سنتز هیدروکسی پروپیل متیل سلولز استات و پروپیونات

با استفاده از هیدروکسی پروپیل متیل سلولز (HPMC) به عنوان ماده خام، انیدرید استیک و انیدرید پروپیونیک به عنوان عوامل استری کردن، واکنش استریفیکاسیون در پیریدین هیدروکسی پروپیل متیل سلولز استات و هیدروکسی پروپیل متیل سلولز سلولز پروپیونات را تهیه کرد. با تغییر مقدار حلال مصرفی در سیستم، محصولی با خواص و درجه جایگزینی بهتر به دست آمد. درجه جایگزینی با روش تیتراسیون تعیین شد و محصول مشخص شد و برای عملکرد آزمایش شد. نتایج نشان داد که سیستم واکنش در 110 واکنش نشان داد°C به مدت 1-2.5 ساعت و پس از واکنش از آب دیونیزه به عنوان عامل ته نشینی استفاده شد و محصولات پودری با درجه جانشینی بیشتر از 1 (درجه نظری جانشینی 2 بود) بدست آمد. حلالیت خوبی در حلال های آلی مختلف مانند اتیل استر، استون، استون/آب و غیره دارد.

کلمات کلیدی: هیدروکسی پروپیل متیل سلولز؛ هیدروکسی پروپیل متیل سلولز استات؛ پروپیونات هیدروکسی پروپیل متیل سلولز

هیدروکسی پروپیل متیل سلولز (HPMC) یک ترکیب پلیمری غیر یونی و یک اتر سلولزی با طیف وسیعی از کاربردها است. به عنوان یک افزودنی شیمیایی عالی، HPMC اغلب در زمینه‌های مختلف استفاده می‌شود و به آن «مونوسدیم گلوتامات صنعتی» می‌گویند. هیدروکسی پروپیل متیل سلولز (HPMC) نه تنها عملکردهای امولسیون کننده، غلیظ کننده و اتصال خوبی دارد، بلکه می تواند برای حفظ رطوبت و محافظت از کلوئیدها نیز استفاده شود. به طور گسترده در بسیاری از زمینه ها مانند غذا، دارو، پوشش، نساجی و کشاورزی استفاده می شود. . اصلاح هیدروکسی پروپیل متیل سلولز می تواند برخی از خواص آن را تغییر دهد، به طوری که می توان از آن در زمینه خاصی استفاده بهتری کرد. فرمول مولکولی مونومر آن C10H18O6 است.

در سال های اخیر، تحقیقات بر روی مشتقات هیدروکسی پروپیل متیل سلولز به تدریج به یک نقطه داغ تبدیل شده است. با اصلاح هیدروکسی پروپیل متیل سلولز می توان ترکیبات مشتق مختلفی با خواص متفاوت به دست آورد. به عنوان مثال، معرفی گروه های استیل می تواند انعطاف پذیری فیلم های پوشش پزشکی را تغییر دهد.

اصلاح هیدروکسی پروپیل متیل سلولز معمولاً در حضور یک کاتالیزور اسیدی مانند اسید سولفوریک غلیظ انجام می شود. در این آزمایش معمولا از اسید استیک به عنوان حلال استفاده می شود. شرایط واکنش دست و پا گیر و زمان بر است و محصول به دست آمده دارای درجه جایگزینی پایینی است. (کمتر از 1).

در این مقاله، انیدرید استیک و انیدرید پروپیونیک به عنوان عوامل استری‌سازی برای اصلاح هیدروکسی پروپیل متیل سلولز برای تهیه هیدروکسی پروپیل متیل سلولز استات و هیدروکسی پروپیل متیل سلولز پروپیونات استفاده شد. با بررسی شرایطی مانند انتخاب حلال (پیریدین)، دوز حلال و غیره، می توان با روشی نسبتا ساده به محصولی با خواص و درجه جایگزینی بهتر دست یافت. در این مقاله، از طریق تحقیقات تجربی، محصول مورد نظر با رسوب پودری و درجه جایگزینی بیشتر از 1 به دست آمد که برخی راهنمایی های نظری برای تولید هیدروکسی پروپیل متیل سلولز استات و هیدروکسی پروپیل متیل سلولز پروپیونات ارائه کرد.

