经有机破坏的分析方法

含金属及含卤素、氮、硫、磷等有机药物结构中的待测原子与碳原子结合牢固的可用有机破坏的方法将药物分子中有机结构部分完全破坏，使其转变为可测定的无机离子（或氧化物、无氧酸等）。有机破坏方法包括湿法与干法。

（一）湿法破坏

本法适用于含氮有机合成药物分析的前处理，在生物制品分析中用于氮（包括蛋白质）、磷、硫柳汞及氯化钠测定法的前处理。另外，本法亦用于生物样品中金属元素测定时生物基质的去除。本法主要使用硫酸作为分解剂（亦称消解剂或消化剂），常加入氧化剂（如硝酸、高氯酸、过氧化氢等）作为辅助分解剂。湿法破坏可分为硫酸-硝酸法、硫酸-高氯酸法、硫酸-硫酸盐法、硝酸-高锰酸钾法等。以下简要介绍以硫酸-硫酸盐法为基础的含氮有机药物定量分析方法——凯氏定氮法。

凯氏定氮法，《中国药典》（2015年版，二部）以“氮测定法”收载于通则，分为第一法（常量法）和第二法（半微量法）。本法系将含氮药物与硫酸在凯氏烧瓶中共热，药物分子中有机结构被氧化分解（亦称“消解”或“消化”）成二氧化碳和水，有机结合的氮则转变为无机氨，并与过量的硫酸结合为硫酸氢铵及硫酸铵，经氢氧化钠碱化后释放出氨气，并随水蒸气馏出，用硼酸溶液或定量的酸滴定液吸收后，再用酸或碱滴定液滴定。

图4-1半微量氮测定法装置图

1.仪器装置 凯氏烧瓶为30～50 ml（半微量法）或500 ml（常量法）硅玻璃或硼玻璃制成的硬质茄形烧瓶；蒸馏装置（半微量法）由1000 ml的圆底烧瓶A、安全瓶B、连有氮气球的蒸馏器C、漏斗D、直形冷凝管E、100 ml锥形瓶F和橡皮管夹G、 H组成，如图4-1所示。

2.消解剂 为使有机药物中的氮定量转化，必须使有机结构破坏完全，但消解液长时间受热可导致铵盐分解。因此，常在硫酸中加入硫酸钾（或无水硫酸钠）提高硫酸沸点，以提高消解温度；同时加入催化剂加快消解速度，以缩短消解时间。

常用的催化剂有汞或汞盐、硒粉、铜盐、二氧化锰等，其中汞或汞盐虽催化作用最强，但因汞盐易与氨生成硫酸铵汞配位化合物［Hg（NH3）2］SO4，其中的氨不易被碱游离，而且当样品中有卤素存在时，则卤素可与汞结合生成难离解的卤化汞（HgX）而失去催化作用。硫酸铜因价廉易得，且无挥发性、毒性低，最常用作本法的催化剂。

对某些难以分解的药物（如含氮杂环结构药物），在消解过程中常需加入辅助氧化剂，以使其分解完全并缩短消解时间。常用的辅助氧化剂有30%过氧化氢和高氯酸。其中，高氯酸为强氧化剂，用量不宜过大。若使用量过大，可能生成高氯酸铵而分解或将氮氧化生成氮气而损失，而且高氯酸在高温加热时易发生爆炸。值得注意的是，辅助氧化剂的使用应慎重，且不能在高温时加入，应待消解液放冷后加入，并再次加热继续消解。

3.操作法 常量法，取供试品适量（相当于含氮量25～30 mg），精密称定，若供试品为固体或半固体，可用滤纸称取，并连同滤纸置于干燥的500 ml凯氏烧瓶中；然后依次加入硫酸钾（或无水硫酸钠）10 g和硫酸铜粉末0.5g，再沿瓶壁缓缓加入硫酸20 ml；在凯氏烧瓶口放一小漏斗，并使凯氏烧瓶成45。斜置，用直火缓缓加热，使溶液的温度保持在沸点以下，等泡沸停止，强热至沸腾，待溶液成澄明的绿色后，除另有规定外，继续加热30 min，放冷，沿瓶壁缓缓加水250 ml，振摇使混合，放冷后，加40%氢氧化钠溶液75 ml，注意使其沿瓶壁流至瓶底，自成一液层，加锌粒数粒（以防暴沸），用氮气球将凯氏烧瓶与冷凝管连接；另取2%硼酸溶液50 ml，置500 ml锥形瓶中，加甲基红-溴甲酚绿混合指示液10滴；将冷凝管的下端插入硼酸溶液的液面下，轻轻摆动凯氏烧瓶，使溶液混合均匀，加热蒸馏，至接收液的总体积约为250 ml时，将冷凝管尖端提出液面，使蒸汽冲洗约1 min，用水淋洗尖端后停止蒸馏；馏出液用硫酸滴定液（0.05 mol/L）滴定至溶液由蓝绿色变为灰紫色，并将滴定的结果用空白试验校正。每1ml硫酸滴定液（0.05 mol/L）相当于1.401 mg的氮。

