Hüdroksüpropüülmetüültselluloosatsetaadi ja propionaadi süntees

Kasutades hüdroksüpropüülmetüültselluloosi (HPMC) toorainena, äädikhappe anhüdriidi ja propioonanhüdriidi esterdamisainetena, valmistati esterdamisreaktsiooni käigus püridiinis hüdroksüpropüülmetüültselluloosatsetaat ja hüdroksüpropüülmetüültselluloos Tselluloospropionaat. Muutes süsteemis kasutatava lahusti kogust, saadi paremate omaduste ja asendusastmega toode. Asendusaste määrati tiitrimismeetodiga ning toodet iseloomustati ja selle toimivust testiti. Tulemused näitasid, et reaktsioonisüsteem reageeris temperatuuril 110 °C°C 1-2,5 tundi ja pärast reaktsiooni kasutati sadestava ainena deioniseeritud vett ning saadi pulbrilisi tooteid, mille asendusaste oli suurem kui 1 (teoreetiline asendusaste oli 2). Sellel on hea lahustuvus erinevates orgaanilistes lahustites, nagu etüülester, atsetoon, atsetoon / vesi jne.

Võtmesõnad: hüdroksüpropüül metüültselluloos; hüdroksüpropüülmetüültselluloosatsetaat; hüdroksüpropüülmetüültselluloospropionaat

Hüdroksüpropüülmetüültselluloos (HPMC) on mitteioonne polümeerühend ja tsellulooseeter, millel on lai kasutusala. Suurepärase keemilise lisandina kasutatakse HPMC-d sageli erinevates valdkondades ja seda nimetatakse "tööstuslikuks naatriumglutamaadiks". Hüdroksüpropüülmetüültselluloosil (HPMC) pole mitte ainult head emulgeerivad, paksendavad ja siduvad funktsioonid, vaid seda saab kasutada ka niiskuse säilitamiseks ja kolloidide kaitsmiseks. Seda kasutatakse laialdaselt paljudes valdkondades, nagu toit, meditsiin, pinnakatted, tekstiil ja põllumajandus. . Hüdroksüpropüülmetüültselluloosi muutmine võib muuta selle mõningaid omadusi, nii et seda saab teatud valdkonnas paremini kasutada. Selle monomeeri molekulvalem on C10H18O6.

Viimastel aastatel on hüdroksüpropüülmetüültselluloosi derivaatide uurimine muutunud järk-järgult kuumaks kohaks. Hüdroksüpropüülmetüültselluloosi modifitseerides võib saada mitmesuguseid erinevate omadustega derivaate. Näiteks võib atsetüülrühmade lisamine muuta meditsiiniliste kattekilede paindlikkust.

Hüdroksüpropüülmetüültselluloosi modifitseerimine viiakse tavaliselt läbi happelise katalüsaatori, näiteks kontsentreeritud väävelhappe juuresolekul. Katses kasutatakse lahustina tavaliselt äädikhapet. Reaktsioonitingimused on tülikad ja aeganõudvad ning saadud produktil on madal asendusaste. (vähem kui 1).

Selles artiklis kasutati äädikhappe anhüdriidi ja propioonanhüdriidi esterdamisainetena hüdroksüpropüülmetüültselluloosi modifitseerimiseks hüdroksüpropüülmetüültselluloosatsetaadi ja hüdroksüpropüülmetüültselluloospropionaadi valmistamiseks. Uurides selliseid tingimusi nagu lahusti valik (püridiin), lahusti annus jne, loodetakse, et suhteliselt lihtsa meetodi abil on võimalik saada paremate omaduste ja asendusastmega toode. Selles artiklis saadi eksperimentaalsete uuringute abil sihtsaadus pulbrilise sademega, mille asendusaste oli suurem kui 1, mis andis mõningaid teoreetilised juhised hüdroksüpropüülmetüültselluloosatsetaadi ja hüdroksüpropüülmetüültselluloospropionaadi tootmiseks.

