【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、水分測定に適したカールフイシヤー
電量滴定用電解液に関するものである。
発明が解決しようとする問題点
一般にカールフイシヤー電量滴定用電解液は、
試料を溶解し易くし、また、カールフイシヤー反
応をより定量的に進めるため、メタノールを主な
溶媒として構成されている。ところが、試料中に
アセトンなどのケトン類や酢酸などのカルボン酸
類が存在する場合には、上記メタノールとケトン
類やカルボン酸類と次式のように反応し、
（Ｒ、R′及びR″はアルキル基を示す）
水を生成するため、水分測定を妨害することと
なる。このような妨害反応を回避するために、水
分測定を低温で行う方法が考えられるが、低温に
おいても該反応を完全に阻止することは不可能で
あつて、得られる結果は正確性に乏しいものとな
る。したがつて、メタノールを主な溶媒としたカ
ールフイシヤー電量滴定用電解液はケトン類やカ
ルボン酸類又はこれ等を含有する試料中の水分測
定には適していない。
従来の技術
従来、カールフイシヤー電量滴定用電解液とし
て、「クロロホルムおよびアルキレンカーボネー
トを主体とし、さらに沃素または沃化物、二酸化
硫黄、ピリジンおよび少量のアルコールを含有し
てなるカールフイシヤー法電量滴定用電解液」が
知られている（特開昭56−112641号公報）。
また、ピリジンが有毒であることから、ピリジ
ンを含有しないカールフイシヤー電量滴定用電解
液として、「アミン、二酸化硫黄及びヨウ素を含
有する滴定剤にして、アミンが
(a) 脂肪族アミン（これは場合により１個、２個
又は３個の酸素原子を含む）である（ただしア
ミンの二酸化硫黄に対するモル比は0.5：１か
ら1.3：１までである）か又は
(b) 五員又は六員の、場合により置換されてい
る、複素環式化合物（これは少なくとも２個の
ヘテロ原子をもち、少なくとも１個のヘテロ原
子は窒素原子である）である
ことを特徴とする滴定剤」が知られている（特開
昭56−137250）。
目 的
本発明者は、特に、ケトン類、カルボン酸類又
はこれらを含有する試料であつても水分を精度よ
く測定でき、しかも、ピリジン臭のない電解液を
提供することを目的とする。
発明の構成
本発明は、カールフイシヤー電量滴定用電解液
であつて、該電解液が
(a) ヨウ素又はヨウ素化合物、
(b) 二酸化イオウ、
(c) 下記一般式（）又は下記一般式（）で表
わされるアミン、
（式中、R1及びR2は水素原子、アルキル基、
ピリジル基又はピロリジニル基を示す）
（式中、R3〜R10は水素原子又はアルキル基を
示し、ｍは１〜５を示す）
(d) クロロホルム、
及び
(e) 下記一般式（）で表わされる多価アルコー
ル又はそのエーテル化合物
R11O−（CH2）o−OR12 ……（）
（式中、R11及びR12は水素原子又はアルキル
基を示し、ｎは２〜３を示す）
を含有することを特徴とする電解液を要旨とす
る。
本発明に使用する(a)ヨウ素又はヨウ素化物とし
ては、ヨウ化水素酸、ヨウ化カリウム、ヨウ化ナ
トリウム等を挙げることができる。電解液中のヨ
ウ素又はヨウ素化合物の濃度としては、ヨウ素換
算で４〜0.1重量％、好ましくは２〜0.3重量％の
範囲を挙げることができる。
(b) 二酸化硫黄の濃度としては、使用するアミン
の塩基性度と共に反応速度に大きく影響し、塩
基性の小さなアミンを用いた場合でも、二酸化
硫黄の濃度を高くすることにより反応を速くす
ることができる。電解液中の二酸化硫黄の濃度
としては、通常、12〜0.3重量％の範囲、好ま
しくは６〜1.2重量％の範囲を挙げることがで
きる。
(c) アミンとしては、２−ジメチルアミノピリジ
ン、４−ジメチルアミノピリジン、２−ジエチ
ルアミノピリジン、２−メチルアミノピリジ
ン、２，2′−ジピリジルアミン、１，３−ジ−
（２−ピリジル）プロパン、１，３−ジ−（４−
ピリジル）プロパン等を挙げることができ、好
ましくは４−ジメチルアミノピリジンと１，３
−ジ−（２−ピリジル）プロパンの混合アミン
系を挙げることができる。アミンの濃度は、二
酸化硫黄濃度と関連するが、全アミンの二酸化
硫黄に対するモル比として、６：１から0.3：
１の範囲を挙げることができ、好ましくは３：
１から0.5：１の範囲を挙げることができる。
上記式（）のアミンの式（）のアミンに対
する割合としては、モル比で、0.3〜10の範囲
を、好ましくは１〜３の範囲を挙げることがで
きる。
発明の作用
本発明は前述したようにケトン類及びカルボン
酸類を中の水分、又はケトン類及びカルボン酸類
を含有していてもよい試料中の水分を測定する、
カールフイシヤー電量滴定用電解液を提供するこ
とであり、上記(d)クロロホルムを主な溶媒とし、
ケタール反応及びエステル化反応を全くしない
か、反応したとしてもその速度が非常に遅い第２
の溶媒を捜すことであつた。それは、クロロホル
ムだけでは電導性が低いため電解が定量的に進ま
ないからである。
カールフイシヤー反応は次式のように進むが
（アミンとしてピリジンの場合で記述すると）
SO2＋I2＋H2O＋3C5H5N
2C5H5N・HI＋C5H5N・SO3 ……(3)
(3)式の平衡を右に進めるためにOH基をもつた
化合物が必要であつた。このOH基をもつ化合物
はケタール反応又はエステル化反応も行なう可能
性があり、そのためこれらの反応は遅いが、(4)式
の反応が十分に進むOH基を含み且つ電導性を高
めるための誘電率の大きい化合物を第２の溶媒と
して選択する必要があつた。
本発明者らはこのような第２の溶媒として前述
の（）の化合物、具体的には、エチレングリコ
ールモノメチルアルコール、プロピレングリコー
ルモノメチルエーテル等が適しており、なかでも
エチレングリコールモノメチルエーテルが最適で
あることを発見したのである。この場合、多価ア
ルコール又はそのエーテル化合物とクロロホルム
の含有量が重要であり、多価アルコール又はその
エーテル化合物が多すぎるとケタール反応等が進
み、正確な水分の測定が難しくなり、また、少な
すぎると電解が定量的に進まず且つ滴定時間も長
くなる。従つて電解液中のクロロホルム含有量と
しては、85〜30重量％の範囲、多価アルコール又
はそのエーテル化合物の含有量としては、５〜50
重量％、好ましくは、クロロホルム含有量として
は、80〜50重量％の範囲、多価アルコール又はそ
のエーテル化合物としては、10〜30重量％の範囲
