Сінтэз ацэтату і пропионата гидроксипропилметилцеллюлозы

Выкарыстоўваючы гідраксіпрапілметылцэлюлозу (ГПМЦ) у якасці сыравіны, воцатны ангідрыд і прапіёнавы ангідрыд у якасці агентаў этэрыфікацыі, рэакцыя этэрыфікацыі ў пірыдзіне падрыхтавала ацэтат гідраксіпрапілметылцэлюлозы і прапіёнат цэлюлозы гідраксіпрапілметылцэлюлозы. Змяняючы колькасць растваральніка, які выкарыстоўваецца ў сістэме, быў атрыманы прадукт з лепшымі ўласцівасцямі і ступенню замяшчэння. Ступень замяшчэння была вызначана метадам тытравання, а прадукт ахарактарызаваны і правераны на прадукцыйнасць. Вынікі паказалі, што рэакцыйная сістэма адрэагавала пры 110°C на працягу 1-2,5 гадзін, а дэіянізаваную ваду выкарыстоўвалі ў якасці асадніка пасля рэакцыі, і можна было атрымаць парашкападобныя прадукты са ступенню замяшчэння больш за 1 (тэарэтычная ступень замяшчэння была 2). Ён мае добрую растваральнасць у розных арганічных растваральніках, такіх як этылавы эфір, ацэтон, ацэтон/вада і г.д.

Ключавыя словы: гідраксіпрапіл метилцеллюлоза; ацэтат гидроксипропилметилцеллюлозы; пропионат гидроксипропилметилцеллюлозы

Гідраксіпрапілметылцэлюлоза (ГПМЦ) - гэта неіённае палімернае злучэнне і эфір цэлюлозы з шырокім спектрам прымянення. У якасці выдатнай хімічнай дабаўкі ГПМЦ часта выкарыстоўваецца ў розных галінах і называецца «прамысловым глутамат натрыю». Гідраксіпрапілметылцэлюлоза (ГПМЦ) не толькі мае добрыя эмульгирующие, згушчальныя і звязваючыя функцыі, але таксама можа выкарыстоўвацца для падтрымання вільготнасці і абароны калоідаў. Ён шырока выкарыстоўваецца ў многіх галінах, такіх як ежа, медыцына, пакрыцця, тэкстыль і сельская гаспадарка. . Мадыфікацыя гидроксипропилметилцеллюлозы можа змяніць некаторыя яе ўласцівасці, каб яе можна было лепш выкарыстоўваць у пэўнай вобласці. Малекулярная формула яго манамера C10H18O6.

У апошнія гады даследаванні вытворных гидроксипропилметилцеллюлозы паступова сталі гарачай кропкай. Шляхам мадыфікацыі гидроксипропилметилцеллюлозы можна атрымаць розныя вытворныя злучэнні з рознымі ўласцівасцямі. Напрыклад, увядзенне ацэтыльных груп можа змяніць гнуткасць плёнак медыцынскіх пакрыццяў.

Мадыфікацыя гидроксипропилметилцеллюлозы звычайна праводзіцца ў прысутнасці кіслотнага каталізатара, такога як канцэнтраваная серная кіслата. У эксперыменце ў якасці растваральніка звычайна выкарыстоўваецца воцатная кіслата. Умовы рэакцыі складаныя і працаёмкія, а атрыманы прадукт мае нізкую ступень замяшчэння. (менш за 1).

У гэтай працы воцатны ангідрыд і прапіёнавы ангідрыд выкарыстоўваліся ў якасці агентаў этэрыфікацыі для мадыфікацыі гідраксіпрапілметылцэлюлозы для атрымання ацэтату гідраксіпрапілметылцэлюлозы і прапіёнату гідраксіпрапілметылцэлюлозы. Вывучаючы такія ўмовы, як выбар растваральніка (пірыдын), дазоўка растваральніка і г.д., можна спадзявацца, што адносна простым метадам можна атрымаць прадукт з лепшымі ўласцівасцямі і ступенню замяшчэння. У гэтай працы шляхам эксперыментальных даследаванняў быў атрыманы мэтавы прадукт з парашкападобным асадкам і ступенню замяшчэння, большай за 1, што дало некаторыя тэарэтычныя рэкамендацыі для вытворчасці ацэтату гідраксіпрапілметылцэлюлозы і прапіёнату гідраксіпрапілметылцэлюлозы.

