Hydroxypropylmethylcellulose (HPMC) er en syntetisk polymer afledt af cellulose og bruges almindeligvis som fortykningsmiddel, emulgator og stabilisator i forskellige industrier såsom fødevarer, lægemidler og kosmetik. HMPC er et hydroxypropyleret derivat af methylcellulose (MC), en vandopløselig ikke-ionisk celluloseether sammensat af methoxylerede og hydroxypropylerede celluloseenheder. HMPC er almindeligt anvendt som hjælpestof i farmaceutiske formuleringer på grund af dets ikke-toksicitet, biokompatibilitet og bionedbrydelighed.
HMPC kemiske egenskaber:
De kemiske egenskaber af HMPC tilskrives tilstedeværelsen af hydroxyl- og ethergrupper i dets molekylære struktur. Hydroxylgrupperne i cellulose kan funktionaliseres gennem forskellige kemiske reaktioner, såsom etherificering, esterificering og oxidation, for at indføre forskellige funktionelle grupper i polymerrygraden. HMPC indeholder både methoxy (-OCH3) og hydroxypropyl (-OCH2CHOHCH3) grupper, som kan kontrolleres til at give forskellige egenskaber såsom opløselighed, viskositet og gelering.
HMPC er meget opløseligt i vand og danner klare, viskøse opløsninger i lave koncentrationer. Viskositeten af HMPC-opløsninger kan ændres ved at justere substitutionsgraden (DS) af hydroxypropylgrupperne, som bestemmer antallet af modificerede hydroxylsteder pr. glucosenhed. Jo højere DS, jo lavere er opløseligheden og jo højere viskositet af HMPC-opløsningen. Denne egenskab kan bruges til at kontrollere frigivelsen af aktive ingredienser fra farmaceutiske formuleringer.
HMPC udviser også pseudoplastisk adfærd, hvilket betyder, at viskositeten falder med stigende forskydningshastighed. Denne egenskab gør den velegnet som fortykningsmiddel til flydende formuleringer, der skal modstå forskydningskræfter under forarbejdning eller påføring.
HMPC er termisk stabilt op til en vis temperatur, over hvilken det begynder at nedbrydes. Nedbrydningstemperaturen af HMPC afhænger af DS og koncentrationen af polymeren i opløsningen. Nedbrydningstemperaturområdet for HMPC er rapporteret at være 190-330°C.
Syntese af HMPC:
HMPC syntetiseres ved etherificeringsreaktion af cellulose med propylenoxid og methylethylenoxid i nærværelse af en alkalisk katalysator. Reaktionen forløber i to trin: Først erstattes methylgrupperne i cellulose med propylenoxid, og derefter erstattes hydroxylgrupperne yderligere med methylethylenoxid. DS af HMPC kan kontrolleres ved at justere molforholdet mellem propylenoxid og cellulose under synteseprocessen.
Reaktionen udføres sædvanligvis i et vandigt medium ved forhøjet temperatur og tryk. Den basiske katalysator er sædvanligvis natrium- eller kaliumhydroxid, som øger reaktiviteten af cellulosehydroxylgrupper mod epoxidringene af propylenoxid og methylethylenoxid. Reaktionsproduktet neutraliseres derefter, vaskes og tørres til opnåelse af det endelige HMPC-produkt.
HMPC kan også syntetiseres ved at omsætte cellulose med propylenoxid og epichlorhydrin i nærvær af sure katalysatorer. Denne metode, kendt som epichlorhydrin-processen, bruges til at fremstille kationiske cellulosederivater, som er positivt ladede på grund af tilstedeværelsen af kvaternære ammoniumgrupper.
afslutningsvis:
HMPC er en multifunktionel polymer med fremragende kemiske egenskaber velegnet til forskellige applikationer i forskellige industrier. Syntesen af HMPC involverer etherificeringsreaktionen af cellulose med propylenoxid og methylethylenoxid i nærværelse af en alkalisk katalysator eller en sur katalysator. Egenskaberne af HMPC kan indstilles ved at kontrollere DS og koncentrationen af polymeren. Sikkerheden og biokompatibiliteten af HMPC gør det til et gunstigt valg til farmaceutiske formuleringer.
Indlægstid: 18. september 2023