第二章 药物物理常数测定法

.,药物分析,第二章物理常数测定法,.,物理常数表示药物的物理性质的重要特征常数，在一定条件下保存不变。应用：测定药物的物理常数，可以判断真伪，检查其纯度，还可以用于含量测定。中国药典（2000版）收录的物理常数：相当密度、馏程、熔点、旋光度、折光率、黏度,.,第一节相对密度的测定法,一、基本原理相当密度是指在相同特定条件下，某物质的密度与参考物质（纯化水）的密度之比。或者相同条件下，物质比纯水重的倍数。(除另有规定，温度t=20),.,应用：物质在一定温度下，均有一定的比值（相对密度），相对密度随纯度改变而改变，测定相对密度，可以区别或检查药品的纯度。例：乙醇的相对密度不大于0.8129，及含量不低于95.0%（体积百分数）,.,二、测定方法,比重瓶法韦氏比重称法比重计法注意：相当密度均指液体药物的密度,.,比重瓶测定法,比重瓶是测定液体相对密度的专用精密仪器，是容积固定的玻璃称量瓶，其种类和规格有多种。常用的有带温度计的精密度瓶和带毛细管的普通密度瓶，见图。,.,.,.,比重瓶测定法,在一定温度下，同一密度瓶分别称取等体积的样品溶液和蒸馏水的质量，两者质量之比即为该样品溶液的相对密度。,式中m0空密度瓶质量，g；m1密度瓶和水的质量，g；m2密度瓶和样品的质量g；0.9982320时水的密度，gcm3。,.,比重瓶测定法,带温度计的精密度瓶：1.比重瓶洁净、干燥并精密称定m02.装满供试品（应低于20或按规定温度），装上温度计。置20（或规定温度）左右的水浴中浸泡1020min,使内容物温度达到201，用滤纸拭去溢出液体，立即盖上罩。3.从水浴中取出比重瓶，用滤纸将比重瓶外壁擦干，精密称定m24.将供试品倾去，洗净比重瓶，装满新费过冷水，照上法处理后精密称定m15.相对密度计算,.,例：用比重瓶法测定某液体药物的相对密度。比重瓶重43.765g，装满供试品后称重52.171g，装满纯化水后称重53.245g。以上均在20时进行。计算d2020和d204。普通比重瓶法（略）,.,比重瓶测定法,本法适用于：测量一般液体的相对密度，对易挥发液体或室温超过20等，可用韦氏比重秤法。供试品用量少,.,韦氏比重秤,原理：一定体积的物体在各种液体中所受浮力与该液体的相对密度成正比。F浮F下表面F上表面F向上F向下P向上*SP向下*S液*g*H*S液*g*h*S液*g*V排,.,韦氏比重秤,适用：供试品足够供测试，可选用本法，测定结果准确可靠，而且手续简便迅速，可直接读取相对密度。易挥发液体也用本法,.,.,韦氏比重秤结构玻璃锤内有温度计，玻璃锤有一定体积，浸入液体中恰好能排开5g水。平衡：游码：,.,使用方法仪器：20相对密度为1的韦氏比重秤。安装在操作平台上。使用：1.从仪器盒中取出，将玻璃锤和玻璃筒洗净、干燥，调节高度并固定。2.将横梁置于托架的玛瑙刀座上，用等重砝码（大砝码）校正零点（调整水平螺丝）；取下等重砝码，换上玻璃锤，此时必须保持平衡。3.玻璃筒内装体积80%的新沸冷水，水浴调温至201。,.,3.玻璃筒内装体积80%的新沸冷水，水浴调温至201。4.将玻璃锤浸入圆筒内水中，秤臂右端悬挂游码于1.000刻度处，调整螺丝至平衡。将圆筒内水倾去，拭干。5.将供试液置于圆筒内至相同高度，调整温度，将玻璃锤浸入供试液中，调整游码的数量至平衡，读取数值，即供试品相对密度。注意：若为4时相对密度为1的比重秤，应将在20测得的供试品比重除以0.9982,.,注意事项,1.