ОФС.1.2.3.0002. Общая фармакопейная статья. Определение воды

(утв. и введена в действие Приказом Минздрава России от 20.07.2023 № 377)

(«Государственная фармакопея Российской Федерации. XV издание»)

ИСТОРИЯ ИЗМЕНЕНИЙ НОРМАТИВНО-ТЕХНИЧЕСКИХ АКТОВ

flowchart LR
  n0["Государственная фармакопея СССР. XI издание. Выпуск..."]:::rst
  click n0 "https://bukva.ai/docs/gf-xi" "Государственная фармакопея СССР. XI издание. Выпуск 1. Общие методы анализа"
  n1["ОФС.1.2.3.0002.15"]:::rst
  click n1 "https://bukva.ai/docs/ofs-1-2-3-0002-15" "ОФС.1.2.3.0002.15. Общая фармакопейная статья. Определение воды (утв. и введена в действие Приказом Минздрава России от 31.10.2018 N 749)"
  n2["ОФС.1.2.3.0002"]:::doc
  click n2 "https://bukva.ai/docs/prikaz-ofs-1-2-3-0002" "ОФС.1.2.3.0002. Общая фармакопейная статья. Определение воды (утв. и введена в действие Приказом Минздрава России от 20.07.2023 N 377)"
  n1 --> n2
  n0 --> n1
classDef rst fill:#FFEBEB,stroke:#8B0000,color:#000;
classDef doc fill:#EBFFEB,stroke:#006400,color:#000;
classDef notEnt fill:#FFFFEB,stroke:#FF8C00,color:#000;

ОБЩАЯ ФАРМАКОПЕЙНАЯ СТАТЬЯ

Методы определения воды, как гигроскопической, так и кристаллизационной, основаны на использовании реактива К. Фишера (и его модификации) волюмометрическим титрованием (метод 1, полумикрометод), кулонометрическим титрованием (метод 2, микрометод) или методом дистилляции (метод 3) азеотропной смеси (с толуолом) в субстанциях органического и неорганического происхождения и лекарственных препаратах, представленных в различных лекарственных формах.

Метод 1

Определение воды полумикрометодом (метод К. Фишера) основано на количественной реакции воды с серы диоксидом и йодом в подходящей безводной среде в присутствии основания с достаточной буферной емкостью.

Реактив К. Фишера. Реактив К. Фишера представляет собой раствор серы диоксида, йода и азотистого основания (пиридина или имидазола) в органическом растворителе (метаноле).

Реакция протекает в две стадии стехиометрически по уравнениям:

R_{1}OH + SO_{2} + R_{2}N \rightarrow [R_{2}NH]SO_{3}R_{1}

I_{2} + H_{2}O + [R_{2}NH]SO_{3}R_{1} + 2R_{2}N \rightarrow [R_{2}NH]SO_{4}R_{1} + 2[R_{2}NH]I

где R1OH — спирт (метанол),

R1N — основание (пиридин или имидазол).

Используемые растворы и реактивы должны быть безводными. Их хранят и применяют в условиях, исключающих возможность воздействия на них атмосферной влаги.

Йодсернистый реактив. Представляет собой раствор, содержащий пиридин безводный, монометиловый эфир этиленгликоля, йод и серу диоксид. В йодсернистых реактивах часто пиридин заменяют на другие основания. Использование реактивов такого состава должно быть предварительно валидировано для подтверждения в каждом конкретном случае стехиометрии реакции и отсутствия несовместимости между испытуемым веществом и реактивом.

При определении воды в твердых веществах, нерастворимых в метаноле, 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.

Для молекул с длинной цепью и могут использоваться пропанол и другие алканолы, имеющие большую растворяющую способность, 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 (этерификация, образование кеталей и т.п.). Титрование в этом растворителе протекает медленнее по сравнению с метанолом. Хлороформ является хорошим растворителем для жиров и может использоваться в смеси с метанолом, содержание которого составляет не менее 25% (обычно 50%). Формамид улучшает растворимость полярных веществ и может добавляться в метанол для определения воды в протеинах. Не рекомендуется использование в качестве рабочей среды чистые апротонные растворители, которые нарушают стехиометрию реакции К. Фишера.

