Հիդրօքսիպրոպիլ մեթիլ ցելյուլոզային ացետատի և պրոպիոնատի սինթեզ

Օգտագործելով հիդրօքսիպրոպիլմեթիլցելյուլոզա (HPMC) որպես հումք, քացախաթթվի անհիդրիդ և պրոպիոնային անհիդրիդ՝ որպես էսթերիֆիկացման նյութեր, պիրիդինի մեջ էսթերֆիկացման ռեակցիան պատրաստել է հիդրօքսիպրոպիլ մեթիլցելյուլոզա ացետատ և հիդրօքսիպրոպիլ մեթիլցելյուլոզա Ցելյուլոզային պրոպիոնատ: Համակարգում օգտագործվող լուծիչի քանակությունը փոխելով՝ ստացվել է ավելի լավ հատկություններով և փոխարինման աստիճանով արտադրանք։ Փոխարինման աստիճանը որոշվել է տիտրման մեթոդով, և արտադրանքը բնութագրվել և փորձարկվել է կատարողականի համար: Արդյունքները ցույց են տվել, որ ռեակցիայի համակարգը արձագանքել է 110°C-ն 1-2,5 ժամվա ընթացքում, իսկ ռեակցիայից հետո որպես նստեցնող նյութ օգտագործվել է դեիոնացված ջուր, և կարելի է ստանալ 1-ից ավելի փոխարինման աստիճանով փոշիացված արտադրանք (փոխարինման տեսական աստիճանը 2-ն էր): Այն լավ լուծելի է տարբեր օրգանական լուծիչներում, ինչպիսիք են էթիլ էսթերը, ացետոնը, ացետոնը/ջուրը և այլն:

Բանալի բառեր: հիդրօքսիպրոպիլ մեթիլցելյուլոզա; հիդրօքսիպրոպիլ մեթիլցելյուլոզայի ացետատ; հիդրօքսիպրոպիլ մեթիլցելյուլոզայի պրոպիոնատ

Հիդրօքսիպրոպիլմեթիլցելյուլոզը (HPMC) ոչ իոնային պոլիմերային միացություն է և ցելյուլոզային եթեր, կիրառման լայն շրջանակով: Որպես հիանալի քիմիական հավելում, HPMC-ն հաճախ օգտագործվում է տարբեր ոլորտներում և կոչվում է «արդյունաբերական մոնոսոդիումի գլուտամատ»: Հիդրօքսիպրոպիլ մեթիլցելյուլոզը (HPMC) ոչ միայն լավ էմուլգացնող, խտացնող և կապող գործառույթներ ունի, այլև կարող է օգտագործվել խոնավությունը պահպանելու և կոլոիդները պաշտպանելու համար: Այն լայնորեն օգտագործվում է բազմաթիվ ոլորտներում, ինչպիսիք են սննդամթերքը, բժշկությունը, ծածկույթները, տեքստիլը և գյուղատնտեսությունը: . Հիդրօքսիպրոպիլ մեթիլցելյուլոզայի փոփոխությունը կարող է փոխել դրա որոշ հատկություններ, որպեսզի այն ավելի լավ օգտագործվի որոշակի ոլորտում: Նրա մոնոմերի մոլեկուլային բանաձևը C10H18O6 է։

Վերջին տարիներին հիդրօքսիպրոպիլ մեթիլցելյուլոզայի ածանցյալների վերաբերյալ հետազոտություններն աստիճանաբար դարձել են թեժ կետ: Հիդրօքսիպրոպիլմեթիլցելյուլոզայի փոփոխությամբ կարելի է ձեռք բերել տարբեր հատկություններով տարբեր ածանցյալ միացություններ։ Օրինակ, ացետիլային խմբերի ներմուծումը կարող է փոխել բժշկական ծածկույթի ֆիլմերի ճկունությունը:

Հիդրօքսիպրոպիլ մեթիլցելյուլոզայի փոփոխությունը սովորաբար իրականացվում է թթվային կատալիզատորի առկայության դեպքում, ինչպիսին է խտացված ծծմբաթթուն: Փորձի ժամանակ սովորաբար օգտագործվում է քացախաթթու որպես լուծիչ: Ռեակցիայի պայմանները ծանր են և ժամանակատար, և ստացված արտադրանքը փոխարինման ցածր աստիճան ունի: (1-ից պակաս):

