Σύνθεση οξικής υδροξυπροπυλμεθυλ κυτταρίνης και προπιονικού

Χρησιμοποιώντας υδροξυπροπυλομεθυλοκυτταρίνη (HPMC) ως πρώτη ύλη, οξικό ανυδρίτη και προπιονικό ανυδρίτη ως παράγοντες εστεροποίησης, η αντίδραση εστεροποίησης σε πυριδίνη παρασκεύασε οξική υδροξυπροπυλομεθυλοκυτταρίνη και προπιονική κυτταρίνη υδροξυπροπυλομεθυλοκυτταρίνη. Με την αλλαγή της ποσότητας του διαλύτη που χρησιμοποιείται στο σύστημα, προέκυψε ένα προϊόν με καλύτερες ιδιότητες και βαθμό υποκατάστασης. Ο βαθμός υποκατάστασης προσδιορίστηκε με τη μέθοδο τιτλοδότησης και το προϊόν χαρακτηρίστηκε και δοκιμάστηκε για απόδοση. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι το σύστημα αντίδρασης αντέδρασε στους 110°C°C για 1-2,5 ώρες, και απιονισμένο νερό χρησιμοποιήθηκε ως παράγοντας κατακρήμνισης μετά την αντίδραση, και μπόρεσαν να ληφθούν προϊόντα σε σκόνη με βαθμό υποκατάστασης μεγαλύτερο από 1 (ο θεωρητικός βαθμός υποκατάστασης ήταν 2). Έχει καλή διαλυτότητα σε διάφορους οργανικούς διαλύτες όπως αιθυλεστέρας, ακετόνη, ακετόνη/νερό κ.λπ.

Λέξεις κλειδιά: υδροξυπροπυλ μεθυλοκυτταρίνη; οξική υδροξυπροπυλ μεθυλκυτταρίνη; προπιονική υδροξυπροπυλομεθυλοκυτταρίνη

Η υδροξυπροπυλομεθυλοκυτταρίνη (HPMC) είναι μια μη ιοντική πολυμερής ένωση και ένας αιθέρας κυτταρίνης με ευρύ φάσμα χρήσεων. Ως εξαιρετικό χημικό πρόσθετο, το HPMC χρησιμοποιείται συχνά σε διάφορους τομείς και ονομάζεται «βιομηχανικό γλουταμινικό νάτριο». Η υδροξυπροπυλομεθυλοκυτταρίνη (HPMC) όχι μόνο έχει καλές γαλακτωματοποιητικές, πυκνωτικές και δεσμευτικές λειτουργίες, αλλά μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για τη διατήρηση της υγρασίας και την προστασία των κολλοειδών. Χρησιμοποιείται ευρέως σε πολλούς τομείς όπως τα τρόφιμα, τα φάρμακα, οι επικαλύψεις, τα κλωστοϋφαντουργικά προϊόντα και η γεωργία. . Η τροποποίηση της υδροξυπροπυλομεθυλοκυτταρίνης μπορεί να αλλάξει ορισμένες από τις ιδιότητές της, έτσι ώστε να μπορεί να χρησιμοποιηθεί καλύτερα σε ένα συγκεκριμένο πεδίο. Ο μοριακός τύπος του μονομερούς του είναι C10H18O6.

Τα τελευταία χρόνια, η έρευνα για τα παράγωγα υδροξυπροπυλομεθυλοκυτταρίνης έχει γίνει σταδιακά ένα hot spot. Τροποποιώντας την υδροξυπροπυλομεθυλοκυτταρίνη, μπορούν να ληφθούν διάφορες παράγωγες ενώσεις με διαφορετικές ιδιότητες. Για παράδειγμα, η εισαγωγή ομάδων ακετυλίου μπορεί να αλλάξει την ευελιξία των μεμβρανών ιατρικής επίστρωσης.

Η τροποποίηση της υδροξυπροπυλομεθυλοκυτταρίνης συνήθως πραγματοποιείται παρουσία ενός όξινου καταλύτη όπως το πυκνό θειικό οξύ. Το πείραμα χρησιμοποιεί συνήθως οξικό οξύ ως διαλύτη. Οι συνθήκες αντίδρασης είναι επίπονες και χρονοβόρες και το προκύπτον προϊόν έχει χαμηλό βαθμό υποκατάστασης. (λιγότερο από 1).

