Inledning
Inom farmacin finns det knappast någon aktiv ingrediens som det skrivits mer om än acetylsalicylsyra (förkortat ASA; i engelsk- och tyskspråkiga länder används ofta även varumärket Aspirin™ som synonym). Dess framgångssaga började i slutet av 1800-talet när Dr. Felix Hoffmann syntetiserade substansen på BAYERs laboratorier för första gången utan föroreningar. I dag är det fortfarande ett av de mest populära läkemedlen, som används inom ett brett terapeutiskt område. Det hör till gruppen icke-steroida antiinflammatoriska läkemedel (NSAID) och är indicerat för behandling av smärta, feber och inflammation. Dessutom används det för att förhindra återfall av hjärtinfarkt eller stroke hos högriskpatienter. År 1977 lades ASA till som ett smärtstillande medel på WHO:s (Världshälsoorganisationen) lista över "essentiella läkemedel". [1]
Detta är den sista av fyra tillämpningsanvisningar som mer i detalj undersöker det termiska beteendet hos acetylsalicylsyra; de tre första behandlade nedbrytning i olika gasatmosfärer, nedbrytningskinetik och de resulterande gasarterna [2, 3, 4].
Experimentell
För att undersöka den termiska nedbrytningen av acetylsalicylsyra utfördes termogravimetriska mätningar (TGA) med NETZSCH TG 209 Libra® under heliumatmosfär. För stödjande tolkning kopplades den termiska analysatorn dessutom till en 403 Aëolos® kvadrupolmasspektrometer. De exakta mätförhållandena framgår av tabell 1.
Tabell 1: Mätningsparameter
| Parametrar | Acetylsalicylsyra |
|---|---|
| Analysator | TG 209 Libra® med QMS 403 Aëolos® |
| Hållare för prov | TGA, typ S |
| Smältdegel | Al2O3, 85 μl, öppen |
| Provets massa | 8.35 mg |
| Temperaturprogram | RT till 500°C, uppvärmningshastighet: 10 K/min |
| Atmosfär | Helium* (100 ml/min) |
*I detta arbete användes en heliumatmosfär i linje med de mätningar som ingår i de tidigare Application Notes 208, 209 och 210 (del 1 till 3).
Mätresultat och diskussion
Pyrolysen av acetylsalicylsyra uppvisar två massförluststeg (figur 1). Det första massförluststeget på 66,4% är förknippat med en topp i massförlusthastigheten (DTG) vid 170°C. Det andra massförluststeget uppgår till 33,4% med en topp i DTG-kurvan vid 327°C.
Den masspektrometerkoppling som användes för att få djupare insikt i pyrolysen av acetylsalicylsyra visar en komplex profil för avgasning i de två massförluststegen (figur 2). För närmare granskning extraherades masspektra från respektive steg och utsattes för en databasjämförelse med "NIST MS Library".
Databasanalysen av det första massförluststeget visar huvudsakligen en överlappande frisättning av acetylsyra och salicylsyra, vilket tyder på nedbrytning av acetylfunktionaliteten i acetylsalicylsyra (figur 3). Tillsammans med de två huvudsakliga avgasningsprodukterna finns även högre masstal (> 138 u) representerade i spektrumet, vilket kan hänföras till dimeren av salicylsyra. Dessutom kan partiell avdunstning av den icke sönderdelade acetylsalicylsyran under det första massförluststeget inte uteslutas som en möjlighet, eftersom alla huvudmassor i acetylsalicylsyraspektrumet (43, 60, 92, 120, 138 u) överlappas av de tidigare nämnda sönderdelningsprodukterna.
Det andra massförluststeget domineras huvudsakligen av frisättningen av dimeren av salicylsyra. Särskilt i det lägre massområdet (< 60u) kan man dock se skillnader jämfört med databasens spektrum, vilket tyder på att ytterligare gasarter frigörs (figur 4).
På grund av de upptäckta avgasningsprodukterna kan en temperaturberoende bild av avgasningsbeteendet sammanställas. För detta ändamål valdes specifika massantal för de enskilda avgasningsprodukterna ut och plottades i jämförelse med massförlustkurvan (figur 5). Den motsvarande presentationen illustrerar överlappning av den termiska nedbrytningen av acetylsalicylsyra och avdunstning av salicylsyra som bildas som en nedbrytningsprodukt inom det första massförluststeget. Det blir också uppenbart att bildningen och avdunstningen av oligomererna av salicylsyra redan startar i samma temperaturområde och är den dominerande nedbrytningsprocessen i det följande temperaturförloppet.
Sammanfattning
Kombinationen av termogravimetri och masspektrometri är ett kraftfullt verktyg för att få en djup inblick i termiska nedbrytningsprocesser och de gaser som frigörs. Koppling till en masspektrometer ger en översikt över temperaturberoende avgasningsprodukter som är av lika hög kvalitet som metoden att kombinera termogravimetri med infraröd spektroskopi. På grund av masspektrornas mer specifika karaktär gör dock kopplingen till en masspektrometer det möjligt att dra mer exakta slutsatser om de gasarter som frigörs.
Sammanfattningsvis sker den termiska nedbrytningen av acetylsalicylsyra i en heliumatmosfär i en tvåstegsprocess som består av separation av acetylfunktionaliteten och därmed sammanhängande frisättning av ättiksyra samt avdunstning av salicylsyra i oligomerform (t.ex. dimer). En gasanalytisk bild av de respektive massförluststegen visade att de två processerna delvis överlappade varandra på grund av den samtidiga frisättningen av ättiksyra och salicylsyra i det första massförluststeget.
En detaljerad analys av de erhållna MS-spektren tyder på att inte alla avgaser kan nås genom direktkoppling av TGA till en masspektrometer. I synnerhet i det andra förluststeget var det därför endast möjligt att tydligt tilldela delar av de observerade massnumren. Kombinationen av gaskromatografi och masspektrometri (GC-MS), som redan visats i del 3 av denna serie tillämpningsanvisningar, har dock en ännu mer specialiserad kopplingsmetodik, som utvecklats särskilt för denna typ av uppgift [4].