ヒドロキシプロピルメチルセルロースアセテートおよびプロピオネートの合成

原料としてヒドロキシプロピルメチルセルロース（HPMC）、エステル化剤として無水酢酸および無水プロピオン酸を使用し、ピリジン中でのエステル化反応によりヒドロキシプロピルメチルセルロースアセテートおよびヒドロキシプロピルメチルセルロースプロピオン酸セルロースを製造した。系内で使用する溶媒量を変えることにより、より優れた物性と置換度を備えた生成物が得られました。置換度は滴定法によって決定され、製品の特性が評価され、性能がテストされました。結果は、反応系が110℃で反応していることを示した。°反応後、脱イオン水を沈殿剤として使用し、置換度１以上（理論置換度２）の粉末状生成物を得ることができた。エチルエステル、アセトン、アセトン/水などの各種有機溶媒への溶解性に優れています。

キーワード: ヒドロキシプロピル メチルセルロース; ヒドロキシプロピルメチルセルロースアセテート；ヒドロキシプロピルメチルセルロースプロピオネート

ヒドロキシプロピルメチルセルロース (HPMC) は、非イオン性高分子化合物であり、幅広い用途に使用されるセルロース エーテルです。 HPMCは優れた化学添加剤として様々な分野で多用されており、「工業用グルタミン酸ナトリウム」と呼ばれています。ヒドロキシプロピル メチルセルロース (HPMC) は、優れた乳化、増粘、結合機能があるだけでなく、水分を維持し、コロイドを保護するためにも使用できます。食品、医療、コーティング、繊維、農業などの多くの分野で広く使用されています。 。ヒドロキシプロピルメチルセルロースを修飾すると、その特性の一部が変化し、特定の分野でより適切に使用できるようになります。モノマーの分子式は C10H18O6 です。

近年、ヒドロキシプロピルメチルセルロース誘導体の研究が徐々に注目を集めています。ヒドロキシプロピルメチルセルロースを修飾することで、性質の異なるさまざまな誘導体化合物を得ることができます。例えば、アセチル基の導入により、医療用コーティングフィルムの柔軟性が変化する可能性があります。

ヒドロキシプロピルメチルセルロースの変性は、通常、濃硫酸などの酸触媒の存在下で行われる。実験では通常、溶媒として酢酸が使用されます。反応条件は煩雑で時間がかかり、得られる生成物の置換度は低くなります。 (1 未満)。

この論文では、無水酢酸および無水プロピオン酸をエステル化剤として使用してヒドロキシプロピルメチルセルロースを変性し、ヒドロキシプロピルメチルセルロースアセテートおよびヒドロキシプロピルメチルセルロースプロピオネートを調製した。溶媒の選択（ピリジン）、溶媒の投与量などの条件を検討することで、比較的簡単な方法でより優れた特性と置換度を備えた生成物が得られることが期待されます。この論文では、実験研究を通じて、粉末状の沈殿物と置換度が 1 を超える目的生成物が得られ、ヒドロキシプロピル メチルセルロース アセテートおよびヒドロキシプロピル メチルセルロース プロピオネートの製造に関する理論的指針が提供されました。

1. 実験部分

1.1 材料と試薬

医薬品グレードのヒドロキシプロピルメチルセルロース（KIMA CHEMICAL CO.,LTD、60HD100、メトキシル質量分率 28%-30%、ヒドロキシプロポキシル質量分率 7%-12%）。無水酢酸、AR、シノファームグループ化学試薬有限公司;プロピオン酸無水物、AR、西アジア試薬。ピリジン、アーカンソー州、天津科美王化学試薬有限公司;メタノール、エタノール、エーテル、酢酸エチル、アセトン、NaOH、および HCl は分析的に純粋なものが市販されています。

KDM サーモスタット電気加熱マントル、JJ-1A 速度測定デジタル表示電気スターラー、NEXUS 670 フーリエ変換赤外分光計。

1.2 ヒドロキシプロピルメチルセルロースアセテートの調製

一定量のピリジンを三口フラスコに加え、次にヒドロキシプロピルメチルセルロース２．５ｇを加え、反応物を均一に撹拌し、温度を１１０℃に上昇させた。°C. 無水酢酸 4 mL を加え、110 ℃で反応させます。°３℃で１時間放置し、加熱を止め、室温まで冷却し、大量の脱イオン水を加えて生成物を沈殿させ、吸引濾過し、溶出液が中性になるまで脱イオン水で数回洗浄し、生成物を乾燥させて保存する。

1.3 ヒドロキシプロピルメチルセルロースプロピオネートの調製

一定量のピリジンを三口フラスコに加え、次いでヒドロキシプロピルメチルセルロース０．５ｇを加え、反応物を均一に撹拌し、温度を１１０℃に上昇させた。°C. 無水プロピオン酸 1.1 mL を加え、110 ℃で反応させます。°３℃で２．５時間放置し、加熱を止め、室温まで冷却し、大量の脱イオン水を加えて生成物を沈殿させ、吸引濾過し、溶出液が中程度の性状になるまで脱イオン水で数回洗浄し、生成物を乾燥させて保管する。

