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Uma visão mais profunda da pirólise do ácido acetilsalicílico por meio de termogravimetria e GC-MS, Parte 1

Introdução

Na farmácia, dificilmente existe um ingrediente ativo sobre o qual se tenha escrito mais do que sobre o ácido acetilsalicílico (ou ASA; nos países de língua inglesa, até mesmo o nome comercial Aspirin™ é frequentemente usado como sinônimo). Sua história de sucesso começou no final do século 19, quando o Dr. Felix Hoffmann sintetizou a substância nos laboratórios da BAYER pela primeira vez sem impurezas. Atualmente, ainda é um dos produtos farmacêuticos mais populares usados em uma ampla faixa terapêutica. Pertence ao grupo dos antiinflamatórios não esteroidais (AINEs) e é indicado para o tratamento de dor, febre e inflamação. Além disso, é usado para prevenir a recorrência de ataques cardíacos ou derrames em pacientes de alto risco. Em 1977, o AAS foi adicionado como analgésico à "lista de medicamentos essenciais" da OMS (Organização Mundial da Saúde). [1]

Esta é uma das quatro notas de aplicação que examinam com mais detalhes o comportamento térmico do ácido acetilsalicílico: Reação de decomposiçãoUma reação de decomposição é uma reação induzida termicamente de um composto químico que forma produtos sólidos e/ou gasosos. Decomposição em diferentes atmosferas de gás, cinética de Reação de decomposiçãoUma reação de decomposição é uma reação induzida termicamente de um composto químico que forma produtos sólidos e/ou gasosos. decomposição e as espécies de gás resultantes. [2, 3, 4]


Tabela 1: Parâmetros de medição da STA

Parâmetro

Ácido acetilsalicílico

Massa da amostra

4.96 mg

Atmosfera

Hélio

Cadinho

Al2O3, 85 μl, aberto

Programa de temperatura

RT a 50 °C, 10 K/min

Taxa de fluxo

100 ml/min

Suporte de amostra

TGA, Tipo S

Resultados e discussão

Para a investigação da Reação de decomposiçãoUma reação de decomposição é uma reação induzida termicamente de um composto químico que forma produtos sólidos e/ou gasosos. decomposição térmica do ácido acetilsalicílico, foram realizadas medições termogravimétricas (TGA) com o equipamento NETZSCH STA 449 F3 Jupiter® , acoplado a um sistema GC-MS (cromatógrafo a gás Agilent 8890 e Agilent 5975 MSD). Gases inertes, como o hélio, foram usados como atmosfera de gás de purga. As informações detalhadas sobre as condições de medição estão resumidas na tabela 1.

A PiróliseA pirólise é a decomposição térmica de compostos orgânicos em uma atmosfera inerte.pirólise do ácido acetilsalicílico apresenta duas etapas de perda de massa (veja a figura 1). A primeira perda de massa de 66,4% está relacionada a um pico na taxa de perda de massa (DTG) a 170°C. A segunda etapa de perda de massa é de 33,4% com um pico na curva DTG a 327°C.

Para fornecer informações sobre os produtos de PiróliseA pirólise é a decomposição térmica de compostos orgânicos em uma atmosfera inerte.pirólise, o acoplamento TGA-GC-MS foi usado para separar a mistura complexa de gases e identificar os diferentes componentes. Os parâmetros de medição para GC-MS estão descritos na tabela 2.

Gráficos TGA e DTG mostrando a perda de massa dependente da temperatura do ácido acetilsalicílico em hélio, destacando as principais temperaturas.
1) Perda de massa dependente da temperatura (TGA) e taxa de perda de massa (DTG) do ácido acetilsalicílico em uma atmosfera de hélio

Tabela 2: Parâmetros de medição GC-MS

Parâmetro

Modo de armadilha criogênica

Coluna

Agilent HP-5ms

Comprimento da coluna

30 m

Diâmetro da coluna

0.25 mm

Armadilha criogênica

-50°C, 45 min

Temperatura da coluna

40°C, isoterma, 48 min

40°C a 300°C, 15 K/min

Atmosfera de gás

He

Fluxo da coluna (divisão)

2 ml/min (5:1)

