1、卡爾·費休氏水分測定法在藥品檢驗中的應用隨著科學研究的發展和生產技術的進步,水分的定量分析已被列為藥品檢驗的基本項目之一,作為藥品一項重要的質量指標。一般情況下,藥品中水分的含量異常會嚴重地影響藥品的質量和療效。特別是抗生素類藥品中所含水分過高會嚴重影響其穩定性、理化性狀、及有效期和使用效果, 甚至于服用這些藥品會嚴重危害廣大人民群眾的身體健康和生命安全。因此,對藥品的水分進行檢查并嚴格控制其限度非常重要。以前,人們普遍采用加熱干燥法(即干燥失重法檢查藥品中的水分,此種方法不但繁瑣、費時、系統誤差大,而且遇熱不穩定的藥品不能適用于此方法,故不能滿足現代藥品檢驗的需要。1935年,Ka

2、rl Fischer發現了一種用滴定法測定含水量從1ppm到100%的樣品的方法(卡爾·費休氏水分測定法。該法以甲醇為介質,以卡爾費休液為滴定液進行樣品水分測定的一種方法。此方法測定水分含量的用途廣泛、操作簡單、準確度高、重復性好,能夠最大限度的保證分析結果的準確性。而且該方法滴定時間短,一般情況下測定一個樣品僅需2到6分鐘,尤其適用于遇熱易被破壞的藥品。中國、英國、美國、日本四國藥典均收載了卡爾·費休氏水分測定法(容量滴定法和庫侖滴定法,現在已成為國際上通用的經典水分測定法。一基本原理卡爾·費休氏水分測定法是根據碘和二氧化硫在吡啶和甲醇溶液中能與水起定量反應的一

3、種非水溶液中氧化還原滴定法,其滴定的基本原理是儀器的電解池中的卡爾費休試劑達到平衡時注入含水的樣品,水參與碘、二氧化硫的氧化還原反應,在吡啶和甲醇存在的情況下,生成氫碘酸吡啶和甲基硫酸吡啶,消耗了的碘在陽極電解產生,從而使氧化還原反應不斷進行,直至水分全部耗盡為止,依據法拉第電解定律,電解產生碘是同電解時耗用的電量成正比例關系的,其化學反應方程式如下:H2O+I2+SO2+3C5H5N2C5H5N·HI+C5H5N·SO3(不穩定C5H5N·SO3+CH3OHC5H5N·HSO4CH3(穩定卡爾費休試劑中含有分子碘而呈深褐色,當含有水的試劑或樣品加入后,

4、由于化學反應,生成甲基硫酸吡啶(C5H5N·HSO4CH3而使溶液變成黃色,可用目測法判斷終點(即由淺黃色變成橙色。或用“永停滴定法”來指示卡氏反應的終點,其原理為:在反應溶液中插入雙鉑電極,在兩電極之間加上一固定的電壓,若溶劑中有水存在時,則溶液中不會有電對存在,溶液不導電;當反應到達終點時,溶液中存在I2和I-電對,在電解過程中,電極反應如下: 陽極:2I-2eI2陰極: I2+2e2I- 2H+2eH2因此,溶液的導電性會突然增大,在設有外加電壓的雙鉑電極之間的電流值突然增大,并且穩定在我們事先設定一個閾值上面,即可判斷到了滴定終點,儀器便會自動停止滴定,從而通過消耗卡爾費休試

5、劑的體積計算出樣品的含水量。按照上述原理科研人員研制了卡爾·費休氏水分測定儀,近年來在國內市場中較活躍的進口卡爾·費休氏水分測定儀有法國雷氏、瑞士萬通、德國梅特勒-托利多、德國SCHOTT、日本京都電子;國產卡爾·費休氏水分測定儀主要有海淀潮聲、北京先驅威鋒等。目測法和永停滴定法兩種方法均被中國藥典(2005年版收載。但是目測法誤差較大而且在測定有顏色的物質時會遇到麻煩,故該法不宜使用。卡爾·費休氏水分測定儀操作簡便、靈敏度高、再現性好,并能連續測定,自動顯示數據,筆者建議有條件的藥品檢驗部門優先使用卡爾·費休氏水分測定儀測定樣品中的水分含量。

6、二卡爾費休試劑卡爾費休試劑主要按組元分為單組元,雙組元和混合型、對瓶卡爾費休試劑。中國藥典(2005年版收載了單組元卡爾費休試劑的制備與標定方法,這也是經典的容量法卡爾費休試劑制備方法。(1配制稱取碘(置硫酸干燥器內48小時以上110g,置干燥的具塞錐形瓶中,加無水吡啶160ml,注意冷卻,振搖至碘全部溶解后,加無水甲醇300ml,稱定重量,將錐形瓶置冰浴中冷卻,在避免空氣中水分侵入的條件下,通入干燥的二氧化硫至重量增加72g,再加無水甲醇使成1000ml,密塞,搖勻,在暗處放置24小時。本液應遮光,密封,置陰涼干燥處保存。臨用前應標定濃度。(2 標定用卡爾·費休氏水分測定儀直接標定

