Inleiding
In de farmacie is er nauwelijks een werkzame stof waarover meer is geschreven dan acetylsalicylzuur (kortweg ASA; in Engels- en Duitstalige landen wordt de merknaam Aspirin™ zelfs vaak als synoniem gebruikt). Het succesverhaal begon aan het einde van de 19e eeuw toen Dr. Felix Hoffmann de stof voor het eerst zonder onzuiverheden synthetiseerde in de BAYER-laboratoria. Tegenwoordig is het nog steeds een van de populairste farmaceutische middelen, dat wordt gebruikt in een breed therapeutisch gebied. Het behoort tot de groep van niet-steroïde anti-inflammatoire geneesmiddelen (NSAID's) en is geïndiceerd voor de behandeling van pijn, koorts en ontstekingen. Daarnaast wordt het gebruikt om herhaling van een hartaanval of beroerte te voorkomen bij patiënten met een hoog risico. In 1977 werd ASA als pijnstiller toegevoegd aan de "lijst van essentiële geneesmiddelen" van de WHO (Wereldgezondheidsorganisatie). [1]
Dit is de laatste van vier toepassingsadviezen die in meer detail het thermische gedrag van acetylsalicylzuur onderzoeken; de eerste drie gingen over ontleding in verschillende gasatmosferen, ontledingskinetiek en de resulterende gassoorten [2, 3, 4].
Experimenteel
Voor het onderzoek naar de thermische ontleding van acetylsalicylzuur werden thermogravimetrische metingen (TGA) uitgevoerd met de NETZSCH TG 209 Libra® onder een heliumatmosfeer. Voor ondersteunende interpretatie was de thermische analyzer bovendien gekoppeld aan een 403 Aëolos® quadrupool massaspectrometer. De exacte meetomstandigheden staan in tabel 1.
Tabel 1: Meetparameter
| Parameter | Acetylsalicylzuur |
|---|---|
| Analysator | TG 209 Libra® met QMS 403 Aëolos® |
| Monsterhouder | TGA, type S |
| Kroes | Al2O3, 85 μl, open |
| Monstermassa | 8.35 mg |
| Temperatuurprogramma | RT tot 500 °C, verwarmingssnelheid 10 K/min |
| Atmosfeer | Helium* (100 ml/min) |
*In dit werk was een heliumatmosfeer in overeenstemming met de metingen in de eerdere Application Notes 208, 209 en 210 (deel 1 tot en met 3).
Meetresultaten en discussie
De PyrolysePyrolyse is de thermische ontbinding van organische verbindingen in een inerte atmosfeer.pyrolyse van acetylsalicylzuur vertoont twee massaverliesstappen (figuur 1). De eerste massaverliesstap van 66,4% wordt geassocieerd met een piek in de massaverliessnelheid (DTG) bij 170°C. De tweede massaverliesstap bedraagt 33,4% met een piek in de DTG-curve bij 327°C.
De massaspectrometerkoppeling die werd gebruikt om meer inzicht te krijgen in de PyrolysePyrolyse is de thermische ontbinding van organische verbindingen in een inerte atmosfeer.pyrolyse van acetylsalicylzuur laat een complex profiel zien voor de uitgassing in de twee massaverliesstappen (figuur 2). Voor nader onderzoek werden de massaspectra van de respectieve stappen geëxtraheerd en onderworpen aan een databasevergelijking met de "NIST MS Library".
