(一)概述

药品中的水分包括结晶水和吸附水。水分含量的多少，对其稳定性、理化性状及药效作用等均有影响。因此，有必要对药品中的水分进行检查并控制其限度。

国外药典水分测定法大多收载有滴定法和甲苯法。如《美国药典》34版收载有滴定法(分直接滴定法、剩余滴定法和库仑滴定法)、甲苯法和重量法(即干燥失重法)；《英国药典》收载有滴定法、甲苯法和库仑法等；《中国药典》2015年版水分测定法(通则0832)中收载有费休氏法(分容量滴定法和库仑滴定法)和甲苯法；《日本药局方》收载的方法同《中国药典》。

(二)测定方法

1．费休氏水分测定法

(1)容量滴定法：费休氏水分测定法即卡尔-费休(Karl Fischer)水分测定法，又称卡氏法、碘硫溶液法，是非水溶液中的氧化还原滴定法之一，主要用于微量水分的测定。此法是1935年由Karl Fischer建立的，它对水的作用特效性高，不仅可用于准确地测定化合物中的微量水分，而且可借以测定某些有机化合物的含量。1939年Smith对其做了进一步的研究与完善，目前已成为国际上通用的水分测定法之一，具有操作简便、专属性强、准确性好等优点，适用于遇热易破坏的药品，因而在水分测定法中应用范围较广。

1)原理：费休氏水分测定法的基本原理是利用碘将二氧化硫氧化为三氧化硫时，需要一定量的水分参加反应。

从消耗碘的量可测得水分的含量。

由于上述反应是可逆的，为了使反应向右进行完全，必须用碱性物质将生成的酸吸收，以利于反应定量地进行。Karl Fischer使用的碱性物质为吡啶，无水吡啶能定量地吸收上式反应所生成的HI和SO₃，形成氢碘吡啶及硫酸酐吡啶。

但硫酸酐吡啶不稳定，必须加无水甲醇，使之转变成稳定的甲基硫酸氢吡啶

滴定的总反应为：

由反应式可知，每1 mol水需要1 mol碘,1 mol二氧化硫、3mol吡啶和1 mol甲醇。

由此可见，甲醇不仅作为溶剂，还直接参与反应。在醇溶液中碘和水之间反应的化学计量比为1：1。

2)试剂、供试品和标准物质

试剂：费休氏水分测定法所用的标准滴定液被称为卡尔一费休试剂(或费休氏试剂或卡氏试剂)，是由碘、二氧化硫、吡啶和甲醇按一定比例组成的溶液。建议使用稳定的市售的费休氏试剂，市售的试液可以是不含吡啶的其他碱化剂、不含甲醇的其他醇类溶剂等；也可以是单一的溶液或由两种溶液混合而成。

吡啶的毒性很强，是强致癌物质，且有强烈的恶臭。E. Barenrecht和J. C. Verhoff对卡尔-费休反应进一步研究表明，吡啶并非直接参与反应，作为缓冲剂可被其他碱替代；1984年E.Scholz采用了一种以咪唑代替吡啶的费休氏试剂，该试剂不仅替代了有毒、有刺激性气味的吡啶，还使反应更快、更精确，因为咪唑较吡啶的溶液pH缓冲能力更强。

E. Scholz还对试剂的化学稳定性进行了研究，发现其他试剂能够改善试剂的稳定性，如乙醇,2-丙醇或甲氧基乙醇，能取代甲醇。碱性物质的卡尔-费休反应通式如下：

ROH+SO₂+RN→(RNH)·SO₃R

(RNH)·SO₃ R+I₂+H₂O→(RNH)·SO₄R+2HI

费休氏试剂在使用过程中，随着时间的推移，滴定度越来越小，这是因为费休氏试剂受空气中水的影响。经过相应的对比实验发现，与含吡啶的试剂相比，无吡啶的费休氏试剂稳定性相对要好一些，使用时间较长。

因此，选择使用无吡啶的费休氏试剂较为合适。但实际上，任何费休氏试剂在使用的过程中均存在失效的问题。当每次测定的结果很难平行，无法对测定结果作出正确的判断时，需重新更换新的费休氏试剂。

供试品：供试品的取样量可根据费休氏试剂的强度大小和供试品的含水限度来决定，一般以取相当于消耗费休氏试剂1～5ml的供试品量为宜。除直接称重法外，《中国药典》2015年版新增对有毒有害不方便直接称重样品的处理方法：如供试品的引湿性较强或毒性较大，可取适量于干燥的容器中并密封(宜在通干燥惰性气体的手套操作箱中操作)，精密称定，用干燥的注射器注人适量无水甲醇或其他适宜溶剂，精密称定总重，振摇使供试品溶解，测定该溶液的水分；洗净并烘干容器，精密称定其重量；同时测定溶剂的水分。

标准物质：费休氏试剂配制后不稳定，所以在每次测定供试品时均需进行标定。通常以纯化水进行标定，也可用具有稳定结晶水的化合物如酒石酸钠(C₄H₄O₅ Na₂·2H₂O)进行标定。用酒石酸钠作基准，费休氏试剂的强度(f)即每1 ml费休氏试剂相当于水的量(mg)可通过式9-8计算。

f=2(18.02/230.08)(W/V)                 (式9-8)