Σε αυτό το άρθρο, ο οξικός ανυδρίτης και ο προπιονικός ανυδρίτης χρησιμοποιήθηκαν ως παράγοντες εστεροποίησης για την τροποποίηση της υδροξυπροπυλομεθυλοκυτταρίνης για την παρασκευή οξικής υδροξυπροπυλομεθυλοκυτταρίνης και προπιονικής υδροξυπροπυλομεθυλοκυτταρίνης. Με τη διερεύνηση συνθηκών όπως η επιλογή διαλύτη (πυριδίνη), η δοσολογία του διαλύτη κ.λπ., ελπίζεται ότι ένα προϊόν με καλύτερες ιδιότητες και βαθμό υποκατάστασης μπορεί να ληφθεί μέσω μιας σχετικά απλής μεθόδου. Σε αυτό το άρθρο, μέσω πειραματικής έρευνας, λήφθηκε το προϊόν-στόχος με ένα ίζημα σε σκόνη και βαθμό υποκατάστασης μεγαλύτερο από 1, το οποίο παρείχε ορισμένες θεωρητικές οδηγίες για την παραγωγή οξικής υδροξυπροπυλμεθυλκυτταρίνης και προπιονικής υδροξυπροπυλμεθυλκυτταρίνης.

1. Πειραματικό μέρος

1.1 Υλικά και αντιδραστήρια

Υδροξυπροπυλομεθυλοκυτταρίνη φαρμακευτικής ποιότητας (KIMA CHEMICAL CO.,LTD, 60HD100, κλάσμα μάζας μεθοξυλίου 28%-30%, κλάσμα μάζας υδροξυπροποξυλίου 7%-12%). οξικός ανυδρίτης, AR, Sinopharm Group Chemical Reagent Co., Ltd.; Προπιονικός ανυδρίτης, AR, Αντιδραστήριο Δυτικής Ασίας; Pyridine, AR, Tianjin Kemiou Chemical Reagent Co., Ltd.; μεθανόλη, αιθανόλη, αιθέρας, οξικός αιθυλεστέρας, ακετόνη, NaOH και HCl είναι εμπορικά διαθέσιμα αναλυτικά καθαρά.

Ηλεκτρικός θερμαντικός μανδύας θερμοστάτη KDM, ηλεκτρικός αναδευτήρας ψηφιακής οθόνης μέτρησης ταχύτητας JJ-1A, υπέρυθρο φασματόμετρο μετασχηματισμού Fourier NEXUS 670.

1.2 Παρασκευή οξικής υδροξυπροπυλομεθυλοκυτταρίνης

Μια ορισμένη ποσότητα πυριδίνης προστέθηκε στην τρίλαιμη φιάλη και στη συνέχεια προστέθηκαν 2,5 g υδροξυπροπυλομεθυλοκυτταρίνης, τα αντιδρώντα αναδεύτηκαν ομοιόμορφα και η θερμοκρασία αυξήθηκε στους 110°C.°Γ. Προσθέστε 4 mL οξικού ανυδρίτη, αντιδράστε στους 110°C°C για 1 ώρα, σταματήστε τη θέρμανση, ψύξτε σε θερμοκρασία δωματίου, προσθέστε μεγάλη ποσότητα απιονισμένου νερού για να κατακρημνιστεί το προϊόν, διηθήστε με αναρρόφηση, πλύνετε με απιονισμένο νερό για αρκετές φορές μέχρι το έκλουσμα να είναι ουδέτερο και στεγνώστε το προϊόν εκτός.

1.3 Παρασκευή προπιονικής υδροξυπροπυλομεθυλοκυτταρίνης

Μια ορισμένη ποσότητα πυριδίνης προστέθηκε στην τρίλαιμη φιάλη και στη συνέχεια προστέθηκαν 0,5 g υδροξυπροπυλομεθυλοκυτταρίνης, τα αντιδρώντα αναδεύτηκαν ομοιόμορφα και η θερμοκρασία αυξήθηκε στους 110°C.°Γ. Προσθέστε 1,1 mL προπιονικού ανυδρίτη, αντιδράστε στους 110°C°C για 2,5 ώρες, σταματήστε τη θέρμανση, ψύξτε σε θερμοκρασία δωματίου, προσθέστε μεγάλη ποσότητα απιονισμένου νερού για να κατακρημνιστεί το προϊόν, διηθήστε με αναρρόφηση, πλύνετε με απιονισμένο νερό για αρκετές φορές έως ότου το έκλουσμα αποκτήσει μέτρια ιδιότητα, αποθηκεύστε το προϊόν στεγνό.

