19.ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВОДЫ (ОФС 42-0086-08)

1.Метод К. Фишера (полумикрометод)

Метод основан на химическом взаимодействии воды с компонентами реактива К. Фишера (йодсернистый реактив).

Реактив К.Фишера представляет собой раствор серы диоксида, йода и пиридина в метаноле. Взаимодействие реактива с водой протекает в две ста-

дии стехиометрически по уравнениям:

H2O + SO2 + I2 + 3C5H5N 2C5H5N · HI + C5H5NSO3

C5H5NSO3 + CH3OH C5H5N HSO4CH3

Используемые растворы и реактивы должны быть безводными. Их хра-

нят и применяют в условиях, исключающих возможность воздействия на них атмосферной влаги.

В имеющихся в продаже йодсернистых реактивах часто пиридин заме-

няют на другие основания. Использование реактивов такого состава должно быть предварительно валидировано для подтверждения в каждом конкрет-

ном случае стехиометрии реакции и отсутствия несовместимости между ис-

пытуемым веществом и реактивом.

При определении воды в твердых веществах, нерастворимых в метано-

ле, тонко измельченную навеску вещества взбалтывают с метанолом, после чего титруют реактивом К. Фишера. Некоторые вещества или смеси можно растворять в безводной уксусной кислоте, хлороформе, пиридине и других растворителях.

Пропанол и другие алканолы имеют большую растворяющую способ-

ность для молекул с длинной цепью и могут использоваться как таковые или в смеси с метанолом при анализе высокомолекулярных соединений. 2-Метоксиэтанол (монометиловый эфир этиленгликоля) применяют в тех случаях, когда в присутствии метанола протекают побочные реакции (этери-

фикация, образование кеталей и т. п.). Однако титрование в этом растворите-

ле протекает медленнее по сравнению с метанолом. Хлороформ является хо-

рошим растворителем для жиров и может использоваться в смеси с метано-

лом, содержание которого обычно составляет 50 %, но не менее 25 %. Фор-

мамид улучшает растворимость полярных веществ и может добавляться в метанол для определения воды в протеинах. Не рекомендуется использова-

ние в качестве рабочей среды чистых апротонных растворителей, которые нарушают стехиометрию реакции К. Фишера.

Время взбалтывания навески с метанолом, а также растворитель, долж-

ны быть указаны в частной фармакопейной статье.

С помощью реактива К. Фишера может быть определена как гигроско-

пическая, так и кристаллизационная вода. При этом воду можно определять в органических и неорганических соединениях, в различных растворителях и летучих веществах.

Прибор. Прибор для титрования по методу К. Фишера представляет собой закрытую систему, состоящую из бюретки, снабженной осушительной трубкой, сосуда для подачи реактива и колбы для титрования, соединенных с бюреткой. Колба для титрования представляет собой сосуд вместимостью

60–100 мл с двумя платиновыми электродами, трубкой для подвода азота,

трубкой, заполненной осушающим агентом, и пробкой, в которую вставляет-

ся кончик бюретки. Испытуемое вещество вносят в сосуд через трубку, рас-

положенную с противоположной стороны по отношению к трубке-

осушителю, и закрываемую притертой пробкой. Перемешивание раствора в процессе титрования осуществляют при помощи магнитной мешалки или продуванием высушенного азота через раствор.

Конечную точку титрования определяют амперометрически. Электри-

ческая схема состоит из потенциометра с сопротивлением 2000 Ом, подклю-

ченного к источнику постоянного тока с напряжением 1,5 В и обеспечиваю-

щего необходимую разность потенциалов. Разность потенциалов отрегули-

рована таким образом, чтобы через платиновые электроды, соединенные по-

следовательно с микроамперметром, проходил небольшой начальный ток.

При прибавлении реактива стрелка микроамперметра отклоняется, но сразу же возвращается в исходное положение. В конце реакции получаемое откло-

нение должно оставаться неизменным не менее 30 с.

Конечную точку титрования допускается определять визуально по из-

менению окраски титруемой жидкости от желтой до красновато-коричневой при условии обеспечения необходимой точности. При этом необходимо про-

водить контрольный опыт.

