Hydroksipropyylimetyyliselluloosa-asetaatin ja propionaatin synteesi

Käyttämällä hydroksipropyylimetyyliselluloosaa (HPMC) raaka-aineena, etikkahappoanhydridiä ja propionihappoanhydridiä esteröintiaineina, pyridiinin esteröintireaktiossa valmistettiin hydroksipropyylimetyyliselluloosa-asetaattia ja hydroksipropyylimetyyliselluloosaa Selluloosapropionaattia. Muuttamalla systeemissä käytettävän liuottimen määrää saatiin tuote, jolla oli paremmat ominaisuudet ja substituutioaste. Korvausaste määritettiin titrausmenetelmällä, ja tuote karakterisoitiin ja sen suorituskyky testattiin. Tulokset osoittivat, että reaktiosysteemi reagoi 110 °C:ssa°C:ssa 1-2,5 tuntia, ja deionisoitua vettä käytettiin saostusaineena reaktion jälkeen, ja voitiin saada jauhemaisia ​​tuotteita, joiden substituutioaste oli suurempi kuin 1 (teoreettinen substituutioaste oli 2). Sillä on hyvä liukoisuus erilaisiin orgaanisiin liuottimiin, kuten etyyliesteriin, asetoniin, asetoni/veteen jne.

Avainsanat: hydroksipropyyli metyyliselluloosa; hydroksipropyylimetyyliselluloosa-asetaatti; hydroksipropyylimetyyliselluloosapropionaatti

Hydroksipropyylimetyyliselluloosa (HPMC) on ioniton polymeeriyhdiste ja selluloosaeetteri, jolla on laaja valikoima käyttötarkoituksia. Erinomaisena kemiallisena lisäaineena HPMC:tä käytetään usein eri aloilla, ja sitä kutsutaan teolliseksi mononatriumglutamaatiksi. Hydroksipropyylimetyyliselluloosalla (HPMC) ei ole vain hyviä emulgointi-, sakeuttamis- ja sitomistoimintoja, vaan sitä voidaan käyttää myös kosteuden ylläpitämiseen ja kolloidien suojaamiseen. Sitä käytetään laajasti monilla aloilla, kuten elintarvikkeissa, lääkkeissä, pinnoitteissa, tekstiileissä ja maataloudessa. . Hydroksipropyylimetyyliselluloosan muuntaminen voi muuttaa joitakin sen ominaisuuksia niin, että sitä voidaan käyttää paremmin tietyllä alalla. Sen monomeerin molekyylikaava on C10H18O6.

Viime vuosina hydroksipropyylimetyyliselluloosajohdannaisten tutkimuksesta on vähitellen tullut kuuma piste. Modifioimalla hydroksipropyylimetyyliselluloosaa voidaan saada erilaisia ​​johdannaisyhdisteitä, joilla on erilaiset ominaisuudet. Esimerkiksi asetyyliryhmien lisääminen voi muuttaa lääketieteellisten pinnoitekalvojen joustavuutta.

Hydroksipropyylimetyyliselluloosan modifiointi suoritetaan tavallisesti happokatalyytin, kuten väkevän rikkihapon, läsnä ollessa. Kokeessa käytetään tavallisesti etikkahappoa liuottimena. Reaktio-olosuhteet ovat hankalia ja aikaa vieviä, ja tuloksena olevalla tuotteella on alhainen substituutioaste. (alle 1).

Tässä artikkelissa etikkahappoanhydridiä ja propionihappoanhydridiä käytettiin esteröintiaineina hydroksipropyylimetyyliselluloosan modifioimiseksi hydroksipropyylimetyyliselluloosa-asetaatin ja hydroksipropyylimetyyliselluloosapropionaatin valmistamiseksi. Tutkimalla olosuhteita, kuten liuottimen valintaa (pyridiini), liuottimen annostusta jne., toivotaan, että tuote, jolla on paremmat ominaisuudet ja substituutioaste, voidaan saada suhteellisen yksinkertaisella menetelmällä. Tässä artikkelissa saatiin kokeellisella tutkimuksella kohdetuote, jossa oli jauhemainen sakka ja substituutioaste suurempi kuin 1, mikä antoi jonkin verran teoreettista ohjeistusta hydroksipropyylimetyyliselluloosa-asetaatin ja hydroksipropyylimetyyliselluloosapropionaatin valmistukseen.