Այս հոդվածում քացախաթթու անհիդրիդը և պրոպիոնային անհիդրիդը օգտագործվել են որպես էսթերիֆիկացման միջոցներ՝ հիդրօքսիպրոպիլ մեթիլցելյուլոզը փոփոխելու համար՝ հիդրօքսիպրոպիլ մեթիլցելյուլոզա ացետատ և հիդրօքսիպրոպիլ մեթիլցելյուլոզային պրոպիոնատ պատրաստելու համար: Ուսումնասիրելով այնպիսի պայմաններ, ինչպիսիք են լուծիչների ընտրությունը (պիրիդին), լուծիչի չափաբաժինը և այլն, հույս կա, որ ավելի լավ հատկություններով և փոխարինման աստիճանով արտադրանք կարելի է ձեռք բերել համեմատաբար պարզ մեթոդով: Այս փաստաթղթում, փորձարարական հետազոտության միջոցով, ստացվել է փոշու նստվածքով և 1-ից ավելի փոխարինման աստիճանով թիրախային արտադրանքը, որը տեսական ուղեցույց է տվել հիդրօքսիպրոպիլ մեթիլցելյուլոզա ացետատի և հիդրօքսիպրոպիլ մեթիլցելյուլոզայի պրոպիոնատի արտադրության համար:

1. Փորձարարական մաս

1.1 Նյութեր և ռեակտիվներ

Դեղագործական կարգի հիդրօքսիպրոպիլ մեթիլցելյուլոզա (KIMA CHEMICAL CO.,LTD, 60HD100, մետօքսիլ զանգվածային բաժին 28%-30%, հիդրօքսիպրոպոքսիլ զանգվածային բաժին 7%-12%); քացախային անհիդրիդ, AR, Sinopharm Group Chemical Reagent Co., Ltd.; Propionic Anhydride, AR, Արևմտյան Ասիայի ռեագենտ; Pyridine, AR, Tianjin Kemiou Chemical Reagent Co., Ltd.; մեթանոլը, էթանոլը, եթերը, էթիլացետատը, ացետոնը, NaOH-ը և HCl-ը առևտրում հասանելի են անալիտիկ մաքուր վիճակում:

KDM թերմոստատի էլեկտրական ջեռուցման թիկնոց, JJ-1A արագությունը չափող թվային էկրան, էլեկտրական խառնիչ, NEXUS 670 Fourier տրանսֆորմացիոն ինֆրակարմիր սպեկտրոմետր:

1.2 Հիդրօքսիպրոպիլ մեթիլցելյուլոզ ացետատի պատրաստում

Երեք պարանոցով կոլբայի մեջ ավելացվել է որոշակի քանակությամբ պիրիդին, այնուհետև դրան ավելացվել է 2,5 գ հիդրօքսիպրոպիլմեթիլցելյուլոզա, ռեակտիվները հավասարաչափ խառնվել են և ջերմաստիճանը բարձրացվել է մինչև 110:°Գ. Ավելացնել 4 մլ քացախաթթվի անհիդրիդ, արձագանքել 110-ում°C 1 ժամով, դադարեցրեք տաքացումը, սառեցրեք սենյակային ջերմաստիճանում, ավելացրեք մեծ քանակությամբ դեիոնացված ջուր՝ արտադրանքը նստեցնելու համար, զտեք ներծծման միջոցով, լվացեք դեոնացված ջրով մի քանի անգամ մինչև լուծույթը չեզոքանա, և չորացրեք արտադրանքը:

1.3 Հիդրօքսիպրոպիլ մեթիլցելյուլոզային պրոպիոնատի պատրաստում

Երեք պարանոցի կոլբայի մեջ ավելացվել է որոշակի քանակությամբ պիրիդին, այնուհետև դրան ավելացվել է 0,5 գ հիդրօքսիպրոպիլմեթիլցելյուլոզա, ռեակտիվները հավասարաչափ խառնել են և ջերմաստիճանը բարձրացվել է մինչև 110:°Գ. Ավելացնել 1,1 մլ պրոպիոնային անհիդրիդ, արձագանքել 110°C 2,5 ժամով, դադարեցրեք տաքացումը, սառեցրեք սենյակային ջերմաստիճանում, ավելացրեք մեծ քանակությամբ դեիոնացված ջուր՝ արտադրանքը նստեցնելու համար, զտեք ներծծմամբ, լվացեք դեոնացված ջրով մի քանի անգամ, մինչև լուծույթը դառնա միջին հատկություն, պահեք արտադրանքը չոր վիճակում:

