हाइड्रोक्सीप्रोपाइल मिथाइल सेलूलोज़ एसीटेट और प्रोपियोनेट का संश्लेषण

कच्चे माल के रूप में हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल मिथाइलसेलुलोज (एचपीएमसी), एस्टरीफिकेशन एजेंट के रूप में एसिटिक एनहाइड्राइड और प्रोपियोनिक एनहाइड्राइड का उपयोग करके, पाइरीडीन में एस्टरीफिकेशन प्रतिक्रिया से हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल मिथाइलसेलुलोज एसीटेट और हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल मिथाइलसेलुलोज सेल्युलोज प्रोपियोनेट तैयार किया जाता है। सिस्टम में प्रयुक्त विलायक की मात्रा को बदलकर, बेहतर गुणों और प्रतिस्थापन डिग्री वाला उत्पाद प्राप्त किया गया। प्रतिस्थापन की डिग्री अनुमापन विधि द्वारा निर्धारित की गई थी, और उत्पाद की विशेषता और प्रदर्शन के लिए परीक्षण किया गया था। परिणामों से पता चला कि प्रतिक्रिया प्रणाली 110 पर प्रतिक्रिया की गई थी°1-2.5 घंटे के लिए सी, और विआयनीकृत पानी का उपयोग प्रतिक्रिया के बाद अवक्षेपण एजेंट के रूप में किया गया था, और 1 से अधिक प्रतिस्थापन की डिग्री वाले पाउडर उत्पाद प्राप्त किए जा सकते थे (प्रतिस्थापन की सैद्धांतिक डिग्री 2 थी)। इसमें विभिन्न कार्बनिक सॉल्वैंट्स जैसे एथिल एस्टर, एसीटोन, एसीटोन/पानी इत्यादि में अच्छी घुलनशीलता है।

मुख्य शब्द: Hydroxypropyl मिथाइलसेलुलोज; हाइड्रोक्सीप्रोपाइल मिथाइलसेलुलोज एसीटेट; हाइड्रोक्सीप्रोपाइल मिथाइलसेलुलोज प्रोपियोनेट

हाइड्रोक्सीप्रोपाइलमिथाइलसेलुलोज (एचपीएमसी) एक गैर-आयनिक बहुलक यौगिक और सेलूलोज़ ईथर है जिसका व्यापक उपयोग होता है। एक उत्कृष्ट रासायनिक योज्य के रूप में, एचपीएमसी का उपयोग अक्सर विभिन्न क्षेत्रों में किया जाता है और इसे "औद्योगिक मोनोसोडियम ग्लूटामेट" कहा जाता है। हाइड्रोक्सीप्रोपाइल मिथाइलसेलुलोज (एचपीएमसी) में न केवल पायसीकारी, गाढ़ा करने और बांधने के अच्छे कार्य हैं, बल्कि इसका उपयोग नमी बनाए रखने और कोलाइड की रक्षा के लिए भी किया जा सकता है। इसका व्यापक रूप से भोजन, चिकित्सा, कोटिंग्स, कपड़ा और कृषि जैसे कई क्षेत्रों में उपयोग किया जाता है। . हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल मिथाइलसेलुलोज का संशोधन इसके कुछ गुणों को बदल सकता है, ताकि एक निश्चित क्षेत्र में इसका बेहतर उपयोग किया जा सके। इसके मोनोमर का आणविक सूत्र C10H18O6 है।

हाल के वर्षों में, हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल मिथाइलसेलुलोज डेरिवेटिव पर शोध धीरे-धीरे एक गर्म स्थान बन गया है। हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल मिथाइलसेलुलोज को संशोधित करके, विभिन्न गुणों वाले विभिन्न व्युत्पन्न यौगिक प्राप्त किए जा सकते हैं। उदाहरण के लिए, एसिटाइल समूहों की शुरूआत मेडिकल कोटिंग फिल्मों के लचीलेपन को बदल सकती है।

हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल मिथाइलसेलुलोज का संशोधन आमतौर पर केंद्रित सल्फ्यूरिक एसिड जैसे एसिड उत्प्रेरक की उपस्थिति में किया जाता है। प्रयोग आमतौर पर विलायक के रूप में एसिटिक एसिड का उपयोग करता है। प्रतिक्रिया की स्थितियाँ बोझिल और समय लेने वाली होती हैं, और परिणामी उत्पाद में प्रतिस्थापन की डिग्री कम होती है। (1 से कम).

