AN-T-210
2025-03
Gehalt an Kaliumcarbonat und Kaliumbicarbonat
Vollautomatische, zuverlässige und selektive potentiometrische Titrationsmethode gemäß USP<1225>
Zusammenfassung
Kaliumcarbonat und Kaliumbicarbonat sind wichtige Rohstoffe für die pharmazeutische Industrie. Als aktive pharmazeutische Wirkstoffe (API) können beide in Brausetabletten und Pulvern als Nahrungsergänzungsmittel verwendet werden, um Patienten mit niedrigem oder hohem Kaliumspiegel im Blut und entsprechenden Gesundheitsproblemen wie Bluthochdruck oder Nierenerkrankungen zu helfen. Der Kaliumspiegel ist wichtig für den Stoffwechsel und das Elektrolytgleichgewicht, das bei einem Ungleichgewicht lebensbedrohlich sein kann.
Bei beiden Materialien ist die andere Spezies die wichtigste Verunreinigung. Daher ist für den Test eine selektive Methode erforderlich. Eine Trennung der beiden Spezies durch Ionenchromatographie ist nicht möglich, da das Elutionsmittel (mobile Phase) das Verhältnis von Carbonat zu Bicarbonat verändert und damit das Testergebnis verfälscht.
Die pKb-Werte von Kaliumcarbonat, einer zweibasigen Base, liegen bei etwa 8,3 bzw. 3,69. Diese Werte entsprechen der zweistufigen Reaktion von Protonen mit der Base. Die potentiometrische Titration unter Verwendung einer kombinierten Glaselektrode unterscheidet bei der Titration gegen Salzsäure präzise zwischen Carbonat und Bicarbonat mit zwei unterschiedlichen Äquivalenzpunkten - selbst bei hohen Kaliumkonzentrationen. Daher ist die Titration die Methode der Wahl für Pharmakopöen wie USP und Ph.Eur.
Diese Application Note beschreibt eine potentiometrische Titrationsmethode ohne spezielle Vorbereitung für eine Kaliumbicarbonat- (KHCO3) und Kaliumcarbonat- (K2CO3) Bestimmung. Die Selektivität erfüllt alle USP-Anforderungen an die Methodenvalidierung gemäß USP General Chapter <1225>.
Probe und Probenvorbereitung
Diese Applikation wird mit Kaliumcarbonat (K2CO3) und Kaliumbicarbonat (KHCO3) der folgenden Anbieter demonstriert: Spectrum, Sigma Aldrich, Chem Cruz, und MP Biomedicals.
Es ist keine Probenvorbereitung erforderlich.
Durchführung
Die Bestimmungen werden mit einem automatisierten System durchgeführt, das aus einem OMNIS Sample Robot S mit Dis-cover (abnehmbare Probenabdeckung), einem OMNIS Dosing Module und einem OMNIS Professional Titrator mit einer dEcotrode Plus besteht (Abbildung 1).
Einer angemessenen Menge der Probe wird automatisch karbonatfreies, deionisiertes Wasser zugesetzt, und dann wird die Lösung gerührt, um die Probe aufzulösen. Anschließend wird die Probe mit standardisierter Salzsäure (HCl) titriert, bis der Äquivalenzpunkt erreicht ist.
Die verschiedenen Anforderungen für die Validierung gemäß USP<1225> sind in Tabelle 1 aufgeführt.
| Leistungsmerkmale | Kaliumcarbonat | Kaliumbicarbonat |
|---|---|---|
| Systemeignung | Sechs Replikate mit Trizma®-Base von Sigma-Aldrich | |
| Spezifität | Die Zugabe von 0,5 g K2CO3 führt zu einer zusätzlichen Kurve vor der KHCO3-Kurve | Die Zugabe von 0,125 g KHCO3 führt zu einem Volumenanstieg beim Endpunkt des zweiten Potentialsprungs |
| Linearität | Fünf Linearitätsproben von 50–150 %. Je Probengewicht wurde eine Doppelbestimmung durchgeführt | |
| Genauigkeit und Präzision | 80%, 100% und 120% des Standardgewichts (1,0 g) in dreifacher Ausführung | |
| Mittlere Genauigkeit und Präzision | Neun Genauigkeits-/Präzisionslösungen wurden an verschiedenen Tagen von verschiedenen Benutzern mit unterschiedlichen Elektroden gegen ein standardisiertes Titriermittel analysiert wurden | |
| Probenanalyse | Zwei weitere Arzneimittelquellen unter Verwendung eines Standardprobengewichts und Doppelbestimmung; Vergleich mit den Werten laut Zertifikat des Herstellers |
|
Ergebnisse
Die in Tabelle 1 aufgeführten Elemente der Methodenvalidierung, zu denen Spezifität, Systemeignung, Linearität, Genauigkeit und Präzision, Zwischenpräzision sowie Genauigkeit und Probenanalyse gehören, wurden für Kaliumcarbonat und Kaliumbicarbonat untersucht, und die Ergebnisse erfüllten die Validierungskriterien. Die Validierungsergebnisse sind in Tabelle 2 zusammengefasst. Die Assay-Bestimmung gemäß USP<1225> für K2CO3 und KHCO3 ist in Tabelle 3 separat aufgeführt.
| Probe (n = 9) | Gehalt in % | SD(rel) in % |
|---|---|---|
| Kaliumcarbonat | 99,58 | 0,15 |
| Kaliumbicarbonat | 100,40 | 0,43 |
Die Spezifität wurde durch Zugabe einer bekannten Menge Kaliumcarbonat zu Kaliumbicarbonat und umgekehrt überprüft. Die Bestimmung von Kaliumbicarbonat mit dem daraus resultierenden Äquivalenzpunkt ist in Abbildung 2 dargestellt.