比重瓶洁净干燥（重铬酸钾、自来水、纯化水洗净，乙醇、乙醚干燥）2.供试品或水装瓶时不得有气泡。3.调节温度时室温和测定温度的确定。室温低于20（冬天），水浴温度约为22，不必迅速称量，体积收缩使毛细管充满气体，其重量忽略不计室温高于20（夏天），水浴温度约为18，需迅速称量（水蒸气冷凝于比重瓶外）4.使用新沸水冷却，以除去少量空气。5.对于韦氏比重秤，用水调平衡后位置不再变动。,.,例：用4相对密度为1的韦氏比重秤测得20时某液体药物相对密度读数为0.6939。已知20水的密度为0.9982，4水的密度为1.0000。回答下列问题：1）说明测量时各游码的位置（5g,500mg,50mg,5mg）2）供试品的相对密度是多少？3）测定过程中，用水调整平衡时，读数是多少？,.,相对密度的其他方法,比重（密度）计法是根据阿基米德原理制成的，其种类很多、但结构和形式基本相同，都是由玻璃外壳制成。头部呈球形或圆锥形，里面灌有铅珠、水银或其它重金属，使其能立于溶液中，中部是胖肚空腔，内有空气故能浮起，尾部是一细长管内附有刻度标记，刻度是利用各种不同密度的的液体标度的。,.,.,相对密度的其他方法,比重计测定方法将混合均匀的被测样液沿筒壁徐徐注入适当容积的清洁量筒中，注意避免起泡沫。将密度计洗净擦干，缓缓放入样液中，待其静止后，再轻轻按下少许，然后待其自然上升，静止并无气泡冒出后，从水平位置读取与液平面相交处的刻度值。同时用温度计测量样液的温度，如测得温度不是标准温度，应对测得值加以校正。,.,第二节馏程测定法,沸点液体物质的蒸汽压与大气压相等时，液体呈现沸腾现象，此时温度即为物质的沸点。馏程馏程系指一种液体照下述方法蒸馏，校正到标准压力101.3kPa(760mmHg)下,自开始馏出第5滴算起，至供试品仅剩34ml，或一定比例的容积馏出时的温度范围。意义：测定馏程可以区别或检查药品的纯杂程度。纯度高的药品馏程短，纯度低的药品馏程长,.,测定方法,一、仪器,.,测定方法,1.冷凝管及冷凝剂：馏程在130以下用水冷却，馏程在130以上用空气冷凝2.温度计：分浸型具有0.5刻度的温度计，预先经过校正，温度计汞球的上端与蒸馏瓶出口支管下壁相齐。,图22温度计在蒸馏烧瓶颈中的位置,.,测定方法,3.加热：馏程80以下用水浴（液面不得超过供试品液面），80以上用直接火焰或电加热器。,.,测定方法,二）操作方法1.取供试品25ml，经长颈干燥小漏斗转移至干燥蒸馏瓶中，加入洁净的无釉小瓷片，插上温度计2.加热至沸腾。3.调节温度，是每分钟馏出23ml4.读取自冷凝开始馏出第5滴时与供试品仅剩34ml或一定比例容积（90%）馏出时的温度范围，即为供试品的馏程。,.,注意事项,1.供试品沸点80以下用水浴加热，其液面始终不得超过供试品液面，80以上用直接火焰或电加热时，火源始终不得超过供试品液面，以免发生蒸汽过热，温度计指示偏高造成误差。2.防止爆沸，在蒸馏开始前加入止爆剂（或一端封闭的毛细管或洁净小瓷片）3.蒸馏速度不宜过快，控制在每分钟馏出23ml4.温度计校正按照熔点测定法下校正5.馏出5滴时检读温度，是在冷凝管下端出口处算,.,注意事项,6.为了准确读取温度，不要在空气流动的地方操作，最好在室温恒温2025进行7.馏程80以下，量取及测量供试品体积时，均宜在510水浴中进行。80以上在常温下进行。8.