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TGA-FT-IR para comprender mejor la degradación del clavulanato potásico

Introducción

El clavulanato potásico es una sal del ácido clavulánico. Es un inhibidor semisintético de la betalactamasa, contiene un anillo ß-lactámico y se une fuertemente a la ß-lactamasa en su sitio activo o cerca de él. Ayuda a evitar que ciertas bacterias se vuelvan resistentes al antibiótico amoxicilina. Por lo tanto, el fármaco se utiliza junto con penicilinas sensibles a las ß-lactamasas para tratar infecciones causadas por organismos productores de betalactamasas [1, 3].

Se recomienda almacenar el clavulanato potásico a bajas temperaturas. El conocimiento del curso de la Reacción de descomposiciónUna reacción de descomposición es una reacción inducida térmicamente de un compuesto químico que forma productos sólidos y/o gaseosos. descomposición del clavulanato potásico ayuda a optimizar las condiciones de almacenamiento y mejora su estabilidad a largo plazo.

Se realizó una investigación del comportamiento de degradación del clavulanato de potasio mediante el método TGA-FT- IR y se describe a continuación.

Estructura del clavulanato potásico, con grupos funcionales clave y conexiones moleculares, ideal para el análisis farmacéutico.
1) Estructura del clavulanato de potasio

Condiciones de medición

La medición TGA se llevó a cabo utilizando el TG 209 F1 Libra® acoplado a un espectrómetro FT-IR de Bruker Optics. Para esta medición, se colocaron 10,51 mg de clavulanato de potasio en un crisol de alúmina abierto y se calentaron desde temperatura ambiente hasta 600°C a una velocidad de calentamiento de 10 K/min bajo una atmósfera dinámica de nitrógeno (40 ml/min). Para identificar los gases liberados durante el proceso de calentamiento, se transfirieron directamente a la célula de gas del espectrómetro FT-IR a través de un conducto de transferencia de teflón calentado.

La curva TGA del clavulanato potásico muestra una caída de la estabilidad térmica a 330,4°C, con DTG que indica una pérdida de masa significativa.
2) Curva TGA (línea continua) del clavulanato de potasio durante el calentamiento a 600°C y su primera derivada, DTG (línea discontinua-punteada)

Resultados de las mediciones

La figura 2 representa la curva TGA en el intervalo de temperaturas comprendido entre la temperatura ambiente y 600°C. La primera pérdida de masa del 1,5%, que se produce entre la temperatura ambiente y los 110°C, se debe a la liberación de agua (figura 3, espectro FT-IR de los productos liberados a 47°C).

Espectro FT-IR característico del agua a 47°C, que muestra picos de absorción distintos entre 4000-1000 cm-¹ para su análisis.
3) Espectro FT-IR característico del agua, detectado a 47°C
Gráfico que muestra los datos de conductividad eléctrica de muestras redondas y rectangulares de BiSeTe medidas a distintas temperaturas.
4) Espectro FT-IR medido a 191°C (curva azul) en comparación con el espectro de la biblioteca EPA-NIST para el dióxido de carbono (espectro verde)

La degradación continúa con una pérdida de masa del 40% entre 200°C y 400°C. Además del dióxido de carbono, la fase gaseosa incluye monóxido de carbono (rango de números de onda de 2000 cm-1 a 2200 cm-1) y amoníaco (estructura de doble banda a aproximadamente 950 cm-1) a 329°C (figura 5). Además, la muestra pierde un 8% en masa cuando la temperatura alcanza los 600°C. Además de la liberación de dióxido de carbono, monóxido de carbono y amoníaco, en este paso de pérdida de masa pueden detectarse las bandas de absorción características del metano y el isobutano (figuras 6 y 7).

Espectro FT-IR medido a 329°C comparando los rasgos de absorción de CO2 (azul) y amoníaco (verde) para el análisis de gases.
5) Espectro FT-IR medido a 329°C (arriba, espectro azul) en comparación con el espectro de la biblioteca EPA-NIST para el monóxido de carbono (centro, espectro verde) y para el amoníaco (abajo, espectro azul oscuro)
Comparación del espectro FT-IR mostrando el metano medido (azul), la biblioteca EPA-NIST (rosa) y la biblioteca PNNL para el amoníaco (verde) a 425°C.
6) Espectro FT-IR medido a 425°C (arriba, espectro azul) en comparación con el espectro de la biblioteca EPA-NIST para el metano (centro, espectro rosa) y con el espectro de la biblioteca PNNL para el amoníaco (abajo, espectro verde)
Comparación del espectro FT-IR a 452°C: espectro medido (azul) frente al espectro de isobutano de la biblioteca EPA-NIST (verde).
7) Espectro FT-IR medido a 452°C (arriba) en comparación con el espectro FT-IR de la biblioteca EPA-NIST para el isobutano (abajo)

Conclusión

El calentamiento del clavulanato potásico a 600°C provoca primero la evaporación del agua superficial. A continuación, la sustancia se degrada en diferentes etapas, liberando primero dióxido de carbono y, posteriormente, monóxido de carbono y amoníaco. En el último paso de pérdida de masa, entre 400°C y 600°C, también se liberan metano e isobutano.

Cuando se estudia la degradación mediante termogravimetría, el acoplamiento de una termobalanza a un espectrómetro FT-IR es un método adecuado para llevar a cabo investigaciones detalladas de los gases liberados. Un adaptador calentado y una línea de transferencia permiten la transferencia directa y rápida de los gases desprendidos a la célula de gas del sistema FT-IR. Esta hibridación ahorra tiempo de medición al aplicar simultáneamente dos métodos a la misma muestra en las mismas condiciones. Las pérdidas de masa registradas pueden asignarse simplemente a los gases liberados mediante la interacción entre los dos paquetes de software.

Literature

  1. [1]
  2. [2]
  3. [3]
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