半微量法的供试品取样量相当于含氮量1.0～2.0 mg，使用30～50 ml的干燥凯氏烧瓶；消解剂用量相应减少，加硫酸钾（或无水硫酸钠）0.3 g与30%硫酸铜溶液5滴，再沿瓶壁滴加硫酸2.0 ml，消解操作与常量法基本相同。蒸馏与滴定操作如下：取2%硼酸溶液10 ml，置100 ml锥形瓶中，加甲基红-溴甲酚绿混合指示液5滴，将冷凝管的下端插入液面下。然后将凯氏烧瓶中内容物经由D漏斗转入蒸馏瓶C中，用少量水淋洗凯氏烧瓶及漏斗数次，再加入40%氢氧化钠溶液10 ml，用少量水再洗漏斗数次，关G夹，加热A瓶，进行蒸汽蒸馏，至硼酸溶液开始由酒红色变为蓝绿色时起，继续蒸馏约10 min后，将冷凝管尖端提出液面，使蒸汽继续冲洗约1 min，用水淋洗尖端后停止蒸馏。馏出液用硫酸滴定液（0.005 mol/L）滴定至溶液由蓝绿色变为灰紫色，并将滴定的结果用空白试验（空白和供试品所得馏出液容积应基本相同，为70～75 ml）校正。每1 ml硫酸滴定液（0.005 mol/L）相当于0.1401 mg的氮。

半微量法的蒸馏装置在使用之前应清洗。操作如下：连接蒸馏装置，A瓶中加水适量与甲基红指示液数滴，加稀硫酸使成酸性，加玻璃珠或沸石数粒，从D漏斗加水约50 ml，关闭G夹，开放冷凝水，煮沸A瓶中的水，当蒸汽从冷凝管尖端冷凝而出时，移去火源，关H夹，使C瓶中的水反抽至B瓶，开G夹，放出B瓶中的水，关B瓶及C夹，将冷凝管尖端插入约50 ml水中，使水自冷凝管尖端反抽至C瓶，再抽至B瓶，如上法放去。如此将仪器内部洗涤2～3次。

4.应用范围《中国药典》主要应用本法测定含有氨基或酰胺结构的药物含量。对于以偶氮或肼等结构存在的含氮药物，因在消解过程中易于生成氮气而损失，需在消解前加锌粉还原后再依法处理；而杂环中的氮，因不易断键而难以消解，可用氢碘酸或红磷还原为氢化杂环后再行消解。对于含氮量较高（超过10%）的样品，可在消解液中加入少量多碳化合物，如蔗糖、淀粉等作为还原剂，以利于氮转变为氨。