1.4 Προσδιορισμός υπέρυθρης φασματοσκοπίας

Η υδροξυπροπυλομεθυλοκυτταρίνη, η οξική υδροξυπροπυλομεθυλοκυτταρίνη, η προπιονική υδροξυπροπυλομεθυλοκυτταρίνη και το KBr αναμίχθηκαν και αλέστηκαν αντίστοιχα, και στη συνέχεια πιέστηκαν σε δισκία για να προσδιοριστεί το υπέρυθρο φάσμα.

1.5 Προσδιορισμός βαθμού υποκατάστασης

Παρασκευάστε διαλύματα NaOH και HCl με συγκέντρωση 0,5 mol/L και πραγματοποιήστε βαθμονόμηση για να προσδιορίσετε την ακριβή συγκέντρωση. ζυγίστε 0,5 g οξικής υδροξυπροπυλομεθυλοκυτταρίνης (εστέρας προπιονικού οξέος υδροξυπροπυλομεθυλοκυτταρίνης) σε φιάλη Erlenmeyer των 250 mL, προσθέστε 25 mL ακετόνης και 3 σταγόνες δείκτη φαινολοφθαλεΐνης, ανακατέψτε καλά και στη συνέχεια προσθέστε 25 mL διαλύματος NaOH για ηλεκτρομαγνητική μάζα, 2 h; τιτλοδοτήστε με HCI μέχρι να εξαφανιστεί το κόκκινο χρώμα του διαλύματος, καταγράψτε τον όγκο V1 (V2) του υδροχλωρικού οξέος που καταναλώθηκε. χρησιμοποιήστε την ίδια μέθοδο για να μετρήσετε τον όγκο V0 του υδροχλωρικού οξέος που καταναλώνεται από την υδροξυπροπυλομεθυλοκυτταρίνη και να υπολογίσετε τον βαθμό υποκατάστασης.

1.6 Πείραμα διαλυτότητας

Πάρτε μια κατάλληλη ποσότητα συνθετικών προϊόντων, προσθέστε τα στον οργανικό διαλύτη, ανακινήστε ελαφρά και παρατηρήστε τη διάλυση της ουσίας.

2. Αποτελέσματα και Συζήτηση

2.1 Η επίδραση της ποσότητας πυριδίνης (διαλύτης)

Επιδράσεις διαφορετικών ποσοτήτων πυριδίνης στη μορφολογία της οξικής υδροξυπροπυλομεθυλοκυτταρίνης και της προπιονικής υδροξυπροπυλομεθυλοκυτταρίνης. Όταν η ποσότητα του διαλύτη είναι μικρότερη, θα μειώσει την εκτασιμότητα της μακρομοριακής αλυσίδας και το ιξώδες του συστήματος, έτσι ώστε ο βαθμός εστεροποίησης του συστήματος αντίδρασης θα μειωθεί και το προϊόν θα καταβυθιστεί ως μεγάλη μάζα. Και όταν η ποσότητα του διαλύτη είναι πολύ χαμηλή, το αντιδρών είναι εύκολο να συμπυκνωθεί σε ένα κομμάτι και να προσκολληθεί στο τοίχωμα του δοχείου, το οποίο όχι μόνο δεν είναι ευνοϊκό για τη διεξαγωγή της αντίδρασης, αλλά προκαλεί επίσης μεγάλη ταλαιπωρία στην επεξεργασία μετά την αντίδραση . Στη σύνθεση της οξικής υδροξυπροπυλομεθυλοκυτταρίνης, η ποσότητα του διαλύτη που χρησιμοποιείται μπορεί να επιλεγεί ως 150 mL/2 g. για τη σύνθεση της προπιονικής υδροξυπροπυλομεθυλοκυτταρίνης, μπορεί να επιλεγεί ως 80 mL/0,5 g.

2.2 Ανάλυση υπέρυθρου φάσματος

Διάγραμμα σύγκρισης υπερύθρων υδροξυπροπυλομεθυλοκυτταρίνης και οξικής υδροξυπροπυλομεθυλοκυτταρίνης. Σε σύγκριση με την πρώτη ύλη, το υπέρυθρο φασματογράφημα του προϊόντος οξική υδροξυπροπυλ μεθυλοκυτταρίνη έχει μια πιο εμφανή αλλαγή. Στο υπέρυθρο φάσμα του προϊόντος, εμφανίστηκε μια ισχυρή κορυφή στα 1740 cm-1, υποδεικνύοντας ότι παρήχθη μια ομάδα καρβονυλίου. Επιπλέον, η ένταση της κορυφής δόνησης τάνυσης του ΟΗ στα 3500 cm-1 ήταν πολύ χαμηλότερη από αυτή της πρώτης ύλης, γεγονός που έδειξε επίσης ότι -ΟΗ Υπήρχε αντίδραση.