测得的馏程需要校正到标准压力（101.3kPa,760mmHg)下：测定时气压高于标准压力，每高0.36kPa（27mmHg）应将测得得温度减去0.1，如果在标准压力以下，每低于0.36kPa（27mmHg），应增加0.1,.,例：在102.2kPa下测得某液态物质的馏程为72.574.0，回答问题：1）一般用什么进行加热，对液面高度有什么要求，如何防止爆沸？2）对测得的馏程进行校正？,.,第三节熔点测定法,测定熔点的目的：某些药物具有一定的熔点，测定熔点可以鉴别药物，检查药物的纯净程度。什么是熔点：一种物质按照规定方法测定：由固体熔化成液体的温温度；熔融同时分解的温度；在熔化时初熔至全熔经历的温度范围。,.,测定熔点的药品应具备的条件：遇热晶型不转化，其初熔点和终熔点容易分辨；熔融同时分解是指某一药品在一定温度产生气泡、上升、变色或浑浊等现象。依照物质性质不同，测定法可以分为三种：第一法：测定易粉碎的固体药品第二法：测定不易粉碎的固体药品第三法：测定凡士林或其他类似物质,.,测定方法,一）仪器1.容器：供放置传温液，可用硬质玻璃烧杯、圆底烧瓶等容器，能耐电炉丝加热或直火加热2.搅拌器：粗细适宜，性状合适的玻璃棒；以电热丝内加热时，用磁力搅拌器3.温度计：分浸式具有0.5刻度。预先用熔点测定用标准品校正（温度计校正曲线）4.毛细管：9cm,内径0.9-1.1mm,厚0.10-0.15mm,一端熔封,用中性硬质玻璃毛细管,.,测定方法,一）仪器5.传温液：80,硅油或液体石蜡；熔点300以上用硫酸钾-硫酸溶液。6.内热式熔点测定装置：电热丝直接浸入传热液内，利用调压变压器控制电热丝的电压，以控制温度和升温速率，并用磁力搅拌器搅拌。1）传温液：不良导体（硅油），温度计汞球底部距离加热表面2.5cm以上2）调压变压器3）磁力搅拌器,.,测定方法,二）操作方法1.测定易碎的固体药品1）研粉，干燥。（105干燥；五氧化二磷干燥器）2）在一端熔封的毛细管中装入供试品高度约3mm，压紧。3）将温度计放入传温液容器中（高度2.5cm以上），加入传温液至分浸线，加热4）待温度上升至规定熔点低限约10时，将毛细管浸入传温液中，贴附在温度计上，供试品部分位于汞球中部，继续加热，每分钟升温11.5（熔融同时分解2.53/min）5）记录初熔温度和全熔温度。重复3次测定，取平均,.,不易粉碎固体药品,供试品熔融(minT),.,凡士林或类似物质,供试品加热90,厚12cm,.,测定方法,2.测定熔融时分解的供试品熔点：方法同上。调节升温速度2.53。供试品开始局部液化是（或开始产生气泡时）的温度作为初熔温度；供试品固相全部液化时，有时固相消失不明显，以供试品分解物开始膨胀上升时的温度作为全熔温度。无法分辨初熔、全熔时，可记录发生突变时的温度。结果应在规定范围以内,.,注意事项,1.毛细管内径必须按规定选用，内径大，全熔温度会偏高2.温度计校正、传温液按规定使用3.供试品的使用研细干燥；熔点范围低限135以上，不分解的，采用105干燥；熔点在135以下或受热分解的，在五氧化二磷干燥器中干燥24小时；尽量装紧；易氧化的供试品处理4.加热要求,.,注意事项,5.熔点判断以毛细管内供试品开始局部熔化（出现明显液滴）时的温度作为初熔温度；以全部融化（澄明）作为全熔温度。至少测三次，取平均值。受热出现膨胀发松，物面不平的现象发毛向中心聚集紧缩的现象收缩变软形成软质柱的现象软化管壁出现细微液滴出汗以上均不作初熔判断。熔融分解：气泡、膨胀上升、突变时的温度,.,.,注意事项,6.读数要求估计到0.1，3进2舍例：0.30.7写成0.50.80.9进为1,.,95:74.我国药典规定“熔点”的含义系指固体A.自熔化开始点到液化点B.