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열 중량 측정 및 GC-MS를 통한 아세틸살리실산의 열분해에 대한 심층적인 통찰력, 1부

소개

소개 약학에서 아세틸살리실산(또는 줄여서 ASA, 영어권 국가에서는 아스피린™이라는 브랜드명이 동의어로 사용되기도 함)보다 더 많이 쓰여진 활성 성분은 거의 없습니다. 아스피린의 성공 스토리는 19세기 말 펠릭스 호프만 박사가 바이엘 연구소에서 처음으로 불순물 없이 이 물질을 합성하면서 시작되었습니다. 오늘날에도 여전히 광범위한 치료 범위에서 가장 많이 사용되는 의약품 중 하나입니다. 비스테로이드성 항염증제(NSAID) 그룹에 속하며 통증, 발열 및 염증 치료에 사용됩니다. 또한 고위험 환자의 심장 마비 또는 뇌졸중 재발을 예방하는 데 사용됩니다. 1977년 ASA는 WHO(세계보건기구)의 '필수의약품 목록'에 진통제로 추가되었습니다. [1]

이 글은 아세틸살리실산의 열 거동을 자세히 살펴보는 네 가지 애플리케이션 노트 중 하나입니다: 다양한 가스 분위기에서의 분해, 분해 동역학 및 생성되는 가스 종류. [2, 3, 4]

결과 및 토론

아세틸살리실산의 열분해를 조사하기 위해 열중량 측정(TGA)은 NETZSCH STA 449 F3 Jupiter® , GC-MS 시스템(Agilent 8890 가스 크로마토그래프 및 Agilent 5975 MSD)과 결합하여 수행했습니다. 퍼지 가스 분위기로 헬륨과 같은 불활성 가스를 사용했습니다. 측정 조건에 대한 자세한 정보는 표 1에 요약되어 있습니다.

표 1: STA 측정 파라미터

파라미터아세틸살리실산
시료 질량4.96 mg
분위기헬륨
CrucibleAl2O3, 85µl, 개방형
온도 프로그램RT ~ 50 °C, 10 K/min
유량100 ml/min
샘플 홀더TGA, 유형 S

아세틸살리실산의 열분해는 두 가지 질량 손실 단계를 나타냅니다(그림 1 참조). 66.4%의 첫 번째 질량 손실은 170°C에서 질량 손실률(DTG)의 피크와 관련이 있습니다. 두 번째 질량 손실 단계는 327°C에서 DTG 곡선의 피크와 함께 33.4%에 달합니다.

열분해 생성물에 대한 통찰력을 제공하기 위해 복잡한 가스 혼합물을 분리하고 다른 구성 성분을 식별하기 위해 TGA-GC-MS 커플 링을 사용했습니다. GC-MS의 측정 파라미터는 표 2에 설명되어 있습니다.

1) 헬륨 분위기에서 아세틸살리실산의 온도 의존적 질량 손실(TGA) 및 질량 손실률(DTG)

표 2: GC-MS 측정 파라미터

파라미터크라이오 트래핑 모드
컬럼Agilent HP-5ms
컬럼 길이30 m
컬럼 직경0.25 mm
크라이오 트랩-50°C, 45분
컬럼 직경40°C, 등온선, 48분 40°C ~ 300°C, 15K/min
가스 분위기He
컬럼 흐름(분할)2 ml/min(5:1)
밸브1분마다

방출된 가스는 크라이오 트랩에서 매분마다 샘플링되었습니다. 열무게 측정 실행 후, 크라이오 트랩을 -50°C에서 300°C로 300K/min의 가열 속도로 가열하여 응축된 화합물을 기화시키고 GC 컬럼(15K/min으로 가열)을 통해 분리하도록 했습니다. 이 방법은 부산물의 농축을 증가시키고 우수한 분리를 가능하게 합니다. 결과 총 이온 전류는 그림 2에 표시되어 있습니다. 각 피크에 대해 검출된 MS 스펙트럼을 NIST 라이브러리와 비교하면 히트 품질이 우수한 여러 화합물을 얻을 수 있습니다. 그림 3과 4에는 유지 시간이 59.31분과 60.89분인 피크에 대한 식별 예가 나와 있습니다. 아세트산, 페놀, 살리실산, 아세틸살리실산 외에도 문헌에 명시된 2-하이드록시 벤조산의 고리형 올리고머도 발견되었습니다. 이 분석을 통해 분해와 증발이 동시에 일어난다는 것을 알 수 있으며, 나아가 두 가지 질량 손실 단계가 분리되지 않는 이유를 설명할 수 있습니다.

2) 냉동 트랩으로 수집한 아세틸살리실산의 진화된 분해 산물의 크로마토그램

라이브러리 검색

보존 시간 [분]이름히트 품질
49.89아세트산91
55.58페놀96
56.63아세트산 페닐 에스테르90
59.312-하이드록시벤조산(=살리실산)97
60.89아세틸살리실산81
62.94페닐 살리실레이트95
63.84잔톤97
64.79

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

(2-하이드록시벤조산의 이합체)

64
71.022,10,18-트리옥사테트라시클로[18.4.0.0(4,9).0(12,17)] 테트라코사-1(24),4,6,8,12,14,16,20,22-nonaene-3,11, 19-트리온(2-하이드록시벤조산의 삼원체)90
3) 59.31분 측정 스펙트럼(빨간색, 상단)과 2-하이드록시벤조산의 라이브러리 스펙트럼(파란색, 하단)을 비교한 결과입니다
4) 아스피린(아세틸살리실산, 파란색, 하단)의 라이브러리 스펙트럼과 비교한 60.89분(빨간색, 상단)에서 측정한 스펙트럼

결론

열 중량 분석과 GC-MS(기체 크로마토그래피/질량 분석)의 조합은 열 분해 공정과 그 결과 방출되는 가스에 대한 심층적인 통찰력을 얻을 수 있는 강력한 기술 기법입니다. 헬륨 분위기에서 아세틸살리실산이 열분해되면 최소 9가지 이상의 화합물로 구성된 복잡한 가스 혼합물이 방출됩니다. TGA-FT-IR(열평형에 결합된 푸리에 변환 적외선 분광법)의 이전 연구에 따르면 첫 번째 질량 손실 단계에서는 아세트산과 살리실산이 방출되는 반면, 두 번째 질량 손실 단계는 복잡한 탈포화 반응의 결과인 것으로 나타났습니다. GC-MS의 기능은 FT-IR이 한계에 도달하는 지점에서 시작되며 동시에 방출되는 가스의 혼합물에 대한 훨씬 더 깊은 통찰력을 제공합니다. TGA-GC-MS는 이들을 분리하고 식별할 수 있습니다.

Literature

  1. [1]
  2. [2]
    AN 209 - 동역학 분석을 통한 아세틸살리실산 열분해에 대한 심층적 통찰, 2부
  3. [3]
    AN 210 - 열중량 측정을 통한 아세틸살리실산의 열분해에 대한 심층적인 통찰력 - 다양한 기체 대기압에서의 측정, 3부
  4. [4]
    AN 211 - 열 중량 측정 및 질량 분석법을 통한 아세틸살리실산의 열분해에 대한 심층 분석, 4부
  5. [5]
    그레고리 T. 롱, 세르게이 뱌조프킨, 니콜리 갬블, 찰스 A. 와이트, 제약 과학 저널, 91권 3호, 2002년 3월호
  6. [6]
    AN 136 - 아세틸 살리실산과 아스피린의 열적 거동에 대하여