1. Kokeellinen osa

1.1 Materiaalit ja reagenssit

Farmaseuttista laatua oleva hydroksipropyylimetyyliselluloosa (KIMA CHEMICAL CO.,LTD, 60HD100, metoksyylimassaosuus 28-30 %, hydroksipropoksyylimassaosuus 7-12 %); etikkahappoanhydridi, AR, Sinopharm Group Chemical Reagent Co., Ltd.; Propionihappoanhydridi, AR, Länsi-Aasia Reagenssi; Pyridine, AR, Tianjin Kemiou Chemical Reagent Co., Ltd.; metanoli, etanoli, eetteri, etyyliasetaatti, asetoni, NaOH ja HCl ovat kaupallisesti saatavilla analyyttisesti puhtaita.

KDM-termostaatin sähköinen lämmitysvaippa, JJ-1A nopeudenmittauksen digitaalinen näyttö sähköinen sekoitin, NEXUS 670 Fourier-muunnos infrapunaspektrometri.

1.2 Hydroksipropyylimetyyliselluloosa-asetaatin valmistus

Kolmikaulaiseen pulloon lisättiin tietty määrä pyridiiniä ja sitten siihen lisättiin 2,5 g hydroksipropyylimetyyliselluloosaa, lähtöaineita sekoitettiin tasaisesti ja lämpötila nostettiin 110 °C:seen.°C. Lisää 4 ml etikkahappoanhydridiä, anna reagoida 110 °C:ssa°C 1 tunnin ajan, lopeta lämmitys, jäähdytä huoneenlämpötilaan, lisää suuri määrä deionisoitua vettä tuotteen saostamiseksi, suodata imulla, pese deionisoidulla vedellä useita kertoja, kunnes eluaatti on neutraali, ja kuivaa tuote.

1.3 Hydroksipropyylimetyyliselluloosapropionaatin valmistus

Kolmikaulaiseen kolviin lisättiin tietty määrä pyridiiniä ja sitten siihen lisättiin 0,5 g hydroksipropyylimetyyliselluloosaa, reaktantteja sekoitettiin tasaisesti ja lämpötila nostettiin 110 °C:seen.°C. Lisää 1,1 ml propionihappoanhydridiä, anna reagoida 110 °C:ssa°C 2,5 tunnin ajan, lopeta lämmitys, jäähdytä huoneenlämpötilaan, lisää suuri määrä deionisoitua vettä tuotteen saostamiseksi, suodata imulla, pese deionisoidulla vedellä useita kertoja, kunnes eluaatti on keskitasoinen, varastoi tuote kuivana.

1.4 Infrapunaspektroskopian määritys

Hydroksipropyylimetyyliselluloosa, hydroksipropyylimetyyliselluloosa-asetaatti, hydroksipropyylimetyyliselluloosapropionaatti ja KBr sekoitettiin ja jauhettiin vastaavasti ja puristettiin sitten tableteiksi infrapunaspektrin määrittämiseksi.

1.5 Korvausasteen määrittäminen

Valmista NaOH- ja HCl-liuokset, joiden pitoisuus on 0,5 mol/L, ja suorita kalibrointi tarkan pitoisuuden määrittämiseksi; punnita 0,5 g hydroksipropyylimetyyliselluloosa-asetaattia (hydroksipropyylimetyyliselluloosapropionihappoesteri) 250 ml:n Erlenmeyer-pulloon, lisää 25 ml asetonia ja 3 tippaa fenoliftaleiiniindikaattoria, sekoita hyvin, lisää sitten 25 ml NaOH-liuosta sähkömagneettisekoittimella, sekoita ja saippuoi 2 h; titrataan HCl:lla, kunnes liuoksen punainen väri häviää, kirjataan kulutetun suolahapon tilavuus V1 (V2); käytä samaa menetelmää hydroksipropyylimetyyliselluloosan kuluttaman suolahapon tilavuuden V0 mittaamiseen ja laske substituutioaste.

1.6 Liukoisuuskoe

Ota sopiva määrä synteettisiä tuotteita, lisää ne orgaaniseen liuottimeen, ravista kevyesti ja tarkkaile aineen liukenemista.