を挙げることができる。
本発明に係る電解液の組成は、試料に応じて電
解液としての性能を改善するため上記の各成分以
外に四塩化炭素等の他の成分を若干含有させても
よい。
本発明に係る電解液を用いる水分定量は常法に
従つて行われる。即ち陽極室に本発明に係る電解
液を入れ陰極室に適当な陰極液を入れ通電して陽
極液中の水分を除去する。次いで陽極室に試料を
添加し再び通電して試料中の水分を滴定する。な
お陽極液の調整にヨウ素を用いた場合には試料測
定前にヨウ素の色が消えるまで水を添加する。ま
た陰極液としては例えばエチレングリコールモノ
メチルエーテル65重量％、四塩化炭素20重量％、
二酸化硫黄５重量％及び４−ジメチルアミノピリ
ジン10重量％の混合液が適当である。
以下に実施例により本発明を更に具体的に説明
するが本発明は、以下の実施例に限定されるもの
ではない。
実施例
実施例 １
４−ジメチルアミノピリジン7.4ｇ、１，３−
ジ−（２−ピリジル）プロパン5.9ｇ、二酸化硫黄
3.8ｇ、ヨウ素2.5ｇ及びエチレングリコールモノ
メチルエーテル25mlをクロロホルムに溶かし100
mlとした溶液を、カールフイシヤー電量滴定装置
（デイジタル微量水分測定装置CA−02型：三菱化
成工業株式会社製造）の陽極室に入れた。陰極室
には、４−ジメチルアミノピリジン14.8ｇ、二酸
化硫黄6.4ｇ、ヨウ素0.4ｇ及び四塩化炭素20mlを
エチレングリコールモノメチルエーテルに溶かし
100mlとした溶液を、５ml入れた。しかる後、上
記電量滴定装置の操作法に従つて市販のアセトン
を１mlずつ注入しアセトン中の水分を測定した。
その結果を第１表に示した。同様にして市販の酢
酸及びジクロロ酢酸中の水分を測定した。その結
果を第１表に示した。
実施例 ２
４−ジメチルアミノピリジン6.2ｇ、１，３−
ジ−（２−ピリジル）プロパン5.9ｇ、二酸化硫黄
3.8ｇ、ヨウ素1.3ｇ、エチレングリコールモノメ
チルエーテル15ml及びプロピレングリコールモノ
メチルエーテル30mlをクロロホルムに溶かし100
mlとした溶液を、実施例１と同様にして、アセト
ン中の水分を測定した。その結果を第１表に示し
た。
実施例 ３
４−ジメチルアミノピリジン7.4ｇ、１，３−
ジ−（２−ピリジル）プロパン5.9ｇ、二酸化硫黄
3.8ｇ、ヨウ素1.3ｇ及びエチレングリコールモノ
ブチルエーテル25mlをクロロホルムに溶かし100
mlとした溶液を、実施例１と同様にして、アセト
ン中の水分を測定した。アセトン量として５mlま
で良好な精度で測定が可能であつた。
実施例 ４
４−ジメチルアミノピリジン7.4ｇ、１，３−
ジ−（２−ピリジル）プロパン5.9ｇ、二酸化硫黄
3.8ｇ、ヨウ素2.5ｇ及びエチレングリコール25ml
をクロロホルムに溶かし100mlとした溶液を実施
例１と同様にして、アセトン中の水分を測定し
た。アセトン量として３mlまで良好な精度で測定
が可能であつた。
実施例 ５
２，2′−ジピリジルアミン10.3ｇ、１，３−ジ
−（２−ピリジル）プロパン5.9ｇ、二酸化硫黄
3.8ｇ、ヨウ素2.5ｇ及びエチレングリコールモノ
メチルエーテル25mlをクロロホルムに溶かし100
mlとした溶液を実施例１と同様にして、アセトン
中の水分を測定した。アセトン量として５mlまで
良好な精度で測定が可能であつた。
実施例 ６
２−ジメチルアミノピリジン14.8ｇ、二酸化硫
黄3.8ｇ、ヨウ素2.5ｇ及びエチレングリコールモ
ノメチルエーテル25mlをクロロホルムに溶かし
100mlとしたものを実施例１と同様にして、アセ
トン中の水分を測定した。アセトン量として15ml
まで良好な精度で測定が可能であつた。
比較例 １
実施例１において、エチレングリコールモノメ
チルエーテルの代りにメタノールを使用するほか
は、実施例１と同様にしてアセトン及びジクロロ
酢酸中の水分を測定した。その結果を第１表に示
した。
効 果
本発明のカールフイシヤー電量滴定用電解液
は、不快臭がなく且つ例えば、実施例で述べるよ
うに常温でアセトンが１mlずつの測定で15回以
上、酢酸でも１mlずつの測定で15回以上の測定が
できることからも分るように、ケトン類及びカル
ボン酸類中の水分、又はケトン類及びカルボン酸
類が含まれる試料中の水分の測定を有利に行なう
ことができる。
【表】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of Industrial Application The present invention relates to an electrolytic solution for Karl Fischer coulometric titration suitable for moisture measurement. Problems to be solved by the invention In general, electrolytes for Karl Fischer coulometric titration are
The main solvent is methanol in order to facilitate the dissolution of the sample and to proceed with the Karlfischer reaction more quantitatively. However, if ketones such as acetone or carboxylic acids such as acetic acid are present in the sample, the methanol reacts with the ketones or carboxylic acids as shown in the following equation, (R, R', and R'' represent alkyl groups) Since water is produced, it interferes with moisture measurement.In order to avoid such an interfering reaction, a method of measuring moisture at low temperature is considered. However, it is impossible to completely prevent