2025V13 | 含硼化合物水分测定：方法差异与干扰解析（以克立硼罗为例）

 

近期看到木子说色谱公众号上的《水分测定有那么简单吗？》文章中提到含硼类化合物的水分测定偏高，想到之前检测克立硼罗的KF和LOD数据差异。

 

舒坦明（克立硼罗）2%软膏剂是一种新型的小分子、非激素、非甾体类抗炎的磷酸二酯酶4(PDE-4)抑制剂。PDE4介导环磷酸腺苷(cAMP)向单磷酸腺苷(AMP)的转化，从而降低细胞内cAMP水平。在生理学中，T细胞及其他免疫细胞中的高水平cAMP可抑制炎症介质的产生。特应性皮炎患者体内白细胞和单核细胞表现出低水平的cAMP和异常高的PDE活性，而PDE活性增加与炎症反应性有关。抑制PDE可降低促炎性细胞因子的释放。

 

图1： 克立硼罗结构

 

一、克立硼罗KF和LOD数据差异

表1.KF数据

 

表2.LOD数据

 

从两种方法检测的数据来看，水分检测结果相差7%，数据不对应。

 

二、原因分析

含硼化合物，特别是有机硼酸、硼酸酯（硼酸盐）（克立硼罗即属于此类），在KF测定中常会遇到显著干扰，导致结果偏高且与LOD结果差异大：

 

硼原子的路易斯酸性

硼原子（特别是三价硼）具有空p轨道，是强路易斯酸。

 

卡尔费休试剂中的关键组分（ROH - 甲醇/乙醇，Base - 吡啶/咪唑）都是路易斯碱。

 

主要干扰机制：

络合/加合物形成： 硼原子与KF试剂中的碱（如咪唑）或醇(RO⁻)发生配位反应，形成稳定的络合物。这些反应本身不消耗水，但会改变反应体系的化学平衡或消耗KF试剂中的有效成分，使得滴定终点判断困难或需要更多碘才能达到终点，导致测得的水分值虚高。

 

水解/醇解反应： 某些硼酸酯（如克立硼罗中的硼酸酯键）在KF试剂环境（含醇、可能有微量水）下可能不稳定，发生水解或醇解反应。这些反应可能释放出额外的水分子（来自样品本身或环境）或产生能与碘发生副反应的物质，同样导致结果偏高。

 

副反应消耗碘： 除了主反应，硼化合物或其分解产物可能与碘发生其他氧化还原反应，非特异性地消耗碘，导致仪器误认为这部分消耗的碘也是用于滴定水的，从而使测得水分值高于真实值。

 

KF与LOD差异的缘由：

KF法结果偏高： 上述干扰机制（主要是络合反应和非水副反应消耗碘）导致KF法测得的“水分”值显著高于样品中实际的物理结合水含量。

 

LOD法结果： 干燥失重法(LOD)测量的是样品在特定温度和时间下加热后的总质量损失。这个损失不仅包括水分，还包括样品中可能存在的挥发性溶剂、低沸点组分、甚至样品热分解产生的挥发性产物。对于克立硼罗这类复杂分子，热分解的可能性较大。

 

差异根源：

KF法：受化学干扰影响，夸大了“水分”结果（包含了副反应造成的假性水分信号）。 

 

LOD法：反映的是总挥发性物质损失，可能低估了真实水分（如果有些水结合紧密不易烘出）或高估了水分（如果包含了其他挥发性物质或分解物）。

 

结论 

对于克立硼罗这类含硼化合物，KF法由于严重的化学干扰，其测得值通常远高于LOD法测得值，且两者均不能准确代表真实的物理结合水含量。

 

KF结果偏高是干扰所致，LOD结果则受热稳定性和挥发物组成影响。差异主要源于KF法的特异性干扰。

 

三、其他不能使用卡尔费休试剂检测水分的样品类型

除了含硼化合物，还有许多类型的样品会干扰KF测定，导致结果不准或失效：

 

强还原性物质

例子： 硫醇(R-SH)、硫化物(H₂S, R-S-R')、亚硫酸盐、二价锡盐、抗坏血酸等。

 

问题： 这些物质能直接与KF试剂中的碘(I₂)发生还原反应，消耗碘，导致测得水分值虚高。

 

强氧化性物质

例子： 过氧化物(H₂O₂, ROOR)、高价金属氧化物(如CrO₃, MnO₂)、碘酸盐、醌类等。

 

问题： 这些物质能将KF试剂中的碘离子(I⁻)和氧化成碘(I₂)，导致滴定尚未开始或进行中就有额外的碘产生，使得滴定终点提前或无法到达，导致测得水分值偏低或结果不稳定。

 

能与KF试剂组分发生反应的化合物

醛类、酮类： 特别是低级醛（如甲醛），易与KF试剂中的甲醇发生缩醛化反应，释放出水分子(RCHO + 2CH₃OH → RCH(OCH₃)₂ + H₂O)，导致测得水分值虚高。酮类也可能有类似但较弱的反应。

 

活泼硅烷/硅氧烷： 可能释放氢气或与试剂反应。

 

金属氢氧化物/氧化物： 如生石灰(CaO)、苛性碱(NaOH, KOH)，它们本身会与水反应或吸水/CO₂，处理困难且可能干扰反应。

 

能生成水的化合物

例子： 羧酸酐((RCO)₂O + H₂O → 2RCOOH)、强酸与醇反应（酯化）、某些缩合反应。

 

问题： 这些化合物在KF试剂环境中会缓慢与水反应或彼此反应生成水，导致水分值随时间不断升高，结果不可靠。

 

不溶性样品或反应性固体

例子： 某些金属、金属氧化物、碳酸盐、干燥剂等。

 

问题： 水分可能被包裹难以释放完全；固体表面可能与试剂发生副反应（如碳酸盐与酸反应产生CO₂，可能干扰终点检测）。

 

含活泼金属的化合物

例子： 有机金属化合物（格氏试剂、烷基锂等）。

 

问题： 极其活泼，可能与试剂中的任何质子源（包括微量水、醇）剧烈反应，甚至危险，且干扰严重。

 

四、总结

克立硼罗作为含硼有机化合物，其路易斯酸性的硼中心会与卡尔费休试剂中的路易斯碱组分（醇、碱）发生络合或诱导副反应，非特异性地消耗碘或改变反应平衡，导致KF法测得的水分值显著偏高。

 

而LOD法测得的是总挥发性损失，可能包含水分、溶剂和分解产物。两者原理不同，受干扰因素不同，因此结果差异大。

 

KF法虽为水分测定的标准，但对含硼化合物、强氧化/还原剂、醛酮、能生成水的物质等众多类型样品存在固有局限，选择方法时必须考虑样品相容性。