Если нет других указаний в частной фармакопейной статье, использу-

ют методику А.

Методика А. Точную навеску испытуемого вещества, содержащую приблизительно от 30 до 50 мг воды, помещают в сосуд для титрования, в к о-

торый предварительно внесено 5,0 мл метанола безводного. Перемешивают

1 мин и титруют реактивом К. Фишера, прибавляя его при приближении к конечной точке по 0,1–0,05 мл.

Параллельно проводят контрольный опыт (титруют 5,0 мл метанола безводного).

Методика Б. Около 20 мл метанола безводного или растворителя, ука-

занного в частной фармакопейной статье, помещают в сосуд для титрования и титруют реактивом К. Фишера, определяя конечную точку титрования ам-

перометрически. Затем в сосуд для титрования вносят точную навеску испы-

туемого вещества, указанную в частной фармакопейной статье. Смесь пере-

мешивают в течение 1 мин и снова титруют реактивом К. Фишера, определяя конечную точку титрования амперометрически.

Методика В. Около 10 мл метанола безводного или растворителя, ука-

занного в частной фармакопейной статье, помещают в сосуд для титрования и титруют йодсернистым реактивом, определяя конечную точку титрования амперометрически.

Затем быстро вносят в сосуд для титрования указанное количество ис-

пытуемого вещества и точно отмеренный объем йодсернистого реактива,

взятый с избытком приблизительно на 1 мл или объем, указанный в частной фармакопейной статье. Сосуд закрывают пробкой, выдерживают в защищен-

ном от света месте в течение 1 мин или в течение времени, указанного в ча-

стной фармакопейной статье, периодически перемешивая содержимое сос у-

да. Избыток йодсернистого реактива титруют до первоначального значения силы тока, используя метанол безводный или растворитель, указанный в ча-

стной фармакопейной статье, к которому было прибавлено точно известное количество воды, эквивалентное около 2,5 мг/мл.

2. Микроопределение воды (кулонометрический метод)

При кулонометрическом титровании необходимый для реакции К. Фи-

шера йод образуется при анодном окислении йодид -иона: 2J− − 2e → J2

Образующийся йод реагирует с присутствующей водой и диоксидом серы в присутствии основания. Йод потребляется до тех пор, пока в среде присутствует вода. Избыток йода указывает на достижение конечной точки титрования. Количество оттитрованной воды пропорционально количеству электричества, пропущенному через ячейку.

1 моль йода соответствует 1 молю воды, а количество электричества

10,71 Кл соответствует 1 мг воды.

Вследствие малого тока титрования кулонометрическое определение применяется для количественного определения микроколичеств воды: от

10 мкг до 10 мг.

Правильность и точность метода должны быть обеспечены устранени-

ем атмосферной влаги из системы.

Прибор. Главным блоком прибора является кулонометрическая ячейка.

Наиболее часто используемая ячейка состоит из анодного отделения, в кото-

ром протекает реакция К. Фишера, и меньшего по объему катодного отделе-

ния, в котором протекает катодная реакция восстановления. Каждое отделе-

ние содержит платиновый электрод. Анодное отделение заполняется аноли-

том, в качестве которого используется модифицированный реактив К. Фише-

ра, содержащий йодид-анион вместо йода. Катодное отделение заполняется подходящим католитом. Отделения разделены диафрагмой, предо твращаю-

щей смешение двух растворов. Поскольку диффузия активных компонентов не может быть полностью исключена диафрагмой, компоненты католита должны быть совместимы с анолитом. Могут использоваться и однокамер-

ные ячейки без диафрагмы. В этом случае анодная и катодная реакции про-

текают в одном и том же объеме электролита, поэтому катодная реакция вос-

становления не должна давать продукты, способные окисляться на аноде, что привело бы к завышенным результатам определения.

Реакционная ячейка должна поддерживаться в абсолютно сухом со-

стоянии. Небольшой избыток йода удаляет последние следы влаги из реакти-

ва. Если реактив бесцветен, абсорбированная влага должна быть удалена пе-

ред заливкой реактива в ячейку добавлением 5 % раствора йода в метаноле до восстановления светло-коричневой окраски. Заливка реактива в анодное отделение производится через сухую воронку; при этом снова может про-

изойти обесцвечивание. После добавления реактива ячейка немедленно гер-

метизируется. Перед титрованием удаляют из анолита избыток элементарно-

го йода инъекцией малых количеств воды или (лучше) водного метанола. Ка-

тодное отделение также должно быть безводным. Небольшой избыток эле-

ментарного йода в католите не оказывает влияния на титрование.

