Síntesi d'acetat i propionat d'hidroxipropil metil cel·lulosa

Utilitzant hidroxipropilmetilcel·lulosa (HPMC) com a matèria primera, anhídrid acètic i anhídrid propiònic com a agents d'esterificació, la reacció d'esterificació en piridina va preparar hidroxipropilmetilcel·lulosa acetat i hidroxipropilmetilcel·lulosa propionat de cel·lulosa. En canviar la quantitat de dissolvent utilitzat en el sistema, s'obté un producte amb millors propietats i grau de substitució. El grau de substitució es va determinar mitjançant el mètode de valoració i el producte es va caracteritzar i provar el rendiment. Els resultats van mostrar que el sistema de reacció va reaccionar a 110°C durant 1-2,5 h, i es va utilitzar aigua desionitzada com a agent precipitant després de la reacció, i es van poder obtenir productes en pols amb un grau de substitució superior a 1 (el grau de substitució teòric era 2). Té una bona solubilitat en diversos dissolvents orgànics com l'èster etílic, l'acetona, l'acetona/aigua, etc.

Paraules clau: hidroxipropil metilcel·lulosa; acetat d'hidroxipropil metilcel·lulosa; propionat d'hidroxipropil metilcel·lulosa

La hidroxipropilmetilcel·lulosa (HPMC) és un compost polimèric no iònic i un èter de cel·lulosa amb una àmplia gamma d'usos. Com a excel·lent additiu químic, HPMC s'utilitza sovint en diversos camps i s'anomena "glutamat monosòdic industrial". La hidroxipropil metilcel·lulosa (HPMC) no només té bones funcions d'emulsionament, espessiment i unió, sinó que també es pot utilitzar per mantenir la humitat i protegir els col·loides. S'utilitza àmpliament en molts camps com ara l'alimentació, la medicina, els recobriments, els tèxtils i l'agricultura. . La modificació de la hidroxipropil metilcel·lulosa pot canviar algunes de les seves propietats, de manera que es pot utilitzar millor en un camp determinat. La fórmula molecular del seu monòmer és C10H18O6.

En els últims anys, la investigació sobre els derivats de la hidroxipropil metilcel·lulosa s'ha convertit gradualment en un punt calent. Modificant la hidroxipropilmetilcel·lulosa es poden obtenir diversos compostos derivats amb diferents propietats. Per exemple, la introducció de grups acetils pot canviar la flexibilitat de les pel·lícules de recobriment mèdic.

La modificació de la hidroxipropil metilcel·lulosa es realitza normalment en presència d'un catalitzador àcid com l'àcid sulfúric concentrat. L'experiment sol utilitzar àcid acètic com a dissolvent. Les condicions de reacció són feixugues i requereixen temps, i el producte resultant té un baix grau de substitució. (menys d'1).

En aquest article, l'anhídrid acètic i l'anhídrid propiònic es van utilitzar com a agents d'esterificació per modificar la hidroxipropil metilcel·lulosa per preparar l'acetat d'hidroxipropil metilcel·lulosa i el propionat d'hidroxipropil metilcel·lulosa. Explorant condicions com la selecció de dissolvents (piridina), la dosificació de dissolvents, etc., s'espera que es pugui obtenir un producte amb millors propietats i grau de substitució mitjançant un mètode relativament senzill. En aquest article, a través d'una investigació experimental, es va obtenir el producte objectiu amb un precipitat en pols i un grau de substitució superior a 1, que va proporcionar una guia teòrica per a la producció d'acetat d'hidroxipropil metilcel·lulosa i propionat d'hidroxipropil metilcel·lulosa.