1.4 Ինֆրակարմիր սպեկտրոսկոպիայի որոշում

Հիդրօքսիպրոպիլ մեթիլցելյուլոզը, հիդրօքսիպրոպիլ մեթիլցելյուլոզացետատը, հիդրօքսիպրոպիլ մեթիլցելյուլոզայի պրոպիոնատը և KBr-ը համապատասխանաբար խառնվել և մանրացվել են, այնուհետև սեղմվել են հաբերի մեջ՝ որոշելու ինֆրակարմիր սպեկտրը:

1.5 Փոխարինման աստիճանի որոշում

Պատրաստել NaOH և HCl լուծույթներ 0,5 մոլ/լ կոնցենտրացիայով և կատարել ստուգաչափում՝ ճշգրիտ կոնցենտրացիան որոշելու համար. կշռում են 0,5 գ հիդրօքսիպրոպիլմեթիլցելյուլոզայի ացետատ (հիդրօքսիպրոպիլմեթիլցելյուլոզային պրոպիոնաթթվի էսթեր) 250 մլ Էրլենմայերի կոլբայի մեջ, ավելացնում ենք 25 մլ ացետոն և 3 կաթիլ ֆենոլֆթալեինի ցուցիչ, լավ խառնում ենք, այնուհետև ավելացնում ենք 25 մլ NaOH սապոնացնող լուծույթ՝ էլեկտրամագնիսացնող լուծույթի համար, 2 ժ; տիտրել HCI-ով, մինչև լուծույթի կարմիր գույնը չվերանա, գրանցել սպառված աղաթթվի V1 (V2) ծավալը. օգտագործեք նույն մեթոդը հիդրօքսիպրոպիլմեթիլցելյուլոզով սպառված հիդրոքլորաթթվի V0 ծավալը և հաշվարկելու փոխարինման աստիճանը:

1.6 Լուծելիության փորձ

Վերցրեք համապատասխան քանակությամբ սինթետիկ արտադրանք, ավելացրեք դրանք օրգանական լուծիչի մեջ, մի փոքր թափահարեք և դիտեք նյութի լուծարումը:

2. Արդյունքներ և քննարկում

2.1 Պիրիդինի քանակի ազդեցությունը (լուծիչ)

Պիրիդինի տարբեր քանակությունների ազդեցությունը հիդրօքսիպրոպիլմեթիլցելյուլոզացետատի և հիդրօքսիպրոպիլմեթիլցելյուլոզայի պրոպիոնատի մորֆոլոգիայի վրա: Երբ լուծիչի քանակն ավելի քիչ է, այն կնվազեցնի մակրոմոլեկուլային շղթայի ընդարձակումը և համակարգի մածուցիկությունը, այնպես որ ռեակցիայի համակարգի էսթերիֆիկացման աստիճանը կնվազի, և արտադրանքը կտեղավորվի մեծ զանգվածի տեսքով: Իսկ երբ լուծիչի քանակը չափազանց փոքր է, ռեակտիվը հեշտությամբ խտանում է գունդի մեջ և կպչում տարայի պատին, ինչը ոչ միայն անբարենպաստ է ռեակցիայի իրականացման համար, այլև մեծ անհարմարություն է պատճառում ռեակցիայից հետո բուժմանը։ . Հիդրօքսիպրոպիլ մեթիլցելյուլոզ ացետատի սինթեզում օգտագործվող լուծիչի քանակը կարող է ընտրվել 150 մլ/2 գ; հիդրօքսիպրոպիլ մեթիլցելյուլոզային պրոպիոնատի սինթեզի համար այն կարող է ընտրվել որպես 80 մլ/0,5 գ:

