Hidroxi-propil-metil-cellulóz-acetát és -propionát szintézise

Hidroxi-propil-metil-cellulóz (HPMC) nyersanyag, ecetsavanhidrid és propionsavanhidrid észterezőszerként a piridinben végzett észterezési reakció során hidroxi-propil-metil-cellulóz-acetátot és hidroxi-propil-metil-cellulóz-cellulóz-propionátot készítettek. A rendszerben használt oldószer mennyiségének változtatásával jobb tulajdonságú és helyettesítési fokú terméket kaptunk. A szubsztitúciós fokot titrálási módszerrel határoztuk meg, a terméket jellemeztük és teljesítményét teszteltük. Az eredmények azt mutatták, hogy a reakciórendszer 110 °C-on reagált°C-on 1-2,5 órán át, és a reakció után kicsapószerként ionmentesített vizet használtunk, és 1-nél nagyobb szubsztitúciós fokú porszerű termékeket kaptunk (az elméleti helyettesítési fok 2 volt). Jól oldódik különböző szerves oldószerekben, például etil-észterben, acetonban, acetonban/vízben stb.

Kulcsszavak: hidroxipropil metil-cellulóz; hidroxi-propil-metil-cellulóz-acetát; hidroxi-propil-metil-cellulóz-propionát

A hidroxi-propil-metil-cellulóz (HPMC) egy nemionos polimer vegyület és egy cellulóz-éter, amely széles körben használható. Kiváló kémiai adalékként a HPMC-t gyakran használják különféle területeken, és „ipari mononátrium-glutamátnak” nevezik. A hidroxi-propil-metil-cellulóz (HPMC) nemcsak jó emulgeáló, sűrítő és megkötő funkcióval rendelkezik, hanem a nedvesség fenntartására és a kolloidok védelmére is használható. Széles körben használják számos területen, mint például az élelmiszeripar, az orvostudomány, a bevonatok, a textilgyártás és a mezőgazdaság. . A hidroxi-propil-metil-cellulóz módosítása megváltoztathatja egyes tulajdonságait, így bizonyos területen jobban használható. Monomerének molekulaképlete C10H18O6.

Az elmúlt években a hidroxi-propil-metil-cellulóz-származékok kutatása fokozatosan népszerűvé vált. A hidroxi-propil-metil-cellulóz módosításával különféle, eltérő tulajdonságú származékok állíthatók elő. Például az acetilcsoportok bevezetése megváltoztathatja az orvosi bevonatfilmek rugalmasságát.

A hidroxi-propil-metil-cellulóz módosítását általában savas katalizátor, például tömény kénsav jelenlétében hajtják végre. A kísérlet általában ecetsavat használ oldószerként. A reakciókörülmények nehézkesek és időigényesek, és a kapott termék csekély mértékben helyettesíthető. (1-nél kevesebb).

Ebben a cikkben ecetsavanhidridet és propionsavanhidridet használtak észterezőszerként a hidroxi-propil-metil-cellulóz módosítására hidroxi-propil-metil-cellulóz-acetát és hidroxi-propil-metil-cellulóz-propionát előállítására. Az olyan feltételek feltárásával, mint az oldószer kiválasztása (piridin), az oldószer adagolása stb., remélhetőleg egy viszonylag egyszerű módszerrel jobb tulajdonságokkal és helyettesítési fokú termékhez juthatunk. Ebben a cikkben kísérleti kutatások révén porszerű csapadékot és 1-nél nagyobb szubsztitúciós fokú célterméket kaptunk, amely némi elméleti útmutatást adott a hidroxi-propil-metil-cellulóz-acetát és a hidroxi-propil-metil-cellulóz-propionát előállításához.

1. Kísérleti rész

1.1 Anyagok és reagensek

Gyógyszerészeti minőségű hidroxi-propil-metil-cellulóz (KIMA CHEMICAL CO.,LTD, 60HD100, metoxil tömeghányad 28%-30%, hidroxi-propoxil tömeghányad 7%-12%); ecetsavanhidrid, AR, Sinopharm Group Chemical Reagent Co., Ltd.; Propion-anhidrid, AR, Nyugat-Ázsia reagens; Pyridine, AR, Tianjin Kemiou Chemical Reagent Co., Ltd.; A metanol, az etanol, az éter, az etil-acetát, az aceton, a NaOH és a HCl a kereskedelemben analitikailag tiszta.