示例：扑米酮的含量测定。

扑米酮为取代丙二酰亚胺，具有2个酰胺氮，《中国药典》采用凯氏定氮法测定含量。本品结构如下：

取本品约0.2 g，精密称定，照氮测定法测定。每1 ml硫酸滴定液（0.05mol/L）相当于10.91 mg的扑米酮（C12 H14N2O2）。

（二）干法破坏

本法主要适用于含卤素、硫、磷等有机药物分析的前处理，亦用于某些药物中硒及砷盐的检查。根据破坏方式的不同，干法破坏可分为高温炽灼法和氧瓶燃烧法。

1.高温炽灼法 本法系将含待测元素的有机药物经高温灼烧灰化，使有机结构分解而待测元素转化为无机元素或可溶性无机盐，以供分析。

本法主要用于含卤素药物的鉴别，亦用于含磷药物的定量测定和药物中砷盐的检查。根据分析对象与目的不同，常加无水碳酸钠、硝酸镁、氢氧化钙、氧化锌等辅助灰化。

（1）含碘药物的鉴别：将适量样品置于坩埚中，直火炽灼，或与无水碳酸钠混匀后，炽灼至紫色的碘蒸气产生。

（2）含氟、氯、溴等元素药物的鉴别：将适量样品置于坩埚中，与无水碳酸钠（或碳酸钠-碳酸钾混合物）混合，炽灼至完全灰化，加水（必要时煮沸）溶解后鉴别。

（3）含磷药物的定量测定：如甘油磷酸钠注射液的含量测定：精密量取本品稀释液1 ml，置瓷坩埚中，加氧化锌1g，加热炭化后在600℃炽灼1h，放冷，加水与盐酸各5 ml，加热煮沸使其溶解后，用钼蓝比色法测定。

（4）砷盐的检查：有机结合的砷经与无水碳酸钠（或氢氧化钙、硝酸镁）共热转化为无机砷酸盐后，依法检查。本法主要用于高分子化合物（如右旋糖酐铁）或植物提取物（如大豆油）中砷盐的检查，亦应用于少数有机药物（如吡罗昔康、布美他尼等）。操作中应注意炽灼温度不宜超过700℃，温度过高易导致砷酸盐挥发。

2.氧瓶燃烧法 氧瓶燃烧法（oxygen flask combustion method）系将含有待测元素的有机药物置于充满氧气的密闭的燃烧瓶中充分燃烧，使有机结构部分彻底分解为二氧化碳和水，而待测元素根据电负性的不同转化为不同价态的氧化物（或无氧酸）被吸收于适当的吸收液中（多以酸根离子形式存在），再根据其性质和存在形式采用适宜的方法进行分析。

本法是快速分解有机结构的简单方法。它不需要复杂的设备，在极短的时间内即可使有机结合的待测元素定量转化为无机形式。本法被各国药典所收载，适用于含卤素或硫、磷等元素的有机药物的鉴别、限度检测或含量测定，同时亦可用于药物中杂质硒的检查。《中国药典》（2015年版）以同名收载于通则。

（1）仪器装置：燃烧瓶为500 ml、1000 ml或2000 ml的磨口、硬质玻璃锥形瓶，瓶塞应严密、空心，底部熔封铂丝一根（直径为1mm），铂丝下端做成网状或螺旋状，长度约为瓶身长度的2/3，如图4-2所示。

图4-2氧瓶燃烧装置与样品包装操作

燃烧瓶容积大小的选择，主要取决于被燃烧分解样品量的多少。通常取样量为10～20 mg，使用500 ml燃烧瓶；加大样品取样量（200 mg）时可选用1000 ml或2000 ml的燃烧瓶。燃烧瓶在使用之前，应检查瓶塞是否严密。

（2）吸收液的选择：根据待测元素的种类与所选用的分析方法选择适当的吸收液，可使样品经燃烧分解所生成的不同价态的待测元素定量地被吸收并转变为单一价态，以满足分析方法的要求。

含氟药物一般选用茜素氟蓝比色法检查氟含量，使用本法进行有机破坏时，其燃烧产物为单一的氟化氢，可选用水作为吸收液。

采用银量法测定含氯药物中氯的含量或进行氯的鉴别时，燃烧产物亦为单一的氯化氢，但氯化氢在水中溶解度较低，需用水-氢氧化钠溶液作为吸收液。

采用银量法测定含溴药物时，分解产生的溴化氢可被氧气氧化成单质溴，故其燃烧产物为单质溴与溴化氢的混合物，可在水-氢氧化钠构成的吸收液中加入还原剂二氧化硫饱和溶液，将单质溴还原为溴负离子。

测定含碘药物时，分解产生的碘化氢可被氧气进一步氧化，其燃烧产物主要为单质碘，并含有少量的五价碘（HIO3）与一价碘（HIO）和微量的负一价碘（HI），当使用硝酸银滴定法测定含量时，可用水-氢氧化钠溶液-二氧化硫饱和溶液作为吸收液，上述不同价态的碘均转变为负一价的碘，即碘化钠（NaI）；若使用间接碘量法测定时，则可以水-氢氧化钠溶液作为吸收液，此时吸收液中的待测物转变为碘酸钠（NaIO3）与碘化钠，可用溴-醋酸溶液将其氧化为同一价态，即碘酸（HIO3）后，再加碘化钾使之定量生成单质碘，再用硫代硫酸钠滴定液滴定生成的碘。