1. Part experimental

1.1 Materials i reactius

Hidroxipropil metilcel·lulosa de grau farmacèutic (KIMA CHEMICAL CO.,LTD, 60HD100, fracció de massa de metoxil 28%-30%, fracció de massa d'hidroxipropoxil 7%-12%); anhídrid acètic, AR, Sinopharm Group Chemical Reagent Co., Ltd.; Anhídrid propiònic, AR, reactiu d'Àsia Occidental; Pyridine, AR, Tianjin Kemiou Chemical Reagent Co., Ltd.; metanol, etanol, èter, acetat d'etil, acetona, NaOH i HCl estan disponibles comercialment analíticament purs.

Mantell de calefacció elèctrica del termòstat KDM, agitador elèctric amb pantalla digital de mesura de velocitat JJ-1A, espectròmetre infrarojo de transformació de Fourier NEXUS 670.

1.2 Preparació de l'acetat d'hidroxipropil metilcel·lulosa

Es va afegir una certa quantitat de piridina al matràs de tres colls, i després s'hi van afegir 2,5 g d'hidroxipropil metilcel·lulosa, els reactius es van agitar uniformement i la temperatura es va elevar a 110ºC.°C. Afegir 4 ml d'anhídrid acètic, reaccionar a 110ºC°C durant 1 h, s'atura l'escalfament, es refreda a temperatura ambient, s'afegeix una gran quantitat d'aigua desionitzada per precipitar el producte, es filtra amb succió, es renta amb aigua desionitzada diverses vegades fins que l'eluat sigui neutre i s'assequi el producte.

1.3 Preparació del propionat d'hidroxipropil metilcel·lulosa

Es va afegir una certa quantitat de piridina al matràs de tres colls, i després es van afegir 0,5 g d'hidroxipropil metilcel·lulosa, els reactius es van agitar uniformement i la temperatura es va elevar a 110ºC.°C. Afegeix 1,1 ml d'anhídrid propiònic, reacciona a 110ºC°C durant 2,5 h, aturar l'escalfament, refredar a temperatura ambient, afegir una gran quantitat d'aigua desionitzada per precipitar el producte, filtrar amb succió, rentar amb aigua desionitzada diverses vegades fins que l'eluat sigui de propietat mitjana, emmagatzemar el producte sec.

1.4 Determinació de l'espectroscòpia infraroja

La hidroxipropil metilcel·lulosa, l'acetat d'hidroxipropil metilcel·lulosa, el propionat d'hidroxipropil metilcel·lulosa i el KBr es van barrejar i mòlt respectivament, i després es van premsar en tauletes per determinar l'espectre infrarojo.

1.5 Determinació del grau de substitució

Prepareu solucions de NaOH i HCl amb una concentració de 0,5 mol/L, i feu el calibratge per determinar la concentració exacta; Peseu 0,5 g d'acetat d'hidroxipropilmetilcel·lulosa (èster d'àcid propiònic d'hidroxipropilmetilcel·lulosa) en un matràs Erlenmeyer de 250 ml, afegiu 25 ml d'acetona i 3 gotes d'indicador de fenolftaleïna, barregeu bé i, a continuació, afegiu 25 ml de solució de NaOH, remeneu i remeneu-lo amb un agitador electromagnètic. 2 h; valorar amb HCl fins que desaparegui el color vermell de la solució, anotar El volum V1 (V2) d'àcid clorhídric consumit; utilitzar el mateix mètode per mesurar el volum V0 d'àcid clorhídric consumit per la hidroxipropilmetilcel·lulosa i calcular el grau de substitució.

1.6 Experiment de solubilitat

Prendre una quantitat adequada de productes sintètics, afegir-los al dissolvent orgànic, agitar lleugerament i observar la dissolució de la substància.

