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嘉峪檢測網 2025-02-21 08:16
水分測定是藥品生產和檢驗環節中一項極為關鍵的技術。中國藥典附錄將其單獨列出，水分測定法中規定了卡氏法和甲苯法兩種方法。但實際上，我們常用的水分測定方法有四種：干燥法、卡氏法、甲苯法（蒸餾法）以及氣相色譜法（使用電導檢測器）。不過，甲苯法和氣相色譜法應用較少，操作也相對簡單，因此本文主要探討干燥法和卡氏法。
1. 干燥失重法
干燥失重法是藥品生產和檢驗中最為常用的方法之一。在實驗室中，干燥箱、減壓干燥箱和減壓干燥器是常用的設備；而在生產環節，紅外/鹵素水分測定儀則更為常見。
然而，干燥失重法本身是一種非專屬性方法。它不僅可以檢測水分，還會受到樣品中殘留溶劑（簡稱RS）的干擾。換句話說，干燥失重的結果等于水分加上殘留溶劑。例如，一級對照品的含量可以通過以下公式計算：色譜純度 - 干燥失重 - 熾灼殘渣，或者用另一種方式表示：色譜純度 - 水分 - 殘留溶劑 - 熾灼殘渣。
在歐美地區，如果產品中沒有一、二類溶劑，其三類溶劑的檢測可以使用干燥失重法，前提是LOD（最低檢測限）不超過0.5%。這是因為0.5%是三類溶劑的可接受標準，在這種情況下，不需要區分0.5%的標準是來源于水分還是殘留溶劑，這僅僅是一項符合性檢查。但對于生產企業來說，強烈建議采用專屬性方法檢測殘留溶劑，以確保對產品有更深入的了解。
不過，所有方法都有其前提條件。使用干燥失重法的前提是：
1.殘留溶劑基本無干擾。
2.樣品比較穩定，不會在干燥過程中發生分解產生揮發性物質。
3.樣品中的水分能夠充分揮發出來。
前兩條相對容易理解，但第三條可能讓人困惑。實際上，許多化合物本身就含有結晶水。例如，初中化學中常見的五水合硫酸銅，當它失去全部結晶水后，顏色會從藍色變為白色。結晶水是化合物結構的一部分，去除它相對困難，且不同化合物去除結晶水的難易程度不同。例如，五水合硫酸銅在不同溫度下會呈現不同的結晶水含量，其失水 - 溫度曲線呈現樓梯狀。
這意味著，在測定LOD時，結果可能只是游離水，也可能是總水（包括結晶水）。在研發制定方法時，需要明確想要得到的干燥結果。必要時，可以使用卡氏水分測定法來確定干燥后的水分狀態，是含結晶水、不含結晶水，還是部分結晶水。簡化處理的方法是不制定LOD標準，而是制定卡氏水分標準。
2. 水分測定的關鍵因素
1.LOD測定方法的關鍵因素
LOD測定方法的關鍵因素主要是溫度和真空度。對于減壓干燥而言，真空度是特定的，因此溫度是真正的關鍵因素。一般來說，對于不含結晶水的化合物，105℃可以保證游離水的測定。但對于含結晶水的化合物，需要通過熱重分析（TG）和/或卡氏水分測定來確定。
2.儀器/設備的確認
除了方法本身，所使用的儀器/設備也必須經過確認。確認的關鍵是溫度。對于大型的恒溫箱，需要進行溫場分布測試；對于熱天平等儀器，還需要進行天平的確認，包括日常校準，當然，由于數據量不是太大，每周或每月校準也是可以接受的。需要注意的是，有些設備不是空氣循環加熱的，而是采用加熱板加熱的，這時的溫場分布就不能考慮整個箱體，而只能考慮加熱板的一個平面。
3. 卡氏水分測定
1.基本原理
卡氏水分測定的基本原理是：在有二氧化硫和弱堿性化合物存在的情況下，水分子可以與碘分子定量地發生反應。通過測定反應所消耗的碘的量，就可以計算出樣品中水分的含量。
2.構成卡氏滴定的試劑
