Profundización en la pirólisis del ácido acetilsalicílico mediante mediciones termogravimétricas en diversas atmósferas gaseosas, Parte 3

Introducción

En farmacia, apenas hay un principio activo sobre el que se haya escrito más que sobre el ácido acetilsalicílico (o AAS para abreviar; en los países anglosajones incluso la marca Aspirin™ se utiliza a menudo como sinónimo). Su historia de éxito comenzó a finales del siglo XIX, cuando el Dr. Felix Hoffmann sintetizó la sustancia en los laboratorios BAYER por primera vez sin impurezas. Hoy en día, sigue siendo uno de los fármacos más populares utilizados en una amplia gama terapéutica. Pertenece al grupo de los antiinflamatorios no esteroideos (AINE) y está indicado para el tratamiento del dolor, la fiebre y la inflamación. Además, se utiliza para prevenir la recurrencia de infartos de miocardio o ictus en pacientes de alto riesgo. En 1977, el AAS se añadió como analgésico a la "lista de medicamentos esenciales" de la OMS (Organización Mundial de la Salud). [1]

Esta es una de las cuatro notas de aplicación que examinan con más detalle el comportamiento térmico del ácido acetilsalicílico: Reacción de descomposiciónUna reacción de descomposición es una reacción inducida térmicamente de un compuesto químico que forma productos sólidos y/o gaseosos. descomposición en diferentes atmósferas gaseosas, cinética de Reacción de descomposiciónUna reacción de descomposición es una reacción inducida térmicamente de un compuesto químico que forma productos sólidos y/o gaseosos. descomposición y especies gaseosas resultantes.

Tabla 1: Parámetros de medición

Experimental

El material de muestra, ácido acetilsalicílico (CAS: 50-78-2), se adquirió a Sigma Aldrich con una pureza > 99%. Es un polvo blanco cristalino que existe en tres modificaciones cristalinas [2]. La forma I, con un Temperaturas y entalpías de fusiónLa entalpía de fusión de una sustancia, también conocida como calor latente, es una medida del aporte de energía, normalmente calor, que es necesario para convertir una sustancia del estado sólido al líquido. El punto de fusión de una sustancia es la temperatura a la que cambia de estado sólido (cristalino) a líquido (fusión isotrópica).punto de fusión de unos 137°C [4], es la más estable a temperatura ambiente y superior [3].

Los experimentos de PirólisisLa pirólisis es la descomposición térmica de compuestos orgánicos en una atmósfera inerte.pirólisis suelen llevarse a cabo en atmósfera de nitrógeno debido a su disponibilidad y a su precio comparativamente bajo. Esto también se refleja en varias publicaciones, por ejemplo [5] y [6]. Para responder a la pregunta de si los resultados obtenidos bajo nitrógeno pueden generalizarse también a otras atmósferas, se realizó una serie experimental para estudiar el comportamiento térmico del ácido acetilsalicílico en función de la naturaleza del gas de purga. Además de nitrógeno, otras atmósferas de gas inerte utilizadas fueron helio y argón. Los parámetros de medición correspondientes se resumen en la tabla 1.

Para la caracterización del comportamiento térmico, se empleó un instrumento NETZSCH TG 209 F1 .

La figura 1 muestra el perfil típico de Reacción de descomposiciónUna reacción de descomposición es una reacción inducida térmicamente de un compuesto químico que forma productos sólidos y/o gaseosos. descomposición en dos etapas del ácido acetilsalicílico, resultante del calentamiento de la sustancia en una atmósfera de argón fluyente. El primer paso, con una temperatura de pico DTG de unos 190°C, presenta una pérdida de masa del 47%; el segundo paso, a 361°C (de nuevo temperatura de pico DTG), presenta casi un 53%. Sin embargo, no se produce ninguna meseta real entre los dos pasos de pérdida de masa. El primero se funde, más o menos, con el segundo. Esto indica que tal vez intervienen más de dos etapas de Reacción de descomposiciónUna reacción de descomposición es una reacción inducida térmicamente de un compuesto químico que forma productos sólidos y/o gaseosos. descomposición. La posibilidad de que un mecanismo más complejo como éste sea el caso aquí se ve apoyada además por el hecho de que el segundo pico DTG tiene un hombro claramente visible a aproximadamente 320°C en la pendiente descendente.