1. بخش تجربی

1.1 مواد و معرف ها

هیدروکسی پروپیل متیل سلولز درجه دارویی (KIMA CHEMICAL CO.,LTD، 60HD100، کسر جرمی متوکسیل 28%-30%، کسر جرمی هیدروکسی پروپوکسیل 7%-12%). انیدرید استیک، AR، Sinopharm Group Chemical Reagent Co., Ltd.; انیدرید پروپیونیک، AR، معرف غرب آسیا؛ پیریدین، AR، Tianjin Kemiou Chemical Reagent Co., Ltd.; متانول، اتانول، اتر، اتیل استات، استون، NaOH و HCl به صورت خالص تحلیلی در دسترس هستند.

گوشته گرمایش الکتریکی ترموستات KDM، همزن برقی صفحه نمایش دیجیتال اندازه گیری سرعت JJ-1A، طیف سنج مادون قرمز تبدیل فوریه NEXUS 670.

1.2 تهیه هیدروکسی پروپیل متیل سلولز استات

مقدار مشخصی پیریدین به بالن سه گردنی اضافه شد و سپس 2.5 گرم هیدروکسی پروپیل متیل سلولز به آن اضافه شد، واکنش دهنده ها به طور یکنواخت هم زده شدند و دما به 110 افزایش یافت.°ج. 4 میلی لیتر انیدرید استیک اضافه کنید، در 110 واکنش دهید°به مدت 1 ساعت حرارت دهید، حرارت را متوقف کنید، تا دمای اتاق خنک کنید، مقدار زیادی آب دیونیزه اضافه کنید تا محصول رسوب کند، با مکش صاف کنید، چندین بار با آب دیونیزه بشویید تا محلول خنثی شود و محصول را صرفه جویی کنید.

1.3 تهیه هیدروکسی پروپیل متیل سلولز پروپیونات

مقدار مشخصی پیریدین به بالن سه گردنی اضافه شد و سپس 0.5 گرم هیدروکسی پروپیل متیل سلولز به آن اضافه شد، واکنش دهنده ها به طور یکنواخت هم زده شدند و دما به 110 افزایش یافت.°ج. 1.1 میلی لیتر پروپیونیک انیدرید اضافه کنید، در 110 واکنش دهید°C به مدت 2.5 ساعت، حرارت را متوقف کنید، تا دمای اتاق خنک کنید، مقدار زیادی آب دیونیزه اضافه کنید تا محصول رسوب کند، با مکش فیلتر کنید، چندین بار با آب یونیزه بشویید تا زمانی که محلول به حالت متوسط ​​برسد، محصول را خشک نگه دارید.

1.4 تعیین طیف سنجی مادون قرمز

هیدروکسی پروپیل متیل سلولز، هیدروکسی پروپیل متیل سلولز استات، هیدروکسی پروپیل متیل سلولز پروپیونات و KBr به ترتیب مخلوط و آسیاب شدند و سپس برای تعیین طیف مادون قرمز به قرص ها فشار داده شدند.

1.5 تعیین درجه جایگزینی

محلول های NaOH و HCl را با غلظت 0.5 مول در لیتر آماده کنید و برای تعیین غلظت دقیق کالیبراسیون انجام دهید. 0.5 گرم هیدروکسی پروپیل متیل سلولز استات (هیدروکسی پروپیل متیل سلولز پروپیونیک اسید استر) را در یک ارلن 250 میلی لیتری وزن کنید، 25 میلی لیتر استون و 3 قطره نشانگر فنل فتالئین را اضافه کنید، خوب مخلوط کنید، سپس 25 میلی لیتر محلول NaOH و الکترومغناطیس ساپونیفیک کنید. 2 ساعت با HCI تیتر کنید تا رنگ قرمز محلول ناپدید شود، حجم V1 (V2) اسید کلریدریک مصرف شده را ثبت کنید. از همین روش برای اندازه گیری حجم V0 اسید هیدروکلریک مصرف شده توسط هیدروکسی پروپیل متیل سلولز استفاده کنید و درجه جایگزینی را محاسبه کنید.

1.6 آزمایش حلالیت

مقدار مناسبی از محصولات مصنوعی را بردارید، آنها را به حلال آلی اضافه کنید، کمی تکان دهید و انحلال ماده را مشاهده کنید.