1. Эксперыментальная частка

1.1 Матэрыялы і рэактывы

Гідраксіпрапілметылцэлюлоза фармацэўтычнага ўзроўню (KIMA CHEMICAL CO.,LTD, 60HD100, масавая доля метаксілу 28%-30%, масавая доля гідраксіпрапаксілу 7%-12%); воцатны ангідрыд, AR, Sinopharm Group Chemical Reagent Co., Ltd.; Прапіёнавы ангідрыд, AR, рэагент Заходняй Азіі; Pyridine, AR, Tianjin Kemiou Chemical Reagent Co., Ltd.; метанол, этанол, эфір, этылацэтат, ацэтон, NaOH і HCl камерцыйна даступныя аналітычна чыстыя.

Электрычны награвальны мантаж тэрмастата KDM, электрычная мешалка з лічбавым дысплеем для вымярэння хуткасці JJ-1A, інфрачырвоны спектрометр з пераўтварэннем Фур'е NEXUS 670.

1.2 Атрыманне ацэтату гидроксипропилметилцеллюлозы

У трехгорлую колбу дадаюць пэўную колькасць пиридина, затым дадаюць 2,5 г гидроксипропилметилцеллюлозы, раўнамерна змешваюць рэактывы і павышаюць тэмпературу да 110°С.°C. Дадайце 4 мл воцатнага ангідрыду, рэагуйце пры 110°C на працягу 1 гадзіны, спыніць награванне, астудзіць да пакаёвай тэмпературы, дадаць вялікую колькасць дэіянізаванай вады для асаджэння прадукту, адфільтраваць з адсмоктваннем, прамыць дэіянізаванай вадой некалькі разоў, пакуль элюат не стане нейтральным, і высушыць прадукт, захаваць.

1.3 Атрыманне пропионата гидроксипропилметилцеллюлозы

У трехгорлую колбу дадаюць пэўную колькасць пиридина, затым дадаюць 0,5 г гидроксипропилметилцеллюлозы, раўнамерна змешваюць рэактывы і павышаюць тэмпературу да 110°С.°C. Дадайце 1,1 мл пропионового ангідрыду, рэагуйце пры 110°C на працягу 2,5 гадзін, спыніць награванне, астудзіць да пакаёвай тэмпературы, дадаць вялікую колькасць дэіянізаванай вады для выпадзення прадукту, адфільтраваць з адсмоктваннем, прамыць дэіянізаванай вадой некалькі разоў, пакуль элюат не стане сярэдняй якасці, захоўваць прадукт сухім.

1.4 Вызначэнне інфрачырвонай спектраскапіі

Гідраксіпрапілметылцэлюлоза, ацэтат гідраксіпрапілметылцэлюлозы, пропіёнат гідраксіпрапілметылцэлюлозы і KBr былі змешаны і здробнены адпаведна, а затым прэсаваны ў таблеткі для вызначэння інфрачырвонага спектру.

1.5 Вызначэнне ступені замяшчэння

Прыгатуйце растворы NaOH і HCl з канцэнтрацыяй 0,5 моль/л і правядзіце каліброўку для вызначэння дакладнай канцэнтрацыі; ўзважыць 0,5 г ацэтату гидроксипропилметилцеллюлозы (эфір пропионовой кіслаты гидроксипропилметилцеллюлозы) у колбу Эрленмейера аб'ёмам 250 мл, дадаць 25 мл ацэтону і 3 кроплі індыкатара фенолфталеіна, добра змяшаць, затым дадаць 25 мл раствора NaOH, змяшаць і омылять на электрамагнітнай мешалцы для 2 гадзіны; тытраваць салянай кіслатой да знікнення чырвонага колеру раствора, запісаць аб'ём V1 (V2) выдаткаванай салянай кіслаты; выкарыстоўвайце той жа метад для вымярэння аб'ёму V0 салянай кіслаты, спажыванай гидроксипропилметилцеллюлозой, і вылічыце ступень замяшчэння.

1.6 Эксперымент на растваральнасць

Вазьміце адпаведную колькасць сінтэтычных прадуктаў, дадайце іх у арганічны растваральнік, злёгку ўзбоўтайце і паназірайце за растварэньнем рэчывы.

