亞硝酸鈉法

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更新時間: 2013-09-04

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亞硝酸鈉法
一、重氮化法
(一)定義
    以亞硝酸鈉液為滴定液的容量分析法稱為重氮化法(亦亞硝酸鈉法)。
(二)原理
    芳香伯胺類藥物,在鹽酸存在下,能定量地與亞硝酸鈉產生重氮化反應。依此,用已知濃度的亞硝酸鈉滴定液滴定(用永停法指示終點),根據消耗的亞硝酸鈉滴定液的濃度和毫升數,可計算出芳伯胺類藥物的含量。
    反應式:  ArNH2+NaNO2+2HCl→[Ar-N+≡N]Cl-+NaCl+2H2O
(三)滴定條件
    1.酸的種類及濃度
    (1)重氮化反應的速度與酸的種類有關,在HBr中比在HCl中為快,在HNO3或H2SO4中則較慢,但因HBr的價格較昂,故仍以HCl最為常用。此外,芳香伯胺類鹽酸鹽的溶解度也較大。
    (2)重氮化反應的速度與酸的濃度有關,一般常在1~2mol/L酸度下滴定,這是因為酸度高時反應速度快,容易進行完全,且可增加重氮鹽的穩定性。如果酸度不足,則已生成的重氮鹽能與尚未反應的芳伯胺偶合,生成重氮氨基化合物,使測定結果偏低。
    [Ar-N+≡N]Cl-+ArNH2→Ar-N=N-NH-Ar+HCl
當然,酸的濃度也不可過高,否則將阻礙芳伯胺的遊離,反而影響重氮化反應的速度。
    2.反應溫度
    重氮化反應的速度隨溫度的升高而加快,但生成的重氮鹽也能隨溫度的升高而加速分解。
    [Ar-N+≡N]Cl-+H2O→Ar-OH+N2↑+HCl
另外,溫度高時HNO2易分解逸失,導致測定結果偏高。實踐證明,溫度在15℃以下,雖然反應速度稍慢,但測定結果卻較準確。如果採用「快速滴定」法,則在30℃以下均能得到滿意結果。
    3.滴定速度
    快速滴定法:
    將滴定管的尖端插入液面下約2/3處,用亞硝酸鈉滴定液迅速滴定,隨滴隨攪拌,至近終點時,將滴定管的尖端提出液面,用少量水淋洗尖端,洗液併入溶液中,繼續緩緩滴定,至永停儀的電流計指針突然偏轉,並持續1分鐘不再回復,即為滴定終點。
    4.苯環上取代基團的影響
    苯胺環上,特別是在對位上,有其它取代基團存在時,能影響重氮化反應的速度。
    (1)親電子基團,如-NO2、-SO3H、-COOH、-X等,使反應加速。
    (2)斥電子基團,如-CH3、-OH、-OR等,使反應減慢。
    (3)對於慢的重氮化反應常加入適量KBr加以催化。
二、亞硝基化反應
    芳仲胺類化合物,也可用NaNO2滴定液滴定,但所起反應並不是重氮化,而是亞硝基化,
                     NO
                     ∣
    ArNHR+NO2-+H+→ArN-R+H2O
反應量的關係仍然是1:1。習慣上把這種測定方法叫做亞硝基化滴定,以別於重氮化滴定。兩種方法統名為亞硝酸鈉法。
三、指示終點方法
(一)指示劑法
    1.外指示劑
    2.內指示劑
(二)永停法
四、滴定液的配製與標定
    亞硝酸鈉滴定液
    1.配製  間接法配製
    2.標定  用基準對氨基苯磺酸標定,以永停法指示終點。