1. Eksperimentaalne osa

1.1 Materjalid ja reaktiivid

farmatseutiline hüdroksüpropüülmetüültselluloos (KIMA CHEMICAL CO.,LTD, 60HD100, metoksüülide massifraktsioon 28%-30%, hüdroksüpropoksüülide massifraktsioon 7%-12%); äädikanhüdriid, AR, Sinopharm Group Chemical Reagent Co., Ltd.; propioonanhüdriid, AR, Lääne-Aasia reaktiiv; Pyridine, AR, Tianjin Kemiou Chemical Reagent Co., Ltd.; metanool, etanool, eeter, etüülatsetaat, atsetoon, NaOH ja HCl on kaubanduslikult saadaval analüütiliselt puhtad.

KDM termostaadi elektriline küttemantel, JJ-1A kiirust mõõtev digitaalse ekraaniga elektriline segisti, NEXUS 670 Fourier transform infrapunaspektromeeter.

1.2 Hüdroksüpropüülmetüültselluloosatsetaadi valmistamine

Kolme kaelaga kolbi lisati teatud kogus püridiini ja seejärel 2,5 g hüdroksüpropüülmetüültselluloosi, reagendid segati ühtlaselt ja temperatuur tõsteti 110 °C-ni.°C. Lisage 4 ml äädikhappe anhüdriidi, laske reageerida temperatuuril 110 °C°C 1 h, lõpetage kuumutamine, jahutage toatemperatuurini, lisage toote sadestamiseks suur kogus deioniseeritud vett, filtreerige vaakumfiltri abil, peske deioniseeritud veega mitu korda, kuni eluaat on neutraalne, ja kuivatage saadus.

1.3 Hüdroksüpropüülmetüültselluloospropionaadi valmistamine

Kolme kaelaga kolbi lisati teatud kogus püridiini ja seejärel 0,5 g hüdroksüpropüülmetüültselluloosi, reagendid segati ühtlaselt ja temperatuur tõsteti 110 kraadini.°C. Lisage 1,1 ml propioonanhüdriidi, reageerige temperatuuril 110 °C°C 2,5 tundi, lõpetage kuumutamine, jahutage toatemperatuurini, lisage toote sadestamiseks suur kogus deioniseeritud vett, filtreerige imemisega, peske deioniseeritud veega mitu korda, kuni eluaat on keskmise omadusega, säilitage toode kuivana.

1.4 Infrapunaspektroskoopia määramine

Hüdroksüpropüülmetüültselluloos, hüdroksüpropüülmetüültselluloosatsetaat, hüdroksüpropüülmetüültselluloospropionaat ja KBr segati ja jahvatati vastavalt ning pressiti infrapunaspektri määramiseks tablettideks.

1.5 Asendusastme määramine

Valmistage NaOH ja HCl lahused kontsentratsiooniga 0,5 mol/L ja viige läbi kalibreerimine, et määrata täpne kontsentratsioon; kaaluge 0,5 g hüdroksüpropüülmetüültselluloosatsetaati (hüdroksüpropüülmetüültselluloosi propioonhappe ester) 250 ml Erlenmeyeri kolbi, lisage 25 ml atsetooni ja 3 tilka fenoolftaleiini indikaatorit, segage hästi, seejärel lisage 25 ml NaOH lahust elektromagnetilise segaja jaoks, segage ja seebistage 2 h; tiitrida HCl-ga, kuni lahuse punane värvus kaob, registreerida tarbitud vesinikkloriidhappe maht V1 (V2); kasutage sama meetodit hüdroksüpropüülmetüültselluloosi tarbitud vesinikkloriidhappe mahu V0 mõõtmiseks ja asendusastme arvutamiseks.

1.6 Lahustuvuse katse

Võtke sobiv kogus sünteetilisi tooteid, lisage need orgaanilisele lahustile, loksutage veidi ja jälgige aine lahustumist.

