隨著科學(xué)研究的發(fā)展和生產(chǎn)技術(shù)的進(jìn)步，水分的定量分析已被列為藥品檢驗(yàn)的基本項(xiàng)目之一，作為藥品一項(xiàng)重要的質(zhì)量指標(biāo)。
隨著科學(xué)研究的發(fā)展和生產(chǎn)技術(shù)的進(jìn)步，水分的定量分析已被列為藥品檢驗(yàn)的基本項(xiàng)目之一，作為藥品一項(xiàng)重要的質(zhì)量指標(biāo)。一般情況下，藥品中水分的含量異常會(huì)嚴(yán)重地影響藥品的質(zhì)量和療效。特別是抗生素類藥品中所含水分過(guò)高會(huì)嚴(yán)重影響其穩(wěn)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(huì)嚴(yán)重危害廣大人民群眾的身體健康和生命安全。因此，對(duì)藥品的水分進(jìn)行檢查并嚴(yán)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(fèi)時(shí)、系統(tǒng)誤差大，而且遇熱不穩(wěn)定的藥品不能適用于此方法，故不能滿足現(xiàn)代藥品檢驗(yàn)的需要。1935年，Karl Fischer發(fā)現(xiàn)了一種用滴定法測(cè)定含水量從1ppm到100%的樣品的方法（卡爾·費(fèi)休氏水分測(cè)定法）。該法以甲醇為介質(zhì)，以卡爾費(fèi)休液為滴定液進(jìn)行樣品水分測(cè)定的一種方法。此方法測(cè)定水分含量的用途廣泛、操作簡(jiǎn)單、準(zhǔn)確度高、重復(fù)性好，能夠最大限度的保證分析結(jié)果的準(zhǔn)確性。而且該方法滴定時(shí)間短，一般情況下測(cè)定一個(gè)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(guó)、英國(guó)、美國(guó)、日本四國(guó)藥典均收載了卡爾·費(fèi)休氏水分測(cè)定法（容量滴定法和庫(kù)侖滴定法），現(xiàn)在已成為國(guó)際上通用的經(jīng)典水分測(cè)定法。
一 基本原理
卡爾·費(fèi)休氏水分測(cè)定法是根據(jù)碘和二氧化硫在吡啶和甲醇溶液中能與水起定量反應(yīng)的一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(fèi)休試劑達(dá)到平衡時(shí)注入含水的樣品，水參與碘、二氧化硫的氧化還原反應(yīng)，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(yáng)極電解產(chǎn)生，從而使氧化還原反應(yīng)不斷進(jìn)行，直至水分全部耗盡為止，依據(jù)法拉第電解定律，電解產(chǎn)生碘是同電解時(shí)耗用的電量成正比例關(guān)系的，其化學(xué)反應(yīng)方程式如下：
①H2O+I2+SO2+3C5H5N→2C5H5N·HI+C5H5N·SO3（不穩(wěn)定）
②C5H5N·SO3+CH3OH→C5H5N·HSO4CH3（穩(wěn)定）
卡爾費(fèi)休試劑中含有分子碘而呈深褐色,當(dāng)含有水的試劑或樣品加入后,由于化學(xué)反應(yīng),生成甲基硫酸吡啶(C5H5N·HSO4CH3)而使溶液變成黃色,可用目測(cè)法判斷終點(diǎn)（即由淺黃色變成橙色）?；蛴谩坝劳５味ǚā眮?lái)指示卡氏反應(yīng)的終點(diǎn)，其原理為：在反應(yīng)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(shí)，則溶液中不會(huì)有電對(duì)存在，溶液不導(dǎo)電；當(dāng)反應(yīng)到達(dá)終點(diǎn)時(shí)，溶液中存在I2和I-電對(duì)，在電解過(guò)程中,電極反應(yīng)如下:
陽(yáng)極:
2I--2e→I2
陰極:
① I2+2e→2I-
② 2H++2e→H2
因此，溶液的導(dǎo)電性會(huì)突然增大，在設(shè)有外加電壓的雙鉑電極之間的電流值突然增大，并且穩(wěn)定在我們事先設(shè)定一個(gè)閾值上面，即可判斷到了滴定終點(diǎn)，儀器便會(huì)自動(dòng)停止滴定，從而通過(guò)消耗卡爾費(fèi)休試劑的體積計(jì)算出樣品的含水量。按照上述原理科研人員研制了卡爾·費(fèi)休氏水分測(cè)定儀，近年來(lái)在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)中較活躍的進(jìn)口卡爾·費(fèi)休氏水分測(cè)定儀有法國(guó)雷氏、瑞士萬(wàn)通、德國(guó)梅特勒-托利多、德國(guó)SCHOTT、；國(guó)產(chǎn)卡爾·費(fèi)休氏水分測(cè)定儀主要有上海本昂等。目測(cè)法和永停滴定法兩種方法均被《中國(guó)藥典》（2005年版）收載。但是目測(cè)法誤差較大而且在測(cè)定有顏色的物質(zhì)時(shí)會(huì)遇到麻煩，故該法不宜使用。卡爾·費(fèi)休氏水分測(cè)定儀操作簡(jiǎn)便、靈敏度高、再現(xiàn)性好,并能連續(xù)測(cè)定，自動(dòng)顯示數(shù)據(jù)，筆者建議有條件的藥品檢驗(yàn)部門優(yōu)先使用卡爾·費(fèi)休氏水分測(cè)定儀測(cè)定樣品中的水分含量。
