Despre comportamentul termic al acidului acetilsalicilic și al Aspirinei®

Introducere

Culturile înalte timpurii foloseau deja scoarța de salcie ca remediu pentru febră și durere [1]; savantul roman Plinius cel Bătrân considera scoarța de salcie un medicament, iar teutonii și celții produceau extracte prin gătirea scoarței de salcie, ale căror ingrediente erau înrudite chimic cu acidul acetilsalicilic sintetic [2]. Deși diverși chimiști au reușit să producă salicină și acid salicilic în secolul al XIX-lea, abia în 1897 Felix Hoffmann a reușit să sintetizeze acidul acetilsalicilic fără impurități la sediul BAYER din Wuppertal-Elberfeld, Germania. Kurt Wittauer (figura 2) a testat acest medicament pe pacienți în anii următori până când BAYER (figura 1) a depus în cele din urmă brevetul corespunzător în 1921. Analgezicul și-a început succesul triumfal în întreaga lume și astăzi, BAYER produce peste 50 000 de tone de acid acetilsalicilic pe an [4].

Medicamentele care conțin ingredientul activ acid acetilsalicilic sunt disponibile în diferite forme farmaceutice și sunt utilizate nu numai datorită efectului lor analgezic, ci și datorită proprietăților lor antiinflamatoare, antipiretice și antiplachetare.

Acidul acetilsalicilic pur este o pulbere albă pură puțin solubilă în apă, cu un Temperaturile și entalpiile de topireEntalpia de fuziune a unei substanțe, cunoscută și sub denumirea de căldură latentă, este o măsură a aportului de energie, de obicei căldură, care este necesară pentru a transforma o substanță din stare solidă în stare lichidă. Punctul de topire al unei substanțe este temperatura la care aceasta își schimbă starea din solid (cristalin) în lichid (topitură izotropică).punct de topire de 136 °C și care se descompune la temperaturi mai ridicate. Diverse metode de analiză termică, spectroscopie în infraroșu și combinații ale celor două au fost utilizate în această lucrare pentru a investiga produsele gazoase de Reacția de descompunereO reacție de descompunere este o reacție indusă termic a unui compus chimic care formează produse solide și/sau gazoase. descompunere.

Metode și preparare

Acidul acetilsalicilic (CAS: 50-78-2) a fost achiziționat de la Sigma Aldrich cu o puritate de > 99%. Pentru investigarea substanței originale, a fost utilizat BRUKER TENSOR II pentru a măsura probele cu reflexie totală atenuată (ATR). Pentru determinarea comportamentului de Temperaturile și entalpiile de topireEntalpia de fuziune a unei substanțe, cunoscută și sub denumirea de căldură latentă, este o măsură a aportului de energie, de obicei căldură, care este necesară pentru a transforma o substanță din stare solidă în stare lichidă. Punctul de topire al unei substanțe este temperatura la care aceasta își schimbă starea din solid (cristalin) în lichid (topitură izotropică). topire, a fost utilizat NETZSCH DSC 214 Polyma. Pentru caracterizarea termică a gazelor eliberate, a fost cuplată o termobalanță la un spectrometru în infraroșu - NETZSCH TG 209 F1 Libra^® la Bruker Equinox 55/S. Condițiile de măsurare pentru investigațiile termoanalitice și spectroscopice sunt rezumate în tabelele 1 - 3.

Tabelul 1: Condiții de măsurare pentru studiul DSC al acidului acetilsalicilic

Tabelul 2: Condiții de măsurare pentru studiul termogravimetric al unei tablete Aspirin® cu ajutorul TGA-FT-IR

Tabelul 3: Condiții de măsurare pentru cercetarea spectroscopică (ATR) a acidului acetilsalicilic

Rezultate și discuții

Investigarea ingredientului activ acid acetilsalicilic cu ajutorul spectroscopiei FT-IR produce un spectru infraroșu la temperatura camerei care este în bună concordanță cu spectrul de bibliotecă (Bruker ATR-LIBPolymers-1-472-2) (figura 3). Intervalul de Temperaturile și entalpiile de topireEntalpia de fuziune a unei substanțe, cunoscută și sub denumirea de căldură latentă, este o măsură a aportului de energie, de obicei căldură, care este necesară pentru a transforma o substanță din stare solidă în stare lichidă. Punctul de topire al unei substanțe este temperatura la care aceasta își schimbă starea din solid (cristalin) în lichid (topitură izotropică). topire al acidului acetilsalicilic este indicat de producător ca fiind între 134°C și 136°C. Studiul prin calorimetrie diferențială cu baleiaj (DSC) furnizează o entalpie de Temperaturile și entalpiile de topireEntalpia de fuziune a unei substanțe, cunoscută și sub denumirea de căldură latentă, este o măsură a aportului de energie, de obicei căldură, care este necesară pentru a transforma o substanță din stare solidă în stare lichidă. Punctul de topire al unei substanțe este temperatura la care aceasta își schimbă starea din solid (cristalin) în lichid (topitură izotropică). topire de 178 J/g și o temperatură pentru debutul extrapolat de 138,5°C. După cum se poate observa în mod clar și din figura 4, semnalul fluxului de căldură indică începutul procesului de Temperaturile și entalpiile de topireEntalpia de fuziune a unei substanțe, cunoscută și sub denumirea de căldură latentă, este o măsură a aportului de energie, de obicei căldură, care este necesară pentru a transforma o substanță din stare solidă în stare lichidă. Punctul de topire al unei substanțe este temperatura la care aceasta își schimbă starea din solid (cristalin) în lichid (topitură izotropică). topire a probei deja la temperaturi semnificativ mai scăzute decât cele determinate de evaluarea conform standardului pentru debutul extrapolat. În literatura de specialitate, sunt descrise două forme polimorfe de acid acetilsalicilic: Forma I cu o Temperaturile și entalpiile de topireEntalpia de fuziune a unei substanțe, cunoscută și sub denumirea de căldură latentă, este o măsură a aportului de energie, de obicei căldură, care este necesară pentru a transforma o substanță din stare solidă în stare lichidă. Punctul de topire al unei substanțe este temperatura la care aceasta își schimbă starea din solid (cristalin) în lichid (topitură izotropică). temperatură de topire de 144,9°C și forma II cu o Temperaturile și entalpiile de topireEntalpia de fuziune a unei substanțe, cunoscută și sub denumirea de căldură latentă, este o măsură a aportului de energie, de obicei căldură, care este necesară pentru a transforma o substanță din stare solidă în stare lichidă. Punctul de topire al unei substanțe este temperatura la care aceasta își schimbă starea din solid (cristalin) în lichid (topitură izotropică). temperatură de topire de 135,5°C [5, 6].

