Wawasan Lebih Dalam tentang Pirolisis Asam Asetilsalisilat dengan Menggunakan Analisis Kinetik, Bagian 2

Pendahuluan

Di bidang farmasi, hampir tidak ada bahan aktif yang lebih banyak ditulis daripada asam asetilsalisilat (atau disingkat ASA; di negara-negara berbahasa Inggris, bahkan nama merek Aspirin™ sering digunakan sebagai sinonim). Kisah suksesnya dimulai pada akhir abad ke-19 ketika Dr. Felix Hoffmann mensintesis zat ini di laboratorium BAYER untuk pertama kalinya tanpa pengotor. Saat ini, ini masih menjadi salah satu obat paling populer yang digunakan di berbagai terapi. Ini termasuk dalam kelompok obat antiinflamasi nonsteroid (NSAID) dan diindikasikan untuk pengobatan nyeri, demam, dan peradangan. Selain itu, obat ini digunakan untuk mencegah kambuhnya serangan jantung atau stroke pada pasien berisiko tinggi. Pada tahun 1977, ASA ditambahkan sebagai analgesik ke dalam "daftar obat esensial" WHO (Organisasi Kesehatan Dunia) [1].

Ini adalah yang kedua dari empat catatan aplikasi yang memeriksa secara lebih rinci perilaku termal asam asetilsalisilat: Dekomposisi dalam atmosfer gas yang berbeda, kinetika dekomposisi, dan spesies gas yang dihasilkan [2] [3] [4].

Analisis Kinetik Data Termoanalitik

Dengan data pengukuran metode termoanalitik, informasi mengenai kehilangan massa akibat dekomposisi, PirolisisPirolisis adalah penguraian termal senyawa organik dalam atmosfer inert.pirolisis, atau pembakaran, mengenai perubahan energi seperti peleburan atau KristalisasiKristalisasi adalah proses fisik pengerasan selama pembentukan dan pertumbuhan kristal. Selama proses ini, panas kristalisasi dilepaskan.kristalisasi, atau juga mengenai perubahan dimensi sampel akibat pemuaian atau SinteringSintering adalah proses produksi untuk membentuk bodi yang kuat secara mekanis dari serbuk keramik atau logam. sintering termal, misalnya pada bahan keramik, dapat diperoleh. Namun demikian, dengan pernyataan-pernyataan ini, konten informasi tidak digunakan secara menyeluruh. Dengan bantuan analisis kinetik yang lebih komprehensif, dimungkinkan juga untuk memperoleh informasi tentang jalannya reaksi yang tepat waktu pada suhu yang berbeda, yaitu laju reaksi. Jika jalannya reaksi dapat dijelaskan dengan cukup baik dengan bantuan sistem persamaan matematis, maka dimungkinkan juga untuk membuat prediksi tentang jalannya reaksi yang secara eksperimental tidak dapat diakses atau hanya dengan susah payah. Hal ini, pada gilirannya, dapat digunakan untuk mengoptimalkan proses atau untuk memprediksi masa pakai, stabilitas oksidatif, atau perilaku penuaan bahan dan produk.

Hasil dan Pembahasan

Untuk lebih memahami perilaku termal asam asetilsalisilat, pendekatan kinetik dilakukan dalam upaya menemukan sistem persamaan matematika untuk deskripsi data eksperimen. Perilaku termal dipelajari dengan menggunakan NETZSCH TG 209 F1 Libra^® dan menerapkan kondisi pengukuran yang dirangkum dalam tabel 1. Pendekatan kinetik membutuhkan setidaknya tiga laju pemanasan yang berbeda untuk menggambarkan korelasi waktu-suhu, yang merupakan tujuan utama evaluasi kinetik secara umum.