Το υπέρυθρο φασματογράφημα του προϊόντος προπιονική υδροξυπροπυλο μεθυλοκυτταρίνη έχει επίσης αλλάξει σημαντικά σε σύγκριση με την πρώτη ύλη. Στο υπέρυθρο φάσμα του προϊόντος, εμφανίστηκε μια ισχυρή κορυφή στα 1740 cm-1, υποδεικνύοντας ότι παρήχθη μια ομάδα καρβονυλίου. Επιπλέον, η ένταση κορυφής της δόνησης τάνυσης ΟΗ στα 3500 cm-1 ήταν πολύ χαμηλότερη από αυτή της πρώτης ύλης, γεγονός που έδειξε επίσης ότι ένα ΟΗ αντέδρασε.

2.3 Προσδιορισμός βαθμού υποκατάστασης

2.3.1 Προσδιορισμός βαθμού υποκατάστασης οξικής υδροξυπροπυλομεθυλοκυτταρίνης

Δεδομένου ότι η υδροξυπροπυλομεθυλοκυτταρίνη έχει δύο ένα ΟΗ σε κάθε μονάδα και η οξική κυτταρίνη είναι ένα προϊόν που λαμβάνεται με υποκατάσταση ενός COCH3 αντί Η σε ένα ΟΗ, ο θεωρητικός μέγιστος βαθμός υποκατάστασης (Ds) είναι 2.

2.3.2 Προσδιορισμός του βαθμού υποκατάστασης της προπιονικής υδροξυπροπυλομεθυλοκυτταρίνης

2.4 Διαλυτότητα του προϊόντος

Οι δύο ουσίες που συντέθηκαν είχαν παρόμοια χαρακτηριστικά διαλυτότητας και η οξική υδροξυπροπυλ μεθυλκυτταρίνη ήταν ελαφρώς πιο διαλυτή από την προπιονική υδροξυπροπυλ μεθυλκυτταρίνη. Το συνθετικό προϊόν μπορεί να διαλυθεί σε ακετόνη, οξικό αιθυλεστέρα, αναμεμειγμένο διαλύτη ακετόνης/νερού και έχει μεγαλύτερη εκλεκτικότητα. Επιπλέον, η υγρασία που περιέχεται στον αναμεμειγμένο διαλύτη ακετόνης/νερού μπορεί να κάνει τα παράγωγα κυτταρίνης πιο ασφαλή και φιλικά προς το περιβάλλον όταν χρησιμοποιούνται ως υλικά επικάλυψης.

3. Συμπέρασμα

(1) Οι συνθήκες σύνθεσης της οξικής υδροξυπροπυλομεθυλοκυτταρίνης είναι οι εξής: 2,5 g υδροξυπροπυλομεθυλοκυτταρίνης, οξικός ανυδρίτης ως παράγοντας εστεροποίησης, 150 mL πυριδίνης ως διαλύτης, η θερμοκρασία αντίδρασης στους 110°C° C, και ο χρόνος αντίδρασης 1 ώρα.

(2) Οι συνθήκες σύνθεσης της οξικής υδροξυπροπυλομεθυλοκυτταρίνης είναι: 0,5 g υδροξυπροπυλομεθυλοκυτταρίνης, προπιονικός ανυδρίτης ως παράγοντα εστεροποίησης, 80 mL πυριδίνης ως διαλύτης, θερμοκρασία αντίδρασης στους 110°C°C, και χρόνος αντίδρασης 2,5 ώρες.

(3) Τα παράγωγα κυτταρίνης που συντίθενται υπό αυτές τις συνθήκες είναι απευθείας με τη μορφή λεπτών σκονών με καλό βαθμό υποκατάστασης και αυτά τα δύο παράγωγα κυτταρίνης μπορούν να διαλυθούν σε διάφορους οργανικούς διαλύτες όπως οξεικός αιθυλεστέρας, ακετόνη και ακετόνη/νερό.