Syntéza acetátu a propionátu hydroxypropylmethylcelulózy

Za použití hydroxypropylmethylcelulózy (HPMC) jako suroviny, acetanhydridu a anhydridu kyseliny propionové jako esterifikačních činidel byla esterifikační reakcí v pyridinu připraven acetát hydroxypropylmethylcelulózy a hydroxypropylmethylcelulóza propionát celulózy. Změnou množství rozpouštědla použitého v systému byl získán produkt s lepšími vlastnostmi a stupněm substituce. Stupeň substituce byl stanoven titrační metodou a produkt byl charakterizován a testován na účinnost. Výsledky ukázaly, že reakční systém reagoval při 110°C po dobu 1-2,5 h a jako srážecí činidlo byla po reakci použita deionizovaná voda a mohly být získány práškové produkty se stupněm substituce vyšším než 1 (teoretický stupeň substituce byl 2). Má dobrou rozpustnost v různých organických rozpouštědlech, jako je ethylester, aceton, aceton/voda atd.

klíčová slova: hydroxypropyl methylcelulóza; acetát hydroxypropylmethylcelulózy; hydroxypropylmethylcelulóza propionát

Hydroxypropylmethylcelulóza (HPMC) je neiontová polymerní sloučenina a éter celulózy s širokým rozsahem použití. Jako vynikající chemická přísada se HPMC často používá v různých oblastech a nazývá se „průmyslový glutamát sodný“. Hydroxypropylmethylcelulóza (HPMC) má nejen dobré emulgační, zahušťovací a vazebné funkce, ale může být také použita k udržení vlhkosti a ochraně koloidů. Je široce používán v mnoha oblastech, jako je potravinářství, lékařství, nátěry, textil a zemědělství. . Modifikace hydroxypropylmethylcelulózy může změnit některé její vlastnosti, takže ji lze v určité oblasti lépe využít. Molekulární vzorec jeho monomeru je C10H18O6.

V posledních letech se výzkum derivátů hydroxypropylmethylcelulózy postupně stal horkým místem. Modifikací hydroxypropylmethylcelulózy lze získat různé deriváty sloučenin s různými vlastnostmi. Například zavedení acetylových skupin může změnit flexibilitu lékařských potahových filmů.

Modifikace hydroxypropylmethylcelulózy se obvykle provádí v přítomnosti kyselého katalyzátoru, jako je koncentrovaná kyselina sírová. Experiment obvykle používá kyselinu octovou jako rozpouštědlo. Reakční podmínky jsou těžkopádné a časově náročné a výsledný produkt má nízký stupeň substituce. (méně než 1).

V tomto článku byly anhydrid kyseliny octové a anhydrid kyseliny propionové použity jako esterifikační činidla pro modifikaci hydroxypropylmethylcelulózy pro přípravu acetátu hydroxypropylmethylcelulózy a propionátu hydroxypropylmethylcelulózy. Prozkoumáním podmínek, jako je výběr rozpouštědla (pyridin), dávkování rozpouštědla atd., se předpokládá, že produkt s lepšími vlastnostmi a stupněm substituce lze získat relativně jednoduchým způsobem. V tomto článku byl prostřednictvím experimentálního výzkumu získán cílový produkt s práškovou sraženinou a stupněm substituce vyšším než 1, což poskytlo určité teoretické vodítko pro výrobu acetátu hydroxypropylmethylcelulózy a propionátu hydroxypropylmethylcelulózy.

1. Experimentální část

1.1 Materiály a činidla

hydroxypropylmethylcelulóza farmaceutické čistoty (KIMA CHEMICAL CO.,LTD, 60HD100, methoxylová hmotnostní frakce 28%-30%, hydroxypropoxylová hmotnostní frakce 7%-12%); acetanhydrid, AR, Sinopharm Group Chemical Reagent Co., Ltd.; Anhydrid kyseliny propionové, AR, West Asia Reagent; Pyridine, AR, Tianjin Kemiou Chemical Reagent Co., Ltd.; methanol, ethanol, ether, ethylacetát, aceton, NaOH a HCl jsou komerčně dostupné analyticky čisté.

KDM termostat elektrický topný plášť, JJ-1A rychlostní digitální displej elektrické míchadlo, NEXUS 670 Fourierův transformační infračervený spektrometr.

1.2 Příprava acetátu hydroxypropylmethylcelulózy

Do tříhrdlé baňky bylo přidáno určité množství pyridinu a poté bylo přidáno 2,5 g hydroxypropylmethylcelulózy, reakční složky byly rovnoměrně promíchány a teplota byla zvýšena na 110 °C.°C. Přidejte 4 ml acetanhydridu, reagujte při 110 °C°C po dobu 1 h, zastavit zahřívání, zchladit na pokojovou teplotu, přidat velké množství deionizované vody, aby se produkt vysrážel, filtrovat odsáváním, několikrát promývat deionizovanou vodou, dokud není eluát neutrální, a produkt usušit.

1.3 Příprava propionátu hydroxypropylmethylcelulózy

Do tříhrdlé baňky bylo přidáno určité množství pyridinu a poté bylo přidáno 0,5 g hydroxypropylmethylcelulózy, reakční složky byly rovnoměrně promíchány a teplota byla zvýšena na 110 °C.°C. Přidejte 1,1 ml anhydridu kyseliny propionové, reagujte při 110 °C°C po dobu 2,5 h, zastavit zahřívání, ochladit na pokojovou teplotu, přidat velké množství deionizované vody, aby se produkt vysrážel, filtrovat odsáváním, několikrát promývat deionizovanou vodou, dokud eluát nemá střední vlastnosti, skladovat produkt v suchu.