2.2 Ինֆրակարմիր սպեկտրի վերլուծություն

Հիդրօքսիպրոպիլ մեթիլցելյուլոզայի և հիդրօքսիպրոպիլ մեթիլցելյուլոզայի ացետատի ինֆրակարմիր համեմատության աղյուսակը: Հումքի համեմատությամբ, հիդրօքսիպրոպիլ մեթիլցելյուլոզ ացետատի արտադրանքի ինֆրակարմիր սպեկտրոգրամը ավելի ակնհայտ փոփոխություն ունի։ Արտադրանքի ինֆրակարմիր սպեկտրում ուժեղ գագաթնակետ է հայտնվել 1740 սմ-1, ինչը ցույց է տալիս, որ արտադրվել է կարբոնիլ խումբ; Բացի այդ, OH-ի ձգվող թրթռման գագաթնակետի ինտենսիվությունը 3500սմ-1-ում շատ ավելի ցածր է եղել, քան հումքի, ինչը նաև ցույց է տալիս, որ -OH եղել է ռեակցիա:

Հումքի համեմատ զգալիորեն փոխվել է նաև հիդրօքսիպրոպիլմեթիլցելյուլոզային պրոպիոնատի արտադրանքի ինֆրակարմիր սպեկտրոգրամը: Արտադրանքի ինֆրակարմիր սպեկտրում ուժեղ գագաթնակետ է հայտնվել 1740 սմ-1, ինչը ցույց է տալիս, որ արտադրվել է կարբոնիլ խումբ; Բացի այդ, OH ձգվող թրթռման գագաթնակետային ինտենսիվությունը 3500 սմ-1-ում շատ ավելի ցածր է եղել, քան հումքի, ինչը նաև ցույց է տալիս, որ OH արձագանքել է:

2.3 Փոխարինման աստիճանի որոշում

2.3.1 Հիդրօքսիպրոպիլմեթիլցելյուլոզացետատի փոխարինման աստիճանի որոշում

Քանի որ հիդրօքսիպրոպիլմեթիլցելյուլոզը յուրաքանչյուր միավորում ունի երկու մեկ OH, իսկ բջջանյութի ացետատը արտադրանք է, որը ստացվում է մեկ OH-ում H-ով մեկ COCH3-ով փոխարինելով, փոխարինման տեսական առավելագույն աստիճանը (Ds) 2 է:

2.3.2 Հիդրօքսիպրոպիլմեթիլցելյուլոզային պրոպիոնատի փոխարինման աստիճանի որոշում

2.4 Արտադրանքի լուծելիությունը

Սինթեզված երկու նյութերն ունեին լուծելիության միանման բնութագրեր, և հիդրօքսիպրոպիլ մեթիլցելյուլոզայի ացետատը մի փոքր ավելի լուծելի էր, քան հիդրօքսիպրոպիլ մեթիլցելյուլոզայի պրոպիոնատը: Սինթետիկ արտադրանքը կարող է լուծվել ացետոնի, էթիլացետատի, ացետոնի/ջրի խառնված լուծիչի մեջ և ունի ավելի ընտրողականություն: Բացի այդ, ացետոն/ջուր խառնված լուծիչում պարունակվող խոնավությունը կարող է ցելյուլոզայի ածանցյալները դարձնել ավելի անվտանգ և էկոլոգիապես մաքուր, երբ օգտագործվում են որպես ծածկույթի նյութեր:

3. Եզրակացություն

(1) Հիդրօքսիպրոպիլմեթիլցելյուլոզացետատի սինթեզի պայմանները հետևյալն են.° C, իսկ արձագանքման ժամանակը 1 ժ.

(2) Հիդրօքսիպրոպիլ մեթիլցելյուլոզ ացետատի սինթեզի պայմաններն են՝ 0,5 գ հիդրօքսիպրոպիլ մեթիլցելյուլոզա, պրոպիոնային անհիդրիդ՝ որպես էսթերիֆիկացման միջոց, 80 մլ պիրիդին որպես լուծիչ, ռեակցիայի ջերմաստիճանը 110-ում։°C, և արձագանքման ժամանակը 2,5 ժամ:

(3) Այս պայմաններում սինթեզված ցելյուլոզայի ածանցյալները ուղղակիորեն գտնվում են նուրբ փոշու տեսքով՝ փոխարինման լավ աստիճանով, և այս երկու ցելյուլոզային ածանցյալները կարող են լուծվել տարբեր օրգանական լուծիչների մեջ, ինչպիսիք են էթիլացետատը, ացետոնը և ացետոնը/ջուրը: