Asetyylisalisyylihapon pyrolyysin syvempi tarkastelu termogravimetristen mittausten avulla eri kaasuilmakehissä, osa 3

Johdanto

Farmasian alalla tuskin on mitään vaikuttavaa ainetta, josta olisi kirjoitettu enemmän kuin asetyylisalisyylihaposta (tai lyhyesti ASA; englanninkielisissä maissa jopa tuotenimeä Aspirin™ käytetään usein synonyyminä). Sen menestystarina alkoi 1800-luvun lopulla, kun tohtori Felix Hoffmann syntetisoi aineen BAYERin laboratorioissa ensimmäistä kertaa ilman epäpuhtauksia. Nykyään se on edelleen yksi suosituimmista lääkkeistä, jota käytetään laajalla terapeuttisella alueella. Se kuuluu ei-steroidisten tulehduskipulääkkeiden (NSAID) ryhmään, ja se on tarkoitettu kivun, kuumeen ja tulehduksen hoitoon. Lisäksi sitä käytetään sydänkohtauksen tai aivohalvauksen uusiutumisen estämiseen suuren riskin potilailla. Vuonna 1977 ASA lisättiin kipulääkkeenä WHO:n (Maailman terveysjärjestö) "välttämättömien lääkkeiden luetteloon". [1]

Tämä on yksi neljästä sovellusmuistiosta, joissa tarkastellaan yksityiskohtaisemmin asetyylisalisyylihapon lämpökäyttäytymistä: hajoamista eri kaasuilmakehissä, hajoamiskinetiikkaa ja syntyviä kaasulajeja.

Taulukko 1: Mittausparametrit

Kokeellinen

Näytemateriaali, asetyylisalisyylihappo (CAS: 50-78-2), hankittiin Sigma Aldrichilta ja sen puhtaus oli > 99 %. Se on valkoista, kiteistä jauhetta, jota esiintyy kolmessa kidemuodossa [2]. Muoto I, jonka Sulamislämpötilat ja lämpöarvotAineen fuusioentalpia, joka tunnetaan myös latenttina lämpönä, on mitta, jolla mitataan energiapanosta, yleensä lämpöä, joka tarvitaan aineen muuttamiseksi kiinteästä olomuodosta nestemäiseksi. Aineen sulamispiste on lämpötila, jossa aine vaihtaa olomuotoaan kiinteästä olomuodosta (kiteinen) nestemäiseksi olomuodoksi (isotrooppinen sula).sulamispiste on noin 137 °C [4], on stabiilein huoneenlämmössä ja sen yläpuolella [3].

Pyrolyysikokeet tehdään yleensä typpi-ilmakehässä sen saatavuuden ja suhteellisen alhaisen hinnan vuoksi. Tämä näkyy myös useissa julkaisuissa, esimerkiksi [5] ja [6]. Jotta voitaisiin vastata kysymykseen, voidaanko typen alla saadut tulokset yleistää myös muihin ilmakehiin, tehtiin koesarja, jossa tutkittiin asetyylisalisyylihapon termistä käyttäytymistä puhdistuskaasun luonteen funktiona. Typen lisäksi käytettiin myös heliumia ja argonia. Taulukossa 1 on yhteenveto vastaavista mittausparametreista.

Lämpökäyttäytymisen karakterisointiin käytettiin NETZSCH TG 209 F1 -laitetta.

Kuvassa 1 esitetään asetyylisalisyylihapon tyypillinen kaksivaiheinen hajoamisprofiili, joka saadaan kuumentamalla ainetta virtaavassa argonilmakehässä. Ensimmäisessä vaiheessa, jonka DTG-huippulämpötila on noin 190 °C, massahäviö on 47 %; toisessa vaiheessa, 361 °C:ssa (jälleen DTG-huippulämpötila), massahäviö on lähes 53 %. Näiden kahden massahäviövaiheen välillä ei kuitenkaan esiinny todellista tasoa. Ensimmäinen sulautuu enemmän tai vähemmän toiseen. Tämä viittaa siihen, että hajoamisvaiheita on ehkä enemmän kuin kaksi. Mahdollisuutta, että tässä tapauksessa olisi kyse monimutkaisemmasta mekanismista, tukee lisäksi se, että DTG:n toisessa piikissä on selvästi näkyvä olkapää noin 320 °C:n lämpötilassa laskevassa kaltevuudessa.