2. Вынікі і іх абмеркаванне

2.1 Уплыў колькасці пірыдзіну (растваральнік)

Эфекты розных колькасцяў пиридина на марфалогію ацэтату гидроксипропилметилцеллюлозы і пропионата гидроксипропилметилцеллюлозы. Калі колькасць растваральніка меншая, гэта прывядзе да зніжэння расцяжымасці макрамалекулярнага ланцуга і глейкасці сістэмы, так што ступень этэрыфікацыі рэакцыйнай сістэмы будзе зніжана, і прадукт будзе выпадаць у асадак у выглядзе вялікай масы. А калі колькасць растваральніка занадта малая, рэагент лёгка кандэнсуецца ў камяк і прыліпае да сценкі кантэйнера, што не толькі неспрыяльна для правядзення рэакцыі, але і стварае вялікія нязручнасці для апрацоўкі пасля рэакцыі. . Пры сінтэзе ацэтату гидроксипропилметилцеллюлозы колькасць выкарыстоўванага растваральніка можа быць абрана 150 мл/2 г; для сінтэзу пропионата гидроксипропилметилцеллюлозы можна выбраць 80 мл/0,5 г.

2.2 Аналіз інфрачырвонага спектру

Інфрачырвоная параўнальная табліца гідраксіпрапілметылцэлюлозы і ацэтату гідраксіпрапілметылцэлюлозы. У параўнанні з сыравінай інфрачырвоная спектраграма ацэтату гідраксіпрапілметылцэлюлозы мае больш відавочныя змены. У інфрачырвоным спектры прадукту моцны пік з'явіўся пры 1740 см-1, што паказвае на тое, што ўтварылася карбанільная група; акрамя таго, інтэнсіўнасць піка расцягвання вібрацыі OH пры 3500 см-1 была значна ніжэй, чым у сыравіны, што таксама сведчыць пра тое, што -OH адбылася рэакцыя.

Інфрачырвоная спектраграма прадукту гидроксипропилметилцеллюлозы пропионата таксама значна змянілася ў параўнанні з сыравінай. У інфрачырвоным спектры прадукту моцны пік з'явіўся пры 1740 см-1, што паказвае на тое, што ўтварылася карбанільная група; акрамя таго, пікавая інтэнсіўнасць расцяжных вібрацый OH пры 3500 см-1 была значна ніжэйшай, чым у сыравіны, што таксама сведчыць пра рэакцыю OH.

2.3 Вызначэнне ступені замяшчэння

2.3.1 Вызначэнне ступені замяшчэння ацэтату гидроксипропилметилцеллюлозы

Паколькі гідраксіпрапілметылцэлюлоза мае два па адным OH у кожнай адзінцы, а ацэтат цэлюлозы з'яўляецца прадуктам, атрыманым шляхам замены аднаго COCH3 на H у адным OH, тэарэтычна максімальная ступень замяшчэння (Ds) роўная 2.

2.3.2 Вызначэнне ступені замяшчэння пропионата гидроксипропилметилцеллюлозы

2.4 Растваральнасць прадукту

Два сінтэзаваных рэчывы мелі аднолькавыя характарыстыкі растваральнасці, і ацэтат гидроксипропилметилцеллюлозы быў крыху больш растваральны, чым пропионат гидроксипропилметилцеллюлозы. Сінтэтычны прадукт можна растварыць у ацэтоне, этылацэтаце, змешаным растваральніку ацэтон/вада і мае большую селектыўнасць. Акрамя таго, вільгаць, якая змяшчаецца ў сумесі ацэтону і вады, можа зрабіць вытворныя цэлюлозы больш бяспечнымі і экалагічна чыстымі пры выкарыстанні ў якасці матэрыялаў пакрыцця.

3. Заключэнне

(1) Умовы сінтэзу ацэтату гідраксіпрапілметылцэлюлозы наступныя: 2,5 г гідраксіпрапілметылцэлюлозы, воцатны ангідрыд у якасці этэрыфікатара, 150 мл пірыдзіну ў якасці растваральніка, тэмпература рэакцыі 110°C.° С, а час рэакцыі 1 гадзіна.

(2) Умовы сінтэзу ацэтату гідраксіпрапілметылцэлюлозы: 0,5 г гідраксіпрапілметылцэлюлозы, пропионовый ангідрыд у якасці этэрыфікатара, 80 мл пірыдзіну ў якасці растваральніка, тэмпература рэакцыі 110°C.°C і час рэакцыі 2,5 гадзіны.

(3) Вытворныя цэлюлозы, сінтэзаваныя ў гэтых умовах, знаходзяцца непасрэдна ў выглядзе дробных парашкоў з добрай ступенню замяшчэння, і гэтыя два вытворныя цэлюлозы можна растварыць у розных арганічных растваральніках, такіх як этылацэтат, ацэтон і ацэтон/вада.