Анализируемая проба вводится в анолит шприцем через прокладку.

Ввод твердых проб невозможен, так как нельзя открывать титр-ячейку. По-

этому твердые пробы вводятся в виде раствора после растворения в подхо-

дящем растворителе, или вода высвобождается из пробы в трубчатой печи при нагревании и переносится в анолит потоком сухого газа. Газы вводятся в

анолит через трубку для ввода газа (барботер).

Объем пробы не должен превышать 10 мл. Обычно в ячейку дозируется

0,5–5,0 мл жидкой пробы. Газовые пробы вводятся в объеме от 100 мл до 10 л.

Методика. Отделение реакционной ячейки заполняют электролитом для микроопределения воды согласно инструкциям изготовителя. Кулоно-

метрическое титрование выполняют до установления конечной точки.

Точное количество испытуемого вещества, указанное в частной фарма-

копейной статье, вносят в реакционную ячейку и перемешивают в течение

30 с или в течение времени, указанного в частной фармакопейной статье.

Снова титруют до установления конечной точки.

При использовании испарителя точную навеску испытуемого вещества,

указанную в частной фармакопейной статье, помещают в трубку и нагрева-

ют. После выпаривания воды из образца в ячейку проводят титрование.

Проводят контрольный опыт и вычисляют содержание воды в испы-

туемом веществе в процентах.

Проверка точности. Между двумя последовательными титрованиями,

вводят точно взвешенное количество воды – такое же, как в определяемом образце, и выполняют кулонометрическое титрование. Результат должен быть в пределах от 97,5 до 102,5 % для содержания 1000 мкг воды в образце и в пределах от 90,0 до 110,0 % для содержания 100 мкг воды в образце.

3. Определение воды методом дистилляции

Прибор. Определение проводят в приборе (рис. 19.1), состоящем из стеклянной круглодонной колбы (1) вместимостью от 250 до 500 мл, прием-

ника (2), представляющего собой градуированную пробирку или бюретку вместимостью 6–10 мл с ценой деления 0,1 мл, и холодильника (3).

Рис. 19.1. Прибор для определения воды методом дистилляции

1 – колба, 2 – приемник, 3 – холодильник

Методика. В колбу (1) отвешивают с точностью до 1 % указанное в ча-

стной фармакопейной статье количество испытуемого вещества (от 10 до

20 г, содержащее от 2 до 3 мл воды), прибавляют 100 мл толуола или ксилола и несколько кусочков пористого материала. Колбу нагревают на электро-

плитке или песчаной бане до кипения. Кипячение ведут так, чтобы конден-

сирующийся растворитель не скапливался в холодильнике, а спокойно стекал навстречу поднимающимся парам жидкости со скоростью от 2 до

4 капель в секунду. Кипячение прекращают, когда объем воды в приемнике перестанет увеличиваться и верхний слой растворителя в приемнике станет прозрачным. Внутреннюю трубку холодильника промывают толуолом и про-

должают нагревание еще 5 мин, после чего приемник охлаждают до комнат-

ной температуры и стряхивают со стенок приемника все капли воды.

Вся отогнанная вода должна собираться в нижней части приемника.

После полного разделения слоев отмечают объем отогнанной воды.

20. ОПРЕДЕЛЕНИЕ САХАРОВ СПЕКТРОФОТОМЕТРИЧЕСКИМ МЕТОДОМ (ОФС 42-0116-09)

Определение сахаров спектрофотометрическим методом проводят по измерению оптической плотности окрашенных растворов, образуемых при взаимодействии сахаров с антроновым или орциновым реактивами и пикри-

новой кислотой.