इस पेपर में, हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल मिथाइलसेलुलोज एसीटेट और हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल मिथाइलसेलुलोज प्रोपियोनेट तैयार करने के लिए हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल मिथाइलसेलुलोज को संशोधित करने के लिए एसिटिक एनहाइड्राइड और प्रोपियोनिक एनहाइड्राइड का उपयोग एस्टरीफिकेशन एजेंट के रूप में किया गया था। विलायक चयन (पाइरीडीन), विलायक खुराक आदि जैसी स्थितियों की खोज करके, यह आशा की जाती है कि अपेक्षाकृत सरल विधि के माध्यम से बेहतर गुणों और प्रतिस्थापन डिग्री वाला उत्पाद प्राप्त किया जा सकता है। इस पेपर में, प्रायोगिक अनुसंधान के माध्यम से, पाउडर अवक्षेप और 1 से अधिक प्रतिस्थापन की डिग्री वाला लक्ष्य उत्पाद प्राप्त किया गया था, जिसने हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल मिथाइलसेलुलोज एसीटेट और हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल मिथाइलसेलुलोज प्रोपियोनेट के उत्पादन के लिए कुछ सैद्धांतिक मार्गदर्शन प्रदान किया था।

1. प्रायोगिक भाग

1.1 सामग्री और अभिकर्मक

फार्मास्युटिकल ग्रेड हाइड्रोक्सीप्रोपाइल मिथाइलसेलुलोज (KIMA CHEMICAL CO.,LTD, 60HD100, मेथॉक्सिल द्रव्यमान अंश 28%-30%, हाइड्रोक्सीप्रोपॉक्सिल द्रव्यमान अंश 7%-12%); एसिटिक एनहाइड्राइड, एआर, सिनोफार्म ग्रुप केमिकल रिएजेंट कंपनी, लिमिटेड; प्रोपियोनिक एनहाइड्राइड, एआर, पश्चिम एशिया अभिकर्मक; पाइरीडीन, एआर, टियांजिन केमिउ केमिकल रिएजेंट कंपनी, लिमिटेड; मेथनॉल, इथेनॉल, ईथर, एथिल एसीटेट, एसीटोन, NaOH और HCl विश्लेषणात्मक रूप से शुद्ध रूप से व्यावसायिक रूप से उपलब्ध हैं।

केडीएम थर्मोस्टेट इलेक्ट्रिक हीटिंग मेंटल, जेजे-1ए स्पीड मापने वाला डिजिटल डिस्प्ले इलेक्ट्रिक स्टिरर, नेक्सस 670 फूरियर ट्रांसफॉर्म इंफ्रारेड स्पेक्ट्रोमीटर।

1.2 हाइड्रोक्सीप्रोपाइल मिथाइलसेलुलोज एसीटेट की तैयारी

तीन-गर्दन फ्लास्क में एक निश्चित मात्रा में पाइरीडीन मिलाया गया, और फिर उसमें 2.5 ग्राम हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल मिथाइलसेलुलोज मिलाया गया, अभिकारकों को समान रूप से हिलाया गया, और तापमान 110 तक बढ़ा दिया गया।°C. 4 एमएल एसिटिक एनहाइड्राइड मिलाएं, 110 पर प्रतिक्रिया करें°1 घंटे के लिए सी, गर्म करना बंद करें, कमरे के तापमान पर ठंडा करें, उत्पाद को अवक्षेपित करने के लिए बड़ी मात्रा में विआयनीकृत पानी डालें, सक्शन के साथ फ़िल्टर करें, एलुएट तटस्थ होने तक कई बार विआयनीकृत पानी से धोएं, और उत्पाद को सुखाकर बचाएं।

1.3 हाइड्रोक्सीप्रोपाइल मिथाइलसेलुलोज प्रोपियोनेट की तैयारी

तीन गर्दन वाले फ्लास्क में एक निश्चित मात्रा में पाइरीडीन मिलाया गया, और फिर उसमें 0.5 ग्राम हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल मिथाइलसेलुलोज मिलाया गया, अभिकारकों को समान रूप से हिलाया गया, और तापमान 110 तक बढ़ा दिया गया।°सी. प्रोपियोनिक एनहाइड्राइड का 1.1 एमएल जोड़ें, 110 पर प्रतिक्रिया करें°2.5 घंटे के लिए सी, गर्म करना बंद करें, कमरे के तापमान पर ठंडा करें, उत्पाद को अवक्षेपित करने के लिए बड़ी मात्रा में विआयनीकृत पानी डालें, सक्शन के साथ फ़िल्टर करें, जब तक एलुएट मध्यम गुण न हो जाए तब तक विआयनीकृत पानी से कई बार धोएं, उत्पाद को सूखा रखें।

