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TGA-FT-IR pour mieux comprendre la dégradation du clavulanate de potassium

Introduction

Le clavulanate de potassium est un sel de l'acide clavulanique. Il s'agit d'un inhibiteur semi-synthétique de la bêta-lactamase, qui contient un cycle ß-lactame et se lie fortement à la ß-lactamase au niveau ou à proximité de son site actif. Il contribue à empêcher certaines bactéries de devenir résistantes à l'antibiotique amoxicilline. Par conséquent, ce médicament est utilisé en association avec des pénicillines sensibles aux ß-lactamases pour traiter les infections causées par des organismes producteurs de bêta-lactamases [1, 3].

Le stockage du clavulanate de potassium est recommandé à basse température. La connaissance du processus de Réaction de décompositionUne réaction de décomposition est une réaction thermiquement induite d'un composé chimique formant des produits solides et/ou gazeux. décomposition du clavulanate de potassium permet d'optimiser les conditions de stockage et d'améliorer sa stabilité à long terme.

Une étude du comportement de dégradation du clavulanate de potassium a été réalisée au moyen de la méthode TGA-FT-IR et est décrite ci-après.

Structure du clavulanate de potassium, présentant les groupes fonctionnels clés et les connexions moléculaires, idéale pour l'analyse pharmaceutique.
1) Structure du clavulanate de potassium

Conditions de mesure

La mesure TGA a été effectuée à l'aide du TG 209 F1 Libra® couplé à un spectromètre FT-IR de Bruker Optics. Pour cette mesure, 10,51 mg de clavulanate de potassium ont été placés dans un creuset d'alumine ouvert et chauffés de la température ambiante à 600°C à une vitesse de chauffage de 10 K/min sous une atmosphère d'azote dynamique (40 ml/min). Afin d'identifier les gaz libérés pendant le processus de chauffage, ils ont été transférés directement dans la cellule à gaz du spectromètre FT-IR via une ligne de transfert en téflon chauffée.

La courbe TGA du clavulanate de potassium montre une chute de la stabilité thermique à 330,4°C, le DTG indiquant une perte de masse significative.
2) Courbe TGA (ligne continue) du clavulanate de potassium lors du chauffage à 600°C et de son premier dérivé, le DTG (ligne pointillée)

Résultats des mesures

La figure 2 représente la courbe TGA dans la gamme de température comprise entre la température ambiante et 600°C. La première perte de masse de 1,5% - survenant entre la température ambiante et 110°C - résulte de la libération d'eau (figure 3, spectre FT-IR des produits libérés à 47°C).

Spectre FT-IR caractéristique de l'eau à 47°C, montrant des pics d'absorption distincts entre 4000-1000 cm-¹ pour l'analyse.
3) Spectre FT-IR caractéristique de l'eau, détecté à 47°C
Graphique montrant les données de conductivité électrique des échantillons ronds et rectangulaires de BiSeTe mesurées à différentes températures.
4) Spectre FT-IR mesuré à 191°C (courbe bleue) en comparaison avec le spectre de la bibliothèque EPA-NIST pour le dioxyde de carbone (spectre vert)

La dégradation se poursuit avec une perte de masse de 40% entre 200°C et 400°C. Outre le dioxyde de carbone, la phase gazeuse comprend du monoxyde de carbone (gamme de nombres d'ondes de 2000 cm-1 à 2200 cm-1) et de l'ammoniac (structure à double bande à environ 950 cm-1) à 329°C (figure 5). En outre, l'échantillon perd 8% de sa masse lorsque la température atteint 600°C. Outre la libération de dioxyde de carbone, de monoxyde de carbone et d'ammoniac, les bandes d'absorption caractéristiques du méthane et de l'isobutane peuvent être détectées au cours de cette étape de perte de masse (figures 6 et 7).

Spectre FT-IR mesuré à 329°C comparant les caractéristiques d'absorption du CO2 (bleu) et de l'ammoniac (vert) pour l'analyse des gaz.
5) Spectre FT-IR mesuré à 329°C (en haut, spectre bleu) en comparaison avec le spectre de la bibliothèque EPA-NIST pour le monoxyde de carbone (au milieu, spectre vert) et pour l'ammoniac (en bas, spectre bleu foncé)
Comparaison des spectres FT-IR du méthane mesuré (bleu), de la bibliothèque EPA-NIST (rose) et de la bibliothèque PNNL pour l'ammoniac (vert) à 425°C.
6) Spectre FT-IR mesuré à 425°C (en haut, spectre bleu) en comparaison avec le spectre de la bibliothèque EPA-NIST pour le méthane (au milieu, spectre rose) et avec le spectre de la bibliothèque PNNL pour l'ammoniac (en bas, spectre vert)
Comparaison des spectres FT-IR à 452°C : spectre mesuré (bleu) et spectre de l'isobutane de la bibliothèque EPA-NIST (vert).
7) Spectre FT-IR mesuré à 452°C (en haut) en comparaison avec le spectre FT-IR de la bibliothèque EPA-NIST pour l'isobutane (en bas)

Conclusion

Le chauffage du clavulanate de potassium à 600°C entraîne d'abord l'évaporation de l'eau de surface. Ensuite, la substance se dégrade en différentes étapes, libérant d'abord du dioxyde de carbone, puis du monoxyde de carbone et de l'ammoniac. Lors de la dernière étape de perte de masse entre 400°C et 600°C, du méthane et de l'isobutane sont également libérés.

Lors de l'étude de la dégradation par thermogravimétrie, le couplage d'une thermobalance à un spectromètre FT-IR est une méthode appropriée pour effectuer des recherches détaillées sur les gaz libérés. Un adaptateur chauffé et une ligne de transfert permettent un transfert direct et rapide des gaz dégagés dans la cellule à gaz du système FT-IR. Ce type de césure permet d'économiser du temps de mesure en appliquant simultanément deux méthodes au même échantillon dans les mêmes conditions. Les pertes de masse enregistrées peuvent simplement être attribuées aux gaz libérés grâce à l'interaction entre les deux logiciels.

Literature

  1. [1]
  2. [2]
  3. [3]
AI Overview
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