2. Tulemused ja arutelu

2.1 Püridiini (lahusti) koguse mõju

Erinevate püridiini koguste mõju hüdroksüpropüülmetüültselluloosatsetaadi ja hüdroksüpropüülmetüültselluloospropionaadi morfoloogiale. Kui lahusti kogus on väiksem, vähendab see makromolekulaarse ahela venitatavust ja süsteemi viskoossust, nii et reaktsioonisüsteemi esterdamise aste väheneb ja toode sadestub suure massina. Ja kui lahusti kogus on liiga väike, on reagent kergesti kondenseeruv tükiks ja kleepuv anuma seina külge, mis mitte ainult ei ole reaktsiooni läbiviimiseks ebasoodne, vaid põhjustab ka reaktsioonijärgsele töötlemisele suuri ebamugavusi. . Hüdroksüpropüülmetüültselluloosatsetaadi sünteesil võib kasutatava lahusti koguseks valida 150 ml/2 g; hüdroksüpropüülmetüültselluloospropionaadi sünteesiks võib valida 80 ml/0,5 g.

2.2 Infrapunaspektri analüüs

Hüdroksüpropüülmetüültselluloosi ja hüdroksüpropüülmetüültselluloosatsetaadi infrapuna võrdlustabel. Võrreldes toorainega on toote hüdroksüpropüülmetüültselluloosatsetaadi infrapunaspektrogramm selgem muutus. Produkti infrapunaspektris ilmnes tugev piik 1740 cm-1 juures, mis näitab, et tekkis karbonüülrühm; lisaks oli OH veniva vibratsioonipiigi intensiivsus 3500cm-1 juures palju madalam kui toormaterjalil, mis samuti näitas, et -OH Toimus reaktsioon.

Toote hüdroksüpropüülmetüültselluloospropionaadi infrapunaspektrogramm on samuti oluliselt muutunud võrreldes toorainega. Produkti infrapunaspektris ilmnes tugev piik 1740 cm-1 juures, mis näitab, et tekkis karbonüülrühm; lisaks oli OH venitava vibratsiooni piigi intensiivsus 3500 cm-1 juures palju madalam kui toormaterjalil, mis samuti näitas, et OH reageeris.

2.3 Asendusastme määramine

2.3.1 Hüdroksüpropüülmetüültselluloosatsetaadi asendusastme määramine

Kuna hüdroksüpropüülmetüültselluloosi igas ühikus on kaks ühte OH-d ja tselluloosatsetaat on toode, mis saadakse ühe COCH3 asendamisel H-ga ühes OH-s, on teoreetiline maksimaalne asendusaste (Ds) 2.

2.3.2 Hüdroksüpropüülmetüültselluloospropionaadi asendusastme määramine

2.4 Toote lahustuvus

Kahel sünteesitud ainel olid sarnased lahustuvusomadused ja hüdroksüpropüülmetüültselluloosatsetaat lahustus veidi paremini kui hüdroksüpropüülmetüültselluloospropionaat. Sünteetilist toodet saab lahustada atsetoonis, etüülatsetaadis, atsetooni ja vee segus ja sellel on suurem selektiivsus. Lisaks võib atsetooni/vee segulahustis sisalduv niiskus muuta tselluloosi derivaadid kattematerjalina kasutamisel ohutumaks ja keskkonnasõbralikumaks.

3. Järeldus

(1) Hüdroksüpropüülmetüültselluloosatsetaadi sünteesitingimused on järgmised: 2,5 g hüdroksüpropüülmetüültselluloosi, esterdusainena atseetanhüdriid, lahustina 150 ml püridiini, reaktsioonitemperatuur 110 °C° C ja reaktsiooniaeg 1 tund.

(2) Hüdroksüpropüülmetüültselluloosatsetaadi sünteesitingimused on: 0,5 g hüdroksüpropüülmetüültselluloosi, esterdamisainena propioonanhüdriid, lahustina 80 ml püridiini, reaktsioonitemperatuur 110 °C°C ja reaktsiooniaeg 2,5 tundi.

(3) Nendes tingimustes sünteesitud tselluloosi derivaadid on vahetult peenete pulbrite kujul, millel on hea asendusaste, ja neid kahte tselluloosi derivaati saab lahustada erinevates orgaanilistes lahustites, nagu etüülatsetaat, atsetoon ja atsetoon/vesi.