσο, ο συνδυασμός αέριας χρωματογραφίας και φασματομετρίας μάζας (GC-MS), όπως έχει ήδη παρουσιαστεί στο μέρος 3 αυτής της σειράς σημειώσεων εφαρμογής, διαθέτει μια ακόμη πιο εξειδικευμένη μεθοδολογία σύζευξης, η οποία αναπτύχθηκε ειδικά για αυτού του είδους τις εργασίες [4].