Масса навески, время взбалтывания навески с растворителем, а также наименование растворителя должны быть указаны в фармакопейной статье.

Оборудование

Прибор для титрования по методу К. Фишера представляет собой закрытую систему, состоящую из бюретки, снабженной осушительной трубкой, заполненной осушающим агентом (например, молекулярными ситами), 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, осушительной трубкой, заполненной осушающим агентом, (например, молекулярными ситами), и пробкой, в которую вставляется кончик бюретки.

Испытуемое вещество вносят в сосуд через трубку, расположенную с противоположной стороны по отношению к осушительной трубке, и закрываемую притертой пробкой. Перемешивание раствора в процессе титрования осуществляют при помощи магнитной мешалки или продуванием высушенного азота через раствор.

Конечную точку титрования определяют электрометрически (ОФС «Амперометрическое титрование»). Электрическая схема состоит из потенциометра с сопротивлением 2000 Ом, подключенного к источнику постоянного тока с напряжением 1,5 В и обеспечивающего необходимую разность потенциалов. Разность потенциалов отрегулирована таким образом, чтобы через платиновые электроды, соединенные последовательно с микроамперметром, проходил небольшой начальный ток. При прибавлении реактива стрелка микроамперметра отклоняется, но сразу же возвращается в исходное положение. В конце реакции, получаемое отклонение, должно оставаться неизменным не менее 30 с. В качестве альтернативы конечная точка может быть определена вольтаметрическим методом (ОФС «Вольтаметрическое титрование»).

Конечную точку титрования допускается определять визуально, по изменению окраски титруемой жидкости от желтой до красновато-коричневой при условии обеспечения необходимой точности. Параллельно необходимо проводить контрольный опыт.

Допускается использование автоматических титраторов в соответствии с инструкцией производителя.

Методика А. В сосуд для титрования помещают 5,0 мл метанола безводного и точную навеску испытуемого вещества, содержащую от 30 до 50 мг воды. 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. В сосуд для титрования помещают 20 мл метанола безводного или растворителя, указанного в фармакопейной статье, и титруют реактивом К. Фишера, определяя конечную точку титрования электрометрически. Затем в сосуд для титрования вносят точную навеску испытуемого вещества, указанную в фармакопейной статье. Смесь перемешивают в течение 1 мин и снова титруют реактивом К. Фишера, определяя конечную точку титрования электрометрически.

Методика В. В сосуд для титрования помещают 10 мл метанола безводного или растворителя, указанного в фармакопейной статье, и титруют йодсернистым реактивом, определяя конечную точку титрования электрометрически. Быстро вносят в сосуд для титрования указанное количество испытуемого вещества и точно отмеренный объем йодсернистого реактива, взятый с избытком приблизительно на 1 мл или объем, указанный в фармакопейной статье. Сосуд закрывают пробкой, выдерживают в защищенном от света месте в течение 1 мин или в течение времени, указанного в фармакопейной статье, периодически перемешивая содержимое сосуда. Избыток йодсернистого реактива титруют до первоначального значения силы тока, используя метанол безводный или растворитель, указанный в фармакопейной статье, к которому было прибавлено точно известное количество воды, эквивалентное около 2,5 мг/мл.

Если нет других указаний в фармакопейной статье, используют методику А.

Метод 2

При кулонометрическом титровании, необходимый для реакции К. Фишера йод образуется при анодном окислении йодид-иона:

2J^{-} - 2e \rightarrow J_{2}

Йод реагирует с диоксидом серы до тех пор, пока в среде (фоновом электролите) присутствует вода. Избыток йода указывает на достижение конечной точки титрования. Количество оттитрованной воды прямо пропорционально количеству электричества, прошедшему через ячейку. Конечную точку титрования определяют электрометрически.

1 моль йода соответствует 1 молю воды, а количество электричества 10,71 Кл — 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 обусловлены способом приготовления испытуемого образца и устранением атмосферной влаги из системы.

