Η υδροξυπροπυλομεθυλοκυτταρίνη (HPMC) είναι ένα συνθετικό πολυμερές που προέρχεται από κυτταρίνη και χρησιμοποιείται συνήθως ως πυκνωτικό, γαλακτωματοποιητής και σταθεροποιητής σε διάφορες βιομηχανίες όπως τρόφιμα, φαρμακευτικά προϊόντα και καλλυντικά. Το HMPC είναι ένα υδροξυπροπυλιωμένο παράγωγο της μεθυλοκυτταρίνης (MC), ενός υδατοδιαλυτού μη ιονικού αιθέρα κυτταρίνης που αποτελείται από μονάδες μεθοξυλιωμένης και υδροξυπροπυλιωμένης κυτταρίνης. Το HMPC χρησιμοποιείται ευρέως ως έκδοχο σε φαρμακευτικές συνθέσεις λόγω της μη τοξικότητας, της βιοσυμβατότητας και της βιοδιασπασιμότητάς του.
Χημικές ιδιότητες HMPC:
Οι χημικές ιδιότητες του HMPC αποδίδονται στην παρουσία υδροξυλικών και αιθερικών ομάδων στη μοριακή του δομή. Οι υδροξυλομάδες της κυτταρίνης μπορούν να λειτουργήσουν μέσω διαφόρων χημικών αντιδράσεων, όπως αιθεροποίηση, εστεροποίηση και οξείδωση, για να εισαχθούν διαφορετικές λειτουργικές ομάδες στη ραχοκοκαλιά του πολυμερούς. Το HMPC περιέχει ομάδες μεθοξυ (-OCH3) και υδροξυπροπυλίου (-OCH2CHOHCH3), οι οποίες μπορούν να ελεγχθούν ώστε να παρέχουν διαφορετικές ιδιότητες όπως διαλυτότητα, ιξώδες και ζελατινοποίηση.
Το HMPC είναι εξαιρετικά διαλυτό στο νερό, σχηματίζοντας διαυγή, παχύρρευστα διαλύματα σε χαμηλές συγκεντρώσεις. Το ιξώδες των διαλυμάτων HMPC μπορεί να μεταβληθεί ρυθμίζοντας τον βαθμό υποκατάστασης (DS) των ομάδων υδροξυπροπυλίου, ο οποίος καθορίζει τον αριθμό των τροποποιημένων θέσεων υδροξυλίου ανά μονάδα γλυκόζης. Όσο υψηλότερο είναι το DS, τόσο χαμηλότερη είναι η διαλυτότητα και τόσο υψηλότερο είναι το ιξώδες του διαλύματος HMPC. Αυτή η ιδιότητα μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον έλεγχο της απελευθέρωσης δραστικών συστατικών από φαρμακευτικές συνθέσεις.
Το HMPC παρουσιάζει επίσης ψευδοπλαστική συμπεριφορά, που σημαίνει ότι το ιξώδες μειώνεται με την αύξηση του ρυθμού διάτμησης. Αυτή η ιδιότητα το καθιστά κατάλληλο ως πυκνωτικό για υγρές συνθέσεις που πρέπει να αντέχουν τις δυνάμεις διάτμησης κατά την επεξεργασία ή τις εφαρμογές.
Το HMPC είναι θερμικά σταθερό μέχρι μια συγκεκριμένη θερμοκρασία, πάνω από την οποία αρχίζει να υποβαθμίζεται. Η θερμοκρασία αποικοδόμησης του HMPC εξαρτάται από το DS και τη συγκέντρωση του πολυμερούς στο διάλυμα. Το εύρος θερμοκρασίας αποδόμησης του HMPC αναφέρεται ότι είναι 190-330°C.
Σύνθεση HMPC:
Το HMPC συντίθεται με την αντίδραση αιθεροποίησης κυτταρίνης με οξείδιο προπυλενίου και μεθυλαιθυλενοξείδιο παρουσία αλκαλικού καταλύτη. Η αντίδραση προχωρά σε δύο στάδια: πρώτα, οι μεθυλομάδες της κυτταρίνης αντικαθίστανται από οξείδιο του προπυλενίου και στη συνέχεια οι ομάδες υδροξυλίου αντικαθίστανται περαιτέρω από μεθυλοαιθυλενοξείδιο. Το DS του HMPC μπορεί να ελεγχθεί ρυθμίζοντας τη μοριακή αναλογία του προπυλενοξειδίου προς την κυτταρίνη κατά τη διάρκεια της διαδικασίας σύνθεσης.
Η αντίδραση συνήθως διεξάγεται σε ένα υδατικό μέσο σε αυξημένη θερμοκρασία και πίεση. Ο βασικός καταλύτης είναι συνήθως το υδροξείδιο του νατρίου ή του καλίου, το οποίο ενισχύει την αντιδραστικότητα των υδροξυλομάδων κυτταρίνης προς τους δακτυλίους εποξειδίου του προπυλενοξειδίου και του μεθυλαιθυλενοξειδίου. Το προϊόν της αντίδρασης στη συνέχεια εξουδετερώνεται, πλένεται και ξηραίνεται για να ληφθεί το τελικό προϊόν HMPC.
Το HMPC μπορεί επίσης να συντεθεί με αντίδραση κυτταρίνης με προπυλενοξείδιο και επιχλωροϋδρίνη παρουσία όξινων καταλυτών. Αυτή η μέθοδος, γνωστή ως διαδικασία επιχλωροϋδρίνης, χρησιμοποιείται για την παραγωγή κατιονικών παραγώγων κυτταρίνης, τα οποία είναι θετικά φορτισμένα λόγω της παρουσίας ομάδων τεταρτοταγούς αμμωνίου.
εν κατακλείδι:
Το HMPC είναι ένα πολυλειτουργικό πολυμερές με εξαιρετικές χημικές ιδιότητες κατάλληλο για διάφορες εφαρμογές σε διαφορετικές βιομηχανίες. Η σύνθεση του HMPC περιλαμβάνει την αντίδραση αιθεροποίησης της κυτταρίνης με οξείδιο προπυλενίου και μεθυλαιθυλενοξείδιο παρουσία αλκαλικού καταλύτη ή όξινου καταλύτη. Οι ιδιότητες του HMPC μπορούν να ρυθμιστούν ελέγχοντας το DS και τη συγκέντρωση του πολυμερούς. Η ασφάλεια και η βιοσυμβατότητα του HMPC το καθιστούν μια ευνοϊκή επιλογή για φαρμακευτικές συνθέσεις.
Ώρα δημοσίευσης: Σεπ-18-2023