电位滴定法测定环丝氨酸的含量

刘静兰

厦门市食品药品质量检验研究院，福建厦门 361012

环丝氨酸是治疗耐药结核病的核心药物，近年来该药物在临床治疗上得到了广泛应用[1-5]，结构式如图1。当前，国内无环丝氨酸现行标准，仅《美国药典》[6]《日本药典》[7]和《国际药典》[8]有收载。其中，《国际药典》采用人工酸碱滴定法，其指示剂终点变色不灵敏，个人主观因素会产生终点判断的误差。按国家药品标准指导原则，原料药的含量测定首选容量分析法。基于文献参考[9-15]，本研究建立了用氢氧化钠滴定液测定环丝氨酸含量的电位滴定法，以水为溶剂并加入适量盐酸溶液来区分强酸弱酸的滴定，电位滴定曲线有两个明显的突跃点，空白校正和滴定结果易于识别判断，且与《国际药典》的测定结果比较无显著性差异。

图1 环丝氨酸化学结构图

1 仪器与试药

T5电位滴定仪，配备InMotion Flex Autosampler全自动进样器（梅特勒-托利多）；DGi111-SC复合玻璃pH电极（梅特勒-托利多）；XS-105分析天平（梅特勒-托利多）；S220 pH计（梅特勒-托利多）。

环 丝 氨 酸 对 照 品（Sigma-Aldrich，批 号：CCYF210044，纯度99.8%）；环丝氨酸（A厂，批号：CCYF210035、CCYF210036、CCYF210037；B厂，批号：200026、200027、200028）；氢氧化钠滴定液（F=0.1004，批号：F0022768，Bepure）；盐酸为AR级分析纯（批号：20170323，沪试）；异丙醇为色谱纯（批 号：K52449740025，Sigma-Aldrich）；水 由Milli-Q系统制的超纯水。

2 方法与结果

2.1 溶剂的选择

根据《中华人民共和国药典》凡例中溶解度试验法，测得环丝氨酸在水中易溶，在甲醇中微溶，在乙醇和异丙醇中极微溶解。环丝氨酸水溶液pH为5.5～6.5[8]，具有酸碱两性，可与酸或碱成盐，故选择以水为溶剂。考虑到电位滴定仪的装置和滴定杯容量的操作要求，水溶剂选取30 ml。

分别取环丝氨酸约0.1 g（批号：CCYF210037和200028），加30 ml水使溶解后测定pH值，结果分别为6.05和6.12。

2.2 自动电位滴定仪条件

采用Mettler DGi111-SC复合玻璃pH电极；参数设置：滴定剂添加：动态添加模式；dE（设定值）：8.0；dV（最小值）：0.001 ml；dV（最大值）：0.2 ml；滴定模式：平衡控制模式；阈值（判断滴定是否达到终点的参数，是 dE与dV的比值。）：0.5，附加EQP标准：最陡突跃；EQP的数量：2。

2.3 测定方法

取环丝氨酸约0.1 g，精密称定，加30 ml水使溶解后，加20 ml盐酸溶液（0.01 mol/L），摇匀，采用电位滴定法，用氢氧化钠滴定液（0.1 mol/L）滴定，以两个突跃点体积的差作为滴定体积，并将滴定的结果用空白试验校正。每1 ml氢氧化钠滴定液（0.1 mol/L）相当于10.21 mg的环丝氨酸。记录E-V曲线和dE/dV-V曲线，其中dE/dV-V曲线最高点（突跃点）对应于滴定终点时消耗滴定剂的体积。典型电位滴定图见图2。

图2 环丝氨酸电位滴定曲线图

2.4 空白试验

取水30 ml为溶剂，在滴定前加入20 ml盐酸溶液（0.01 mol/L），照“2.2”项下方法滴定，结果见图3。空白溶剂电位滴定曲线平滑且清晰可辨，呈现两个突跃点，测得的两点体积差为0.022 ml。

图3 空白溶剂电位滴定曲线

2.5 盐酸溶液加入量的考察

精密称取环丝氨酸（批号：CCYF210037和200028）各约0.1 g，分别置于滴定杯中，溶剂总体积不变的条件下，考察盐酸溶液（0.01 mol/L）加入5、20、50 ml对样品溶液pH值和含量测定结果的影响，结果见表1。由图4电位滴定曲线图结果可知，当盐酸溶液加入量从5 ml增加至20 ml时，第一个突跃点曲线更加尖锐也更易识别。但是，当盐酸溶液加入量增加至50 ml时，第一个突跃点曲线变化却并未明显改善，反而会造成滴定液的消耗。因此，综合考虑选取盐酸溶液（0.01 mol/L）加入量20 ml较为适宜。

表1 盐酸溶液（0.01mol/L）加入量对含量测定结果的影响

图4 不同盐酸溶液（0.01 mol/L）加入量的电位滴定曲线（批号：CCYF210037）

2.6 线性关系考察

分别精密称取环丝氨酸（批号：CCYF210037）0.020 58、0.049 51、0.1044、0.1503、0.2017和0.2512 g置于滴定杯中，按“2.3”项下方法制备成相当于原浓度20%、50%、100%、150%、200%和250%的系列浓度，并按“2.2”项下滴定条件设定进样序列依次自动电位滴定。以各样品所消耗氢氧化钠滴定液的两点体积差（Y）对称样量（X）进行线性回归，得回归方程：Y=96.281X+0.0964（r=1.0000）。结果表明环丝氨酸在0.020 58～0.2512 g内与两个突跃点的体积差呈现线性关系良好。