1.4 赤外分光法の測定

ヒドロキシプロピルメチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロースアセテート、ヒドロキシプロピルメチルセルロースプロピオネート、およびＫＢｒをそれぞれ混合および粉砕し、次いで圧縮して錠剤にし、赤外スペクトルを測定した。

1.5 置換度の決定

濃度 0.5 mol/L の NaOH および HCl 溶液を準備し、校正を実行して正確な濃度を決定します。ヒドロキシプロピルメチルセルロースアセテート（ヒドロキシプロピルメチルセルロースプロピオン酸エステル）0.5 gを250 mLの三角フラスコに秤量し、アセトン25 mLとフェノールフタレイン指示薬3滴を加えてよく混合し、次にNaOH溶液25 mLを加え、電磁スターラーで撹拌し、けん化します。 2時間。溶液の赤色が消えるまでＨＣｌで滴定し、消費された塩酸の量Ｖ１（Ｖ２）を記録する。同様の方法でヒドロキシプロピルメチルセルロースが消費した塩酸量V0を測定し、置換度を計算します。

1.6 溶解度の実験

合成生成物を適量とり、有機溶媒に加え、軽く振り、物質の溶解を観察します。

2. 結果と考察

2.1 ピリジン（溶媒）量の影響

ヒドロキシプロピルメチルセルロースアセテートおよびヒドロキシプロピルメチルセルロースプロピオネートの形態に対するピリジンの異なる量の影響。溶媒の量が少ないと高分子鎖の伸長性が低下し、系の粘度が低下するため、反応系のエステル化度が低下し、生成物が大きな塊として析出する。また、溶媒の量が少なすぎると、反応物が凝集して塊になりやすくなり、容器壁に付着しやすくなり、反応を進行させるのに好ましくないばかりでなく、反応後の処理に多大な不都合を引き起こす。 。ヒドロキシプロピルメチルセルロースアセテートの合成では、使用する溶媒の量は150 mL/2 gとして選択できます。ヒドロキシプロピルメチルセルロースプロピオネートの合成の場合、80 mL/0.5 g として選択できます。

2.2 赤外スペクトル分析

ヒドロキシプロピルメチルセルロースとヒドロキシプロピルメチルセルロースアセテートの赤外線比較チャート。原料と比較して、生成物ヒドロキシプロピルメチルセルロースアセテートの赤外スペクトログラムには、より明らかな変化が見られます。生成物の赤外スペクトルでは、1740cm-1 に強いピークが現れ、カルボニル基が生成されたことを示しました。さらに、3500cm-1におけるOHの伸縮振動ピークの強度は原料のものよりもはるかに低く、これも-OH反応があることを示していました。

製品であるヒドロキシプロピルメチルセルロースプロピオネートの赤外スペクトログラムも、原料と比較して大きく変化しました。生成物の赤外スペクトルでは、1740 cm-1 に強いピークが現れ、カルボニル基が生成されたことを示しました。さらに、3500 cm-1 での OH 伸縮振動のピーク強度は原料のピーク強度よりもはるかに低く、これも OH が反応したことを示しています。

2.3 置換度の決定

2.3.1 ヒドロキシプロピルメチルセルロースアセテートの置換度の測定

ヒドロキシプロピルメチルセルロースは各ユニットに1つのOHを2つ持ち、酢酸セルロースは1つのOHのHを1つのCOCH3に置換した生成物であるため、理論上の最大置換度（Ds）は2となります。

2.3.2 ヒドロキシプロピルメチルセルロースプロピオネートの置換度の決定

2.4 製品の溶解性

合成された 2 つの物質は同様の溶解特性を有しており、酢酸ヒドロキシプロピル メチルセルロースはプロピオン酸ヒドロキシプロピル メチルセルロースよりもわずかに溶解性が高かった。合成品はアセトン、酢酸エチル、アセトン/水混合溶媒に溶解でき、選択性が高くなります。また、アセトンと水の混合溶媒に含まれる水分により、セルロース誘導体を塗料として使用した場合に、より安全で環境に優しいものとすることができる。

3. 結論

（１）ヒドロキシプロピルメチルセルロースアセテートの合成条件は以下の通りである。ヒドロキシプロピルメチルセルロース２．５ｇ、エステル化剤として無水酢酸、溶媒としてピリジン１５０ｍＬ、反応温度１１０℃。° Ｃ、反応時間１時間。

（２）ヒドロキシプロピルメチルセルロースアセテートの合成条件は、ヒドロキシプロピルメチルセルロース０．５ｇ、エステル化剤として無水プロピオン酸、溶媒としてピリジン８０ｍＬ、反応温度１１０℃である。°反応時間は２．５時間であった。

(3) この条件で合成されたセルロース誘導体はそのまま良好な置換度を有する微粉末であり、これら２つのセルロース誘導体は酢酸エチル、アセトン、アセトン／水などの各種有機溶媒に溶解することができる。