Databaseanalyse van de eerste massaverliesstap laat voornamelijk een overlappend vrijkomen van acetylzuur en salicylzuur zien, wat duidt op afbraak van de acetylfunctionaliteit van acetylsalicylzuur (figuur 3). Naast de twee belangrijkste uitgassingsproducten zijn er ook hogere massagetallen (> 138 u) in het spectrum vertegenwoordigd, die kunnen worden toegeschreven aan de dimeer van salicylzuur. Bovendien kan gedeeltelijke VerdampingDe verdamping van een element of verbinding is een faseovergang van de vloeibare fase naar damp. Er bestaan twee soorten verdamping: verdamping en koken.verdamping van het niet-ontbonden acetylsalicylzuur tijdens de eerste massaverliesstap niet als mogelijkheid worden uitgesloten, aangezien alle hoofdmassa's van het acetylsalicylzuurspectrum (43, 60, 92, 120, 138 u) worden overlapt door de eerder genoemde ontledingsproducten.
De tweede massaverliesstap wordt voornamelijk gedomineerd door het vrijkomen van het dimeer van salicylzuur. Vooral in het lagere massabereik (< 60u) zijn echter verschillen met het databasespectrum te zien, wat duidt op het vrijkomen van extra gassoorten (figuur 4).
Door de gedetecteerde uitgassingsproducten kan een temperatuurafhankelijk beeld van het uitgassingsgedrag worden samengesteld. Hiertoe werden specifieke massagetallen van de afzonderlijke uitgassende producten geselecteerd en uitgezet in vergelijking met de massaverliescurve (figuur 5). De overeenkomstige presentatie illustreert overlapping van de thermische afbraak van acetylsalicylzuur en VerdampingDe verdamping van een element of verbinding is een faseovergang van de vloeibare fase naar damp. Er bestaan twee soorten verdamping: verdamping en koken.verdamping van salicylzuur gevormd als ontledingsproduct binnen de eerste massaverliesstap. Het wordt ook duidelijk dat de vorming en VerdampingDe verdamping van een element of verbinding is een faseovergang van de vloeibare fase naar damp. Er bestaan twee soorten verdamping: verdamping en koken.verdamping van de oligomeren van salicylzuur al begint in hetzelfde temperatuurbereik en het dominante afbraakproces is in het volgende temperatuurverloop.
Samenvatting
De combinatie van thermogravimetrie en massaspectrometrie is een krachtig hulpmiddel om diepgaand inzicht te krijgen in thermische ontledingsprocessen en de gassen die daarbij vrijkomen. Door koppeling met een massaspectrometer kan een overzicht van temperatuurafhankelijke uitgassingsproducten worden verkregen dat van vergelijkbare hoge kwaliteit is als de methode waarbij thermogravimetrie met infraroodspectroscopie wordt gecombineerd. Door het specifiekere karakter van de massaspectra kunnen door koppeling met een massaspectrometer echter preciezere conclusies worden getrokken met betrekking tot de vrijkomende gassoorten.
Samenvattend kan worden gesteld dat de thermische ontleding van acetylsalicylzuur in een heliumatmosfeer plaatsvindt in een tweestapsproces dat bestaat uit de scheiding van de acetylfunctionaliteit en het daarmee gepaard gaande vrijkomen van azijnzuur samen met de VerdampingDe verdamping van een element of verbinding is een faseovergang van de vloeibare fase naar damp. Er bestaan twee soorten verdamping: verdamping en koken.verdamping van salicylzuur in oligomere vorm (bijv. dimeer). Een gasanalytische blik op de respectieve massaverliesstappen toonde aan dat de twee processen elkaar gedeeltelijk overlapten door het gelijktijdig vrijkomen van azijnzuur en salicylzuur in de eerste massaverliesstap.
Gedetailleerde analyse van de verkregen MS-spectra suggereert dat niet alle uitgassende producten toegankelijk zijn door middel van de directe koppeling van TGA aan een massaspectrometer. Zo was het, vooral in de tweede verliesstap, slechts mogelijk om duidelijk delen van de waargenomen massagetallen toe te wijzen. De combinatie van gaschromatografie en massaspectrometrie (GC-MS), zoals al aangetoond in deel 3 van deze applicatie notitie serie, heeft echter een nog meer gespecialiseerde koppelingsmethode, die speciaal ontwikkeld is voor dit soort taken [4].