7、;或取干燥的具塞玻瓶,精密稱入重蒸餾水約30mg,加無水甲醇25ml,用本液滴定至溶液由淺黃色變為紅棕色,或用永停滴定法(附錄 A指示終點;另作空白試驗,按下式計算:WF=A-B式中F為每1ml費休氏試液相當于水的重量(mg;W為稱取重蒸餾水的重量(mg;A為滴定所消耗費休氏試液的體積(ml;B為空白所消耗費休氏試液的體積(ml。由于該方法制備試劑使用的有機堿是有惡臭氣味和毒性較大的吡啶,它會對試驗者的身體健康造成危害并且嚴重污染實驗室的環境。1984年E.Scholz發現了一種用咪唑取代吡啶的新的卡爾費休試劑。這種試劑不僅代替了有毒、有刺激性氣味的吡啶,并且它使反應速度更快,滴定結果更準確。

8、多數廠家現在生產的卡爾·費休氏試劑有兩種:安全型無吡啶型和含吡啶型的試劑,其滴定度多為35。三卡爾·費休氏水分測定法的分類及應用范圍卡爾·費休氏水分測定法可適用多種有機物和無機物中的水分測定,由于各種化合物性質的差異, 可分為直接容量滴定法和間接容量滴定法(回滴定法兩類。但在藥品檢驗中經常使用直接容量滴定法對水分含量進行測定,比較典型的藥品有以下幾類:1 膠囊制劑阿奇霉素膠囊、頭孢拉丁膠囊、頭孢氨芐膠囊、頭孢羥氨芐膠囊、阿莫西林膠囊等;2 注射用粉針劑注射用頭孢噻肟鈉、注射用頭孢唑林鈉、注射用頭孢哌酮鈉舒巴坦鈉、注射用頭孢拉丁等;3 片劑阿莫西林分散片等;4 原料

9、藥。四測定法卡爾·費休氏水分測定儀已經是藥品檢驗單位用于水分含量測量的一種主要儀器,現在就以ZDJ-400SY型全功能滴定儀(北京先驅威鋒為例進行水分含量的測定。1 選擇溶劑由于此法是測量樣品中水分含量,因此需要使用一種非水物質作為溶劑,使樣品溶解。通常情況下,無水甲醇是比較理想的溶劑。此反應是可逆反應,為了使反應向右進行,反應系統中加入了過量的SO2,無水甲醇可以溶解大量SO2,另外無水甲醇作溶劑還有防止副反應發生的作用,因此無水甲醇便成了首選的溶劑。2 空白試驗通常在反應杯(50烘箱中干燥5小時中加入20ml無水甲醇(含量:99.5%以上,分析純,恰好淹沒雙鉑電極,然后在滴定管中

10、加入卡爾費休試劑(單組份安全型無吡啶型卡爾費休試劑,開啟電磁攪拌器(60轉/min,開始滴定甲醇中的含水量,慢慢滴定至儀器屏幕顯示預滴定完成,不記錄卡爾費休液消耗的體積。3 標定為了考察整個操作系統的穩定性和準確度,我們應在樣品進行檢測前對系統進行標定(包括儀器的標定和卡爾費休試劑的標定。卡爾·費休氏水分測定儀通常用甲醇-水標準溶液、含水酒石酸鈉、蒸餾水、含飽和水甲苯等物質作為標準對方法的可靠性進行校驗。含水酒石酸鈉(C4H4NaO6·2H2O是一種常用的含水標準物質,在正常條件下,該物質含有15.66%的水,很穩定而且不吸水也不失水。該物質在105加熱失重為15.65&#

11、177;0.02%,長期暴露于濕度為2070%的空氣中,增量為0.010.09%。筆者建議當測定微量水(1%以下時,用含水酒石酸鈉作為參照物進行標定;當測定常量水(不少于1%時,用蒸餾水(或去離子水作為參照物進行標定。中國藥典(2005年版標準規定標定試驗要做三次,并且誤差范圍在±1%內。4 取樣、測定精密稱取混和均勻的供試品適量(約消耗卡爾費休試劑15ml,用卡爾·費休氏水分測定儀直接測定。具體操作如下:將樣品適量裝入稱量舟,放入電子天平中,按”tart”鍵歸零;將樣品倒入反應容器中,注意不要將樣品撒到電極上或杯壁上;將稱量舟重新放到電子天平上,用減重法確定加入樣品的重量

12、;將樣品重量數據(精確到0.0001g輸入儀器中,等待反應結束直到儀器屏幕顯示滴定結果;實驗結束后用無水甲醇把儀器管路沖洗干凈,因為卡爾費休試劑析出的晶體會造成管路堵塞現象。五注意事項除了測定藥品的性質,測定的方法,標定物質的選用,取樣方法和進樣量的大小影響測定精確度外,還必須注意以下三個問題,才能保證測定的精確度。1 儀器的安裝及場所儀器不得安裝在有腐蝕性氣體的室內,因為腐蝕性氣體對儀器部分電路的腐蝕會嚴重縮短儀器壽命;不得安裝在電源不穩定的地方,建議使用電子穩壓器;避免陽光直接照射到儀器;儀器安裝場所的室溫最好控制在1035范圍內;相對濕度不得大于60%。2雙鉑電極的保養測量用雙鉑電極被污染時應當對其進行清洗干凈,否則會使電極的靈敏度降低,影響測定數據的準確度。常用的電極清洗方法有三種:可用丙酮或無水乙醇進行擦拭干凈;將電極放入蒸餾水中進行超聲清洗;如果上述兩種方法還不能去除污垢,可將電極在鉻酸洗液中浸泡兩分鐘,然后用蒸餾水沖洗干凈。3 儀器系統的密封及避光進行卡爾·費休氏滴定過程中,有時會出現錯終