Оборудование

Главным блоком прибора является кулонометрическая ячейка. Реакционная ячейка состоит из анодного отделения, в котором протекает реакция К. Фишера, и меньшего по объему катодного отделения, в котором протекает катодная реакция восстановления. Каждое отделение содержит платиновый электрод. Анодное отделение заполняется анолитом, в качестве которого используется модифицированный реактив К. Фишера, содержащий йодид-анион вместо йода. Катодное отделение заполняется католитом, как правило, содержащим соли аммония в качестве активного компонента. Отделения разделены диафрагмой, предотвращающей смешение двух растворов. Поскольку диффузия активных компонентов не может быть полностью исключена диафрагмой, компоненты католита должны быть совместимы с анолитом. Могут использоваться и однокамерные ячейки без диафрагмы, где анодная и катодная реакции протекают в одном и том же объеме электролита, поэтому катодная реакция восстановления не должна давать продукты, способные окисляться на аноде, что может привести к завышенным результатам определения.

Реакционная ячейка должна поддерживаться в абсолютно сухом состоянии. Заливка реактива в анодное отделение производится через сухую воронку, после чего ячейка немедленно герметизируется, при этом может произойти обесцвечивание реактива. Влагу удаляют из системы предварительным электролизом. Катодное отделение также должно быть безводным. Небольшой избыток элементарного йода в католите не оказывает влияния на титрование.

Анализируемая жидкая проба вводится в ячейку с анолитом шприцем через силиконовую прокладку. Следует избегать попадания твердых проб в ячейку. Если необходимо провести испытание на твердых образцах, они вводятся через герметично закрываемый ввод; при этом должны быть предприняты меры по предотвращению поступления в ячейку атмосферной влаги (например, работать в перчаточном боксе в атмосфере сухого инертного газа). Твердые пробы могут вводиться в виде раствора после растворения их в подходящем растворителе, или путем высвобождения воды из пробы в трубчатой печи при нагревании и переноса в анолит потоком сухого инертного 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

Кулонометрическое титрование выполняют до установления конечной точки титрования.

Отделение реакционной ячейки заполняют электролитом для микроопределения воды, согласно инструкциям изготовителя. Влагу удаляют из системы предварительным электролизом.

В реакционную ячейку помещают точное количество испытуемого вещества, указанное в фармакопейной статье, и перемешивают в течение 30 с или в течение времени, указанного в фармакопейной статье. Титруют до установления конечной точки титрования.

При использовании испарителя точную навеску испытуемого вещества, указанную в фармакопейной статье, помещают в трубку и нагревают. После выпаривания воды из образца в реакционной ячейке проводят титрование. Во избежание потерь испарившейся воды, уже собранной в растворе анолита при длительном нагревании, титрование могут проводить одновременно с нагреванием испытуемого образца.

Параллельно проводят контрольный опыт и рассчитывают содержание воды в испытуемом веществе в процентах.

Обработка результатов. 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.

Метод 3

Оборудование. Определение проводят с помощью прибора (рис. 1), состоящего из стеклянной круглодонной колбы 1 вместимостью от 250 до 500 мл, приемника 2, представляющего собой градуированную пробирку или бюретку вместимостью 6 — 10 мл с ценой деления 0,1 мл и обратного холодильника 3.

1 — колба; 2 — приемник; 3 — холодильник.

Методика. В колбу 1 помещают точное количество испытуемого вещества, указанное в фармакопейной статье (от 10 до 20 г), содержащего от 2 до 3 мл воды, прибавляют 100 мл толуола или ксилола и несколько кусочков пористого материала (например, пемзы). Колбу нагревают на плитке или песчаной бане до кипения. Кипячение ведут так, чтобы конденсирующийся растворитель не скапливался в холодильнике, а 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 продолжают нагревание в течение 5 мин, приемник охлаждают до температуры 20 +/- 5 °C и стряхивают со стенок приемника все капли воды. Вся отогнанная вода собирается в нижней части приемника. После полного разделения слоев определяют объем отогнанной воды.