    3.貯藏  置玻璃塞的棕色玻瓶中,密閉保存。
五、注意事項
    1.將滴定管尖端插入液面2/3處進行滴定,是一種快速滴定法。
    2.重氮化溫度應在15~30℃,以防重氮鹽分解和亞硝酸逸出。
    3.重氮化反應須以鹽酸為介質,因在鹽酸中反應速度快,且芳伯胺的鹽酸鹽溶解度大。在酸度為1~2mol/L下滴定為宜。
    4.近終點時,芳伯胺濃度較稀,反應速度減慢,應緩緩滴定,並不斷攪拌。
    5.永停儀鉑電極易鈍化,應常用濃硝酸(加1~2滴三氯化鐵試液)溫熱活化。
    6.亞硝酸鈉滴定液應於玻塞棕色玻璃瓶中避光保存。
六、適用範圍
    1.芳香族第一胺類藥物。
    2.水解后具有芳香第一胺結構的藥物。
    3.還原后具有芳香第一胺結構的藥物。
七、允許差
    本法的相對偏差不得超過0.3%。
第十章  氮測定法
一、定義
    測定化合物中含氮元素量的分析方法稱為氮測定法。
二、原理
    將供試品置凱氏燒瓶中,加硫酸、硫酸鉀(或無水硫酸鈉)、無水硫酸銅,加熱裂解,將氮變為銨鹽,然後鹼化反應進行蒸餾使氨釋放,同時用硼酸溶液收集,再用硫酸滴定液滴定,以氮的量計算供試品的含量。
三、測定步驟
(一)消化(或破壞)
    1.消化原理
    將一定量的樣品與濃硫酸共熱,則有機物中的碳和氫被濃硫酸氧化成CO2和H2O,而氮則轉變成NH3;H2SO4被還原為SO2和H2O。生成的CO2、SO2和H2O由溶液中逸去,而NH3則與過量的H2SO4結合成NH4HSO4或(NH4)2SO4保留在溶液中。
    為了使有機物的破壞能迅速完全,通常採用升高溫度和加入催化劑兩種辦法。在增高溫度方面常加入不易揮發的無水鹼金屬硫酸鹽(K2SO4或Na2SO4)以提高濃硫酸的沸點,阻止高溫下濃硫酸的分解。在催化劑方面,常加入少量CuSO4(無水)、HgO、CuO、Se、H2SeO3等催化劑,其中以CuSO4最常用。
    2.消化操作要求
    (1)將供試品放入凱氏燒瓶中時,注意勿使供試品粘著瓶頸,如已沾著瓶頸,可在緩緩加硫酸時,用硫酸沖入。
    (2)破壞時有部分硫酸蒸發及分解出有毒氣體,故須在毒氣櫃中進行,以免中毒。
    (3)使凱氏燒瓶成45o斜置,可防止在加熱過程中供試品液飛濺的損失,防止瓶外的雜質掉入瓶內。
    (4)切勿將燒瓶口朝向自己或他人,以防加熱炮沸時濺出傷人。
    (5)在凱氏燒瓶口放一小漏斗,有迴流冷凝的作用,防止硫酸的揮發。
    (6)開始加熱時,應用直火緩緩加熱,使溶液的溫度保持在沸點以下,防止突然高溫時,造成泡沫衝出而遭損失。
    (7)等泡沸停止,強熱至沸騰,俟溶液成澄明的綠色后,除另有規定外,繼續加熱至規定時間,放冷。
    (8)有必要時(如瓶壁上部有黑色殘渣),可輕輕轉動或搖動燒瓶,時供試品能充分與硫酸接觸,以保證破壞完全。
(二)蒸餾
    1.蒸餾原理
    於消化后已冷卻的NH4HSO4或(NH4)2SO4溶液中,加入濃NaOH溶液並加熱,可使NH3再遊離出來。
    NH4HSO4+NaOH→NH3↑+NaHso4+H2O
                Δ
或   (NH4)2SO4+2NaOH→2NH3↑+Na2SO4+2H2O
                    Δ
    一般採用通入水蒸氣加熱的辦法使NH3逸出,將逸出的NH3吸收在H3BO3溶液中。