2.7 稳定性试验

精密称取环丝氨酸（批号：CCYF210037）6份各约0.1 g，分别置于滴定杯中，加30 ml水使溶解，加20 ml盐酸溶液（0.01 mol/L），摇匀，于室温下放置0、4、8、16和24 h后，照“2.2”项下滴定条件进行电位滴定测定其含量。结果平均含量99.67%，RSD为0.6%，表明在24 h内测定结果稳定性良好。

2.8 重复性试验

取同一批环丝氨酸（批号：CCYF210037）6份，按“2.3”项下方法制备样品溶液，照“2.2”项下电位滴定条件测定并计算含量。结果平均含量99.88%，RSD为0.3%，表明自动电位滴定方法的精密度高，重复性良好。

2.9 加样回收率试验

取已知含量的同一批环丝氨酸样品9份（批号：CCYF210037，含量99.88%），每份约0.05 g（样品含量减半），精密称定，分别加入环丝氨酸对照品40、50、60 mg（分别相当于样品测定浓度的80%、100%和120%），按“2.2”和“2.3”项下方法测定环丝氨酸含量并计算其回收率。环丝氨酸低、中、高浓度回收率分别为99.69%、99.45%、99.63%，平均回收率为99.59%，RSD为0.6%，由表2结果表明其回收率良好。

表2 回收率结果

2.10 国际药典方法

取环丝氨酸约0.1 g，精密称定，加水5 ml使溶解后，加异丙醇75 ml，用氢氧化钠滴定液（0.1 mol/L）滴定，用麝香草酚酞指示液指示终点，并将滴定的结果用空白试验校正。每1 ml氢氧化钠滴定液（0.1 mol/L）相当于10.21 mg的环丝氨酸。

2.11 样品的测定

取环丝氨酸样品6批，精密称定，分别按“2.3”和“2.10”项下方法测定并计算环丝氨酸含量，结果见表3，两种测定方法结果无显著性差异。

表3 两种测定方法比较

3 讨论

3.1 人工滴定法

《国际药典》收载的人工滴定方法采用麝香草酚酞为指示剂，其变色范围是pH 9.3～10.5（无色变蓝色），实际滴定的终点颜色为无色变接近透明的浅蓝色，颜色变化不明显，肉眼不易辨认。而空白校正消耗的滴定液体积过小，滴定管读数的准确度和目视判断等主客观因素会导致一定的误差。此外，在试验中还考察过仅以水为溶剂，不添加异丙醇的条件下进行滴定，结果其终点显色反而更为明显，但空白校正所需滴定液也更加少量，故有待进一步优化滴定方法。

3.2 电位滴定法

3.2.1 以水/异丙醇为溶剂 鉴于《国际药典》滴定方法终点不易判断的问题，故选择以电位滴定的方法来判断终点。以水/异丙醇为溶剂，在不添加指示剂的条件下进行试验，结果空白校正的电位曲线呈现折线状，dE/dV-V曲线有两个突跃点且重现性很差。而在样品的滴定过程中也识别出两个不规则状的突跃点，第一个突跃点pH约为7.8，第二个突跃的pH值为11.5～12.0，与麝香草酚酞的变色范围并不一致。这也证实了药典方法终点不易判断的问题。

3.2.2 以水为溶剂 仅以水溶剂，考虑到水中溶解极少量的碳酸会与氢氧化钠滴定液进行反应，故需要做空白校正。本试验采用Milli-Q超纯水，结果空白滴定识别的EQP终点体积约为0.02 ml。由于滴定仪精度有限，dE/dV-V曲线呈负向趋势，未识别与碳酸反应的突跃点。而样品的滴定曲线仅呈现一个突跃点，pH约为9.9，呈正向趋势。

3.2.3 以水/盐酸为溶剂 以水/盐酸为溶剂，在空白校正中氢氧化钠滴定液先与盐酸反应形成第一个突跃点（pH约为5.2），然后跟水中含有的碳酸反应形成第二个突跃点（pH约为7.5）。通过两个突跃点的体积差来测得碳酸含量，结果重现性好、准确性更高。

在样品试验中，滴定前盐酸溶液的加入先与环丝氨酸中的氨基反应生成盐酸盐，区分水中剩余游离的盐酸以及碳酸，使得强酸突跃更加明显易识别，作为区分弱酸滴定的起点。因此，氢氧化钠滴定液先和剩余游离的盐酸反应形成第一个突跃点（pH约为6.0），然后与水中的碳酸和环丝氨酸反应形成第二个突跃点（pH约为10.0）。通过空白校正排除碳酸的干扰，从而测得准确的环丝氨酸含量。

3.2.4 滴定剂 无论是人工滴定法还是电位滴定法，避免试验中二氧化碳消耗氢氧化钠滴定液产生的终点误差是关键点。除了空白校正，滴定液也不宜放置过久，会吸收更多的二氧化碳造成滴定结果偏大，故氢氧化钠滴定液最好临用前标定。

综上所述，相对于人工指示剂滴定法，电位滴定法的精密度更优，准确度更好，自动化程度高，能够提高实验效率，避免人为误差。本方法操作简便、测定快速、重复性好且绿色环保，适用于环丝氨酸原料药的含量测定。