Síntese de acetato e propionato de hidroxipropil metil celulosa

Usando hidroxipropilmetilcelulosa (HPMC) como materia prima, anhídrido acético e anhídrido propiónico como axentes de esterificación, a reacción de esterificación en piridina preparou hidroxipropilmetilcelulosa acetato e hidroxipropilmetilcelulosa propionato de celulosa. Ao cambiar a cantidade de disolvente empregado no sistema obtívose un produto con mellores propiedades e grao de substitución. O grao de substitución determinouse polo método de titulación e caracterizouse e probouse o rendemento do produto. Os resultados mostraron que o sistema de reacción reaccionou a 110°C durante 1-2,5 h, e como axente precipitante utilizouse auga desionizada despois da reacción, podendo obterse produtos en po cun grao de substitución superior a 1 (o grao de substitución teórico era 2). Ten boa solubilidade en diversos disolventes orgánicos como éster etílico, acetona, acetona/auga, etc.

Palabras clave: hidroxipropilo metilcelulosa; acetato de hidroxipropil metilcelulosa; propionato de hidroxipropil metilcelulosa

A hidroxipropilmetilcelulosa (HPMC) é un composto de polímero non iónico e un éter de celulosa cunha ampla gama de usos. Como un excelente aditivo químico, HPMC úsase a miúdo en varios campos e chámase "glutamato monosódico industrial". A hidroxipropilmetilcelulosa (HPMC) non só ten boas funcións emulsionantes, espesantes e de unión, senón que tamén se pode usar para manter a humidade e protexer os coloides. É amplamente utilizado en moitos campos como alimentos, medicina, revestimentos, téxtiles e agricultura. . A modificación da hidroxipropilmetilcelulosa pode cambiar algunhas das súas propiedades, de modo que se pode utilizar mellor nun determinado campo. A fórmula molecular do seu monómero é C10H18O6.

Nos últimos anos, a investigación sobre derivados de hidroxipropil metilcelulosa converteuse gradualmente nun punto quente. Modificando a hidroxipropilmetilcelulosa pódense obter diversos compostos derivados con propiedades diferentes. Por exemplo, a introdución de grupos acetilo pode cambiar a flexibilidade das películas de revestimento médico.

A modificación da hidroxipropilmetilcelulosa adoita realizarse en presenza dun catalizador ácido como o ácido sulfúrico concentrado. O experimento adoita empregar ácido acético como disolvente. As condicións de reacción son engorrosas e lentan moito tempo e o produto resultante ten un baixo grao de substitución. (menos de 1).

Neste artigo, utilizáronse anhídrido acético e anhídrido propiónico como axentes de esterificación para modificar a hidroxipropilmetilcelulosa para preparar acetato de hidroxipropilmetilcelulosa e propionato de hidroxipropilmetilcelulosa. Ao explorar condicións como a selección do disolvente (piridina), a dosificación do disolvente, etc., espérase que se poida obter un produto con mellores propiedades e grao de substitución mediante un método relativamente sinxelo. Neste traballo, a través da investigación experimental, obtívose o produto obxectivo cun precipitado en po e un grao de substitución superior a 1, que proporcionou algunhas orientacións teóricas para a produción de acetato de hidroxipropil metilcelulosa e propionato de hidroxipropil metilcelulosa.

1. Parte experimental

1.1 Materiais e reactivos

Hidroxipropilmetilcelulosa de grao farmacéutico (KIMA CHEMICAL CO.,LTD, 60HD100, fracción de masa de metoxilo 28%-30%, fracción de masa de hidroxipropilo 7%-12%); anhídrido acético, AR, Sinopharm Group Chemical Reagent Co., Ltd.; Anhídrido Propiónico, AR, reactivo de Asia Occidental; Pyridine, AR, Tianjin Kemiou Chemical Reagent Co., Ltd.; metanol, etanol, éter, acetato de etilo, acetona, NaOH e HCl están dispoñibles comercialmente analíticamente puros.

Manto de calefacción eléctrico con termostato KDM, agitador eléctrico con pantalla dixital de medición de velocidade JJ-1A, espectrómetro infravermello de transformada de Fourier NEXUS 670.

1.2 Preparación de acetato de hidroxipropil metilcelulosa

Engadiuse unha certa cantidade de piridina ao matraz de tres bocas e despois engadíronselle 2,5 g de hidroxipropilmetilcelulosa, os reactivos axitábanse uniformemente e a temperatura elevouse a 110ºC.°C. Engade 4 mL de anhídrido acético, reacciona a 110ºC°C durante 1 h, deixar de quentar, arrefriar a temperatura ambiente, engadir unha gran cantidade de auga desionizada para precipitar o produto, filtrar con succión, lavar con auga desionizada varias veces ata que o eluido sexa neutro e secar o produto.

1.3 Preparación de propionato de hidroxipropil metilcelulosa

Engadiuse unha certa cantidade de piridina ao matraz de tres bocas e despois engadíronlle 0,5 g de hidroxipropilmetilcelulosa, os reactivos axitábanse uniformemente e a temperatura elevouse a 110ºC.°C. Engade 1,1 ml de anhídrido propiónico, reacciona a 110ºC°C durante 2,5 h, deixar de quentar, arrefriar a temperatura ambiente, engadir unha gran cantidade de auga desionizada para precipitar o produto, filtrar con succión, lavar con auga desionizada varias veces ata que o eluido sexa de propiedade media, almacenar o produto seco.