KDM termosztát elektromos fűtőköpeny, JJ-1A sebességmérő digitális kijelzős elektromos keverő, NEXUS 670 Fourier transzformációs infravörös spektrométer.

1.2 Hidroxi-propil-metil-cellulóz-acetát előállítása

A háromnyakú lombikba bizonyos mennyiségű piridint, majd 2,5 g hidroxi-propil-metil-cellulózt adtunk, a reagenseket egyenletesen kevertük, és a hőmérsékletet 110 °C-ra emeltük.°C. Adjunk hozzá 4 ml ecetsavanhidridet, és reagáltassuk 110 °C-on°C-on 1 órán át, a melegítést leállítjuk, szobahőmérsékletre hűtjük, nagy mennyiségű ionmentesített vizet adunk hozzá, hogy a termék kicsapódjon, leszívással szűrjük, többször mossuk ionmentes vízzel, amíg az eluátum semleges nem lesz, majd szárítjuk a terméket.

1.3. Hidroxi-propil-metil-cellulóz-propionát előállítása

A háromnyakú lombikba bizonyos mennyiségű piridint, majd 0,5 g hidroxi-propil-metil-cellulózt adtunk, a reagenseket egyenletesen kevertük, és a hőmérsékletet 110 °C-ra emeltük.°C. Adjunk hozzá 1,1 ml propionsav-anhidridet, és reagáltassuk 110 °C-on°C-on 2,5 órán át, a melegítést leállítjuk, szobahőmérsékletre hűtjük, nagy mennyiségű ionmentesített vizet adunk hozzá, hogy a termék kicsapódjon, leszívással leszűrjük, ionmentes vízzel többször mossuk, amíg az eluátum közepes tulajdonságú nem lesz, a terméket szárazon tároljuk.

1.4 Az infravörös spektroszkópia meghatározása

A hidroxi-propil-metil-cellulózt, a hidroxi-propil-metil-cellulóz-acetátot, a hidroxi-propil-metil-cellulóz-propionátot és a KBr-t összekevertük és őröltük, majd tablettákká préseltük az infravörös spektrum meghatározásához.

1.5 A helyettesítés mértékének meghatározása

Készítsen 0,5 mol/l koncentrációjú NaOH és HCl oldatokat, és végezzen kalibrálást a pontos koncentráció meghatározásához; mérjünk be 0,5 g hidroxi-propil-metil-cellulóz-acetátot (hidroxi-propil-metil-cellulóz-propionsav-észter) egy 250 ml-es Erlenmeyer-lombikba, adjunk hozzá 25 ml acetont és 3 csepp fenolftalein indikátort, jól keverjük össze, majd adjunk hozzá 25 ml NaOH-oldatot elektromágneses keverővel, keverjük és szappanozzuk 2 óra; titráljuk sósavval, amíg az oldat vörös színe el nem tűnik, feljegyezzük az elfogyasztott sósav térfogatát V1 (V2); Ugyanezzel a módszerrel mérjük meg a hidroxi-propil-metil-cellulóz által elfogyasztott sósav V0 térfogatát, és számítsuk ki a helyettesítés mértékét.

1.6 Oldhatósági kísérlet

Vegyünk megfelelő mennyiségű szintetikus terméket, adjuk hozzá a szerves oldószerhez, rázzuk össze kissé, és figyeljük meg az anyag oldódását.