2. Resultats i discussió

2.1 L'efecte de la quantitat de piridina (solvent)

Efectes de diferents quantitats de piridina sobre la morfologia de l'acetat d'hidroxipropilmetilcelulosa i el propionat d'hidroxipropilmetilcelulosa. Quan la quantitat de dissolvent és menor, reduirà l'extensibilitat de la cadena macromolecular i la viscositat del sistema, de manera que es reduirà el grau d'esterificació del sistema de reacció i el producte es precipitarà com una massa gran. I quan la quantitat de dissolvent és massa baixa, el reactiu és fàcil de condensar en un grumoll i adherir-se a la paret del recipient, la qual cosa no només és desfavorable per a la realització de la reacció, sinó que també causa grans inconvenients al tractament després de la reacció. . En la síntesi d'acetat d'hidroxipropil metilcel·lulosa, la quantitat de dissolvent utilitzada es pot seleccionar com a 150 ml/2 g; per a la síntesi de propionat d'hidroxipropil metilcel·lulosa, es pot seleccionar com a 80 ml/0,5 g.

2.2 Anàlisi de l'espectre infrarojo

Quadre de comparació d'infrarojos d'hidroxipropil metilcel·lulosa i acetat d'hidroxipropil metilcel·lulosa. En comparació amb la matèria primera, l'espectrograma infrarojo del producte acetat d'hidroxipropil metilcel·lulosa té un canvi més evident. A l'espectre infraroig del producte, va aparèixer un pic fort a 1740 cm-1, que indica que es va produir un grup carbonil; a més, la intensitat del pic de vibració d'estirament de l'OH a 3500 cm-1 era molt inferior a la de la matèria primera, la qual cosa també indicava que -OH hi havia una reacció.

L'espectrograma infrarojo del producte hidroxipropil metilcel·lulosa propionat també ha canviat significativament en comparació amb la matèria primera. En l'espectre infraroig del producte, va aparèixer un pic fort a 1740 cm-1, que indica que es va produir un grup carbonil; a més, la intensitat màxima de vibració d'estirament de l'OH a 3500 cm-1 era molt inferior a la de la matèria primera, cosa que també indicava que un OH reaccionava.

2.3 Determinació del grau de substitució

2.3.1 Determinació del grau de substitució de l'acetat d'hidroxipropil metilcel·lulosa

Com que la hidroxipropilmetilcel·lulosa té dos OH en cada unitat, i l'acetat de cel·lulosa és un producte que s'obté substituint un COCH3 per H en un OH, el grau de substitució màxim teòric (Ds) és 2.

2.3.2 Determinació del grau de substitució del propionat d'hidroxipropil metilcel·lulosa

2.4 Solubilitat del producte

Les dues substàncies sintetitzades tenien característiques de solubilitat similars, i l'acetat d'hidroxipropil metilcel·lulosa era lleugerament més soluble que el propionat d'hidroxipropil metilcel·lulosa. El producte sintètic es pot dissoldre en acetona, acetat d'etil, dissolvent mixt acetona/aigua i té més selectivitat. A més, la humitat continguda en el dissolvent barrejat d'acetona/aigua pot fer que els derivats de la cel·lulosa siguin més segurs i respectuosos amb el medi ambient quan s'utilitzen com a materials de recobriment.

3. Conclusió

(1) Les condicions de síntesi de l'acetat d'hidroxipropil metilcel·lulosa són les següents: 2,5 g d'hidroxipropil metilcel·lulosa, anhídrid acètic com a agent d'esterificació, 150 mL de piridina com a dissolvent, la temperatura de reacció a 110ºC.° C, i el temps de reacció 1 h.

(2) Les condicions de síntesi de l'acetat d'hidroxipropil metilcel·lulosa són: 0,5 g d'hidroxipropil metilcel·lulosa, anhídrid propiònic com a agent d'esterificació, 80 mL de piridina com a dissolvent, temperatura de reacció a 110ºC.°C, i temps de reacció de 2,5 h.

(3) Els derivats de cel·lulosa sintetitzats en aquesta condició es troben directament en forma de pols fines amb un bon grau de substitució, i aquests dos derivats de cel·lulosa es poden dissoldre en diversos dissolvents orgànics com acetat d'etil, acetona i acetona/aigua.