Approfondissement de la pyrolyse de l'acide acétylsalicylique au moyen de mesures thermogravimétriques dans diverses atmosphères gazeuses, partie 3

Introduction

En pharmacie, il n'y a guère de principe actif sur lequel on ait plus écrit que l'acide acétylsalicylique (ou ASA en abrégé ; dans les pays anglophones, même le nom de marque Aspirin™ est souvent utilisé comme synonyme). L'histoire de son succès a commencé à la fin du 19e siècle, lorsque le Dr Felix Hoffmann a synthétisé la substance dans les laboratoires BAYER pour la première fois sans impuretés. Aujourd'hui, il est toujours l'un des produits pharmaceutiques les plus populaires, utilisé dans une large gamme thérapeutique. Il appartient au groupe des anti-inflammatoires non stéroïdiens (AINS) et est indiqué pour le traitement de la douleur, de la fièvre et de l'inflammation. Il est également utilisé pour prévenir la récurrence d'une crise cardiaque ou d'un accident vasculaire cérébral chez les patients à haut risque. En 1977, l'AAS a été ajouté en tant qu'analgésique à la "liste des médicaments essentiels" de l'OMS (Organisation mondiale de la santé)[1]. [1]

Cette note d'application est l'une des quatre qui examinent plus en détail le comportement thermique de l'acide acétylsalicylique : Réaction de décompositionUne réaction de décomposition est une réaction thermiquement induite d'un composé chimique formant des produits solides et/ou gazeux. décomposition dans différentes atmosphères gazeuses, cinétique de Réaction de décompositionUne réaction de décomposition est une réaction thermiquement induite d'un composé chimique formant des produits solides et/ou gazeux. décomposition et espèces gazeuses résultantes.

Tableau 1 : Paramètres de mesure

Expérimental

L'échantillon, l'acide acétylsalicylique (CAS : 50-78-2), a été obtenu auprès de Sigma Aldrich avec une pureté de > 99 %. Il s'agit d'une poudre cristalline blanche qui existe sous trois formes cristallines [2]. La forme I, avec un Températures et enthalpies de fusionL'enthalpie de fusion d'une substance, également connue sous le nom de chaleur latente, est une mesure de l'apport d'énergie, généralement de la chaleur, nécessaire pour convertir une substance de l'état solide à l'état liquide. Le point de fusion d'une substance est la température à laquelle elle passe de l'état solide (cristallin) à l'état liquide (fusion isotrope).point de fusion d'environ 137°C [4], est la plus stable à température ambiante et au-delà [3].

Les expériences de PyrolyseLa pyrolyse est la décomposition thermique de composés organiques dans une atmosphère inerte.pyrolyse sont généralement réalisées dans une atmosphère d'azote en raison de sa disponibilité et de son prix comparativement bas. Cela se reflète également dans plusieurs publications, par exemple [5] et [6]. Pour répondre à la question de savoir si les résultats obtenus sous azote peuvent être généralisés à d'autres atmosphères, une série d'expériences a été réalisée pour étudier le comportement thermique de l'acide acétylsalicylique en fonction de la nature du gaz de purge. Outre l'azote, les autres atmosphères de gaz inertes utilisées étaient l'hélium et l'argon. Les paramètres de mesure correspondants sont résumés dans le tableau 1.

NETZSCH Pour la caractérisation du comportement thermique, un instrument TG 209 F1 a été utilisé.

La figure 1 illustre le profil de Réaction de décompositionUne réaction de décomposition est une réaction thermiquement induite d'un composé chimique formant des produits solides et/ou gazeux. décomposition typique en deux étapes de l'acide acétylsalicylique, résultant du chauffage de la substance dans une atmosphère d'argon. La première étape, avec une température de pointe DTG d'environ 190°C, présente une perte de masse de 47% ; la deuxième étape, à 361°C (également température de pointe DTG), présente une perte de masse de près de 53%. Cependant, il n'y a pas de véritable plateau entre les deux étapes de perte de masse. La première se fond plus ou moins dans la seconde. Cela indique que plus de deux étapes de Réaction de décompositionUne réaction de décomposition est une réaction thermiquement induite d'un composé chimique formant des produits solides et/ou gazeux. décomposition sont peut-être impliquées. La possibilité qu'un mécanisme plus complexe comme celui-ci soit le cas ici est également étayée par le fait que le deuxième pic DTG présente un épaulement clairement visible à environ 320°C dans la pente descendante.