Tabel 1: Parameter pengukuran TGA

Gambar 1 menggambarkan hasil yang diperoleh dari perangkat lunak analisis NETZSCH Proteus^® . Antara 100°C dan 400°C, termogravimetri mendeteksi dua langkah kehilangan massa utama untuk PirolisisPirolisis adalah penguraian termal senyawa organik dalam atmosfer inert.pirolisis asam asetilsalisilat. Kurva TGA bergeser ke suhu yang lebih tinggi dengan meningkatnya laju pemanasan. Pergeseran yang sebagian besar paralel, serta massa akhir yang hampir sama, menunjukkan bahwa laju pemanasan itu sendiri tidak secara signifikan mengubah mekanisme reaksi. Hal ini juga merupakan indikasi yang jelas bahwa mekanisme reaksi tidak terlalu rumit dalam kasus ini. Di sisi lain, dapat dilihat secara jelas bahwa langkah-langkah kehilangan massa tidak terpisah secara sempurna. Tidak ada dataran tinggi yang terlihat jelas yang mendefinisikan akhir dari langkah kehilangan massa pertama atau awal dari langkah kehilangan massa kedua. Seperti yang dikonfirmasi oleh teknik penggabungan seperti TGA-FT-IR, TGA-MS atau TGA-GC-MS, PirolisisPirolisis adalah penguraian termal senyawa organik dalam atmosfer inert.pirolisis dan PenguapanPenguapan suatu unsur atau senyawa adalah transisi fase dari fase cair ke uap. Ada dua jenis penguapan: penguapan dan pendidihan.penguapan terjadi secara bersamaan [2] [4] [5].

Untuk analisis kinetik, data yang terukur ditransfer dalam perangkat lunak NETZSCH Kinetics Neo melalui ASCII. Data yang diimpor digambarkan pada gambar 2.

Untuk mendapatkan gambaran awal mengenai mekanisme reaksi, akan sangat berguna untuk memulai analisis kinetik dengan apa yang disebut sebagai pendekatan tanpa model. Gambar 3 menunjukkan hasil yang sesuai dengan Ozawa-Flynn-Wall, di mana logaritma laju pemanasan diplot versus suhu terbalik. Pendekatan ini tidak hanya mempertimbangkan semua titik data yang diukur, tetapi juga memberikan informasi tentang perubahan energi aktivasi serta faktor pra-eksponensial selama keseluruhan reaksi (tingkat konversi). Hal ini sangat membantu untuk reaksi multi-langkah. Plot menggambarkan perkembangan reaksi (dari kanan ke kiri) untuk ketiga tingkat pemanasan (simbol horizontal). Garis yang hampir vertikal menghubungkan tingkat konversi yang sama untuk setiap laju pemanasan dan oleh karena itu disebut garis iso-konversi.

Garis-garis iso-konversi ini kurang lebih sejajar pada rentang untuk dua langkah PirolisisPirolisis adalah penguraian termal senyawa organik dalam atmosfer inert.pirolisis utama di awal dan di akhir seluruh proses. Pada konversi sekitar 50%, garis iso-konversi menunjukkan kemiringan yang berbeda yang mengindikasikan adanya perubahan mekanisme reaksi. Pada tahap reaksi tersebut, PirolisisPirolisis adalah penguraian termal senyawa organik dalam atmosfer inert.pirolisis dan PenguapanPenguapan suatu unsur atau senyawa adalah transisi fase dari fase cair ke uap. Ada dua jenis penguapan: penguapan dan pendidihan.penguapan terjadi secara bersamaan seperti yang telah disebutkan sebelumnya [2][4][5].

Gambar 4 menunjukkan bagaimana energi aktivasi berubah seiring dengan kemajuan reaksi sesuai dengan Ozawa-Flynn-Wall. Ini adalah informasi yang sangat penting karena sudah menunjukkan tiga rentang untuk keseluruhan proses, dengan energi aktivasi sekitar 110 kJ/mol di awal, sekitar 40 kJ/mol antara konversi 40% dan 50%, dan sekitar 120 kJ/mol di akhir reaksi. Perubahan energi aktivasi dengan tingkat konversi menegaskan mekanisme reaksi multi-langkah. Nilai-nilai yang diperoleh memiliki korelasi yang baik dengan hasil yang dipublikasikan dalam literatur [6].

