干燥失重测定法主要检查药物中的水分及其他挥发性物质。药物中若含有较多的水分,不仅使药物的含量降低,还会引起药物的水解或霉变,使药物变质失效,因此,需进行药物的干燥失重的测定。干燥失重系指药品在规定的条件下,经干燥后所减失的量,以百分率表示。干燥失重的量应恒重,《中国药典》(2015年版)二部规定供试品连续两次干燥或炽灼后称重的差异在0.3 mg以下即达到恒重,干燥至恒重的第二次及以后各次称重均应在规定的条件下继续干燥1h后进行。干燥失重测定方法主要有下列4种。
(一)常压恒温干燥法
本法适用于受热较稳定的药物,如《中国药典》中的乌苯美司、卡巴胆碱、司帕沙星、尼莫地平、吗氯贝胺等均采用此法测定。
(1)方法:通常是将样品置于相同条件下已干燥至恒重的扁形称量瓶中,除另有规定外,在105℃干燥至恒重,按下式计算:
取供试品,混合均匀(若为较大的结晶,应先迅速捣碎使成2 mm以下的小粒),取约1g或各品种项下规定的重量,置于供试品相同条件下干燥至恒重的扁形称量瓶中,精密称定,除另有规定外,在105℃下干燥至恒重。 由减失的重量和取样量计算供试品的干燥失重。
(2)注意事项:供试品应平铺在扁形称量瓶中,厚度不可超过5mm,若为疏松物质,厚度不可超过10mm。放入烘箱或干燥器进行干燥时,应将瓶盖取下,置称量瓶旁,或将瓶盖半开进行干燥;取出时,需将称量瓶盖好。置于烘箱内干燥的供试品,应在干燥后取出置于干燥器中放冷,然后称定重量。
含有较多结晶水的药物,若在105℃下不易除去结晶水,可提高干燥温度。如枸橼酸钠分子中含2个结晶水,在180℃下干燥;硫酸吗啡分子中含5个结晶水,在145℃下干燥1 h。 氢溴酸东茛菪碱含3个结晶水,操作中规定先在60℃下干燥1h,除去吸附水,再在105℃下干燥至恒重,除去结晶水。
某些药物中含有较大量的水分,熔点又较低,若直接在105℃下干燥,供试品易融化,表面结成一层薄膜,使水分不易继续挥发。如硫代硫酸钠含5分子结晶水,理论含水量达36.3%,但其在48.2℃以上出现熔化现象,不便于直接高温加热。除另有规定外,应先将供试品在低于熔点5~10℃的温度下干燥至大部分水分除去后,然后逐渐升高温度,在105℃下干燥至恒重的方式;美国药典采用在40~45℃减压干燥16h的方式;日本药局方采用先减压干燥2h,再于105℃下干燥3h的方式。
某些易吸湿或受热发生相变而达不到恒重的药物,可采用一定温度下、干燥一定时间所减失的重量代表干燥失重。如烟酸具有升华性,在干燥过程中不能达至恒重,《中国药典》规定其干燥时间为1h。右旋糖酐40极易吸湿,经多次干燥,仍不易恒重,空气湿度较大时,恒重更为困难,《中国药典》和日本药局方规定在105℃下干燥6h后,减失重量不得超过5.0 %;英国药典和美国药典规定在105℃下干燥5h后,减失重量不得超过7.0%。
供试品为膏状物时,应先取一含洗净粗砂粒及一小玻棒的称量瓶于规定条件下干燥至恒重,然后称入一定量的供试品,用玻棒搅匀、干燥,并在干燥过程中搅拌数次,促使水分挥发,直至恒重。
(二)减压干燥法与恒温减压干燥法
本法适用于熔点低或受热分解的供试品。采用减压干燥器或恒温减压干燥器时,除另有规定外,压力应在2.67 kPa(20 mmHg)以下,温度为60℃。干燥器中常用的干燥剂有无水氯化钙、硅胶和五氧化二磷;恒温减压干燥器中常用的干燥剂为五氧化二磷。干燥剂应及时更换。
如木糖醇的熔点为91.0~94.5℃,以五氧化二磷为干燥剂,减压干燥24 h;卡托普利的熔点为104~110℃,以五氧化二磷为干燥剂,减压干燥至恒重;奋乃静熔点为94~100℃,将它置于五氧化二磷干燥器中,减压干燥至恒重;泛昔洛韦的熔点为101~105℃,在80℃减压干燥至恒重。
(三)干燥剂干燥法
本法适用于受热分解或易升华的供试品。