Comparando la situación en una atmósfera de argón con experimentos realizados a velocidades de calentamiento idénticas en atmósferas de nitrógeno y helio (figura 2), el comportamiento en condiciones de nitrógeno es aproximadamente el mismo que en argón, mientras que cambia significativamente en una atmósfera de helio fluyente. Se observa un aumento del primer escalón de pérdida de masa de unos 18 puntos porcentuales (del 47% a casi el 65%) y, en consecuencia, una disminución del segundo escalón de pérdida de masa de la misma cantidad (del 53% al 35%). Además, ambos pasos de pérdida de masa se desplazan a temperaturas algo más bajas, como indica la disminución de las temperaturas de los picos DTG (de 4 K a 7 K para el primer pico DTG y de 11 K a 15 K para el segundo). Esto sugiere que algo diferente ocurre en una atmósfera de helio que en atmósferas de argón y nitrógeno.

En la literatura, se propone un mecanismo de dos pasos con evaporación simultánea de productos intermedios como mecanismo de PirólisisLa pirólisis es la descomposición térmica de compuestos orgánicos en una atmósfera inerte.pirólisis del ácido acetilsalicílico [7]. Las mediciones realizadas por NETZSCH tanto en atmósfera de nitrógeno como en atmósfera de helio utilizando técnicas combinadas, más concretamente, TGA/STA en combinación con FT-IR [6] y GC-MS [8], apoyan esta hipótesis. Esto indica que la naturaleza de los productos de Reacción de descomposiciónUna reacción de descomposición es una reacción inducida térmicamente de un compuesto químico que forma productos sólidos y/o gaseosos. descomposición es independiente de la atmósfera de gas.

La principal diferencia entre todos estos experimentos es la DensidadLa densidad de masa se define como la relación entre la masa y el volumen. densidad del gas de purga utilizado (véase la tabla 2). Difiere como máximo en un factor de 10.

Esto sugiere que una mayor DensidadLa densidad de masa se define como la relación entre la masa y el volumen. densidad del gas de purga crea una mayor contrapresión, lo que se traduce en una menor transferencia de los componentes volátiles de la muestra a la atmósfera de gas. Este efecto es particularmente visible cuando se utiliza helio, que tiene una DensidadLa densidad de masa se define como la relación entre la masa y el volumen. densidad mucho menor que el nitrógeno o el argón. Dado que las verdaderas Reacción de descomposiciónUna reacción de descomposición es una reacción inducida térmicamente de un compuesto químico que forma productos sólidos y/o gaseosos. reacciones de descomposición son independientes de la atmósfera de gas inerte circundante [10], quizá sea la evaporación paralela la más afectada.

El hecho de que la Reacción de descomposiciónUna reacción de descomposición es una reacción inducida térmicamente de un compuesto químico que forma productos sólidos y/o gaseosos. descomposición tenga lugar a temperaturas ligeramente más bajas en helio (por ejemplo, el pico DTG a 183°C comparado con 187°C en nitrógeno y aproximadamente 190°C en argón) se debe a la mayor Conductividad térmicaLa conductividad térmica (λ con la unidad W/(m-K)) describe el transporte de energía -en forma de calor- a través de un cuerpo de masa como resultado de un gradiente de temperatura (véase la fig. 1). Según la segunda ley de la termodinámica, el calor siempre fluye en la dirección de la temperatura más baja.conductividad térmica de este gas (véase la tabla 3). En el rango de temperaturas en el que la radiación térmica sólo desempeña un papel menor, la muestra alcanza la temperatura de reacción en un gas de purga con mayor Conductividad térmicaLa conductividad térmica (λ con la unidad W/(m-K)) describe el transporte de energía -en forma de calor- a través de un cuerpo de masa como resultado de un gradiente de temperatura (véase la fig. 1). Según la segunda ley de la termodinámica, el calor siempre fluye en la dirección de la temperatura más baja.conductividad térmica algo antes.

Tabla 2: Valores de DensidadLa densidad de masa se define como la relación entre la masa y el volumen. densidad a 0°C y presión normal de diversos gases de purga

Tabla 3: Valores de Conductividad térmicaLa conductividad térmica (λ con la unidad W/(m-K)) describe el transporte de energía -en forma de calor- a través de un cuerpo de masa como resultado de un gradiente de temperatura (véase la fig. 1). Según la segunda ley de la termodinámica, el calor siempre fluye en la dirección de la temperatura más baja.conductividad térmica en condiciones estándar de los distintos gases de purga

Conclusión

El presente ejemplo muestra que la atmósfera de gas seleccionada puede tener un fuerte impacto en los resultados de la medición termogravimétrica, incluso si el gas de purga no actúa como socio de reacción. Una DensidadLa densidad de masa se define como la relación entre la masa y el volumen. densidad de gas muy variable puede tener un efecto sobre la transferencia de compuestos gaseosos de la superficie de la muestra a la atmósfera de gas circundante, especialmente si hay evaporación.