Approfondimento sulla pirolisi dell'acido acetilsalicilico mediante termogravimetria e GC-MS, parte 1

Introduzione

In farmacia non c'è quasi nessun principio attivo su cui si sia scritto di più dell'acido acetilsalicilico (o ASA in breve; nei paesi di lingua inglese anche il nome di marca Aspirin™ è spesso usato come sinonimo). La sua storia di successo è iniziata alla fine del XIX secolo, quando il Dr. Felix Hoffmann sintetizzò per la prima volta la sostanza nei laboratori BAYER senza impurità. Al giorno d'oggi, è ancora uno dei farmaci più popolari, utilizzato in un ampio spettro terapeutico. Appartiene al gruppo dei farmaci antinfiammatori non steroidei (FANS) ed è indicato per il trattamento di dolore, febbre e infiammazione. Inoltre, viene utilizzato per prevenire le recidive di infarto o ictus in pazienti ad alto rischio. Nel 1977, l'ASA è stato aggiunto come analgesico alla "lista dei farmaci essenziali" dell'OMS (Organizzazione Mondiale della Sanità). [1]

Questa è una delle quattro note applicative che esaminano in dettaglio il comportamento termico dell'acido acetilsalicilico: Decomposizione in diverse atmosfere gassose, cinetica di Reazione di decomposizioneUna reazione di decomposizione è una reazione termicamente indotta di un composto chimico che forma prodotti solidi e/o gassosi. decomposizione e specie gassose risultanti. [2, 3, 4]


Tabella 1: Parametri di misura STA

Parametro

Acido acetilsalicilico

Massa del campione

4.96 mg

Atmosfera

Elio

Crogiolo

Al2O3, 85 μl, aperto

Programma di temperatura

Da RT a 50 °C, 10 K/min

Velocità di flusso

100 ml/min

Supporto del campione

TGA, tipo S

Risultati e discussione

Per studiare la Reazione di decomposizioneUna reazione di decomposizione è una reazione termicamente indotta di un composto chimico che forma prodotti solidi e/o gassosi. decomposizione termica dell'acido acetilsalicilico, sono state effettuate misure termogravimetriche (TGA) con il sistema NETZSCH STA 449 F3 Jupiter® , accoppiato a un sistema GC-MS (gascromatografo Agilent 8890 e MSD Agilent 5975). Come atmosfera per il gas di spurgo sono stati utilizzati gas inerti come l'elio. Le informazioni dettagliate sulle condizioni di misura sono riassunte nella tabella 1.

La PirolisiLa pirolisi è la decomposizione termica di composti organici in atmosfera inerte.pirolisi dell'acido acetilsalicilico presenta due fasi di perdita di massa (vedi figura 1). La prima perdita di massa, pari al 66,4%, è correlata a un picco nel tasso di perdita di massa (DTG) a 170°C. La seconda fase di perdita di massa ammonta al 33,4% con un picco nella curva DTG a 327°C.

Al fine di fornire informazioni sui prodotti di PirolisiLa pirolisi è la decomposizione termica di composti organici in atmosfera inerte.pirolisi, l'accoppiamento TGA-GC-MS è stato utilizzato per separare la complessa miscela di gas e identificare i diversi componenti. I parametri di misura per la GC-MS sono descritti nella tabella 2.

1) Perdita di massa in funzione della temperatura (TGA) e del tasso di perdita di massa (DTG) dell'acido acetilsalicilico in atmosfera di elio

Tabella 2: Parametri di misura GC-MS

Parametro

Modalità di crio-trappolaggio

Colonna

Agilent HP-5ms

Lunghezza della colonna

30 m

Diametro della colonna

0.25 mm

Trappola criogenica

-50°C, 45 min

Temperatura della colonna

40°C, isoterma, 48 min

da 40°C a 300°C, 15 K/min

Atmosfera di gas

He

Flusso della colonna (split)

2 ml/min (5:1)

Valvola

Ogni 1 min

I gas rilasciati sono stati campionati ogni minuto sulla trappola criogenica. Dopo la corsa termogravimetrica, la trappola criogenica è stata riscaldata da -50°C a 300°C a una velocità di riscaldamento di 300 K/min per vaporizzare i composti condensati e farli separare sulla colonna GC (riscaldata a 15 K/min). Questo metodo aumenta la concentrazione dei prodotti secondari e consente un'eccellente separazione. La corrente ionica totale risultante è visualizzata nella figura 2. Confrontando gli spettri MS rilevati per ciascun picco con il NIST library si ottiene un numero di composti con un'eccellente qualità di identificazione. Esempi di identificazione sono mostrati nelle figure 3 e 4 per i picchi con un tempo di ritenzione di 59,31 min e 60,89 min. Oltre all'acido acetico, al fenolo, all'acido salicilico e all'acido acetilsalicilico, sono stati trovati anche oligomeri ciclici dell'acido 2-idrossi-benzoico, come indicato in letteratura. Questa analisi rivela che la Reazione di decomposizioneUna reazione di decomposizione è una reazione termicamente indotta di un composto chimico che forma prodotti solidi e/o gassosi. decomposizione e l'evaporazione avvengono contemporaneamente e spiega inoltre perché le due fasi di perdita di massa non sono separate.