卡氏滴定需要四種試劑：二氧化硫、弱堿、溶劑和碘。弱堿早期使用的是吡啶，但由于其有惡臭，現在一般使用的是咪唑；溶劑最常用的是無水甲醇，其主要原因是甲醇成本較低，且對大多數有機化合物具有較好的溶解性，因此被廣泛應用。但甲醇在某些情況下也有缺點，不能使用，這將在后面進行描述。根據碘的來源不同，卡氏滴定可以分為兩種：容量法和庫侖法。容量法用于測定常量水分（一般認為5mg以上的含水量），碘的來源是將碘配制成滴定液，采用直接滴定的方法測定水分含量；庫侖法則沒有碘滴定液，碘分子是通過電解碘化鉀產生的，用于微量水分測定（一般認為5mg以下的含水量）。
3.卡氏水分滴定的注意事項
容量滴定注意事項：由于滴定液是有機溶劑，存在易揮發和易吸水的情況，因此每次使用時應臨用新標。包括更換新的一瓶滴定液時，要將整個管路進行潤洗后再重新標定。為了節省滴定液，可以將開始一部分不外排，將管路末端插入滴定液瓶中打循環，但不建議這樣做，因為這可能會對檢測結果帶來風險。庫侖法不需要標定，因為它沒有滴定液，但應定期進行確認。
空白干擾處理：雖然滴定要求在密閉的容器內進行，但這種密閉性不是絕對的。即使在環境條件比較穩定的情況下，仍會有水分透過密閉系統進入滴定體系中。這時需要在滴定系統平衡后，測定一段時間的漂移值，用以計算每分鐘平均帶來的干擾，再在樣品滴定時計算進去（水分量減去平均每分鐘漂移值與滴定時間的積）。由于樣品在溶劑中溶解需要一定的時間，建議在滴定方法中設定一個混合時間（例如1分鐘或2分鐘，根據樣品的溶解性來確定），再進行滴定，以確保滴定結果的重復性和準確性。另外，對于滴定終點的設定也是一個重要內容，有時藥物可能會存在一些反應較慢的副反應，造成滴定后期漂移值較高降不下來，這時要考慮設置一個較高漂移值的終止參數或較短的終止時間，否則可能會造成檢測結果偏高。
確認與標定：在實踐中，大家往往使用純化水進行滴定液的標定，但使用純化水標定有一個缺陷，就是稱樣量太?。ㄒ话銥?0 - 20mg），而使用十萬分之一天平往往達不到USP最小稱量的要求（國內即使能達到誤差也可能比較大）。實際上，國際上通用的水標準物除了純化水以外還有兩種：一種是市售的標準水（也可以自己配制，標定和穩定性研究后自己使用，如同工作對照品，但要密封保存，開封后當次使用），例如1mg/ml，這時標定時甚至可以使用移液管去定量移?。涣硪环N是二水合酒石酸鈉，可以買帶證書的水標定專用試劑，這種試劑水含量是15.66%，這樣就可以加大稱樣量以滿足天平的要求，但這種試劑在甲醇中的溶解性較低，所以在儀器確認時要注意經常更換溶劑。另外，由于庫侖法不需要進行標定，所以在使用時要經常使用標準水對儀器的準確性進行確認（使用不多的可以考慮每月/季確認一次）。儀器確認時要考慮準確性、精密度和線性，尤其是要考慮最小含水量的準確性，必要時可以考慮檢測時降低滴定液的濃度。
緩沖體系：由于反應要求在一個弱堿性條件下進行，較大量的強酸或強堿性藥物可能都會影響滴定的進行。對于這類藥物，如果采用卡氏水分測定，在方法建立時必須考慮在溶劑體系中加入相應的緩沖劑以對抗藥物本身對檢測的影響。
副反應處理：這是卡氏水分滴定的關鍵一環。簡單來說，就是：
1.凡是與碘可能發生化學反應的，包括氧化還原或絡合，典型的如一些強還原劑；
2.凡是與溶劑發生反應生成水的。
對于第一種情況，包括上面提到的其他解決方案，就是將水分儀與小烘箱相連，烘箱加熱所產生的水和溶劑通過導管轉移到滴定杯中進行滴定。對于第二種情況，最典型的就是醛酮化合物，由于它可以與醇發生縮合反應而脫水，進而導致檢測結果偏高。這種情況，一般來說解決的方案是使用醛酮專用滴定液和溶劑，最主要的是更換掉溶劑中的甲醇，當然它的缺點之一就是溶解性下降和成本提高。
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