Sintesis Hidroksipropil Metil Selulosa Asetat dan Propionat

Menggunakan hidroksipropil metilselulosa (HPMC) sebagai bahan baku, anhidrida asetat dan anhidrida propionat sebagai bahan esterifikasi, reaksi esterifikasi dalam piridin menghasilkan hidroksipropil metilselulosa asetat dan hidroksipropil metilselulosa Selulosa propionat. Dengan mengubah jumlah pelarut yang digunakan dalam sistem, diperoleh produk dengan sifat dan derajat substitusi yang lebih baik. Derajat substitusi ditentukan dengan metode titrasi, dan produk dikarakterisasi serta diuji kinerjanya. Hasil penelitian menunjukkan bahwa sistem reaksi bereaksi pada suhu 110°C selama 1-2,5 jam, dan air deionisasi digunakan sebagai zat pengendap setelah reaksi, dan produk bubuk dengan derajat substitusi lebih besar dari 1 (derajat substitusi teoritis adalah 2) dapat diperoleh. Ia memiliki kelarutan yang baik dalam berbagai pelarut organik seperti etil ester, aseton, aseton/air, dll.

Kata kunci: hidroksipropil metilselulosa; hidroksipropil metilselulosa asetat; hidroksipropil metilselulosa propionat

Hidroksipropilmetilselulosa (HPMC) adalah senyawa polimer non-ionik dan selulosa eter dengan berbagai kegunaan. Sebagai bahan kimia tambahan yang sangat baik, HPMC sering digunakan di berbagai bidang dan disebut “monosodium glutamat industri”. Hidroksipropil metilselulosa (HPMC) tidak hanya memiliki fungsi pengemulsi, pengental, dan pengikatan yang baik, tetapi juga dapat digunakan untuk menjaga kelembapan dan melindungi koloid. Ini banyak digunakan di berbagai bidang seperti makanan, obat-obatan, pelapis, tekstil, dan pertanian. . Modifikasi hidroksipropil metilselulosa dapat mengubah beberapa sifat-sifatnya, sehingga dapat lebih baik digunakan pada bidang tertentu. Rumus molekul monomernya adalah C10H18O6.

Dalam beberapa tahun terakhir, penelitian tentang turunan hidroksipropil metilselulosa secara bertahap menjadi topik hangat. Dengan memodifikasi hidroksipropil metilselulosa, dapat diperoleh berbagai senyawa turunan dengan sifat berbeda. Misalnya, pengenalan gugus asetil dapat mengubah fleksibilitas film pelapis medis.

Modifikasi hidroksipropil metilselulosa biasanya dilakukan dengan adanya katalis asam seperti asam sulfat pekat. Percobaan biasanya menggunakan asam asetat sebagai pelarut. Kondisi reaksinya rumit dan memakan waktu, serta produk yang dihasilkan memiliki tingkat substitusi yang rendah. (kurang dari 1).

Dalam makalah ini, anhidrida asetat dan anhidrida propionat digunakan sebagai zat esterifikasi untuk memodifikasi hidroksipropil metilselulosa menjadi hidroksipropil metilselulosa asetat dan hidroksipropil metilselulosa propionat. Dengan menelusuri kondisi seperti pemilihan pelarut (piridin), dosis pelarut, dan lain-lain, diharapkan dapat diperoleh produk dengan sifat dan derajat substitusi yang lebih baik melalui metode yang relatif sederhana. Dalam makalah ini, melalui penelitian eksperimental, diperoleh produk target dengan endapan bubuk dan derajat substitusi lebih besar dari 1, yang memberikan beberapa panduan teoritis untuk produksi hidroksipropil metilselulosa asetat dan hidroksipropil metilselulosa propionat.

1. Bagian percobaan

1.1 Bahan dan reagen

Hidroksipropil metilselulosa tingkat farmasi (KIMA CHEMICAL CO.,LTD, 60HD100, fraksi massa metoksil 28%-30%, fraksi massa hidroksipropoksil 7%-12%); asetat anhidrida, AR, Sinopharm Group Chemical Reagent Co., Ltd.; Propionat Anhidrida, AR, Reagen Asia Barat; Pyridine, AR, Reagen Kimia Tianjin Kemiou Co., Ltd.; metanol, etanol, eter, etil asetat, aseton, NaOH dan HCl tersedia secara komersial murni secara analitik.

Mantel pemanas listrik termostat KDM, pengaduk listrik tampilan digital pengukur kecepatan JJ-1A, spektrometer inframerah transformasi NEXUS 670 Fourier.

1.2 Pembuatan hidroksipropil metilselulosa asetat

Piridin dalam jumlah tertentu ditambahkan ke dalam labu leher tiga, kemudian ditambahkan 2,5 g hidroksipropil metilselulosa, reaktan diaduk rata, dan suhu dinaikkan menjadi 110°C. Tambahkan 4 mL asetat anhidrida, bereaksi pada 110°C selama 1 jam, hentikan pemanasan, dinginkan hingga suhu kamar, tambahkan air deionisasi dalam jumlah besar untuk mengendapkan produk, saring dengan penghisap, cuci dengan air deionisasi beberapa kali hingga eluat netral, dan keringkan simpanan produk.

1.3 Pembuatan hidroksipropil metilselulosa propionat

Sejumlah piridin ditambahkan ke dalam labu leher tiga, kemudian 0,5 g hidroksipropil metilselulosa ditambahkan ke dalamnya, reaktan diaduk rata, dan suhu dinaikkan menjadi 110°C. Tambahkan 1,1 mL propionat anhidrida, bereaksi pada 110°C selama 2,5 jam, hentikan pemanasan, dinginkan hingga suhu kamar, tambahkan air deionisasi dalam jumlah besar untuk mengendapkan produk, saring dengan penyedot, cuci dengan air deionisasi beberapa kali hingga eluat bersifat sedang, simpan produk dalam keadaan kering.