2. Tulokset ja keskustelu

2.1 Pyridiinin (liuotin) määrän vaikutus

Pyridiinin eri määrien vaikutukset hydroksipropyylimetyyliselluloosa-asetaatin ja hydroksipropyylimetyyliselluloosapropionaatin morfologiaan. Kun liuottimen määrä on pienempi, se vähentää makromolekyyliketjun venymistä ja järjestelmän viskositeettia, jolloin reaktiosysteemin esteröitymisaste vähenee ja tuote saostuu suurena massana. Ja kun liuottimen määrä on liian pieni, reaktantti on helppo tiivistyä kokkareeksi ja kiinnittyä säiliön seinämään, mikä ei ole vain epäedullista reaktion suorittamiselle, vaan myös aiheuttaa suurta haittaa reaktion jälkeiselle käsittelylle. . Hydroksipropyylimetyyliselluloosa-asetaatin synteesissä käytetyn liuottimen määräksi voidaan valita 150 ml/2 g; hydroksipropyylimetyyliselluloosapropionaatin synteesiä varten se voidaan valita 80 ml/0,5 g.

2.2 Infrapunaspektrianalyysi

Infrapunavertailukaavio hydroksipropyylimetyyliselluloosasta ja hydroksipropyylimetyyliselluloosa-asetaatista. Tuotteen hydroksipropyylimetyyliselluloosa-asetaatin infrapunaspektrogrammissa on raaka-aineeseen verrattuna selvempi muutos. Tuotteen infrapunaspektrissä voimakas piikki ilmestyi 1740 cm-1:ssä, mikä osoitti, että muodostui karbonyyliryhmä; lisäksi OH:n venytysvärähtelyhuipun intensiteetti 3500 cm-1:ssä oli paljon pienempi kuin raaka-aineen, mikä myös osoitti, että -OH Reaktio tapahtui.

Myös tuotteen hydroksipropyylimetyyliselluloosapropionaatin infrapunaspektrogrammi on muuttunut merkittävästi raaka-aineeseen verrattuna. Tuotteen infrapunaspektrissä voimakas piikki ilmestyi 1740 cm-1:ssä, mikä osoitti, että muodostui karbonyyliryhmä; lisäksi OH:n venytysvärähtelyhuipun intensiteetti 3500 cm-1:ssä oli paljon pienempi kuin raaka-aineen, mikä myös osoitti, että OH reagoi.

2.3 Korvausasteen määrittäminen

2.3.1 Hydroksipropyylimetyyliselluloosa-asetaatin substituutioasteen määrittäminen

Koska hydroksipropyylimetyyliselluloosassa on kaksi yksi OH jokaisessa yksikössä ja selluloosa-asetaatti on tuote, joka saadaan korvaamalla yksi COCH3 H:lla yhdessä OH:ssa, teoreettinen maksimisubstituutioaste (Ds) on 2.

2.3.2 Hydroksipropyylimetyyliselluloosapropionaatin substituutioasteen määrittäminen

2.4 Tuotteen liukoisuus

Molemmilla syntetisoiduilla aineilla oli samanlaiset liukoisuusominaisuudet, ja hydroksipropyylimetyyliselluloosa-asetaatti oli hieman liukoisempaa kuin hydroksipropyylimetyyliselluloosapropionaatti. Synteettinen tuote voidaan liuottaa asetoniin, etyyliasetaattiin, asetoni/vesi-seokseen, ja sillä on enemmän selektiivisyyttä. Lisäksi asetoni/vesi-seosliuottimen sisältämä kosteus voi tehdä selluloosajohdannaisista turvallisempia ja ympäristöystävällisempiä käytettäessä pinnoitemateriaaleja.

3. Johtopäätös

(1) Hydroksipropyylimetyyliselluloosa-asetaatin synteesiolosuhteet ovat seuraavat: 2,5 g hydroksipropyylimetyyliselluloosaa, etikkahappoanhydridi esteröintiaineena, 150 ml pyridiiniä liuottimena, reaktiolämpötila 110 °C° C ja reaktioaika 1 h.

(2) Hydroksipropyylimetyyliselluloosa-asetaatin synteesiolosuhteet ovat: 0,5 g hydroksipropyylimetyyliselluloosaa, propionihappoanhydridi esteröintiaineena, 80 ml pyridiiniä liuottimena, reaktiolämpötila 110 °C°C ja reaktioaika 2,5 tuntia.

(3) Näissä olosuhteissa syntetisoidut selluloosajohdannaiset ovat suoraan hienojakoisten jauheiden muodossa, joilla on hyvä substituutioaste, ja nämä kaksi selluloosajohdannaista voidaan liuottaa erilaisiin orgaanisiin liuottimiin, kuten etyyliasetaattiin, asetoniin ja asetoni/veteen.