1.4 Determinación da espectroscopia infravermella

Mesturáronse e moíronse a hidroxipropilmetilcelulosa, o acetato de hidroxipropilmetilcelulosa, o propionato de hidroxipropilmetilcelulosa e o KBr, e despois prensaronse en comprimidos para determinar o espectro infravermello.

1.5 Determinación do grao de substitución

Preparar solucións de NaOH e HCl cunha concentración de 0,5 mol/L, e realizar a calibración para determinar a concentración exacta; Pesar 0,5 g de acetato de hidroxipropilmetilcelulosa (éster de ácido propiónico de hidroxipropilmetilcelulosa) nun matraz Erlenmeyer de 250 mL, engadir 25 mL de acetona e 3 gotas de indicador de fenolftaleína, mesturar ben e, a continuación, engadir 25 mL de solución de NaOH, remover e axitar electromagnéticos. 2 h; valorar con HCl ata que desapareza a cor vermella da disolución, rexistrar O volume V1 (V2) de ácido clorhídrico consumido; utilizar o mesmo método para medir o volume V0 de ácido clorhídrico consumido pola hidroxipropilmetilcelulosa e calcular o grao de substitución.

1.6 Experimento de solubilidade

Tome unha cantidade adecuada de produtos sintéticos, engádeos ao disolvente orgánico, axite lixeiramente e observe a disolución da substancia.

2. Resultados e discusión

2.1 O efecto da cantidade de piridina (disolvente)

Efectos de diferentes cantidades de piridina na morfoloxía do acetato de hidroxipropilmetilcelulosa e do propionato de hidroxipropilmetilcelulosa. Cando a cantidade de disolvente é menor, reducirase a extensibilidade da cadea macromolecular e a viscosidade do sistema, polo que o grao de esterificación do sistema de reacción reducirase e o produto precipitarase como unha gran masa. E cando a cantidade de disolvente é demasiado baixa, o reactivo é fácil de condensar nun grumo e adherirse á parede do recipiente, o que non só é desfavorable para a realización da reacción, senón que tamén causa grandes inconvenientes para o tratamento despois da reacción. . Na síntese de acetato de hidroxipropil metilcelulosa, a cantidade de disolvente utilizada pódese seleccionar como 150 ml/2 g; para a síntese de propionato de hidroxipropil metilcelulosa, pódese seleccionar como 80 ml/0,5 g.

2.2 Análise do espectro infravermello

Gráfico comparativo infravermello de hidroxipropilmetilcelulosa e hidroxipropilmetilcelulosa acetato. En comparación coa materia prima, o espectrograma infravermello do produto acetato de hidroxipropil metilcelulosa ten un cambio máis evidente. No espectro infravermello do produto, apareceu un pico forte a 1740 cm-1, o que indica que se produciu un grupo carbonilo; ademais, a intensidade do pico de vibración de estiramento de OH a 3500 cm-1 era moito menor que a da materia prima, o que tamén indicaba que -OH houbo unha reacción.

O espectrograma infravermello do produto propionato de hidroxipropil metilcelulosa tamén cambiou significativamente en comparación coa materia prima. No espectro infravermello do produto, apareceu un pico forte a 1740 cm-1, o que indica que se produciu un grupo carbonilo; ademais, a intensidade máxima da vibración de estiramento do OH a 3500 cm-1 era moito menor que a da materia prima, o que tamén indicaba que reaccionaba un OH.

2.3 Determinación do grao de substitución

2.3.1 Determinación do grao de substitución do acetato de hidroxipropil metilcelulosa

Dado que a hidroxipropilmetilcelulosa ten dous OH en cada unidade e o acetato de celulosa é un produto que se obtén substituíndo un COCH3 por H nun OH, o grao máximo de substitución teórico (Ds) é 2.

2.3.2 Determinación do grao de substitución do propionato de hidroxipropil metilcelulosa

2.4 Solubilidade do produto

As dúas substancias sintetizadas tiñan características de solubilidade similares, e o acetato de hidroxipropil metilcelulosa era lixeiramente máis soluble que o propionato de hidroxipropil metilcelulosa. O produto sintético pódese disolver en acetona, acetato de etilo, disolvente mesturado acetona/auga e ten máis selectividade. Ademais, a humidade contida no disolvente mesturado acetona/auga pode facer que os derivados da celulosa sexan máis seguros e respectuosos co medio ambiente cando se usan como materiais de revestimento.

3. Conclusión

(1) As condicións de síntese do acetato de hidroxipropil metilcelulosa son as seguintes: 2,5 g de hidroxipropil metilcelulosa, anhídrido acético como axente de esterificación, 150 mL de piridina como disolvente, temperatura de reacción a 110ºC.° C, e o tempo de reacción 1 h.

(2) As condicións de síntese do acetato de hidroxipropil metilcelulosa son: 0,5 g de hidroxipropil metilcelulosa, anhídrido propiónico como axente de esterificación, 80 mL de piridina como disolvente, temperatura de reacción a 110ºC.°C, e tempo de reacción de 2,5 h.

(3) Os derivados de celulosa sintetizados nesta condición están directamente en forma de po fino cun bo grao de substitución, e estes dous derivados de celulosa pódense disolver en varios disolventes orgánicos como acetato de etilo, acetona e acetona/auga.