Verrattaessa tilannetta argon-ilmakehässä kokeisiin, jotka on tehty identtisillä lämmitysnopeuksilla sekä typpi- että heliumilmakehässä (kuva 2), voidaan havaita, että käyttäytyminen typpi-olosuhteissa on suunnilleen sama kuin argonissa, kun taas se muuttuu merkittävästi virtaavassa heliumilmakehässä. Ensimmäisen massahäviöaskeleen kasvu on noin 18 prosenttiyksikköä (47 prosentista lähes 65 prosenttiin) ja vastaavasti toisen massahäviöaskeleen väheneminen saman verran (53 prosentista 35 prosenttiin). Lisäksi molemmat massahäviöaskeleet siirtyvät hieman alhaisempiin lämpötiloihin, mikä näkyy DTG-piikkien lämpötilojen laskuna (4 K:sta 7 K:een ensimmäisen DTG-piikin osalta ja 11 K:sta 15 K:een toisen piikin osalta). Tämä viittaa siihen, että heliumilmakehässä tapahtuu jotakin erilaista kuin argon- ja typpi-ilmakehässä.

Kirjallisuudessa asetyylisalisyylihapon pyrolyysimekanismiksi on ehdotettu kaksivaiheista mekanismia, jossa välituotteet haihtuvat samanaikaisesti [7]. Mittaukset, jotka on tehty NETZSCH sekä typpi- että heliumatmosfäärissä käyttäen yhdistettyjä tekniikoita, tarkemmin sanottuna TGA/STA yhdessä FT-IR:n [6] ja GC-MS [8] kanssa, tukevat tätä hypoteesia. Tämä osoittaa, että hajoamistuotteiden luonne on riippumaton kaasuilmakehästä.

Suurin ero kaikkien näiden kokeiden välillä on käytetyn puhdistuskaasun TiheysMassatiheys määritellään massan ja tilavuuden suhteena. tiheys (ks. taulukko 2). Se eroaa toisistaan enimmillään 10-kertaisesti.

Tämä viittaa siihen, että korkeampi puhdistuskaasun TiheysMassatiheys määritellään massan ja tilavuuden suhteena. tiheys luo suuremman vastapaineen, mikä vähentää haihtuvien näytekomponenttien siirtymistä kaasuilmakehään. Tämä vaikutus näkyy erityisesti käytettäessä heliumia, jonka TiheysMassatiheys määritellään massan ja tilavuuden suhteena. tiheys on paljon pienempi kuin typen tai argonin. Koska todelliset HajoamisreaktioHajoamisreaktio on kemiallisen yhdisteen lämpöreaktio, jossa muodostuu kiinteitä ja/tai kaasumaisia tuotteita. hajoamisreaktiot ovat riippumattomia ympäröivästä suojakaasun ilmakehästä [10], se vaikuttaa ehkä eniten rinnakkaiseen haihtumiseen.

Se, että HajoamisreaktioHajoamisreaktio on kemiallisen yhdisteen lämpöreaktio, jossa muodostuu kiinteitä ja/tai kaasumaisia tuotteita. hajoaminen tapahtuu hieman alhaisemmissa lämpötiloissa heliumissa (esim. DTG-piikki 183 °C:ssa verrattuna 187 °C:seen typessä ja noin 190 °C:seen argonissa), johtuu tämän kaasun suuremmasta lämmönjohtavuudesta (ks. taulukko 3). Lämpötila-alueella, jossa lämpösäteilyllä on vain vähäinen merkitys, näyte saavuttaa reaktiolämpötilan korkeamman lämmönjohtavuuden omaavassa huuhtelukaasussa hieman aikaisemmin.

Taulukko 2: Eri puhdistuskaasujen tiheysarvot 0 °C:ssa ja normaalipaineessa

Taulukko 3: Lämmönjohtavuusarvot eri puhdistuskaasujen vakio-olosuhteissa

Päätelmä

Tämä esimerkki osoittaa, että valitulla kaasuilmakehällä voi olla suuri vaikutus termogravimetrisiin mittaustuloksiin, vaikka puhdistuskaasu ei toimisikaan reaktiokumppanina. Kaasun tiheyden suuri vaihtelu voi vaikuttaa kaasumaisten yhdisteiden siirtymiseen näytteen pinnalta ympäröivään kaasuilmakehään - erityisesti jos kyseessä on haihtuminen.