含硫药物的燃烧产物主要为三氧化硫，可使用浓过氧化氢溶液与水的混合液作为吸收液，燃烧产物经吸收后转变为硫酸，加入盐酸溶液并煮沸除去剩余的过氧化氢后，加入氯化钡试液，使硫酸生成硫酸钡，以重量法测定含量。

含磷药物（有机磷酸类）的燃烧产物为五氧化二磷，以水为吸收液，加少量硝酸溶液并经加热煮沸使焦磷酸（H4 P2O7）和偏磷酸［（HPO3）n］转化为磷酸后，采用钼蓝（磷钼蓝）比色法测定含量。

硒化合物在有机物燃烧分解的同时转化为SeO2（含有少量SeO3），经硝酸溶液（1→30 ）吸收后转变为硒酸（H2 SeO4 ），再用二氨基萘比色法测定。

（3）样品制备：①若为固体供试品，精密称取适量（称量前应研细），置无灰滤纸（亦称定量滤纸）中心，按虚线折叠后，固定于铂丝下端的网内或螺旋处，使尾部露出；②若为液体供试品，可在透明胶纸和滤纸做成的纸袋中称样。

纸袋的制法是将透明胶纸剪成规定的大小和形状，中部贴一条约16 mm×6mm的无灰滤纸条，并于其突出部分贴一6 mm×35mm的无灰滤纸条，将透明胶纸对折，紧粘住底部及另一边，并使上口敞开；精密称定重量，用滴管将供试品从上口滴在无灰滤纸条上，立即捏紧粘住上口，精密称定重量，两次重量之差即为供试品量。将含有液体供试品的纸袋固定于铂丝下端的网内或螺旋处，使尾露出。

（4）操作法：在燃烧瓶内加入规定的吸收液，并将瓶口用水湿润；小心急速通氧气约1min（通气管口应接近液面，使瓶内空气排尽），立即用表面皿覆盖瓶口，备用；点燃包有供试品的滤纸包或纸袋尾部，迅速放入燃烧瓶中，按紧瓶塞，用水少量封闭瓶口，待燃烧完毕（应无黑色碎片），充分振摇，使生成的烟雾完全吸入吸收液中，放置15 min，用少量水冲洗瓶塞及铂丝，合并洗液及吸收液。用同法另做空白试验。然后按规定的方法进行鉴别、检查或含量测定。

示例：碘苯酷的含量测定。

本品主要为10-对碘苯基十一酸乙酯与邻、间位的碘苯基十一酸乙酯的混合物，结构式如下：

本品系有机碘化物，经氧瓶燃烧转变为单质碘（同时存在多价态），被定量吸收于吸收液中，并在氢氧化钠作用下生成碘化钠与碘酸钠，再在醋酸溶液中经溴氧化全部转变为碘酸，过量的溴用甲酸还原后通入空气中去除。加入碘化钾，与碘酸定量反应析出游离碘，再用硫代硫酸钠滴定液滴定。

取本品约20 mg，精密称定，照氧瓶燃烧法进行有机破坏，以氢氧化钠试液2 ml与水10 ml为吸收液，待吸收完全后，加溴醋酸溶液（取醋酸钾10 g，加冰醋酸适量使其溶解，加溴0.4ml，再加冰醋酸使成100 ml溶液）10 ml，密塞，振摇，放置数分钟，加甲酸约1 ml，用水洗涤瓶口，并通入空气流约3～5 min以除去剩余的溴蒸气，加碘化钾2g，密塞，摇匀，用硫代硫酸钠滴定液（0.02 mol/L）滴定，至近终点时，加淀粉指示液，继续滴定至蓝色消失，并将滴定的结果用空白试验校正。每1 ml硫代硫酸钠滴定液（0.02 mol/L）相当于1.388 mg的C19H29IO2 。

每1 mol的本品经燃烧、处理，最终产生3 mol的碘，用硫代硫酸钠滴定时，每1 mol的碘消耗2 mol的硫代硫酸钠。所以，本品与滴定剂（硫代硫酸钠）反应的摩尔比为1∶6，滴定度（T） =416.34×1/6×0.02 =1.388 mg。