Peste aproximativ 150°C, începe degradarea termică a acidului acetilsalicilic. Prin urmare, termogravimetria (TGA) este mai potrivită pentru caracterizarea ulterioară peste punctul de Temperaturile și entalpiile de topireEntalpia de fuziune a unei substanțe, cunoscută și sub denumirea de căldură latentă, este o măsură a aportului de energie, de obicei căldură, care este necesară pentru a transforma o substanță din stare solidă în stare lichidă. Punctul de topire al unei substanțe este temperatura la care aceasta își schimbă starea din solid (cristalin) în lichid (topitură izotropică). topire (figura 5).

Pentru caracterizarea degradării termice, a fost investigată o bucată dintr-o tabletă de aspirină cu ajutorul cuplării TGA-FT-IR. Deși rezultatele termogravimetrice între 150°C și 450°C arată o reacție de degradare termică în două etape și cantitățile de gaze eliberate pot fi cuantificate, nu este posibil să se determine care gaze sunt responsabile pentru pierderea de masă detectată fără o analiză spectroscopică. Dacă se efectuează o măsurătoare în care termobalanța este cuplată la un spectrometru în infraroșu, faza gazoasă poate fi investigată în mod continuu pe parcursul întregii măsurători. Toate spectrele în infraroșu sunt prezentate într-un aranjament tridimensional, la scară de temperatură, în figura 6. Rezultatele măsurătorilor termogravimetrice pot fi văzute, de asemenea, în zona din stânga spate.

Dacă spectrele individuale sunt extrase din această prezentare la temperaturile cu cele mai mari intensități de absorbție, gazele eliberate pot fi identificate cu ajutorul spectrelor comparative din bibliotecile de fază gazoasă. Spectrul individual pentru prima etapă de pierdere de masă la 180°C, care este caracteristic, este în concordanță foarte bună cu spectrul pentru acid acetic din biblioteca de faze gazoase EPANIST (figura 7). Săgețile roșii indică benzi de absorbție care nu corespund acidului acetic, dar corespund foarte bine cu benzile de absorbție pentru acidul salicilic (EPA-NIST). Aceasta conduce la presupunerea că acidul acetilsalicilic, ca în ecuația reacției 1, se degradează termic în acid salicilic și acid acetic (ecuația 1). La 180 °C, acidul acetic format este deja gazos, în timp ce acidul salicilic, cu un Temperaturile și entalpiile de topireEntalpia de fuziune a unei substanțe, cunoscută și sub denumirea de căldură latentă, este o măsură a aportului de energie, de obicei căldură, care este necesară pentru a transforma o substanță din stare solidă în stare lichidă. Punctul de topire al unei substanțe este temperatura la care aceasta își schimbă starea din solid (cristalin) în lichid (topitură izotropică).punct de topire de 159 °C, începe să se evapore. Acesta este cu siguranță și motivul pentru care prima etapă de pierdere de masă trece direct în etapa următoare. Combinația de Reacția de descompunereO reacție de descompunere este o reacție indusă termic a unui compus chimic care formează produse solide și/sau gazoase. descompunere și evaporare confirmă mecanismul de degradare propus de Rebeiro et al. [7]. În legătură cu forma tabletă a ingredientului activ acid acetilsalicilic, se subliniază influența umidității asupra produselor de reacție ale degradării termice, împreună cu aditivi precum amidonul și stearatul de magneziu monohidrat. Cu toate acestea, Gupchup și colab. subliniază faptul că ingredientul activ uscat acid acetilsalicilic poate asigura singur prezența apei prin dimerizare în sensul condensării [8].

La compararea celor două spectre pentru acidul acetic și acidul salicilic, se observă că benzile de absorbție din intervalul cuprins între 1760 ^cm-1 și 1820 ^cm-1 pot fi atribuite numai acidului acetic, în timp ce benzile de absorbție dintre 1460 ^cm-1 și 1500 ^cm-1 reprezintă acidul salicilic. Dacă se calculează evoluția intensității benzilor de absorbție în funcție de temperatură, se obțin "urme" pentru fiecare substanță; acestea sunt proporționale cu cantitățile corespunzătoare eliberate în funcție de temperatură.