Wawasan Lebih Dalam tentang Pirolisis Asam Asetilsalisilat melalui Pengukuran Termogravimetri di Berbagai Atmosfer Gas, Bagian 3

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 salah satu dari empat catatan aplikasi yang memeriksa secara lebih rinci perilaku termal asam asetilsalisilat: Reaksi penguraianReaksi penguraian adalah reaksi yang diinduksi secara termal dari senyawa kimia yang membentuk produk padat dan/atau gas. penguraian dalam atmosfer gas yang berbeda, kinetika Reaksi penguraianReaksi penguraian adalah reaksi yang diinduksi secara termal dari senyawa kimia yang membentuk produk padat dan/atau gas. penguraian, dan spesies gas yang dihasilkan.

Tabel 1: Parameter pengukuran

Eksperimental

Bahan sampel, asam asetilsalisilat (CAS: 50-78-2), diperoleh dari Sigma Aldrich dengan kemurnian > 99%. Ini adalah bubuk kristal berwarna putih yang ada dalam tiga modifikasi kristal [2]. Bentuk I, dengan Suhu Leleh dan EntalpiEntalpi fusi suatu zat, juga dikenal sebagai panas laten, adalah ukuran masukan energi, biasanya panas, yang diperlukan untuk mengubah suatu zat dari padat menjadi cair. Titik leleh suatu zat adalah suhu saat zat tersebut berubah wujud dari padat (kristal) menjadi cair (lelehan isotropik).titik leleh sekitar 137 ° C [4], adalah yang paling stabil pada suhu kamar dan di atasnya [3].

Eksperimen PirolisisPirolisis adalah penguraian termal senyawa organik dalam atmosfer inert.pirolisis biasanya dilakukan dalam atmosfer nitrogen karena ketersediaannya dan harganya yang relatif murah. Hal ini juga tercermin dalam beberapa publikasi, misalnya [5] dan [6]. Untuk menjawab pertanyaan apakah hasil yang diperoleh di bawah nitrogen juga dapat digeneralisasi ke atmosfer lain, serangkaian percobaan dilakukan untuk mempelajari perilaku termal asam asetilsalisilat sebagai fungsi dari sifat gas pembersih. Selain nitrogen, atmosfer gas inert lainnya yang digunakan adalah helium dan argon. Parameter pengukuran yang sesuai dirangkum dalam tabel 1.

Untuk karakterisasi perilaku termal, instrumen NETZSCH TG 209 F1 digunakan.

Gambar 1 menggambarkan profil dekomposisi dua langkah khas asam asetilsalisilat, yang dihasilkan dari pemanasan zat dalam atmosfer argon yang mengalir. Langkah pertama, dengan suhu puncak DTG sekitar 190°C, menunjukkan kehilangan massa sebesar 47%; langkah kedua, pada suhu 361°C (lagi-lagi suhu puncak DTG), menunjukkan hampir 53%. Namun, tidak ada dataran tinggi yang nyata yang terjadi di antara dua langkah kehilangan massa. Langkah pertama menyatu, kurang lebih, dengan langkah kedua. Hal ini mengindikasikan bahwa mungkin ada lebih dari dua langkah Reaksi penguraianReaksi penguraian adalah reaksi yang diinduksi secara termal dari senyawa kimia yang membentuk produk padat dan/atau gas. penguraian yang terlibat. Kemungkinan bahwa mekanisme yang lebih kompleks seperti ini akan terjadi di sini juga didukung oleh fakta bahwa puncak DTG kedua memiliki bahu yang terlihat jelas pada sekitar 320 ° C pada lereng yang menurun.

Membandingkan situasi dalam atmosfer argon dengan eksperimen yang dilakukan pada tingkat pemanasan yang identik di atmosfer nitrogen dan helium (gambar 2), perilaku di bawah kondisi nitrogen hampir sama dengan argon, sedangkan itu berubah secara signifikan di bawah atmosfer helium yang mengalir. Peningkatan langkah kehilangan massa pertama sekitar 18 poin persentase (dari 47% menjadi hampir 65%) dan akibatnya, penurunan langkah kehilangan massa kedua dengan jumlah yang sama (dari 53% menjadi 35%) diamati. Selain itu, kedua langkah kehilangan massa bergeser ke suhu yang lebih rendah, yang ditunjukkan oleh penurunan suhu puncak DTG tertentu (4 K ke 7 K untuk puncak DTG pertama dan 11 K ke 15 K untuk puncak DTG kedua). Hal ini menunjukkan bahwa ada sesuatu yang berbeda yang terjadi di atmosfer helium daripada di atmosfer argon dan nitrogen.