1.4 Penentuan spektroskopi inframerah

Hidroksipropil metilselulosa, hidroksipropil metilselulosa asetat, hidroksipropil metilselulosa propionat dan KBr masing-masing dicampur dan digiling, lalu ditekan ke dalam tablet untuk menentukan spektrum inframerah.

1.5 Penentuan derajat substitusi

Siapkan larutan NaOH dan HCl dengan konsentrasi 0,5 mol/L, dan lakukan kalibrasi untuk menentukan konsentrasi yang tepat; timbang 0,5 g hidroksipropilmetilselulosa asetat (ester asam hidroksipropilmetilselulosa propionat) ke dalam labu Erlenmeyer 250 mL, tambahkan 25 mL aseton dan 3 tetes indikator fenolftalein, aduk rata, lalu tambahkan 25 mL larutan NaOH, aduk dan saponifikasi pada pengaduk elektromagnetik untuk 2 jam; titrasi dengan HCI sampai warna merah larutan hilang, catat volume V1 (V2) asam klorida yang dikonsumsi; gunakan metode yang sama untuk mengukur volume V0 asam klorida yang dikonsumsi oleh hidroksipropil metilselulosa, dan menghitung derajat substitusi.

1.6 Eksperimen kelarutan

Ambil produk sintetis secukupnya, tambahkan ke dalam pelarut organik, kocok sedikit, dan amati pembubaran zat tersebut.

2. Hasil dan Pembahasan

2.1 Pengaruh jumlah piridin (pelarut)

Pengaruh jumlah piridin yang berbeda terhadap morfologi hidroksipropilmetilselulosa asetat dan hidroksipropilmetilselulosa propionat. Jika jumlah pelarut lebih sedikit maka akan menurunkan ekstensibilitas rantai makromolekul dan viskositas sistem, sehingga derajat esterifikasi sistem reaksi akan berkurang, dan produk akan diendapkan dalam bentuk massa yang besar. Dan bila jumlah pelarut terlalu rendah, reaktan mudah mengembun menjadi gumpalan dan menempel pada dinding wadah, yang tidak hanya merugikan jalannya reaksi, tetapi juga menyebabkan ketidaknyamanan yang besar pada perawatan setelah reaksi. . Dalam sintesis hidroksipropil metilselulosa asetat, jumlah pelarut yang digunakan dapat dipilih 150 mL/2 g; untuk sintesis hidroksipropil metilselulosa propionat, dapat dipilih sebanyak 80 mL/0,5 g.

2.2 Analisis spektrum inframerah

Bagan perbandingan inframerah hidroksipropil metilselulosa dan hidroksipropil metilselulosa asetat. Dibandingkan dengan bahan bakunya, spektogram inframerah produk hidroksipropil metilselulosa asetat mengalami perubahan yang lebih nyata. Dalam spektrum inframerah produk, puncak kuat muncul pada 1740cm-1, menunjukkan bahwa gugus karbonil dihasilkan; Selain itu, intensitas puncak getaran regangan OH pada 3500cm-1 jauh lebih rendah dibandingkan dengan bahan baku, yang juga menunjukkan bahwa -OH Terjadi reaksi.

Spektogram inframerah produk hidroksipropil metilselulosa propionat juga mengalami perubahan signifikan dibandingkan dengan bahan bakunya. Dalam spektrum inframerah produk, puncak kuat muncul pada 1740 cm-1, menunjukkan bahwa gugus karbonil dihasilkan; Selain itu, intensitas puncak vibrasi ulur OH pada 3500 cm-1 jauh lebih rendah dibandingkan dengan bahan baku, yang juga menunjukkan adanya reaksi OH.

2.3 Penentuan derajat substitusi

2.3.1 Penentuan derajat substitusi hidroksipropil metilselulosa asetat

Karena hidroksipropil metilselulosa memiliki dua satu OH di setiap unit, dan selulosa asetat adalah produk yang diperoleh dengan mensubstitusi satu COCH3 dengan H dalam satu OH, derajat substitusi maksimum (Ds) teoritis adalah 2.

2.3.2 Penentuan derajat substitusi hidroksipropil metilselulosa propionat

2.4 Kelarutan produk

Kedua zat yang disintesis memiliki karakteristik kelarutan yang serupa, dan hidroksipropil metilselulosa asetat sedikit lebih larut dibandingkan hidroksipropil metilselulosa propionat. Produk sintetik dapat dilarutkan dalam pelarut aseton, etil asetat, campuran aseton/air, dan memiliki selektivitas lebih. Selain itu, kadar air yang terkandung dalam pelarut campuran aseton/air dapat membuat turunan selulosa lebih aman dan ramah lingkungan bila digunakan sebagai bahan pelapis.

3. Kesimpulan

(1) Kondisi sintesis hidroksipropil metilselulosa asetat adalah sebagai berikut: 2,5 g hidroksipropil metilselulosa, asetat anhidrida sebagai zat esterifikasi, 150 mL piridin sebagai pelarut, suhu reaksi pada 110° C, dan waktu reaksi 1 jam.

(2) Kondisi sintesis hidroksipropil metilselulosa asetat adalah: 0,5 g hidroksipropil metilselulosa, propionat anhidrida sebagai zat esterifikasi, 80 mL piridin sebagai pelarut, suhu reaksi pada 110°C, dan waktu reaksi 2,5 jam.

(3) Turunan selulosa yang disintesis pada kondisi ini langsung berbentuk serbuk halus dengan derajat substitusi yang baik, dan kedua turunan selulosa tersebut dapat dilarutkan dalam berbagai pelarut organik seperti etil asetat, aseton, dan aseton/air.