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不活性雰囲気下でのクラブラン酸カリウムの安定性は?

はじめに

クラブラン酸はペニシリン系抗生物質と併用されるが、その理由は、ほとんどのペニシリン系抗生物質を不活性化するβ-ラクタマーゼを分泌する細菌の抗生物質耐性を克服するためである。一般的には、カリウム塩であるクラブラン酸カリウムの形で使用される[1]。

クラブラン酸カリウムの分解に関する知識は、その安定性、ひいては保存期間(医薬品が使用、消費、販売に適さなくなることなく保存できる期間を指す)を向上させるために極めて重要である[3]。

以下では、DSCとTGAによるクラブラン酸カリウムの熱挙動の調査について述べる。

主要な官能基と結合を特徴とするクラブラン酸カリウム(C8H8KNO5)の化学構造。
1) クラブラン酸カリウム(C8H8KNO5)の構造 [2]

測定条件

を用いた測定では、NETZSCH DSC 204 F1 Phoenix®の測定では、試料(2.67 mg)をピアス付きの密閉アルミパンに入れ、窒素雰囲気下(40 ml/min)、-80℃~250℃の温度範囲で10 K/minの昇温速度で加熱した。TGA測定は、NETZSCH TG 209F1 Libra® を用いて、室温から600℃の間で同じ条件下で行った。試料質量は5.34mgであった。

テスト結果

図2は、室温から220℃までの温度範囲におけるDSC測定結果を示している。77℃の最初のDSCピークは、TGA測定で観察された1.8%の質量損失に関連している(図3)。この幅広い効果の形状、温度範囲、吸熱(吸熱性)反応であることから、表面水の放出が示唆される。

クラブラン酸カリウムのDSCグラフは、77.3℃にピークを持ち、187.4℃でオンセットする熱分析を示し、加熱反応を示している。
2) クラブラン酸カリウムの220℃加熱時のDSC測定
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3) クラブラン酸カリウムとその一次誘導体(破線)の600℃加熱時のTGA曲線(実線

クラブラン酸カリウムの分解の開始は、両方の方法で検出することができる:DSC曲線では、187℃(オンセット温度)で急激な発熱(発熱性)が始まり、この温度でTGA測定では11%の質量減少が記録された。

この温度で、TGA測定は11%の質量減少を記録した。劣化は200℃から400℃の間で42%の質量減少を示しながら続く(図3)。400°Cから600°Cの間では、さらに13%の質量減少が起こり、420°Cで最大分解率に達する。

結論

クラブラン酸カリウムの600℃への加熱は、吸着水の蒸発から始まる。その後、187℃、313℃、420℃の最大分解速度で3段階に分解する。DSCとTGAは相補的な方法である。DSC曲線における吸熱(吸熱性)に伴うTGA曲線における質量減少は、揮発性物質の放出を示す。一方、DSC曲線における鋭い発熱(発熱性)ピークと質量減少の組み合わせは、むしろ劣化によるものである。この情報は、FT-IRシステムのような発生ガス分析器と組み合わせたTGAによる測定で確認することができる(NETZSCH Application Note 118のクラブラン酸カリウムのTGA-FT-IR分析を参照)。

Literature

  1. [1]
    https://en.wikipedia.org/wiki/Clavulanic_acid
  2. [2]
    https://commons.wikimedia.org/wiki/File:カリウム_クラブラナート_構造.svg
  3. [3]
    https://en.wikipedia.org/wiki/Shelf_life
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