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TGA-FT-IR para entender melhor a degradação do clavulanato de potássio

Introdução

O clavulanato de potássio é um sal do ácido clavulânico. É um inibidor semi-sintético da beta-lactamase, contém um anel ß-lactâmico e se liga fortemente à ß-lactamase no local ativo ou próximo a ele. Ele ajuda a evitar que certas bactérias se tornem resistentes ao antibiótico amoxicilina. Portanto, o medicamento é usado em conjunto com penicilinas suscetíveis à ß-lactamase para tratar infecções causadas por organismos produtores de beta-lactamase [1, 3].

Recomenda-se o armazenamento do clavulanato de potássio em baixas temperaturas. O conhecimento sobre o curso de Reação de decomposiçãoUma reação de decomposição é uma reação induzida termicamente de um composto químico que forma produtos sólidos e/ou gasosos. decomposição do clavulanato de potássio ajuda a otimizar as condições de armazenamento e melhora sua estabilidade a longo prazo.

Uma investigação do comportamento de degradação do clavulanato de potássio foi realizada por meio do método TGA-FT-IR e é descrita a seguir.

Estrutura do clavulanato de potássio, com os principais grupos funcionais e conexões moleculares, ideal para análise farmacêutica.
1) Estrutura do clavulanato de potássio

Condições de medição

A medição de TGA foi realizada usando o TG 209 F1 Libra® acoplado a um espectrômetro FT-IR da Bruker Optics. Para essa medição, 10,51 mg de clavulanato de potássio foram colocados em um cadinho de alumina aberto e aquecidos da temperatura ambiente até 600°C a uma taxa de aquecimento de 10 K/min sob uma atmosfera dinâmica de nitrogênio (40 ml/min). Para identificar os gases liberados durante o processo de aquecimento, eles foram transferidos diretamente para a célula de gás do espectrômetro FT-IR por meio de uma linha de transferência de Teflon aquecida.

A curva TGA do clavulanato de potássio mostra uma queda na estabilidade térmica a 330,4 °C, com DTG indicando uma perda significativa de massa.
2) Curva TGA (linha sólida) do clavulanato de potássio durante o aquecimento a 600°C e seu primeiro derivado, DTG (linha tracejada)

Resultados da medição

A Figura 2 mostra a curva TGA na faixa de temperatura entre a temperatura ambiente e 600°C. A primeira perda de massa de 1,5%, que ocorre entre a temperatura ambiente e 110°C, resulta da liberação de água (Figura 3, espectro FT-IR dos produtos liberados a 47°C).

Espectro FT-IR característico da água a 47°C, mostrando picos de absorção distintos entre 4000-1000 cm-¹ para análise.
3) Espectro FT-IR característico para água, detectado a 47°C
Gráfico mostrando dados de condutividade elétrica de amostras redondas e retangulares de BiSeTe medidas em várias temperaturas.
4) Espectro FT-IR medido a 191°C (curva azul) em comparação com o espectro da biblioteca EPA-NIST para dióxido de carbono (espectro verde)

A degradação continua com uma perda de massa de 40% entre 200°C e 400°C. Além do dióxido de carbono, a fase gasosa inclui monóxido de carbono (faixa de número de onda de 2000 cm-1 a 2200 cm-1) e amônia (estrutura de banda dupla a aproximadamente 950 cm-1) a 329°C (Figura 5). Além disso, a amostra perde 8% da massa quando a temperatura atinge 600°C. Além da liberação de dióxido de carbono, monóxido de carbono e amônia, as bandas de absorção características do metano e do isobutano podem ser detectadas nessa etapa de perda de massa (figuras 6 e 7).

Espectro FT-IR medido a 329°C comparando as características de absorção de CO2 (azul) e amônia (verde) para análise de gás.
5) Espectro FT-IR medido a 329°C (parte superior, espectro azul) em comparação com o espectro da biblioteca EPA-NIST para monóxido de carbono (meio, espectro verde) e para amônia (parte inferior, espectro azul escuro)
Comparação do espectro FT-IR mostrando o metano medido (azul), a biblioteca EPA-NIST (rosa) e a biblioteca PNNL para amônia (verde) a 425 °C.
6) Espectro FT-IR medido a 425°C (parte superior, espectro azul) em comparação com o espectro da biblioteca EPA-NIST para metano (meio, espectro rosa) e com o espectro da biblioteca PNNL para amônia (parte inferior, espectro verde)
Comparação do espectro FT-IR a 452°C: espectro medido (azul) vs. espectro de isobutano da biblioteca EPA-NIST (verde).
7) Espectro FT-IR medido a 452°C (parte superior) em comparação com o espectro FT-IR da biblioteca EPA-NIST para isobutano (parte inferior)

Conclusão

O aquecimento do clavulanato de potássio a 600°C leva primeiro à evaporação da água da superfície. Depois disso, a substância se degrada em diferentes etapas, primeiro liberando dióxido de carbono e, em seguida, monóxido de carbono e amônia. Na última etapa de perda de massa entre 400°C e 600°C, o metano e o isobutano também são liberados.

Ao estudar a degradação por meio da termogravimetria, o acoplamento de uma termobalança a um espectrômetro FT-IR é um método adequado para realizar investigações detalhadas dos gases liberados. Um adaptador aquecido e uma linha de transferência permitem a transferência direta e rápida dos gases liberados para a célula de gás do sistema FT-IR. Essa hifenização economiza tempo de medição ao aplicar simultaneamente dois métodos à mesma amostra sob as mesmas condições. As perdas de massa registradas podem ser simplesmente atribuídas aos gases liberados por meio da interação entre os dois pacotes de software.

Literature

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  2. [2]
  3. [3]
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