2) Cromatogramma dei prodotti di Reazione di decomposizioneUna reazione di decomposizione è una reazione termicamente indotta di un composto chimico che forma prodotti solidi e/o gassosi. decomposizione evoluti dell'acido acetilsalicilico raccolti dalla trappola criogenica

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Tempo di ritenzione [min]

Nome

Qualità del colpo
49.89

Acido acetico

91
55.58

Fenolo

96
56.63

Estere fenilico dell'acido acetico

90
59.31

acido 2-idrossibenzoico (= acido salicilico)

97
60.89

Acido acetilsalicilico

81
62.94

Salicilato di fenile

95
63.84

Xantone

97
64.79

6H,12H-Dibenzo[b,f][1,5]dioxocin-6,12-dione

(Dimero dell'acido 2-idrossibenzoico)

64
71.02

2,10,18-Trioxatetracyclo[18.4.0.0(4,9).0(12,17)]

tetracosa-1(24),4,6,8,12,14,16,20,22-nonaene-3,11,

19-trione (trimero dell'acido 2-idrossibenzoico)

90
3) Spettro misurato a 59,31 min (rosso, in alto) rispetto allo spettro library dell'acido 2-idrossibenzoico (blu, in basso)
4) Spettro misurato a 60,89 min (rosso, in alto) rispetto allo spettro di library dell'aspirina (acido acetilsalicilico, blu, in basso)

Conclusione

La combinazione di termogravimetria e GC-MS (gascromatografia/spettrometria di massa) è una tecnica potente per ottenere una conoscenza approfondita dei processi di Reazione di decomposizioneUna reazione di decomposizione è una reazione termicamente indotta di un composto chimico che forma prodotti solidi e/o gassosi. decomposizione termica e dei gas rilasciati. La Reazione di decomposizioneUna reazione di decomposizione è una reazione termicamente indotta di un composto chimico che forma prodotti solidi e/o gassosi. decomposizione termica dell'acido acetilsalicilico in atmosfera di elio produce una complessa miscela di gas con almeno nove diversi composti rilasciati. Studi precedenti condotti mediante TGA-FT-IR (spettroscopia infrarossa a trasformata di Fourier accoppiata a una termobilancia) hanno dimostrato che la prima fase di perdita di massa rilascia acido acetico e acido salicilico, mentre la seconda fase di perdita di massa è il risultato di una Reazione di decomposizioneUna reazione di decomposizione è una reazione termicamente indotta di un composto chimico che forma prodotti solidi e/o gassosi. reazione di decomposizione complessa. La capacità della GC-MS inizia dove l'FT-IR raggiunge i suoi limiti e fornisce una visione molto più approfondita delle miscele di gas rilasciati simultaneamente. La TGA-GCMS è in grado di separarli e identificarli.

Literature

  1. [1]
    www.bayer.com/en/products/aspirin
  2. [2]
    AN 209 - Approfondimento sulla PirolisiLa pirolisi è la decomposizione termica di composti organici in atmosfera inerte.pirolisi dell'acido acetilsalicilico mediante analisi cinetica, parte 2
  3. [3]
    AN 210 - Approfondimento sulla PirolisiLa pirolisi è la decomposizione termica di composti organici in atmosfera inerte.pirolisi dell'acido acetilsalicilico mediante misure termogravimetrichein varie atmosfere gassose, parte 3
  4. [4]
    AN 211 - Approfondimento sulla PirolisiLa pirolisi è la decomposizione termica di composti organici in atmosfera inerte.pirolisi dell'acido acetilsalicilico mediante termogravimetria e spettrometriadi massa , parte 4
  5. [5]
    Gregory T. Long, Sergey Vyazovkin, Nicoleigh Gamble, Charles A. Wight, Journal of Pharmaceutical Sciences, Vol. 91, No. 3, March 2002
  6. [6]
    AN 136 - Sul comportamento termico dell'acido acetilsalicilico e dell'aspirina