1.4 इन्फ्रारेड स्पेक्ट्रोस्कोपी का निर्धारण

हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल मिथाइलसेलुलोज, हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल मिथाइलसेलुलोज एसीटेट, हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल मिथाइलसेलुलोज प्रोपियोनेट और केबीआर को क्रमशः मिश्रित और पीसा गया, और फिर अवरक्त स्पेक्ट्रम निर्धारित करने के लिए गोलियों में दबाया गया।

1.5 प्रतिस्थापन की डिग्री का निर्धारण

0.5 mol/L की सांद्रता के साथ NaOH और HCl समाधान तैयार करें, और सटीक सांद्रता निर्धारित करने के लिए अंशांकन करें; 250 एमएल एर्लेनमेयर फ्लास्क में 0.5 ग्राम हाइड्रॉक्सीप्रोपाइलमिथाइलसेलुलोज एसीटेट (हाइड्रॉक्सीप्रोपाइलमिथाइलसेलुलोज प्रोपियोनिक एसिड एस्टर) का वजन करें, 25 एमएल एसीटोन और फिनोलफथेलिन इंडिकेटर की 3 बूंदें डालें, अच्छी तरह से मिलाएं, फिर 25 एमएल NaOH घोल डालें, हिलाएं और इलेक्ट्रोमैग्नेटिक स्टिरर पर सैपोनिफाई करें। 2 घंटे; जब तक घोल का लाल रंग गायब न हो जाए तब तक एचसीआई के साथ अनुमापन करें, खपत किए गए हाइड्रोक्लोरिक एसिड की मात्रा V1 (V2) रिकॉर्ड करें; हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल मिथाइलसेलुलोज द्वारा उपभोग किए गए हाइड्रोक्लोरिक एसिड की मात्रा V0 को मापने और प्रतिस्थापन की डिग्री की गणना करने के लिए उसी विधि का उपयोग करें।

1.6 घुलनशीलता प्रयोग

उचित मात्रा में सिंथेटिक उत्पाद लें, उन्हें कार्बनिक विलायक में मिलाएं, थोड़ा हिलाएं और पदार्थ के विघटन का निरीक्षण करें।

2. परिणाम और चर्चा

2.1 पाइरीडीन (विलायक) की मात्रा का प्रभाव

हाइड्रॉक्सीप्रोपाइलमिथाइलसेलुलोज एसीटेट और हाइड्रॉक्सीप्रोपाइलमिथाइलसेलुलोज प्रोपियोनेट की आकृति विज्ञान पर पाइरीडीन की विभिन्न मात्रा का प्रभाव। जब विलायक की मात्रा कम होती है, तो यह मैक्रोमोलेक्यूलर श्रृंखला की विस्तारशीलता और सिस्टम की चिपचिपाहट को कम कर देगा, जिससे प्रतिक्रिया प्रणाली के एस्टरीफिकेशन की डिग्री कम हो जाएगी, और उत्पाद एक बड़े द्रव्यमान के रूप में अवक्षेपित हो जाएगा। और जब विलायक की मात्रा बहुत कम होती है, तो अभिकारक आसानी से एक गांठ में बदल जाता है और कंटेनर की दीवार से चिपक जाता है, जो न केवल प्रतिक्रिया के लिए प्रतिकूल है, बल्कि प्रतिक्रिया के बाद उपचार में भी बड़ी असुविधा का कारण बनता है। . हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल मिथाइलसेलुलोज एसीटेट के संश्लेषण में, प्रयुक्त विलायक की मात्रा 150 एमएल/2 ग्राम के रूप में चुनी जा सकती है; हाइड्रोक्सीप्रोपाइल मिथाइलसेलुलोज प्रोपियोनेट के संश्लेषण के लिए, इसे 80 एमएल/0.5 ग्राम के रूप में चुना जा सकता है।