式中，18.02和230.08为水和酒石酸钠的分子量；W为含2个结晶水的酒石酸钠的量，mg; V为滴定消耗费休氏试液的容积，ml。

影响因素：卡尔-费休反应的速率取决于介质的pH。pH对反应速率的影响的一种解释是二氧化硫和甲醇反应形成甲基亚硫酸根离子：

2CH₃OH+SO₂→CH₃OH₂⁺+CH₃OSO₂^-

溶液的pH越高，质子越多，形成的甲基亚硫酸根离子越多，卡尔-费休反应的速度就越快。当pH在5.5～8时，所有的二氧化硫均可反应形成甲基亚硫酸盐，此时反应的速率最大(由于碘与氢氧根或甲基化离子间的副反应，实际操作中应避免pH>8或＜4)。滴定酸性或碱性样品时应加入缓冲剂调节滴定溶液的pH。通常酸性样品可用咪唑调节，碱性样品可用水杨酸调节。

终点指示原理简介：费休氏水分测定法以永停滴定法(又称双安培法)指示终点。测量时，将两个相同的指示电极(通常为铂电极)插入待滴定的溶液中组成电解池，在两个电极外加一小电压(极化电流)，然后进行滴定。滴定过程中，根据记录电流变化对滴定体积的i-V关系曲线，或观察电流变化的突变点来确定滴定的终点。

只要滴定剂中加入的碘还在与水反应，滴定溶液中就没有游离态的碘，需要通入高电压以保持电极的极化电流。一旦所有的水都与碘进行了反应，滴定溶液中将有游离态的碘，此游离态的碘促使离子导电且需要降低电压以使极化电流稳定。当电压降到低于某一设定值时，滴定则终止。因此，滴定溶液必须充分混合以确保稳定的离子传导。

当滴定溶液中测得游离态的碘时，卡尔一费休滴定即终止，即当双铂针电极极化端的电位降到低于某一设定值时就达到滴定终点。该值首先取决于极化电流，其次是电极类型及使用的溶剂。

(2)库仑滴定法

1)概述：库仑滴定法又称恒电流库仑滴定法，是建立在控制电流电解过程基础上的库仑分析法。反应式同上述容量法，只是在库仑滴定中碘是通过电化学方法在阳极氧化而产生的：2I^-→I₂+2e^-,碘是在玻璃滴定池中测量电极(双铂针电极测量终点)旁边的电解电极上产生的。滴定池由两部分组成：阳极室和阴极室，它们由隔膜分隔。阳极室含阳极电解液，它由二氧化硫、咪唑和碘离子组成，甲醇或乙醇用作溶剂，根据不同的应用还可加入三氯甲烷、辛醇、己醇或乙二醇；阴极室含阴极电解液，它可以是一种专业厂家生产的专用试剂或与阳极电解液相同的试剂。

在阳极处，单质碘由碘离子氧化而来，带负电荷的碘离子在阳极失去电子而形成单质碘，然后与水反应；在阴极处，正价氢离子还原成氢气，这是形成的主要产物，阴极电解液中加入铵盐以加速氢气的形成：2[RN]H⁺+2e^-→H₂+2RN，然后铵根离子在氢气的形成过程中还原成游离态的胺。甲基亚硫酸始终有可能从阳极流向阴极从而还原成硫化物(有刺激性气味)，使阴极变黑，因此需经常更换阴极电解液。

2)库仑滴定的原理：1库仑C是1秒内1安培电流传输的电荷数量，1C=1A·1s；若需要1个电子产生1mol的某一化学物质需要96487C。在卡尔一费休反应中共含两个电子的两个碘离子转化成单质碘，随之再与水反应：2I^-→I₂→H₂O。因此合成1 mol水需要2倍的96487C，即1mg水对应10.72C，故产生的碘的量及与之反应的水的量可通过测量电流(安培)和时间(秒)计算出(假设所有电流都用于产生碘)。由于电流和时间都能量化并被精确测量，故无需标定。库仑滴定法是一种绝对方法，因此它通常用作水分测定的参比方法，主要用于药品中微量水分(0.0001%～0.1%)的测定，特别适用于测定化学惰性物质如烃类、醇类和酯类中的水分。

卡尔-费休库仑法不可直接滴定固体样品。当敞开滴定池加入样品时因环境湿度不同，有50～100mg的水会进入阳极室，因此测定固体样品时必须配合使用其他方法。其他有效的方法有外部萃取、外部溶解、联用干燥炉等。

(3)费休氏滴定的注意事项：进行费休氏滴定时需考虑多种因素以确保正确的结果，如环境水分、工作介质阳极电解液、样品的pH、样品和费休氏试剂间的副反应等。重点详述环境水分的影响。

1)环境湿度的影响：环境水分是导致费休氏滴定出现误差的最主要的因素。水分可能进入样品、滴定剂和滴定台，实验室内的环境水分含量越高，对费休氏滴定结果的影响就越大。

2)滴定台：滴定台必须尽可能地密闭以防止环境水分渗入，因此须关闭滴定台的所有开口并用吸湿剂分子筛吸附水分。吸湿剂的寿命长短随环境水分含量的高低而变化，可内置变色硅胶指示其有效性(硅胶可加热至140℃再生，分子筛可加温至 300℃再生)。

3)漂移：难以避免极微量的水分进入滴定台。在一段时间内进入滴定台的水分总量被称作漂移，以mg水/min为单位。为使测定结果准确，滴定前漂移值稳定且越低越好。

2．甲苯法甲苯法测定水分的原理主要是利用水与甲苯的沸点不同、密度不同且相互不溶等物理性质，将供试品中的水分馏出至定量管中，计量出水分的体积量，计算出供试品中的水分。本法适用于含有挥发性成分的药品。

化学纯的甲苯可直接用于测定，必要时甲苯须先加少量水充分振摇后放置，静置分层，将水层分离弃去，经蒸馏后使用。

文章来源：《实用化学药品检验检测技术指南》

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