Syntese af hydroxypropylmethylcelluloseacetat og propionat

Ved at bruge hydroxypropylmethylcellulose (HPMC) som råmateriale, eddikesyreanhydrid og propionsyreanhydrid som esterificeringsmidler, fremstillede esterificeringsreaktionen i pyridin hydroxypropylmethylcelluloseacetat og hydroxypropylmethylcellulose Cellulosepropionat. Ved at ændre mængden af ​​anvendt opløsningsmiddel i systemet opnåedes et produkt med bedre egenskaber og substitutionsgrad. Substitutionsgraden blev bestemt ved titreringsmetode, og produktet blev karakteriseret og testet for ydeevne. Resultaterne viste, at reaktionssystemet blev reageret ved 110°C°C i 1-2,5 timer, og deioniseret vand blev anvendt som udfældningsmiddel efter reaktionen, og pulverformige produkter med en substitutionsgrad på mere end 1 (teoretisk substitutionsgrad var 2) kunne opnås. Det har god opløselighed i forskellige organiske opløsningsmidler såsom ethylester, acetone, acetone/vand osv.

Nøgleord: hydroxypropyl methylcellulose; hydroxypropylmethylcelluloseacetat; hydroxypropylmethylcellulosepropionat

Hydroxypropylmethylcellulose (HPMC) er en ikke-ionisk polymerforbindelse og en celluloseether med en bred vifte af anvendelser. Som et fremragende kemisk tilsætningsstof bruges HPMC ofte inden for forskellige områder og kaldes "industrielt mononatriumglutamat". Hydroxypropylmethylcellulose (HPMC) har ikke kun gode emulgerende, fortykkende og bindende funktioner, men kan også bruges til at opretholde fugt og beskytte kolloider. Det er meget udbredt inden for mange områder såsom fødevarer, medicin, belægninger, tekstiler og landbrug. . Modifikation af hydroxypropylmethylcellulose kan ændre nogle af dens egenskaber, så den bedre kan bruges inden for et bestemt område. Molekylformlen for dens monomer er C10H18O6.

I de senere år er forskning i hydroxypropylmethylcellulosederivater efterhånden blevet et hot spot. Ved at modificere hydroxypropylmethylcellulose kan der opnås forskellige derivatforbindelser med forskellige egenskaber. For eksempel kan indførelsen af ​​acetylgrupper ændre fleksibiliteten af ​​medicinske belægningsfilm.

Modifikationen af ​​hydroxypropylmethylcellulose udføres sædvanligvis i nærværelse af en sur katalysator, såsom koncentreret svovlsyre. Forsøget bruger normalt eddikesyre som opløsningsmiddel. Reaktionsbetingelserne er besværlige og tidskrævende, og det resulterende produkt har en lav grad af substitution. (mindre end 1).

I dette papir blev eddikesyreanhydrid og propionsyreanhydrid brugt som esterificeringsmidler til at modificere hydroxypropylmethylcellulose til fremstilling af hydroxypropylmethylcelluloseacetat og hydroxypropylmethylcellulosepropionat. Ved at udforske forhold som opløsningsmiddeludvælgelse (pyridin), opløsningsmiddeldosering osv., er det håbet, at et produkt med bedre egenskaber og substitutionsgrad kan opnås gennem en forholdsvis simpel metode. I denne artikel blev målproduktet med et pulveragtigt bundfald og en substitutionsgrad større end 1 opnået gennem eksperimentel forskning, hvilket gav en teoretisk vejledning til fremstilling af hydroxypropylmethylcelluloseacetat og hydroxypropylmethylcellulosepropionat.

1. Eksperimentel del

1.1 Materialer og reagenser

Farmaceutisk kvalitet hydroxypropylmethylcellulose (KIMA CHEMICAL CO., LTD, 60HD100, methoxylmassefraktion 28%-30%, hydroxypropoxylmassefraktion 7%-12%); eddikesyreanhydrid, AR, Sinopharm Group Chemical Reagent Co., Ltd.; Propionsyreanhydrid, AR, reagens fra Vestasien; Pyridine, AR, Tianjin Kemiou Chemical Reagent Co., Ltd.; methanol, ethanol, ether, ethylacetat, acetone, NaOH og HCl er kommercielt tilgængelige analytisk rene.

KDM termostat elektrisk varmekappe, JJ-1A hastighedsmåling digital display elektrisk omrører, NEXUS 670 Fourier transform infrarødt spektrometer.

1.2 Fremstilling af hydroxypropylmethylcelluloseacetat

En vis mængde pyridin blev tilsat til den trehalsede kolbe, og derefter blev 2,5 g hydroxypropylmethylcellulose tilsat dertil, reaktanterne blev omrørt jævnt, og temperaturen blev hævet til 110°C.°C. Tilsæt 4 mL eddikesyreanhydrid, omsæt ved 110°C°C i 1 time, stop opvarmningen, afkøl til stuetemperatur, tilsæt en stor mængde deioniseret vand for at udfælde produktet, filtrer med sugning, vask med deioniseret vand i flere gange, indtil eluatet er neutralt, og tør produktet gem.

1.3 Fremstilling af hydroxypropylmethylcellulosepropionat

En vis mængde pyridin blev tilsat til den trehalsede kolbe, og derefter blev 0,5 g hydroxypropylmethylcellulose tilsat dertil, reaktanterne blev omrørt jævnt, og temperaturen blev hævet til 110°C.°C. Tilsæt 1,1 ml propionsyreanhydrid, reager ved 110°C°C i 2,5 timer, stop opvarmningen, afkøl til stuetemperatur, tilsæt en stor mængde deioniseret vand for at udfælde produktet, filtrer med sugning, vask med deioniseret vand i flere gange, indtil eluatet er medium egenskab, opbevar produktet tørt.