2. نتایج و بحث

2.1 اثر مقدار پیریدین (حلال)

تأثیر مقادیر مختلف پیریدین بر مورفولوژی هیدروکسی پروپیل متیل سلولز استات و پروپیونات هیدروکسی پروپیل متیل سلولز. هنگامی که مقدار حلال کمتر باشد، کشش زنجیره ماکرومولکولی و ویسکوزیته سیستم را کاهش می دهد، به طوری که درجه استری شدن سیستم واکنش کاهش می یابد و محصول به عنوان یک جرم بزرگ رسوب می کند. و هنگامی که مقدار حلال خیلی کم است، واکنش دهنده به راحتی به صورت یک توده متراکم می شود و به دیواره ظرف می چسبد، که نه تنها برای انجام واکنش نامطلوب است، بلکه باعث ناراحتی زیادی برای درمان پس از واکنش می شود. . در سنتز هیدروکسی پروپیل متیل سلولز استات، مقدار حلال مورد استفاده را می توان 150 میلی لیتر / 2 گرم انتخاب کرد. برای سنتز هیدروکسی پروپیل متیل سلولز پروپیونات، می توان آن را به عنوان 80 میلی لیتر / 0.5 گرم انتخاب کرد.

2.2 تجزیه و تحلیل طیف مادون قرمز

نمودار مقایسه مادون قرمز هیدروکسی پروپیل متیل سلولز و هیدروکسی پروپیل متیل سلولز استات. در مقایسه با مواد خام، طیف‌نگار مادون قرمز محصول هیدروکسی پروپیل متیل سلولز استات تغییر آشکارتری دارد. در طیف مادون قرمز محصول، یک قله قوی در 1740cm-1 ظاهر شد، که نشان می دهد یک گروه کربونیل تولید شده است. علاوه بر این، شدت پیک ارتعاش کششی OH در 3500cm-1 بسیار کمتر از ماده خام بود، که همچنین نشان داد که -OH یک واکنش وجود دارد.

طیف‌نگار مادون قرمز محصول هیدروکسی پروپیل متیل سلولز پروپیونات نیز در مقایسه با ماده خام تغییر قابل توجهی داشته است. در طیف مادون قرمز محصول، یک قله قوی در 1740 سانتی متر در 1 ظاهر شد که نشان می دهد یک گروه کربونیل تولید شده است. علاوه بر این، شدت اوج ارتعاش کششی OH در 3500 سانتی متر-1 بسیار کمتر از ماده خام بود، که همچنین نشان داد که یک OH واکنش نشان می دهد.

2.3 تعیین درجه جایگزینی

2.3.1 تعیین درجه جایگزینی هیدروکسی پروپیل متیل سلولز استات

از آنجایی که هیدروکسی پروپیل متیل سلولز دارای دو OH یک در هر واحد است و استات سلولز محصولی است که با جایگزینی یک COCH3 به جای H در یک OH به دست می آید، حداکثر درجه جانشینی نظری (Ds) 2 است.

2.3.2 تعیین درجه جایگزینی پروپیونات هیدروکسی پروپیل متیل سلولز

2.4 حلالیت محصول

دو ماده سنتز شده دارای ویژگی های حلالیت مشابهی بودند و هیدروکسی پروپیل متیل سلولز استات کمی بیشتر از هیدروکسی پروپیل متیل سلولز پروپیونات محلول بود. محصول مصنوعی را می توان در استون، اتیل استات، حلال مخلوط استون/آب حل کرد و گزینش پذیری بیشتری دارد. علاوه بر این، رطوبت موجود در حلال مخلوط استون/آب می تواند مشتقات سلولز را در هنگام استفاده به عنوان مواد پوشش ایمن تر و سازگار با محیط زیست کند.

3. نتیجه گیری

(1) شرایط سنتز هیدروکسی پروپیل متیل سلولز استات به شرح زیر است: 2.5 گرم هیدروکسی پروپیل متیل سلولز، انیدرید استیک به عنوان عامل استری کردن، 150 میلی لیتر پیریدین به عنوان حلال، دمای واکنش در 110° C و زمان واکنش 1 ساعت.

(2) شرایط سنتز هیدروکسی پروپیل متیل سلولز استات عبارتند از: 0.5 گرم هیدروکسی پروپیل متیل سلولز، انیدرید پروپیونیک به عنوان عامل استریفیکاسیون، 80 میلی لیتر پیریدین به عنوان حلال، دمای واکنش در 110°C و زمان واکنش 2.5 ساعت.

(3) مشتقات سلولز سنتز شده در این شرایط مستقیماً به شکل پودرهای ریز با درجه جایگزینی خوب هستند و این دو مشتق سلولز را می توان در حلال های آلی مختلف مانند اتیل استات، استون و استون/آب حل کرد.