Válvula

A cada 1 minuto

Os gases liberados foram amostrados a cada minuto no cryo trap. Após a execução termogravimétrica, a armadilha criogênica foi aquecida de -50°C a 300°C a uma taxa de aquecimento de 300 K/min para vaporizar os compostos condensados e deixá-los se separar na coluna de GC (que foi aquecida a 15 K/min). Esse método aumenta a concentração de produtos secundários e permite uma excelente separação. A corrente total de íons resultante é exibida na figura 2. A comparação dos espectros MS detectados para cada pico com a lista do NIST libraproduz vários compostos com excelente qualidade de acerto. Exemplos de identificação são mostrados para os picos com um tempo de retenção de 59,31 min e 60,89 min nas figuras 3 e 4. Além do ácido acético, do fenol, do ácido salicílico e do ácido acetilsalicílico, também foram encontrados oligômeros cíclicos do ácido 2-hidroxibenzóico, conforme indicado na literatura. Essa análise revela que a Reação de decomposiçãoUma reação de decomposição é uma reação induzida termicamente de um composto químico que forma produtos sólidos e/ou gasosos. decomposição e a evaporação ocorrem simultaneamente e, além disso, explica por que as duas etapas de perda de massa não são separadas.

Cromatograma exibindo produtos de decomposição evoluídos do ácido acetilsalicílico ao longo do tempo, destacando os principais picos do composto.
2) Cromatograma dos produtos de Reação de decomposiçãoUma reação de decomposição é uma reação induzida termicamente de um composto químico que forma produtos sólidos e/ou gasosos. decomposição evoluídos do ácido acetilsalicílico coletados pela armadilha criogênica

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Tempo de retenção [min]

Nome

Qualidade de acerto
49.89

Ácido acético

91
55.58

Fenol

96
56.63

Éster fenílico do ácido acético

90
59.31

ácido 2-hidroxibenzóico (= ácido salicílico)

97
60.89

Ácido acetilsalicílico

81
62.94

Salicilato de fenila

95
63.84

Xantona

97
64.79

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

(dímero do ácido 2-hidroxibenzóico)

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-triona (trímero do ácido 2-hidroxibenzóico)

90
Comparação do espectro medido do ácido 2-hidroxibenzóico (azul) e outra amostra (vermelho) com picos marcados para análise.
3) Espectro medido em 59,31 min (vermelho, parte superior) comparado ao espectro da biblioteca do ácido 2-hidroxibenzóico (azul, parte inferior)
Comparação entre o espectro de massa medido da aspirina (azul) e os dados da amostra (vermelho), mostrando os principais picos e a estrutura molecular.
4) Espectro medido em 60,89 min (vermelho, parte superior) em comparação com o espectro da biblioteca de aspirina (ácido acetilsalicílico, azul, parte inferior)

Conclusão

A combinação de termogravimetria e GC-MS (cromatografia gasosa/espectrometria de massa) é uma técnica poderosa para obter insights profundos sobre os processos de Reação de decomposiçãoUma reação de decomposição é uma reação induzida termicamente de um composto químico que forma produtos sólidos e/ou gasosos. decomposição térmica e os gases resultantes liberados. A decomposição térmica do ácido acetilsalicílico em uma atmosfera de hélio resulta em uma mistura de gás complexa de pelo menos nove compostos diferentes liberados. Estudos anteriores por TGA-FT-IR (espectroscopia de infravermelho por transformada de Fourier acoplada a uma termobalança) mostraram que a primeira etapa de perda de massa libera ácido acético e ácido salicílico, enquanto a segunda etapa de perda de massa é o resultado de uma Reação de decomposiçãoUma reação de decomposição é uma reação induzida termicamente de um composto químico que forma produtos sólidos e/ou gasosos. reação de decomposição complexa. A capacidade do GC-MS começa onde o FT-IR atinge suas limitações e fornece percepções muito mais profundas sobre misturas de gases liberados simultaneamente. A TGA-GCMS é capaz de separá-los e identificá-los.

Literature

  1. [1]
    www.bayer.com/en/products/aspirin
  2. [2]
    AN 209 - Informações mais detalhadas sobre a PiróliseA pirólise é a decomposição térmica de compostos orgânicos em uma atmosfera inerte.pirólise do ácido acetilsalicílico por meio de análise cinética, parte 2
  3. [3]
    AN 210 - Insights mais profundos sobre a PiróliseA pirólise é a decomposição térmica de compostos orgânicos em uma atmosfera inerte.pirólise doácido acetilsalicílicopor meio de medições termogravimétricasem várias atmosferas gasosas, parte 3
  4. [4]
    AN 211 - Insights mais profundos sobre a PiróliseA pirólise é a decomposição térmica de compostos orgânicos em uma atmosfera inerte.pirólise doácido acetilsalicílico por meio de termogravimetria e espectrometria demassa , 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 - Sobre o comportamento térmico do ácido acetilsalicílico e da aspirina
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