2.2 इन्फ्रारेड स्पेक्ट्रम विश्लेषण

हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल मिथाइलसेलुलोज और हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल मिथाइलसेलुलोज एसीटेट का इन्फ्रारेड तुलना चार्ट। कच्चे माल की तुलना में, उत्पाद हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल मिथाइलसेलुलोज एसीटेट के इन्फ्रारेड स्पेक्ट्रोग्राम में अधिक स्पष्ट परिवर्तन होता है। उत्पाद के अवरक्त स्पेक्ट्रम में, 1740 सेमी-1 पर एक मजबूत शिखर दिखाई दिया, जो दर्शाता है कि कार्बोनिल समूह का उत्पादन किया गया था; इसके अलावा, 3500cm-1 पर OH के खिंचाव कंपन शिखर की तीव्रता कच्चे माल की तुलना में बहुत कम थी, जिससे यह भी संकेत मिलता है कि -OH एक प्रतिक्रिया थी।

कच्चे माल की तुलना में उत्पाद हाइड्रोक्सीप्रोपाइल मिथाइलसेलुलोज प्रोपियोनेट का इन्फ्रारेड स्पेक्ट्रोग्राम भी काफी बदल गया है। उत्पाद के अवरक्त स्पेक्ट्रम में, 1740 सेमी-1 पर एक मजबूत शिखर दिखाई दिया, जो दर्शाता है कि कार्बोनिल समूह का उत्पादन किया गया था; इसके अलावा, 3500 सेमी-1 पर ओएच स्ट्रेचिंग कंपन शिखर की तीव्रता कच्चे माल की तुलना में बहुत कम थी, जिससे यह भी संकेत मिलता है कि ओएच ने प्रतिक्रिया की।

2.3 प्रतिस्थापन की डिग्री का निर्धारण

2.3.1 हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल मिथाइलसेलुलोज एसीटेट की प्रतिस्थापन डिग्री का निर्धारण

चूँकि हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल मिथाइलसेलुलोज की प्रत्येक इकाई में दो एक OH होते हैं, और सेल्युलोज एसीटेट एक OH में H के लिए एक COCH3 को प्रतिस्थापित करके प्राप्त किया जाने वाला उत्पाद है, इसलिए प्रतिस्थापन की सैद्धांतिक अधिकतम डिग्री (Ds) 2 है।

2.3.2 हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल मिथाइलसेलुलोज प्रोपियोनेट के प्रतिस्थापन की डिग्री का निर्धारण

2.4 उत्पाद की घुलनशीलता

संश्लेषित किए गए दो पदार्थों में समान घुलनशीलता विशेषताएं थीं, और हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल मिथाइलसेलुलोज एसीटेट हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल मिथाइलसेलुलोज प्रोपियोनेट की तुलना में थोड़ा अधिक घुलनशील था। सिंथेटिक उत्पाद को एसीटोन, एथिल एसीटेट, एसीटोन/पानी मिश्रित विलायक में घोला जा सकता है और इसमें अधिक चयनात्मकता होती है। इसके अलावा, एसीटोन/पानी मिश्रित विलायक में मौजूद नमी कोटिंग सामग्री के रूप में उपयोग किए जाने पर सेलूलोज़ डेरिवेटिव को अधिक सुरक्षित और पर्यावरण के अनुकूल बना सकती है।

3. निष्कर्ष

(1) हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल मिथाइलसेलुलोज एसीटेट की संश्लेषण स्थितियां इस प्रकार हैं: 2.5 ग्राम हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल मिथाइलसेलुलोज, एस्टरीफिकेशन एजेंट के रूप में एसिटिक एनहाइड्राइड, विलायक के रूप में 150 एमएल पाइरीडीन, 110 पर प्रतिक्रिया तापमान° सी, और प्रतिक्रिया समय 1 घंटा।

(2) हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल मिथाइलसेलुलोज एसीटेट की संश्लेषण स्थितियां हैं: 0.5 ग्राम हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल मिथाइलसेलुलोज, एस्टरीफिकेशन एजेंट के रूप में प्रोपियोनिक एनहाइड्राइड, विलायक के रूप में 80 एमएल पाइरीडीन, 110 पर प्रतिक्रिया तापमान°सी, और प्रतिक्रिया समय 2 .5 घंटे।

(3) इस स्थिति के तहत संश्लेषित सेलूलोज़ डेरिवेटिव सीधे प्रतिस्थापन की अच्छी डिग्री के साथ महीन पाउडर के रूप में होते हैं, और इन दो सेलूलोज़ डेरिवेटिव को एथिल एसीटेट, एसीटोन और एसीटोन/पानी जैसे विभिन्न कार्बनिक सॉल्वैंट्स में भंग किया जा सकता है।