二卡爾費(fèi)休試劑
卡爾費(fèi)休試劑主要按組元分為單組元，雙組元和混合型、對(duì)瓶卡爾費(fèi)休試劑?！吨袊?guó)藥典》（2005年版）收載了單組元卡爾費(fèi)休試劑的制備與標(biāo)定方法，這也是經(jīng)典的容量法卡爾費(fèi)休試劑制備方法。（1）配制 稱取碘(置硫酸干燥器內(nèi)48小時(shí)以上)110g，置干燥的具塞錐形瓶中，加無(wú)水吡啶160ml,注意冷卻，振搖至碘全部溶解后，加無(wú)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(wú)水甲醇使成1000ml，密塞，搖勻，在暗處放置24小時(shí)。本液應(yīng)遮光，密封，置陰涼干燥處保存。臨用前應(yīng)標(biāo)定濃度。(2) 標(biāo)定 用卡爾·費(fèi)休氏水分測(cè)定儀直接標(biāo)定；或取干燥的具塞玻瓶，精密稱入重蒸餾水約30mg，加無(wú)水甲醇2～5ml，用本液滴定至溶液由淺黃色變?yōu)榧t棕色，或用永停滴定法（附錄Ⅶ A）指示終點(diǎn)；另作空白試驗(yàn)，按下式計(jì)算：
WF＝A－B式中F為每1ml費(fèi)休氏試液相當(dāng)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(fèi)休氏試液的體積（ml）；B為空白所消耗費(fèi)休氏試液的體積（ml）。由于該方法制備試劑使用的有機(jī)堿是有惡臭氣味和毒性較大的吡啶，它會(huì)對(duì)試驗(yàn)者的身體健康造成危害并且嚴(yán)重污染實(shí)驗(yàn)室的環(huán)境。1984年E.Scholz發(fā)現(xiàn)了一種用咪唑取代吡啶的新的卡爾費(fèi)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(yīng)速度更快,滴定結(jié)果更準(zhǔn)確。多數(shù)廠家現(xiàn)在生產(chǎn)的卡爾·費(fèi)休氏試劑有兩種：安全型無(wú)吡啶型和含吡啶型的試劑，其滴定度多為3~5。
三 卡爾·費(fèi)休氏水分測(cè)定法的分類及應(yīng)用范圍
卡爾·費(fèi)休氏水分測(cè)定法可適用多種有機(jī)物和無(wú)機(jī)物中的水分測(cè)定，由于各種化合物性質(zhì)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(yàn)中經(jīng)常使用直接容量滴定法對(duì)水分含量進(jìn)行測(cè)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 原料藥。
四 測(cè)定法
卡爾·費(fèi)休氏水分測(cè)定儀已經(jīng)是藥品檢驗(yàn)單位用于水分含量測(cè)量的一種主要儀器，現(xiàn)在就以ZDJ-400SY型全功能滴定儀（北京先驅(qū)威鋒）為例進(jìn)行水分含量的測(cè)定。
1 選擇溶劑
由于此法是測(cè)量樣品中水分含量，因此需要使用一種非水物質(zhì)作為溶劑，使樣品溶解。通常情況下，無(wú)水甲醇是比較理想的溶劑。此反應(yīng)是可逆反應(yīng)，為了使反應(yīng)向右進(jìn)行，反應(yīng)系統(tǒng)中加入了過(guò)量的SO2，無(wú)水甲醇可以溶解大量SO2，另外無(wú)水甲醇作溶劑還有防止副反應(yīng)發(fā)生的作用，因此無(wú)水甲醇便成了首選的溶劑。
2 空白試驗(yàn)
通常在反應(yīng)杯（50℃烘箱中干燥5小時(shí)）中加入20ml無(wú)水甲醇（含量：99.5%以上，分析純），恰好淹沒(méi)雙鉑電極，然后在滴定管中加入卡爾費(fèi)休試劑（單組份安全型無(wú)吡啶型卡爾費(fèi)休試劑），開(kāi)啟電磁攪拌器（60轉(zhuǎn)／min），開(kāi)始滴定甲醇中的含水量，慢慢滴定至儀器屏幕顯示預(yù)滴定完成，不記錄卡爾費(fèi)休液消耗的體積。
3 標(biāo)定