Метод определения с антроновым реактивом

Метод основан на расщеплении сложных углеводов до моносахаридов в сильнокислой среде с последующей их дегидратацией и образованием ок-

симетилфурфурола, образующего при реакции с антроном комплексное со-

единение синевато-зеленого цвета. Интенсивность образовавшейся окраски пропорциональна содержанию сахаров в реакционной среде.

Пропорциональная зависимость в испытуемом растворе соблюдается в области концентраций моносахаров 0,02–0,10 мг/мл.

Методика. В пробирку помещают 3,0 мл раствора испытуемого препа-

рата (пробоподготовка и, если необходимо, гидролиз полисахаридов до мо-

носахаров должны быть описаны в частной фармакопейной статье), охлаж-

дают в бане со льдом до 0 °С, осторожно при охлаждении приливают 6,0 мл

0,2 % антронового реактива, перемешивают и немедленно нагревают в кипя-

щей водяной бане в течение 5–15 мин (точное время должно быть указано в частной фармакопейной статье), охлаждают и измеряют оптические плотно-

сти испытуемого и стандартного растворов на спектрофотометре в максиму-

ме поглощения при длине волны 625 нм в кювете с толщиной слоя 10 мм от-

носительно раствора сравнения.

Приготовление раствора сравнения. В охлажденную в бане со льдом пробирку с 3,0 мл воды, приливают 6,0 мл 0,2 % антронового реактива. Далее проводят анализ аналогично раствору испытуемого препарата

Приготовление стандартного раствора. В мерную колбу вместимо-

стью 100 мл помещают 0,10 г стандартного образца глюкозы, растворяют в

воде или насыщенном растворе бензойной кислоты в воде, доводят этим же

раствором до метки и перемешивают. Отбирают 2,0 мл полученного раствора

в мерную колбу вместимостью 100 мл, доводят водой до метки и перемеши-

вают. Полученный раствор содержит 0,02 мг/мл глюкозы. Далее проводят

анализ аналогично раствору испытуемого препарата.

Вместо использования одного стандартного раствора, если указано в

частной фармакопейной статье, строят калибровочный график, используя

разведенные растворы стандартного образца глюкозы с концентрацией от

0,01 до 0,05 мг/мл.

Калибровочный график строят при каждом анализе.

Содержание сахаров в 1 мл раствора испытуемого препарата находят

по калибровочной кривой зависимости оптической плотности калибровоч-

ных растворов от содержания стандартного образца глюкозы в 1 мл раство-

рителя.

При анализе декстранов учитывают, что 1 г глюкозы соответствует

0,94 г декстранов.

Примечание. Приготовление 0,2 % антронового реактива. 0,20 г антрона помещают в мерную колбу вместимостью 100 мл, прибавляют серную кислоту, свободную от азота, или смесь серная кислота, свободная от азота – вода (19:1), тщательно перемешивают и помещают в темное место до полного растворения. До использования раствор выдерживают после приготовления не менее 4 ч.

Срок годности при хранении в темном месте температуре 6–8 °С не более 7 сут. При использовании антронового реактива для анализа глюкозы или

декстранов проводят определение чувствительности реактива к глюкозе. Осторожно прибавляют 6 мл антронового реактива (в смеси серная ки-

слота, свободная от азота – вода 19:1) к 3 мл раствора D-глюкозы (5 мкг/мл), нагревают на водяной бане в течение 5 мин. Раствор, содержащий глюкозу, должен быть более темного зеленого цвета, чем раствор сравнения без глюкозы.

Метод определения с пикриновой кислотой

Метод основан на цветной реакции моносахаридов с пикриновой ки-

слотой, протекающей с образованием аминопикриновой кислоты в результа-

те восстановления сахаром группы NO2 до NH2. Интенсивность образовав-

шейся окраски пропорциональна количеству определяемого сахара

(0,1–0,8 мг/мл) в испытуемом растворе препарата. Пробоподготовка должна быть описана в частной фармакопейной статье.

В мерную колбу вместимостью 50 мл помещают 1,0 мл 1 % раствора пикриновой кислоты, 3,0 мл 20 % раствора натрия карбоната и 1–5 мл рас-

твора испытуемого образца (точное количество должно быть указано в част-

ной фармакопейной статье). Колбу погружают на 10 мин в кипящую водяную баню, охлаждают до комнатной температуры и доводят объем раствора во-

дой до метки. Измеряют оптическую плотность испытуемого раствора и рас-

твора стандартного образца глюкозы на спектрофотометре в максимуме по-

глощения при длине волны, указанной в частной фармакопейной статье (в

области от 440 до 460 нм), в кювете с толщиной слоя 10 мм относительно раствора сравнения.