1.4 Stanovení infračervené spektroskopie

Hydroxypropylmethylcelulóza, acetát hydroxypropylmethylcelulózy, propionát hydroxypropylmethylcelulózy a KBr byly smíchány a rozemlety a poté slisovány do tablet pro stanovení infračerveného spektra.

1.5 Stanovení stupně substituce

Připravte roztoky NaOH a HCl o koncentraci 0,5 mol/l a proveďte kalibraci pro stanovení přesné koncentrace; odvažte 0,5 g acetátu hydroxypropylmethylcelulózy (ester kyseliny propionové hydroxypropylmethylcelulózy) do 250 ml Erlenmeyerovy baňky, přidejte 25 ml acetonu a 3 kapky fenolftaleinového indikátoru, dobře promíchejte, poté přidejte 25 ml roztoku NaOH, zamíchejte a zmýdelněte na elektromagnetickém míchadle. 2 h; titrujte HC1, dokud nezmizí červené zbarvení roztoku, zaznamenejte objem V1 (V2) spotřebované kyseliny chlorovodíkové; použijte stejnou metodu k měření objemu V0 kyseliny chlorovodíkové spotřebované hydroxypropylmethylcelulózou a vypočítejte stupeň substituce.

1.6 Experiment s rozpustností

Vezměte přiměřené množství syntetických produktů, přidejte je do organického rozpouštědla, mírně protřepejte a pozorujte rozpouštění látky.

2. Výsledky a diskuse

2.1 Vliv množství pyridinu (rozpouštědla)

Účinky různých množství pyridinu na morfologii acetátu hydroxypropylmethylcelulózy a propionátu hydroxypropylmethylcelulózy. Když je množství rozpouštědla menší, sníží se roztažitelnost makromolekulárního řetězce a viskozita systému, takže se sníží stupeň esterifikace reakčního systému a produkt se vysráží jako velká hmota. A když je množství rozpouštědla příliš nízké, reaktant snadno kondenzuje do hrud a přilne ke stěně nádoby, což je nejen nepříznivé pro provedení reakce, ale také způsobuje velké potíže při zpracování po reakci. . Při syntéze acetátu hydroxypropylmethylcelulózy může být množství použitého rozpouštědla zvoleno jako 150 ml/2 g; pro syntézu propionátu hydroxypropylmethylcelulózy lze zvolit 80 ml/0,5 g.

2.2 Infračervená spektrální analýza

Infračervená srovnávací tabulka hydroxypropylmethylcelulózy a acetátu hydroxypropylmethylcelulózy. Ve srovnání se surovinou má infračervený spektrogram produktu acetát hydroxypropylmethylcelulózy zřetelnější změnu. V infračerveném spektru produktu se objevil silný pík při 1740 cm-1, což ukazuje, že byla vytvořena karbonylová skupina; kromě toho intenzita vibračního vrcholu OH při natahování při 3500 cm-1 byla mnohem nižší než u suroviny, což také naznačovalo, že došlo k reakci -OH.

Infračervený spektrogram produktu hydroxypropylmethylcelulóza propionátu se také výrazně změnil ve srovnání se surovinou. V infračerveném spektru produktu se objevil silný pík při 1740 cm-1, což ukazuje, že byla vytvořena karbonylová skupina; kromě toho byla maximální intenzita vibrací OH natahování při 3500 cm-1 mnohem nižší než u surového materiálu, což také naznačovalo, že OH reagoval.

2.3 Stanovení stupně substituce

2.3.1 Stanovení stupně substituce acetátem hydroxypropylmethylcelulózy

Protože hydroxypropylmethylcelulóza má dva jeden OH v každé jednotce a acetát celulózy je produkt získaný substitucí jednoho COCH3 za H v jednom OH, teoretický maximální stupeň substituce (Ds) je 2.

2.3.2 Stanovení stupně substituce propionátu hydroxypropylmethylcelulózy

2.4 Rozpustnost produktu

Dvě syntetizované látky měly podobné charakteristiky rozpustnosti a acetát hydroxypropylmethylcelulózy byl mírně rozpustnější než propionát hydroxypropylmethylcelulózy. Syntetický produkt lze rozpustit v acetonu, ethylacetátu, směsném rozpouštědle aceton/voda a má větší selektivitu. Kromě toho vlhkost obsažená ve směsném rozpouštědle aceton/voda může učinit deriváty celulózy bezpečnějšími a šetrnějšími k životnímu prostředí, když se použijí jako potahové materiály.

3. Závěr

(1) Podmínky syntézy acetátu hydroxypropylmethylcelulózy jsou následující: 2,5 g hydroxypropylmethylcelulózy, acetanhydrid jako esterifikační činidlo, 150 ml pyridinu jako rozpouštědlo, reakční teplota 110 °C.° C a reakční doba 1 hodina.

(2) Podmínky syntézy acetátu hydroxypropylmethylcelulózy jsou: 0,5 g hydroxypropylmethylcelulózy, anhydrid kyseliny propionové jako esterifikační činidlo, 80 ml pyridinu jako rozpouštědlo, reakční teplota 110 °C.°C a reakční doba 2,5 hodiny.

(3) Deriváty celulózy syntetizované za těchto podmínek jsou přímo ve formě jemných prášků s dobrým stupněm substituce a tyto dva deriváty celulózy lze rozpustit v různých organických rozpouštědlech, jako je ethylacetát, aceton a aceton/voda.