為了考察整個(gè)操作系統(tǒng)的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確度，我們應(yīng)在樣品進(jìn)行檢測(cè)前對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行標(biāo)定（包括儀器的標(biāo)定和卡爾費(fèi)休試劑的標(biāo)定）。卡爾·費(fèi)休氏水分測(cè)定儀通常用甲醇-水標(biāo)準(zhǔn)溶液、含水酒石酸鈉、蒸餾水、含飽和水甲苯等物質(zhì)作為標(biāo)準(zhǔn)對(duì)方法的可靠性進(jìn)行校驗(yàn)。含水酒石酸鈉（C4H4NaO6·2H2O）是一種常用的含水標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì),在正常條件下，該物質(zhì)含有15.66%的水，很穩(wěn)定而且不吸水也不失水。該物質(zhì)在105℃加熱失重為15.65±0.02%，長(zhǎng)期暴露于濕度為20～70%的空氣中，增量為0.01～0.09%。筆者建議當(dāng)測(cè)定微量水（1%以下）時(shí)，用含水酒石酸鈉作為參照物進(jìn)行標(biāo)定；當(dāng)測(cè)定常量水（不少于1%）時(shí)，用蒸餾水（或去離子水）作為參照物進(jìn)行標(biāo)定。《中國(guó)藥典》（2005年版）標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定標(biāo)定試驗(yàn)要做三次，并且誤差范圍在±1％內(nèi)。
4 取樣、測(cè)定
精密稱取混和均勻的供試品適量(約消耗卡爾費(fèi)休試劑1～5ml)，用卡爾·費(fèi)休氏水分測(cè)定儀直接測(cè)定。具體操作如下：
①將樣品適量裝入稱量舟，放入電子天平中，按”tart”鍵歸零；
②將樣品倒入反應(yīng)容器中，注意不要將樣品撒到電極上或杯壁上；
③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；
④將樣品重量數(shù)據(jù)（精確到0.0001g）輸入儀器中，等待反應(yīng)結(jié)束直到儀器屏幕顯示滴定結(jié)果；
⑤實(shí)驗(yàn)結(jié)束后用無(wú)水甲醇把儀器管路沖洗干凈，因?yàn)榭栙M(fèi)休試劑析出的晶體會(huì)造成管路堵塞現(xiàn)象。
五 注意事項(xiàng)
除了測(cè)定藥品的性質(zhì),測(cè)定的方法,標(biāo)定物質(zhì)的選用,取樣方法和進(jìn)樣量的大小影響測(cè)定精確度外,還必須注意以下三個(gè)問(wèn)題,才能保證測(cè)定的精確度。
1 儀器的安裝及場(chǎng)所
①儀器不得安裝在有腐蝕性氣體的室內(nèi),因?yàn)楦g性氣體對(duì)儀器部分電路的腐蝕會(huì)嚴(yán)重縮短儀器壽命；
②不得安裝在電源不穩(wěn)定的地方,建議使用電子穩(wěn)壓器；
③避免陽(yáng)光直接照射到儀器；
④儀器安裝場(chǎng)所的室溫最好控制在10～35℃范圍內(nèi)；相對(duì)濕度不得大于60％。
2雙鉑電極的保養(yǎng)
測(cè)量用雙鉑電極被污染時(shí)應(yīng)當(dāng)對(duì)其進(jìn)行清洗干凈，否則會(huì)使電極的靈敏度降低，影響測(cè)定數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度。常用的電極清洗方法有三種：①可用丙酮或無(wú)水乙醇進(jìn)行擦拭干凈；②將電極放入蒸餾水中進(jìn)行超聲清洗；③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(tǒng)的密封及避光
進(jìn)行卡爾·費(fèi)休氏滴定過(guò)程中,有時(shí)會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)終點(diǎn)（即提前到達(dá)終點(diǎn)）的現(xiàn)象,造成測(cè)定結(jié)果偏低。特別是在測(cè)定含水量在1％以下的藥品時(shí)影響更大,甚至無(wú)法進(jìn)行測(cè)定。這主要是空氣中的氧將滴定池中的碘離子氧化為碘, 從而減少了試劑的耗用量。同時(shí)陽(yáng)光也會(huì)明顯地促進(jìn)氧與碘離子的氧化反應(yīng),故要采取避光措施。另外卡爾費(fèi)休試劑很容易吸收水分,因此要求滴定劑發(fā)送系統(tǒng)的滴定管和滴定池 (測(cè)量池)等采取較好的密封系統(tǒng)。否則由于吸濕現(xiàn)象造成終點(diǎn)長(zhǎng)時(shí)間的不穩(wěn)定和嚴(yán)重的誤差。