Приготовление раствора сравнения. Вместо раствора испытуемого об-

разца используют воду, добавляя те же реактивы и проводя те же операции,

что и с раствором испытуемого образца препарата.

Примечания

1.Приготовление раствора стандартного образца глюкозы. Около 0,05 г (точная навеска) глюкозы, предварительно высушенной при температуре 100–105 °С до постоянной массы, помещают в мерную колбу вместимостью 250 мл, растворяют в воде, доводят объем раствора водой до метки и перемешивают.

1мл раствора стандартного образца содержит около 0,2 мг глюкозы. Раствор должен быть свежеприготовленным.

2.Приготовление 1 % раствора пикриновой кислоты. 1 г кислоты пикриновой помещают в мерную колбу вместимостью 100 мл, растворяют в 90 мл воды на кипящей водяной бане, о хлаждают до комнатной температуры, доводят объем раствора водой до метки и перемешивают.

Срок годности раствора при хранении в склянках с притертой пробкой

взащищенном от света месте 1 мес.

Метод определения с орциновым реактивом

При нагревании пентоз (или их фосфорных производных) в присутст-

вии кислот от них отщепляется вода и образуется фурфурол; в присутствии орцина и железа(III) хлорида при этом развивается зеленое окрашивание.

Чувствительность метода определения значительно выше с рибозой,

чем с дезоксирибозой и гексозами.

В пробирку помещают 2,0 мл разведенного в воде препарата с содер-

жанием рибозы около 2,5–25 мкг/мл, прибавляют 2,0 мл 0,05 % раствора же-

леза(III) хлорида гексагидрата в хлористоводородной кислоте концентриро-

ванной, смесь встряхивают, прибавляют 0,2 мл 10 % раствора орцина в эта-

ноле. Пробирку со смесью помещают в кипящую водяную баню на 20 мин,

затем охлаждают в ледяной воде. По достижении комнатной температуры измеряют оптическую плотность раствора испытуемого образца препарата на спектрофотометре в максимуме поглощения при длине волны 670 нм в кюве-

те с толщиной слоя 10 мм относительно раствора сравнения.

Приготовление раствора сравнения. Вместо раствора испытуемого об-

разца используют воду, добавляя те же реактивы и проводя те же операции,

что и с раствором испытуемого образца препарата.

Содержание сахаров (пентоз) в 1 мл испытуемого раствора препарата находят по калибровочной кривой зависимости оптической плотности калиб-

ровочных растворов от содержания рибозы в мкг/мл воды.

Построение калибровочного графика. Перед определением разводят стандартный раствор рибозы в 10 раз водой (рабочий раствор). В 6 пробирок вносят 0,10, 0,20, 0,40, 0,60, 0,80 и 1,0 мл рабочего раствора , в каждую про-

бирку прибавляют воду до 2,0 мл и далее проводят те же операции, что и с испытуемым раствором.

Примечания

1. Приготовление раствора стандартного образца рибозы. 25,0 мг стандартного образца рибозы (с содержанием не менее 99,0 %) помещают в мер-

ную колбу вместимостью 100 мл, растворяют в воде, доводят объем раствора водой до метки и перемешивают.

Раствор используют свежеприготовленным.

2.Приготовление 0,05 % раствора железа(III) хлорида гексагидрата. В мерную колбу вместимостью 100 мл помещают 0,050 г FeCl3 · 6 H2O, растворяют в хлористоводородной кислоте концентрированной, доводят объем раствора водой до метки этим же растворителем и перемешивают.

Срок годности раствора 1 мес.

3.Приготовление 10 % раствора орцина в этаноле. 10,0 г орцина помещают в мерную колбу вместимостью 100 мл, растворяют в этаноле, доводят объем раствора до метки этим же растворителем и перемешивают.

Раствор используют свежеприготовленным, защищают от света.