Dalam literatur, 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 diusulkan sebagai mekanisme PirolisisPirolisis adalah penguraian termal senyawa organik dalam atmosfer inert.pirolisis asam asetilsalisilat [7]. Pengukuran yang dilakukan oleh NETZSCH dalam atmosfer nitrogen dan juga helium menggunakan teknik hipernasi, lebih tepatnya, TGA/STA yang dikombinasikan dengan FT-IR [6] dan GC-MS [8], mendukung hipotesis ini. Hal ini mengindikasikan bahwa sifat produk dekomposisi tidak bergantung pada atmosfer gas.

Perbedaan utama antara semua eksperimen ini adalah KepadatanDensitas massa didefinisikan sebagai rasio antara massa dan volume. kepadatan gas pembersih yang digunakan (lihat tabel 2). Ini berbeda secara maksimal dengan faktor 10.

Hal ini menunjukkan bahwa densitas yang lebih tinggi dari gas pembersih menciptakan tekanan balik yang lebih tinggi, yang mengakibatkan berkurangnya transfer komponen sampel yang mudah menguap ke atmosfer gas. Efek ini terutama terlihat ketika menggunakan helium, yang memiliki KepadatanDensitas massa didefinisikan sebagai rasio antara massa dan volume. kepadatan yang jauh lebih rendah daripada nitrogen atau argon. Karena Reaksi penguraianReaksi penguraian adalah reaksi yang diinduksi secara termal dari senyawa kimia yang membentuk produk padat dan/atau gas. reaksi penguraian yang sebenarnya tidak bergantung pada atmosfer gas inert di sekitarnya [10], mungkin PenguapanPenguapan suatu unsur atau senyawa adalah transisi fase dari fase cair ke uap. Ada dua jenis penguapan: penguapan dan pendidihan.penguapan paralellah yang paling terpengaruh.

Fakta bahwa dekomposisi terjadi pada suhu yang sedikit lebih rendah pada helium (misalnya, puncak DTG pada 183°C dibandingkan dengan 187°C pada nitrogen dan sekitar 190°C pada argon) disebabkan oleh Konduktivitas TermalKonduktivitas termal (λ dengan satuan W/(m-K)) menggambarkan pengangkutan energi - dalam bentuk panas - melalui benda bermassa sebagai hasil dari gradien suhu (lihat gbr. 1). Menurut hukum termodinamika kedua, panas selalu mengalir ke arah suhu yang lebih rendah.konduktivitas termal yang lebih tinggi dari gas ini (lihat tabel 3). Pada kisaran suhu di mana radiasi termal hanya memainkan peran kecil, sampel mencapai suhu reaksi dalam gas pembersih dengan Konduktivitas TermalKonduktivitas termal (λ dengan satuan W/(m-K)) menggambarkan pengangkutan energi - dalam bentuk panas - melalui benda bermassa sebagai hasil dari gradien suhu (lihat gbr. 1). Menurut hukum termodinamika kedua, panas selalu mengalir ke arah suhu yang lebih rendah.konduktivitas termal yang lebih tinggi sedikit lebih awal.

Tabel 2: Nilai densitas pada 0°C dan tekanan normal dari berbagai gas pembersih

Tabel 3: Nilai Konduktivitas TermalKonduktivitas termal (λ dengan satuan W/(m-K)) menggambarkan pengangkutan energi - dalam bentuk panas - melalui benda bermassa sebagai hasil dari gradien suhu (lihat gbr. 1). Menurut hukum termodinamika kedua, panas selalu mengalir ke arah suhu yang lebih rendah.konduktivitas termal dalam kondisi standar dari berbagai gas pembersih

Kesimpulan

Contoh berikut ini menunjukkan bahwa atmosfer gas yang dipilih dapat memiliki dampak yang kuat pada hasil pengukuran termogravimetri, bahkan jika gas pembersih tidak bertindak sebagai mitra reaksi. KepadatanDensitas massa didefinisikan sebagai rasio antara massa dan volume. Kepadatan gas yang sangat bervariasi dapat berdampak pada transfer senyawa gas dari permukaan sampel ke atmosfer gas di sekitarnya - terutama jika terjadi PenguapanPenguapan suatu unsur atau senyawa adalah transisi fase dari fase cair ke uap. Ada dua jenis penguapan: penguapan dan pendidihan.penguapan.