    NH3+H3BO3→NH4BO2+H2O
    2.蒸餾操作要求
    (1)破壞完成以後的溶液,放冷有白色固體析出,於尚未完全凝固時,緩緩加適量純化水溶解,放冷至室溫。
    (2)在鹼化前,先將蒸餾裝置清洗好,安裝好,並檢查不得漏氣。若用水蒸氣蒸餾時,蒸汽發生器已沸騰。
    (3)冷凝管的尖端應插入吸收液面下2/3處,使吸收完全,防止倒吸現象。
    (4)將足夠量的氫氧化鈉溶液注意使沿瓶壁緩緩流至瓶底,自成一液層,以減少酸鹼作用範圍,待全部裝置妥善後,再使其與酸液混合,否則會因強酸強鹼中和時產生大量的熱而使氨逸出損失。
    (5)在常量法直接蒸時,加鋅粒是為防止過熱后出現爆沸,為止爆劑,但必須在加入鹼液后,再加入鋅粒,以免鋅粒與硫酸作用而很快消耗掉。
    (6)在半微量法中,在發生水蒸氣的圓底燒瓶中加甲基紅指示液數滴,加稀硫酸使成酸性,是為防止水中含有氨等揮發性鹼性物質隨水蒸氣帶入蒸餾器中,從而進入吸收液影響結果。注意一定不能使用鹽酸等揮發性酸調酸性,防止揮發性酸進入蒸餾器內中和鹼液,或進入吸收液影響結果。
    (7)安裝時,圓底燒瓶的蒸氣出口應低於蒸餾器的蒸氣入口,使蒸氣帶起的小水滴再迴流到圓底燒瓶中,防止進入蒸餾器的夾層中降低蒸餾溫度。
    (8)圓底燒瓶中加玻璃珠或沸石數粒,以防止產生爆沸現象。
    (9)蒸餾開始不可太快,以免蒸出的氨未及吸收而逸失。
    (10)加熱的火力應穩定,不能忽大忽小,否則會發生倒吸現象。
    (11)蒸餾至規定接受體積時,先將冷凝管尖端提出液面,使蒸氣沖洗約1分鐘,用水淋洗尖端后,再停止蒸餾。
    (12)本法應同時作空白試驗,並將滴定的結果用空白試驗校正。
(三)滴定
    然後用硫酸滴定液直接滴定,其反應式為:
    2NH4BO2+H2SO4+2H2O→(NH4)2SO4+2H3BO3
    在這裡H3BO3起著固定氨的作用。由於H3BO3的酸性極弱,它的存在並不干擾滴定。
四、不需有機破壞的含氮藥物
    某些含氮藥物(如吡拉西坦中含有醯胺結構),可直接加入氫氧化鈉,加熱水解生成低級胺、氨,蒸餾出來,用硼酸溶液吸收,以硫酸滴定液滴定。
五、注意事項
    1.供試品取量應適宜,常量法約相當於含氮量25~30mg,半微量法約相當於含氮量1~2mg,供試品取量太多或太少,都將影響測定結果。
    2.取用的供試品如在0.1g以上時,應適當增加硫酸的用量,使消解作用完全,並相應地增加40%氫氧化鈉溶液的用量。
    3.樣品裂解時,用直火加熱時間不可過長,加入硫酸鹽的量不可過多,以防硫酸銨分解。
    4.因強酸、強鹼中和時會發生大量的熱,使氨逸出損失。中和時應沿器壁緩慢地加入足夠的鹼液,使酸液和鹼液分成兩液層。全部裝置安裝好后再混合。
    5.蒸餾時加入鋅粒或沸石為助沸止爆劑,防止強鹼過熱后產生爆沸。
    6.冷凝管的尖端應插入吸收液面下2/3處,使吸收完全,防止倒吸現象。
    7.蒸餾開始不可太快,以免蒸出的氨未及吸收而逸失。
    8.蒸餾結束時,先將冷凝管尖端提出液面,以免液體回吸。
六、使用範圍
    有機含氮化合物都可用本法測其含量。根據含氮量的高低可分為常量法和半微量法。
七、允許差
    本法的相對偏差不得超過1%。

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