this reaction even at low temperatures, and the results obtained are less accurate.Therefore, electrolysis for Karl Fischer coulometric titration using methanol as the main solvent was used. The solution is not suitable for measuring the moisture content in ketones, carboxylic acids, or samples containing these. Conventional technology Conventionally, the electrolyte for Karl Fischer coulometric titration is composed of ``chloroform and alkylene carbonate, and also contains iodine. Alternatively, there is known an electrolytic solution for coulometric titration using the Karl Fischer method, which contains iodide, sulfur dioxide, pyridine, and a small amount of alcohol (Japanese Patent Laid-Open Publication No. 112641/1983). In addition, since pyridine is toxic, an electrolyte for Karl Fischer coulometric titration that does not contain pyridine is used as a titrant containing amine, sulfur dioxide, and iodine. (optionally containing 1, 2 or 3 oxygen atoms) (with the molar ratio of amine to sulfur dioxide being from 0.5:1 to 1.3:1); or (b) a five- or six-membered , optionally substituted, heterocyclic compounds having at least two heteroatoms, at least one heteroatom being a nitrogen atom" are known. (Japanese Unexamined Patent Publication No. 137250, 1983). Purpose It is an object of the present inventor to provide an electrolytic solution that can accurately measure moisture even in ketones, carboxylic acids, or samples containing these, and is free from pyridine odor. Structure of the Invention The present invention is an electrolytic solution for Karl Fischer coulometric titration, wherein the electrolytic solution contains (a) iodine or an iodine compound, (b) sulfur dioxide, (c) the following general formula () or the following general formula ( ), (In the formula, R 1 and R 2 are hydrogen atoms, alkyl groups,
pyridyl group or pyrrolidinyl group) (In the formula, R 3 to R 10 represent a hydrogen atom or an alkyl group, and m represents 1 to 5.) (d) Chloroform, and (e) a polyhydric alcohol represented by the following general formula () or its ether compound R 11 O−(CH 2 ) o −OR 12 ...() (in the formula, R 11 and R 12 represent a hydrogen atom or an alkyl group, and n represents 2 to 3). The main topic is electrolytes. Examples of the iodine or iodide used in the present invention include hydriodic acid, potassium iodide, and sodium iodide. The concentration of iodine or iodine compound in the electrolytic solution can be in the range of 4 to 0.1% by weight, preferably 2 to 0.3% by weight in terms of iodine. (b) The concentration of sulfur dioxide greatly affects the reaction rate along with the basicity of the amine used, and even when using a less basic amine, increasing the concentration of sulfur dioxide can speed up the reaction. I can do it. The concentration of sulfur dioxide in the electrolytic solution is usually in the range of 12 to 0.3% by weight, preferably in the range of 6 to 1.2% by weight. (c) As the amine, 2-dimethylaminopyridine, 4-dimethylaminopyridine, 2-diethylaminopyridine, 2-methylaminopyridine, 2,2'-dipyridylamine, 1,3-di-
