Введение
В фармацевтике вряд ли найдется активное вещество, о котором написано больше, чем об ацетилсалициловой кислоте (сокращенно АСА; в англо- и немецкоговорящих странах в качестве синонима часто используется торговое название Aspirin™). История его успеха началась в конце XIX века, когда доктор Феликс Хоффманн впервые синтезировал это вещество в лабораториях BAYER без примесей. В настоящее время это один из самых популярных фармацевтических препаратов, используемый в широком терапевтическом диапазоне. Он относится к группе нестероидных противовоспалительных препаратов (НПВП) и показан для лечения боли, лихорадки и воспаления. Кроме того, он используется для профилактики повторного инфаркта или инсульта у пациентов с высоким риском. В 1977 году АСА был добавлен в качестве анальгетика в "список основных лекарственных средств" ВОЗ (Всемирной организации здравоохранения). [1]
Это последняя из четырех заметок, в которых более подробно рассматривается термическое поведение ацетилсалициловой кислоты; в первых трех рассматривалось разложение в различных газовых средах, кинетика разложения и образующиеся газообразные вещества [2, 3, 4].
Экспериментальный
Для исследования термического разложения ацетилсалициловой кислоты были проведены термогравиметрические измерения (ТГА) на приборе NETZSCH TG 209 Libra® в атмосфере гелия. Для интерпретации результатов термоанализатор был дополнительно соединен с квадрупольным масс-спектрометром 403 Aëolos®. Точные условия измерений приведены в таблице 1.
Таблица 1: Параметры измерения
| Параметры | Ацетилсалициловая кислота |
|---|---|
| Анализатор | TG 209 Libra® с QMS 403 Aëolos® |
| Держатель образца | TGA, тип S |
| Крюшон | Al2O3, 85 мкл, открытый |
| Масса образца | 8.35 мг |
| Температурная программа | От RT до 500°C, скорость нагрева: 10 К/мин |
| Атмосфера | Гелий* (100 мл/мин) |
*В данной работе использовалась гелиевая атмосфера, что соответствовало измерениям, включенным в предыдущие приложения 208, 209 и 210 (части с 1 по 3).
Результаты измерений и обсуждение
При пиролизе ацетилсалициловой кислоты наблюдаются две стадии потери массы (рис. 1). Первая ступень потери массы, составляющая 66,4 %, связана с пиком скорости потери массы (DTG) при 170 °С. Вторая ступень потери массы составляет 33,4% с пиком на кривой DTG при 327°C.
Масс-спектрометрическое сопряжение, использованное для более глубокого изучения пиролиза ацетилсалициловой кислоты, показывает сложный профиль газовыделения на двух стадиях потери массы (рис. 2). Для более детального изучения масс-спектры соответствующих стадий были извлечены и подвергнуты сравнению с базой данных "NIST MS Library".
Анализ базы данных первой ступени потери массы показывает, в основном, перекрывающееся выделение ацетиловой и салициловой кислот, что указывает на деградацию ацетильной функциональности ацетилсалициловой кислоты (рис. 3). Наряду с двумя основными продуктами газовыделения в спектре представлены и более высокие массовые числа (> 138 u), которые можно отнести к димеру салициловой кислоты. Кроме того, нельзя исключить возможность частичного испарения неразложившейся ацетилсалициловой кислоты на первой ступени потери массы, поскольку все основные массы спектра ацетилсалициловой кислоты (43, 60, 92, 120, 138 u) перекрываются ранее упомянутыми продуктами разложения.
На втором этапе потери массы в основном доминирует выделение димера салициловой кислоты. Однако, особенно в нижнем диапазоне масс (< 60u), видны отличия от спектра базы данных, что указывает на выделение дополнительных видов газа (рис. 4).
Благодаря обнаруженным продуктам газовыделения можно составить представление о поведении газовыделения в зависимости от температуры. Для этого были получены удельные массовые числа отдельных продуктов газовыделения selectи нанесены на график в сравнении с кривой потери массы (рис. 5). Соответствующее представление иллюстрирует наложение термической деструкции ацетилсалициловой кислоты и испарения салициловой кислоты, образующейся в качестве продукта разложения на первом этапе потери массы. Также становится очевидным, что образование и испарение олигомеров салициловой кислоты начинается уже в том же температурном интервале и является доминирующим процессом деградации в последующем температурном интервале.
Резюме
Сочетание термогравиметрии и масс-спектрометрии - мощный инструмент для глубокого изучения процессов термического разложения и выделяющихся газов. Сочетание с масс-спектрометром позволяет получить обзор продуктов газовыделения в зависимости от температуры, который по качеству не уступает методу сочетания термогравиметрии с инфракрасной спектроскопией. Однако благодаря более специфическому характеру масс-спектров соединение с масс-спектрометром позволяет сделать более точные выводы о выделяющихся видах газа.
В целом, термическое разложение ацетилсалициловой кислоты в атмосфере гелия происходит в два этапа, состоящих из отделения ацетильной функциональности и связанного с этим выделения уксусной кислоты, а также испарения салициловой кислоты в форме олигомера (например, димера). Газоаналитический анализ соответствующих стадий потери массы показал частичное перекрытие этих двух процессов из-за одновременного выделения уксусной и салициловой кислоты на первой стадии потери массы.
Детальный анализ полученных МС-спектров показывает, что не все продукты газовыделения могут быть доступны при прямом соединении ТГА с масс-спектрометром. Так, особенно на второй ступени потерь, можно было четко определить только часть наблюдаемых массовых чисел. Однако сочетание газовой хроматографии и масс-спектрометрии (ГХ-МС), как уже было показано в части 3 этой серии прикладных записок, имеет еще более специализированную методику сопряжения, которая была специально разработана для решения подобной задачи [4].