2. Eredmények és megbeszélés

2.1 A piridin (oldószer) mennyiségének hatása

Különböző mennyiségű piridin hatása a hidroxi-propil-metil-cellulóz-acetát és a hidroxi-propil-metil-cellulóz-propionát morfológiájára. Ha az oldószer mennyisége kisebb, az csökkenti a makromolekuláris lánc nyújthatóságát és a rendszer viszkozitását, így a reakciórendszer észterezési foka csökken, és a termék nagy tömegben válik ki. Ha pedig túl alacsony az oldószer mennyisége, a reagens könnyen csomóvá kondenzálódik és a tartály falához tapad, ami nem csak a reakció lefolytatása szempontjából kedvezőtlen, hanem a reakció utáni kezelésben is nagy kényelmetlenséget okoz. . A hidroxi-propil-metil-cellulóz-acetát szintézisénél az alkalmazott oldószer mennyisége 150 ml/2 g; hidroxi-propil-metil-cellulóz-propionát szintéziséhez 80 ml/0,5 g mennyiségben választható.

2.2 Infravörös spektrum elemzés

A hidroxi-propil-metil-cellulóz és a hidroxi-propil-metil-cellulóz-acetát infravörös összehasonlító diagramja. A hidroxi-propil-metil-cellulóz-acetát termék infravörös spektrogramja a nyersanyaghoz képest nyilvánvalóbb változást mutat. A termék infravörös spektrumában egy erős csúcs jelent meg 1740 cm-1-nél, ami azt jelzi, hogy karbonilcsoport képződik; ráadásul az OH nyújtó rezgéscsúcsának intenzitása 3500cm-1-nél jóval alacsonyabb volt, mint a nyersanyagé, ami azt is jelezte, hogy -OH Reakció volt.

A hidroxi-propil-metil-cellulóz-propionát termék infravörös spektrogramja is jelentősen megváltozott az alapanyaghoz képest. A termék infravörös spektrumában egy erős csúcs jelent meg 1740 cm-1-nél, ami azt jelzi, hogy karbonilcsoport képződik; emellett az OH nyújtási rezgéscsúcs intenzitása 3500 cm-1-nél jóval alacsonyabb volt, mint a nyersanyagé, ami azt is jelzi, hogy egy OH reagált.

2.3 A helyettesítés mértékének meghatározása

2.3.1 A hidroxi-propil-metil-cellulóz-acetát helyettesítési fokának meghatározása

Mivel a hidroxi-propil-metil-cellulóz egységenként két-egy OH-t tartalmaz, és a cellulóz-acetát olyan termék, amelyet úgy kapnak, hogy egy OH-ban egy COCH3-at helyettesítenek H-val, az elméleti maximális helyettesítési fok (Ds) 2.

2.3.2. A hidroxi-propil-metil-cellulóz-propionát helyettesítési fokának meghatározása

2.4 A termék oldhatósága

A két szintetizált anyag oldhatósági jellemzői hasonlóak voltak, és a hidroxi-propil-metil-cellulóz-acetát valamivel jobban oldódott, mint a hidroxi-propil-metil-cellulóz-propionát. A szintetikus termék acetonban, etil-acetátban, aceton/víz elegyben oldható, és nagyobb a szelektivitása. Ezenkívül az aceton/víz kevert oldószerben lévő nedvesség biztonságosabbá és környezetbarátabbá teheti a cellulózszármazékokat, ha bevonóanyagként használják őket.

3. Következtetés

(1) A hidroxi-propil-metil-cellulóz-acetát szintéziskörülményei a következők: 2,5 g hidroxi-propil-metil-cellulóz, észterezőszerként ecetsavanhidrid, oldószerként 150 ml piridin, a reakció hőmérséklete 110 °C.° C, és a reakcióidő 1 óra.

(2) A hidroxi-propil-metil-cellulóz-acetát szintézis körülményei: 0,5 g hidroxi-propil-metil-cellulóz, észterezőszerként propionsavanhidrid, oldószerként 80 ml piridin, a reakció hőmérséklete 110 °C.°C és reakcióidő 2,5 óra.

(3) Az ilyen körülmények között szintetizált cellulózszármazékok közvetlenül finom porok formájában, jó szubsztitúciós fokúak, és ez a két cellulózszármazék különféle szerves oldószerekben, például etil-acetátban, acetonban és aceton/vízben oldható.