自熔化开始点到崩坍点C.自收缩点到液化点D.自崩坍点到液化点E.自熔化开始点到熔化澄明点,.,01:74.中国药典规定“熔点”系指A.固体初熔时的温度B.固体全熔时的温度C.供试品在毛细管内收缩时的温度D.固体熔化时自初熔至全熔的一段温度E.供试品在毛细管内开始局部液化时的温度,.,第四节旋光度测定法,一、基本原理,不对称碳原子,HRCRCH3,手性碳原子,具有光学活性,.,葡萄糖,.,旋光度直线偏振光通过含有某些光学活性的药物液体（或溶液）时，能引起旋光现象，使偏振光的平面向左或向右旋转，旋转的度数称为旋光度,.,在一定温度和一定波长下，偏振光透过长1dm，每1ml中含有旋光物质1g的溶液时的旋光度。也就是管长为1dm、浓度为1g/ml时测得的旋光度,钠光谱D线（589.3nm）,比旋度,.,计算,液体供试品,.,固体供试品,.,旋光管标准石英旋光管,二、测定方法,基准物蔗糖,仪器：自动旋光仪（操作p331）,.,自动旋光测定仪,.,1.比旋度的测定（药物的鉴别）中国药典许多药物（如硫酸奎宁、肾上腺素、葡萄糖等）的性状项下规定了比旋度的测定，既判别了药物的真伪，又检查了药物的纯度,三、应用,.,例：氯霉素无水乙醇溶液为为+18.5至21.5。精密称量经干燥本品5.4592g，置100ml的量瓶中，加无水乙醇溶解，稀释至刻度线。用2dm测定管于20测得旋光度为+2.3，问该氯霉素的比旋度是否符合规定？,.,2.在杂质检查中的应用如硫酸阿托品中莨菪碱的检查,3.在含量测定中的应用如葡萄糖注射液的含量测定,.,例葡萄糖注射液的含量测定：取本品适量置2dm长的测定管中，在25时测得旋光度为5.40，空白试验为0。求葡萄糖注射液中葡萄糖（含一个结晶水）的含量。中国药典2000版规定无水葡萄糖25时比旋度为+52.5至53.0。,.,95：79、旋光计的检定，中国药典（2000年版）规定用A、葡萄糖作基准物B、水杨醛作基准物C、半乳糖作基准物D、水合氯醛作基准物E、蔗糖作基准物,.,97：73、测定盐酸土霉素的比旋度时，若称取供试品0.5050g，置50ml量瓶中，加盐酸液（91000）稀释至刻度，用2dm长的样品管测定，要求比旋度为188200。则测得的旋光度的范围应为A、3.804.04B、380404C、1.902.02D、190202E、1.882.00,.,.,00：76.测定某药物的比旋度，配制的供试品溶液浓度为50.0mg/ml，样品溶液宽2dm，测得旋光度为+3.25，则比旋度为A.+6.50B.+32.5C.+60.0D.+16.25E.+325,.,例1.旋光度测定法可检测的药物是A.具有立体结构的药物B.含有共轭系统结构的药物C.脂肪族药物D.结构中含手性碳原子的药物E.结构中含氢键的药物,.,例2.比旋度的符号应是A.B.CD.PaE.dm,.,例3.旋光计的检定，中国药典（2000年版）规定用A.葡萄糖作基准物B.水杨醛作基准物C.半乳糖作基准物D.水合氯醛作基准物E.标准石英旋光管,.,例4、可用旋光度法测定的药物是A、对氨基水杨酸B、氯丙嗪C、氯氮卓D、葡萄糖注射液E、盐酸利多卡因,.,第五节折光率,一、基本原理,折射现象光线通过两种密度不同的透明介质时，其速度和方向发生改变的现象,空气、供试液,.,i,r,.,折光率是入射角theincidentangle的正弦与折射角refractionangle的正弦的比值,钠光谱D线（589.3nm）,20,入射角,折射角,折射角r恒小于入射角i，折射角随入射角的增大而增大,.,计算当入射角无限接近90时，折射角达到最高限度，此时入射角称为掠入射线，折射角称为临界角，折射光线称为临界光线（构成暗区和亮区）。