(2-pyridyl)propane, 1,3-di-(4-
pyridyl)propane, etc., preferably 4-dimethylaminopyridine and 1,3
-Di-(2-pyridyl)propane mixed amine systems may be mentioned. The amine concentration is related to the sulfur dioxide concentration, but the molar ratio of total amine to sulfur dioxide ranges from 6:1 to 0.3:
1, preferably 3:
A range of 1 to 0.5:1 may be mentioned.
The ratio of the amine of the above formula () to the amine of the formula () can be in the range of 0.3 to 10, preferably in the range of 1 to 3, in terms of molar ratio. Effects of the Invention As described above, the present invention measures the water content in ketones and carboxylic acids, or the water content in a sample that may contain ketones and carboxylic acids.
The purpose of the present invention is to provide an electrolytic solution for Karl Fischer coulometric titration, which uses (d) chloroform as the main solvent,
A second method that either does not carry out the ketal reaction and esterification reaction, or even if it does, the reaction rate is very slow.
The goal was to find a solvent for this. This is because chloroform alone has low conductivity, so electrolysis does not proceed quantitatively. The Karl Fischer reaction proceeds as shown in the following formula (described in the case of pyridine as the amine) SO 2 + I 2 + H 2 O + 3C 5 H 5 N 2C 5 H 5 N・HI+C 5 H 5 N・SO 3 ……( 3) In order to shift the equilibrium of formula (3) to the right, a compound with an OH group was required. Compounds with this OH group may also undergo a ketal reaction or an esterification reaction, and therefore these reactions are slow. It was necessary to select a compound with a high ratio as the second solvent. The present inventors found that the above-mentioned compounds (), specifically, ethylene glycol monomethyl alcohol, propylene glycol monomethyl ether, etc., are suitable as such a second solvent, and among them, ethylene glycol monomethyl ether is most suitable. This is what I discovered. In this case, the content of polyhydric alcohol or its ether compound and chloroform is important; if there is too much polyhydric alcohol or its ether compound, ketal reaction etc. will proceed, making accurate moisture measurement difficult; In this case, the electrolysis does not proceed quantitatively and the titration time becomes longer. Therefore, the chloroform content in the electrolyte is in the range of 85 to 30% by weight, and the content of polyhydric alcohol or its ether compound is in the range of 5 to 50% by weight.