Mentransfer informasi ini ke dalam analisis berbasis model menghasilkan model tiga langkah berurutan (t: FnFnFn), di mana A mewakili bahan awal (asam asetilsalisilat), B dan C adalah zat antara yang diketahui dari literatur [6, 7] dan D adalah produk akhir. Dalam hal ini, produk akhir, tentu saja, tidak benar-benar merupakan suatu zat tetapi menggambarkan akhir reaksi atau konversi 100% karena massa residu untuk ketiga kurva termogravimetri adalah nol. Semua produk yang terbentuk adalah gas dan oleh karena itu diuapkan keluar dari wadah saat dipanaskan hingga suhu akhir. Gambar 5 menggambarkan hasil dari pendekatan berbasis model ini. Data yang diukur disajikan sebagai simbol dan hasil untuk model tiga langkah yang dihitung secara berurutan disajikan sebagai garis padat dengan warna yang terkait dengan tingkat pemanasan yang berbeda. Model yang dihitung cocok dengan data eksperimen, yang pada akhirnya dikonfirmasi oleh koefisien korelasi sebesar 0,99986.

Parameter yang dihitung faktor pra-eksponensial, energi aktivasi dan orde reaksi dirangkum dalam tabel 2 untuk setiap langkah reaksi. Semua nilai untuk energi aktivasi sesuai dengan nilai yang disarankan oleh pendekatan Ozawa-Flynn-Wall dan juga nilai yang dilaporkan dalam literatur [6]. Kontribusi masing-masing dari tiga langkah reaksi adalah 40,3%, 13,6% dan 46,1%, yang berkorelasi dengan baik dengan langkah-langkah kehilangan massa yang disajikan.

Tabel 2: Parameter yang dihasilkan dari pendekatan model-base menggunakan model tiga langkah berurutan orde ^ke-n

Kesimpulan

Mekanisme PirolisisPirolisis adalah penguraian termal senyawa organik dalam atmosfer inert.pirolisis asam asetilsalisilat yang disarankan dalam literatur adalah mekanisme dua langkah dengan PenguapanPenguapan suatu unsur atau senyawa adalah transisi fase dari fase cair ke uap. Ada dua jenis penguapan: penguapan dan pendidihan.penguapan zat antara secara simultan [6]. Gregory dkk. menemukan bahwa asam asetat merupakan senyawa utama yang dilepaskan selama langkah kehilangan massa pertama. Lebih lanjut, mereka menyarankan mekanisme PirolisisPirolisis adalah penguraian termal senyawa organik dalam atmosfer inert.pirolisis yang membentuk berbagai oligomer, seperti yang ditunjukkan oleh unit massa atom (amu) yang terdeteksi dengan spektrometri massa (MS) [6][7]. Seiring dengan konfirmasi produk gas utama yaitu asam asetat, asam salisilat, fenol dan asam asetilsalisilat, teknik penggabungan TGA-GC-MS yang lebih canggih digunakan untuk memisahkan dan mengidentifikasi produk PirolisisPirolisis adalah penguraian termal senyawa organik dalam atmosfer inert.pirolisis lebih lanjut [2]. Semua penulis melaporkan superposisi PirolisisPirolisis adalah penguraian termal senyawa organik dalam atmosfer inert.pirolisis dan PenguapanPenguapan suatu unsur atau senyawa adalah transisi fase dari fase cair ke uap. Ada dua jenis penguapan: penguapan dan pendidihan.penguapan antara 40% dan 60% dari kemajuan reaksi.

Dalam penelitian ini, dimungkinkan untuk mengimplementasikan hasil-hasil ini ke dalam pendekatan kinetik berbasis model dengan model tiga langkah berurutan orde ke-n. Korelasi yang baik antara data eksperimen dan model matematis dikonfirmasi oleh koefisien korelasi sebesar 0,99986. Nilai-nilai untuk energi aktivasi, misalnya, sesuai dengan nilai yang dilaporkan dalam literatur. Namun demikian, pendekatan berbasis model dari model tiga langkah berurutan yang diperkenalkan di sini jelas merupakan langkah di luar pendekatan bebas model iso-konversi berdasarkan Ozawa-Flynn-Wall atau yang lainnya [6], antara lain, karena data kinetik tersedia secara independen untuk setiap langkah reaksi.