Das Verhalten einer Kaliumbicarbonat-Probe, angereichert mit einer bekannten Menge an Kaliumcarbonat, bei Titration mit einer eingestellten Salzsäure, ist in Abbildung 3 dargestellt.
Legt man die Titrationskurven von Kaliumbicarbonat und einer zusätzlich mit Kaliumcarbonat angereicherten Probe übereinander, erkennt man deutlich die Verschiebung des zweiten Äquivalenzpunktes (Abbildung 4).
Die Linearität wurde mit fünf Proben im Bereich von 50 % bis 150 % des empfohlenen Probengewichts (1,0 g) überprüft und ein Korrelationskoeffizient (R2) von 0,9999 ermittelt (Abbildung 5).
Insgesamt liefert diese Methode akzeptable Ergebnisse und gut definierte Titrationskurven für die Bestimmung von KHCO3 und K2CO3.
| Leistungsmerkmale | Akzeptanzkriterien | Ergebnisse |
|---|---|---|
| Systemeignung | RSD ≤ 0,5 % | SD(abs) = 0,0016 SD(rel) = 0,16 % |
| Spezifität | Nicht zutreffend. | Beide Replikate zeigen einen zweiten Potentialsprung vor dem KHCO3-Sprung entsprechend der pKB-Werte. Beide Replikate zeigen einen Anstieg des zweiten Wendepunkts aufgrund von überschüssigem KHCO3 |
| Linearität | Korrelationskoeffizient (R2) ≥0,999 | KHCO3: R2 = 0,9999 K2CO3: R2 = 0,99999 |
| Genauigkeit und Präzision | Das durchschnittliche Analyseergebnis sollte auf jeder Ebene 100 ± 2,0 % des Werts lt. Analysenzertifikat des Herstellers betragen. Die RSD der neun Untersuchungsergebnisse sollte ≤1,0 % betragen |
KHCO3: RSD (n = 9) = 0,43 % K2CO3: RSD (n = 9) = 0,15 % Der Analysenwert soll 100 ± 2,0 % des vom Hersteller zertifizierten Wertes betragen. |
| Mittlere Genauigkeit und Präzision | Das durchschnittliche Analyseergebnis sollte auf jeder Ebene 100 ± 2,0 % des CoA-Werts des Herstellers betragen. Die RSD der neun Analyseergebnisse sollte ≤ 1,0 % betragen. Die von 2 Mitarbeitern unabhängig voneinander erzielten Durchschnittsergebnisse unterscheiden sich um ≤ 2,0 %. Geben Sie den %RSD der 18 Testergebnisse an. |
KHCO3: RSD (n = 9) = 0,43 %; RSD (n = 18) = 0,42 % K2CO3: RSD (n = 9) = 0,05 %; RSD (n = 18) = 0,41 % Analyse innerhalb von 100 ± 2,0 % des CoA-Werts des Herstellers |
| Probenanalyse | Berichten Sie das Durchschnittsergebnis und vergleichen Sie es mit der Monographiespezifikation von 99,5–100,5 % und dem Wert des Analysenzertifikats des Herstellers | KHCO3: Chem Cruz-zertifiziert: 99,8 %; Gefunden: 100,03 % MP Biomedicals-zertifiziert: 100,39 %; Gefunden: 100,34 % K2CO3: Chem CruzTM-zertifiziert: 99,1 %; Gefunden: 99,42 % Sigma Aldrich-zertifiziert: 99,8 %; Gefunden: 99,81 % |
Fazit
Die Bestimmung des Kaliumgehalts mit Hilfe der potentiometrischen Titration ist im Vergleich zu chromatographischen Verfahren schneller und einfacher und kann leicht automatisiert werden, um einen hohen Durchsatz zu erzielen.
Der Einsatz der vollautomatischen potentiometrischen Titration anstelle der manuellen Titration erhöht die Genauigkeit und Zuverlässigkeit der Ergebnisse. Die vollautomatische Titration in Kombination mit geeigneten Detektionsmethoden für den Äquivalenzpunkt eliminiert nicht nur manuelle Fehler, sondern erfüllt auch die Anforderungen an die Datenintegrität und nach FDA 21 CFR Part 11, was den pharmazeutischen QA/QC-Workflow vereinfacht.
Der Einsatz eines OMNIS Sample Robot mit Dis-Cover-Funktionalität ermöglicht die vollautomatische Bestimmung von bis zu vier Proben parallel, wodurch wertvolle Zeit des Bedieners eingespart und die Produktivität im Labor gesteigert wird. Darüber hinaus wird sichergestellt, dass wichtige Anforderungen von Richtlinien zur Einhaltung von Vorschriften, wie z. B. die Datenintegrität, erfüllt werden. Das OMNIS-System bietet die Möglichkeit, das System an Ihre Bedürfnisse anzupassen und es für andere erforderliche Titrationsanwendungen für Arzneimittel zu erweitern.
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