Weight%, preferably the chloroform content is in the range of 80 to 50% by weight, and the polyhydric alcohol or its ether compound is in the range of 10 to 30% by weight. The composition of the electrolytic solution according to the present invention may contain a small amount of other components such as carbon tetrachloride in addition to the above-mentioned components in order to improve the performance of the electrolytic solution depending on the sample. Moisture determination using the electrolytic solution according to the present invention is carried out according to a conventional method. That is, an electrolytic solution according to the present invention is placed in the anode chamber, and a suitable catholyte is placed in the cathode chamber and electricity is applied to remove water in the anolyte. Next, a sample is added to the anode chamber and electricity is applied again to titrate the water content in the sample. Note that when iodine is used to prepare the anolyte, water is added until the iodine color disappears before sample measurement. In addition, as the catholyte, for example, 65% by weight of ethylene glycol monomethyl ether, 20% by weight of carbon tetrachloride,
A mixture of 5% by weight sulfur dioxide and 10% by weight 4-dimethylaminopyridine is suitable. EXAMPLES The present invention will be explained in more detail with reference to Examples below, but the present invention is not limited to the following Examples. Examples Example 1 4-dimethylaminopyridine 7.4g, 1,3-
5.9 g of di-(2-pyridyl)propane, sulfur dioxide
Dissolve 3.8 g, 2.5 g of iodine and 25 ml of ethylene glycol monomethyl ether in chloroform for 100 g.
ml of the solution was placed in the anode chamber of a Karl Fischer coulometric titration device (digital trace moisture measuring device CA-02 model: manufactured by Mitsubishi Chemical Industries, Ltd.). In the cathode chamber, 14.8 g of 4-dimethylaminopyridine, 6.4 g of sulfur dioxide, 0.4 g of iodine, and 20 ml of carbon tetrachloride were dissolved in ethylene glycol monomethyl ether.
5 ml of the solution made up to 100 ml was added. Thereafter, 1 ml of commercially available acetone was injected into the flask according to the operating instructions for the coulometric titration apparatus described above, and the water content in the acetone was measured.
The results are shown in Table 1. The water content in commercially available acetic acid and dichloroacetic acid was measured in the same manner. The results are shown in Table 1. Example 2 6.2 g of 4-dimethylaminopyridine, 1,3-
5.9 g of di-(2-pyridyl)propane, sulfur dioxide
Dissolve 3.8 g, 1.3 g of iodine, 15 ml of ethylene glycol monomethyl ether, and 30 ml of propylene glycol monomethyl ether in chloroform.
The water content of the acetone solution was measured in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1. Example 3 7.4 g of 4-dimethylaminopyridine, 1,3-
5.9 g of di-(2-pyridyl)propane, sulfur dioxide
Dissolve 3.8 g, 1.3 g of iodine and 25 ml of ethylene glycol monobutyl ether in chloroform.
The water content of the acetone solution was measured in the same manner as in Example 1. It was possible to measure the amount of acetone up to 5 ml with good accuracy. Example 4 7.4 g of 4-dimethylaminopyridine, 1,3-
5.9 g of di-(2-pyridyl)propane, sulfur dioxide
3.8g, iodine 2.5g and ethylene glycol 25ml
was dissolved in chloroform to make 100 ml, and the water content in acetone was measured in the same manner as in Example 1. It was possible to measure the amount of acetone up to 3 ml with good accuracy. Example 5 2,2'-dipyridylamine 10.3 g, 1,3-di-(2-pyridyl)propane 5.9 g, sulfur dioxide
Dissolve 3.8 g, 2.5 g of iodine and 25 ml of ethylene glycol monomethyl ether in chloroform for 100 g.
The water content of the acetone solution was measured in the same manner as in Example 1. It was possible to measure the amount of acetone up to 5 ml with good accuracy. Example 6 14.8 g of 2-dimethylaminopyridine, 3.8 g of sulfur dioxide, 2.5 g of iodine and 25 ml of ethylene glycol monomethyl ether were dissolved in chloroform.
The water content in acetone was measured in the same manner as in Example 1 using 100 ml of acetone. 15ml as acetone amount
It was possible to measure with good accuracy. Comparative Example 1 The water content in acetone and dichloroacetic acid was measured in the same manner as in Example 1, except that methanol was used instead of ethylene glycol monomethyl ether. The results are shown in Table 1. Effects The electrolyte solution for Karl Fischer coulometric titration of the present invention has no unpleasant odor, and, for example, as described in the examples, acetone can be measured 1 ml each at room temperature 15 times or more, and acetic acid can be measured 1 ml each at least 15 times. As can be seen from the ability to perform the above measurements, it is possible to advantageously measure the water content in ketones and carboxylic acids, or the water content in a sample containing ketones and carboxylic acids. 【table】