此时，折光率可表示为：,.,说明：测得临界角就可以求折光率。此时，折光计的圆形视野中显示出一半受光，另一半不受光，形成明暗各半现象。即当折光计视野调节至明暗各半时，光线的折射角就是临界角，并在折光计的刻度尺上可读出物质的折光率。,.,影响折光率测定的因素1.温度（反比）通常温度升高，折光率下降（表2-3）校正：同温度水的折光率校正；公式校正，水溶液每增加（减少）1，折光率降低（升高）0.0001；油溶液则为0.00038。(P19),.,影响折光率测定的因素2.波长（反比）波长越小，折光率越大。中国药典2000版以钠光D线（589.3nm）为标准光源。折光率是一定波长的折光率3.压力（正比）折光率随压力增高而增加。对气体影响大，对液体固体影响小，可不考虑,.,测定方法,仪器：阿贝折光计，两个直角棱镜（P311）,.,.,.,.,应用,一）定性鉴别及纯度检查挥发油、油脂、液体药物鉴别等有折光率项目；药物合成中原料或中间体的控制项目。表2-4,.,应用,二）溶液浓度的测定一些药物的折光率随药物浓度变化而变化，浓度越高折光率越大。适用条件：折光率随浓度升高而增大，而且接近线性关系的药物。1.标准曲线法2.折光率因子法,.,1.标准曲线法先测定一系列标准溶液的折光率，以测得的折光率为纵坐标，标准溶液的浓度为横坐标绘制折光率浓度曲线。在同样条件下测得供试品折光率，从标准曲线上查找对应的浓度。,.,2.折光率因子法当浓度和折光率有良好的线性关系时可用本法。步骤：1）测定同温度水和溶液的折光率2）根据公式计算质量浓度,.,样品溶液折光率,同温度时水的折光率,样品%,样品溶液每间隔1%浓度时折光率增加值,利用折光率计算药物溶液浓度（%）,.,折光率因素的确定：精密称取一定量标准纯品，配置成准确浓度，测定此溶液及同温度纯溶剂的折光率。根据下式计算折光率因素通常用不同浓度的已知浓度标准溶液分别计算F，取平均值,.,96:126、物质的折光率与下列因素有关A、光线的波长B、被测物质的温度C、光路的长短D、被测物质浓度E、杂质含量,.,99m：83、20时水的折光率为A、1.3305B、1.3325C、1.3330D、1.517E、1.7左右,.,例1、折光率测定法计算药物溶液浓度的公式为,.,例2、折光计的检定，中国药典（2000年版）规定用A、棱镜B、水C、植物油D、盐酸液（0.1mol/L）E、氢氧化钠液（0.1mol/L）,.,第六节黏度测定法,基本概念,（一）黏度流体对流动的阻抗能力,牛顿流体、非牛顿流体,.,牛顿流体流动时所需切应力不随流速的改变而改变如纯溶液低分子物质的溶液,.,非牛顿流体流动时所需切应力随流速改变而改变如高聚物溶液混悬液乳剂分散液表面活性剂溶液,.,（二）黏度种类单位动力黏度Pas运动黏度mm2/s特性黏度,.,使面积各为1平方厘米相距1厘米的两层液体，以厘米每秒的速度作相对运行时，液体质点内部所产生的阻力即为动力黏度。,.,测定方法,一）仪器恒温水浴温度计，分度值0.1秒表，分度值0.2秒平氏黏度计乌氏黏度计,.,二）操作1.平氏黏度计测定法（药典2000版中第一法）取毛细管内径符合要求的平氏黏度计，支管F连接橡皮管，用手指堵住管口2，倒置黏度计，将管口1插入供试品中，自橡皮管抽气，使供试品充满C球和A球并达到测定线m2处。提出黏度计倒转，取下橡皮管使连接管口1，将黏度计