1.4 Bestemmelse af infrarød spektroskopi

Hydroxypropylmethylcellulose, hydroxypropylmethylcelluloseacetat, hydroxypropylmethylcellulosepropionat og KBr blev henholdsvis blandet og formalet og derefter presset til tabletter for at bestemme det infrarøde spektrum.

1.5 Fastsættelse af substitutionsgrad

Forbered NaOH- og HCl-opløsninger med en koncentration på 0,5 mol/L, og udfør kalibrering for at bestemme den nøjagtige koncentration; afvej 0,5 g hydroxypropylmethylcelluloseacetat (hydroxypropylmethylcellulosepropionsyreester) i en 250 ml Erlenmeyer-kolbe, tilsæt 25 ml acetone og 3 dråber phenolphtalein-indikator, bland godt, tilsæt derefter 25 ml NaOH-opløsning, omrør og forsæbe på en elektromagnetisk omrører 2 timer; titrer med HCI, indtil opløsningens røde farve forsvinder, noter volumen V1 (V2) forbrugt saltsyre; brug samme metode til at måle volumenet V0 af saltsyre, der forbruges af hydroxypropylmethylcellulose, og beregn substitutionsgraden.

1.6 Opløselighedseksperiment

Tag en passende mængde syntetiske produkter, tilsæt dem til det organiske opløsningsmiddel, ryst let, og observer opløsningen af ​​stoffet.

2. Resultater og diskussion

2.1 Virkningen af ​​mængden af ​​pyridin (opløsningsmiddel)

Virkninger af forskellige mængder af pyridin på morfologien af ​​hydroxypropylmethylcelluloseacetat og hydroxypropylmethylcellulosepropionat. Når mængden af ​​opløsningsmiddel er mindre, vil det reducere strækbarheden af ​​den makromolekylære kæde og systemets viskositet, således at graden af ​​esterificering af reaktionssystemet vil blive reduceret, og produktet vil blive præcipiteret som en stor masse. Og når mængden af ​​opløsningsmiddel er for lav, er reaktanten let at kondensere til en klump og klæbe til beholdervæggen, hvilket ikke kun er ugunstigt for udførelse af reaktionen, men også forårsager store gener for behandlingen efter reaktionen . Ved syntesen af ​​hydroxypropylmethylcelluloseacetat kan mængden af ​​anvendt opløsningsmiddel vælges til 150 ml/2 g; til syntese af hydroxypropylmethylcellulosepropionat kan det vælges som 80 ml/0,5 g.

2.2 Infrarød spektrumanalyse

Infrarød sammenligningsdiagram af hydroxypropylmethylcellulose og hydroxypropylmethylcelluloseacetat. Sammenlignet med råmaterialet har det infrarøde spektrogram af produktet hydroxypropylmethylcelluloseacetat en mere tydelig ændring. I produktets infrarøde spektrum fremkom en stærk top ved 1740 cm-1, hvilket indikerer, at der blev dannet en carbonylgruppe; derudover var intensiteten af ​​strækkevibrationsspidsen for OH ved 3500 cm-1 meget lavere end råmaterialets, hvilket også indikerede, at -OH Der var en reaktion.

Det infrarøde spektrogram af produktet hydroxypropylmethylcellulosepropionat har også ændret sig væsentligt sammenlignet med råmaterialet. I det infrarøde spektrum af produktet fremkom en stærk top ved 1740 cm-1, hvilket indikerer, at der blev dannet en carbonylgruppe; desuden var OH-strækvibrationsspidsintensiteten ved 3500 cm-1 meget lavere end råmaterialets, hvilket også indikerede, at en OH reagerede.

2.3 Fastsættelse af substitutionsgrad

2.3.1 Bestemmelse af substitutionsgrad af hydroxypropylmethylcelluloseacetat

Da hydroxypropylmethylcellulose har to en OH i hver enhed, og celluloseacetat er et produkt opnået ved at erstatte en COCH3 med H i en OH, er den teoretiske maksimale substitutionsgrad (Ds) 2.

2.3.2 Bestemmelse af substitutionsgrad af hydroxypropylmethylcellulosepropionat

2.4 Produktets opløselighed

De to syntetiserede stoffer havde lignende opløselighedskarakteristika, og hydroxypropylmethylcelluloseacetat var lidt mere opløseligt end hydroxypropylmethylcellulosepropionat. Det syntetiske produkt kan opløses i acetone, ethylacetat, acetone/vand blandet opløsningsmiddel og har mere selektivitet. Derudover kan fugten indeholdt i det acetone/vand-blandede opløsningsmiddel gøre cellulosederivaterne mere sikre og miljøvenlige, når de bruges som coatingmaterialer.

3. Konklusion

(1) Syntesebetingelserne for hydroxypropylmethylcelluloseacetat er som følger: 2,5 g hydroxypropylmethylcellulose, eddikesyreanhydrid som esterificeringsmiddel, 150 ml pyridin som opløsningsmiddel, reaktionstemperaturen ved 110°C° C, og reaktionstiden 1 time.

(2) Syntesebetingelserne for hydroxypropylmethylcelluloseacetat er: 0,5 g hydroxypropylmethylcellulose, propionsyreanhydrid som esterificeringsmiddel, 80 ml pyridin som opløsningsmiddel, reaktionstemperatur ved 110°C°C og reaktionstid på 2,5 timer.

(3) Cellulosederivaterne syntetiseret under denne betingelse er direkte i form af fine pulvere med en god grad af substitution, og disse to cellulosederivater kan opløses i forskellige organiske opløsningsmidler såsom ethylacetat, acetone og acetone/vand.