Si l'on compare la situation dans une atmosphère d'argon avec des expériences réalisées à des vitesses de chauffage identiques dans des atmosphères d'azote et d'hélium (figure 2), le comportement dans des conditions d'azote est à peu près le même que dans l'argon, alors qu'il change de manière significative dans une atmosphère d'hélium en écoulement. On observe une augmentation de la première étape de perte de masse d'environ 18 points de pourcentage (de 47 % à près de 65 %) et, par conséquent, une diminution de la deuxième étape de perte de masse du même ordre (de 53 % à 35 %). En outre, les deux étapes de perte de masse sont déplacées vers des températures légèrement plus basses, comme l'indique la diminution des températures des pics DTG (de 4 K à 7 K pour le premier pic DTG et de 11 K à 15 K pour le second). Cela suggère qu'il se passe quelque chose de différent dans une atmosphère d'hélium que dans des atmosphères d'argon et d'azote.

Dans la littérature, un mécanisme en deux étapes avec évaporation simultanée des intermédiaires est proposé comme mécanisme de PyrolyseLa pyrolyse est la décomposition thermique de composés organiques dans une atmosphère inerte.pyrolyse de l'acide acétylsalicylique [7]. Les mesures effectuées par NETZSCH dans une atmosphère d'azote et d'hélium à l'aide de techniques combinées, plus précisément TGA/STA en combinaison avec FT-IR [6] et GC-MS [8], confirment cette hypothèse. Cela indique que la nature des produits de Réaction de décompositionUne réaction de décomposition est une réaction thermiquement induite d'un composé chimique formant des produits solides et/ou gazeux. décomposition est indépendante de l'atmosphère gazeuse.

La principale différence entre toutes ces expériences est la densité du gaz de purge utilisé (voir tableau 2). Elle diffère au maximum d'un facteur 10.

Cela suggère qu'une densité plus élevée du gaz de purge crée une contre-pression plus importante, ce qui réduit le transfert des composants volatils de l'échantillon dans l'atmosphère gazeuse. Cet effet est particulièrement visible lors de l'utilisation d'hélium, dont la densité est beaucoup plus faible que celle de l'azote ou de l'argon. Étant donné que les véritables Réaction de décompositionUne réaction de décomposition est une réaction thermiquement induite d'un composé chimique formant des produits solides et/ou gazeux. réactions de décomposition sont indépendantes de l'atmosphère gazeuse inerte environnante [10], c'est peut-être l'évaporation parallèle qui est la plus affectée.

Le fait que la Réaction de décompositionUne réaction de décomposition est une réaction thermiquement induite d'un composé chimique formant des produits solides et/ou gazeux. décomposition ait lieu à des températures légèrement plus basses dans l'hélium (par exemple, pic DTG à 183°C contre 187°C dans l'azote et environ 190°C dans l'argon) est dû à la Conductivité thermiqueLa conductivité thermique (λ avec l'unité W/(m-K)) décrit le transport d'énergie - sous forme de chaleur - à travers un corps de masse sous l'effet d'un gradient de température (voir fig. 1). Selon la deuxième loi de la thermodynamique, la chaleur s'écoule toujours dans la direction de la température la plus basse.conductivité thermique plus élevée de ce gaz (voir tableau 3). Dans la plage de température où le rayonnement thermique ne joue qu'un rôle mineur, l'échantillon atteint la température de réaction dans un gaz de purge à Conductivité thermiqueLa conductivité thermique (λ avec l'unité W/(m-K)) décrit le transport d'énergie - sous forme de chaleur - à travers un corps de masse sous l'effet d'un gradient de température (voir fig. 1). Selon la deuxième loi de la thermodynamique, la chaleur s'écoule toujours dans la direction de la température la plus basse.conductivité thermique plus élevée un peu plus tôt.

Tableau 2 : Valeurs de densité à 0°C et à la pression normale de différents gaz de purge

Tableau 3 : Valeurs de Conductivité thermiqueLa conductivité thermique (λ avec l'unité W/(m-K)) décrit le transport d'énergie - sous forme de chaleur - à travers un corps de masse sous l'effet d'un gradient de température (voir fig. 1). Selon la deuxième loi de la thermodynamique, la chaleur s'écoule toujours dans la direction de la température la plus basse.conductivité thermique dans des conditions normales pour les différents gaz de purge

Conclusion

Le présent exemple montre que l'atmosphère gazeuse sélectionnée peut avoir un impact important sur les résultats des mesures thermogravimétriques, même si le gaz de purge n'agit pas comme partenaire de réaction. Une densité de gaz très variable peut avoir un effet sur le transfert des composés gazeux de la surface de l'échantillon dans l'atmosphère gazeuse environnante, en particulier en cas d'évaporation.