(1)方法:将供试品置干燥器中,利用干燥器内的干燥剂吸收水分,干燥至恒重。如马来酸麦角新碱分子中具有酰胺结构,在较高的温度下会水解,其干燥失重检查采用该法。将本品置于五氧化二磷干燥器中至恒重,减失重量不得超过2.0%;再如乌洛托品的干燥失重检查:取本品,置于硫酸干燥器中干燥至恒重,减失重量不得超过1.5%。
常用的干燥剂有硅胶、硫酸和五氧化二磷等。硅胶的吸水力次于五氧化二磷。
(2)注意事项:使用五氧化二磷时需将干燥剂铺于培养皿中,置于干燥器内。若发现干燥剂表层结块、出现液滴,应将表层刮去,另加新的五氧化二磷再使用;弃去的五氧化二磷不可倒入下水道,应埋入土中。五氧化二磷价格较贵,且不能反复使用。
使用硫酸时,应将硫酸盛于培养皿或烧杯中,不能直接倾入干燥器;搬动干燥器时,应注意勿使硫酸溅出;用过的硫酸经加热除水后可再用。除水的方法是:将含水硫酸置于烧杯中加热至冒白烟、保持在110℃左右约30 min,即可。
试验用硅胶为变色硅胶,其中加有氯化钻。无水氯化钻呈蓝色,吸水后含两分子结晶水转变为淡红色,于105℃下干燥后又可恢复为无水物。因此,变色硅胶具有使用方便、价廉、无腐蚀性且可重复使用的特点,为最常用的干燥剂。
(四)热分析法
热分析法是指在程序控制温度下测量物质的物理、化学性质与温度关系的一类技术。物质在加热(或冷却)过程中,往往会脱水、挥发或相变以及发生分解、氧化、还原等物理变化或化学变化,在程序控制温度的条件下,准确记录待测物质的理化性质与温度的关系,研究物质在受热(或冷却)过程中发生的物理变化和化学变化以及伴随发生的温度、能量或重量的改变,可用于药物的理化性质及其热动力学参数等方面的研究。如研究药物的多晶型、纯度、热稳定性、固体分散系统、脂质体、药物辅料相互作用(预测药物与赋形剂间的可配伍性)等。常用的热分析法有热重分析、差热分析和差示扫描热分析。
热分析法是在程序控制温度下,准确记录物质的理化性质随温度变化的关系,研究其在受热过程中所发生的晶型转化、熔融、蒸发、脱水等物理变化或热分解、氧化等化学变化以及伴随发生的温度、能量或重量改变的方法。
物质在加热或冷却过程中,在发生相变或化学反应时,必然伴随着热量的吸收或释放,同时根据相律,物相转化时的温度(如熔点、沸点等)保持不变。纯物质具有特定的物相转换温度和相应的热焓变化(△H)。这些常数可用于物质的定性分析,而供试品的实际测定值与这些常数的偏离及其偏离程度又可用于检查供试品的纯度。
热分析法广泛应用于物质的多晶型、物相转化、结晶水、结晶溶剂、热分解以及药物的纯度、相容性和稳定性等研究中。
1.热重分析(thermogravimetric analysis, TGA) TGA法应用热天平在程序控制温度的条件下测量物质的质量随温度变化,记录质量随温度变化的曲线(热重曲线),从而准确地测量物质的质量变化及变化速度。
2.差热分析(differential thermal analysis,DTA) DTA是在程序控制温度下,测量试样与参比物(一种在测量温度范围内不发生任何热效应的物质)之间的温度差△T与温度关系的一种技术。用DTA法可研究较短时间内样品的比热发生较大变化的反应,或是体系与环境有较大热交换的反应。
3.差示扫描量热法(differential scanning calorimetry, DSC) DSC是在程序控制温度下测量传输给待测物质和参比物的能量差与温度(或时间)关系的一种技术。
应用热分析法检查药物纯度时,有以下几个条件:①样品纯度在98.0%以上;②杂质不与主成分反应;③杂质不与主成分形成共晶或固熔体;④杂质与熔融试样有化学相似性;⑤药物在熔融过程中化学性质稳定;⑥药物如存在多晶现象则必须全部转变成某一晶型。
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