하이드록시프로필 메틸 셀룰로오스 아세테이트와 프로피오네이트의 합성

히드록시프로필 메틸셀룰로오스(HPMC)를 원료로 하고, 에스테르화제로 무수초산과 무수프로피온산을 사용하여 피리딘에서의 에스테르화 반응을 통해 히드록시프로필 메틸셀룰로오스 아세테이트와 히드록시프로필 메틸셀룰로오스 셀룰로오스 프로피오네이트를 제조하였다. 시스템에 사용되는 용매의 양을 변경함으로써 더 나은 특성과 치환도를 가진 제품을 얻었습니다. 치환도는 적정 방법으로 결정되었으며, 제품의 특성을 파악하고 성능을 테스트했습니다. 결과는 반응 시스템이 110에서 반응했음을 보여주었습니다.°C에서 1~2.5시간 동안 반응 후 탈이온수를 침전제로 사용하여 1이상의 치환도(이론적 치환도는 2)를 갖는 분말형 생성물을 얻을 수 있었다. 에틸에스테르, 아세톤, 아세톤/물 등과 같은 다양한 유기용매에 대한 용해도가 좋습니다.

핵심 단어: 히드록시프로필 메틸셀룰로오스; 히드록시프로필 메틸셀룰로오스 아세테이트; 하이드록시프로필 메틸셀룰로오스 프로피오네이트

하이드록시프로필메틸셀룰로오스(HPMC)는 다양한 용도로 사용되는 비이온성 고분자 화합물이자 셀룰로오스 에테르입니다. HPMC는 우수한 화학첨가제로서 다양한 분야에서 흔히 사용되며 “공업용 글루타민산나트륨”이라 불립니다. 하이드록시프로필 메틸셀룰로오스(HPMC)는 유화, 농축, 결합 기능이 우수할 뿐만 아니라 수분 유지 및 콜로이드 보호에도 사용할 수 있습니다. 식품, 의약품, 코팅, 섬유, 농업 등 다양한 분야에서 널리 사용됩니다. . 하이드록시프로필 메틸셀룰로오스를 변형하면 일부 특성이 변경되어 특정 분야에서 더 잘 사용될 수 있습니다. 단량체의 분자식은 C10H18O6입니다.

최근 몇 년 동안 히드록시프로필 메틸셀룰로오스 유도체에 대한 연구가 점차 주목을 받고 있습니다. 하이드록시프로필 메틸셀룰로오스를 변형함으로써 다양한 특성을 지닌 다양한 유도체 화합물을 얻을 수 있습니다. 예를 들어, 아세틸 그룹의 도입은 의료용 코팅 필름의 유연성을 변화시킬 수 있습니다.

하이드록시프로필 메틸셀룰로오스의 개질은 일반적으로 진한 황산과 같은 산 촉매의 존재 하에서 수행됩니다. 실험에서는 일반적으로 아세트산을 용매로 사용합니다. 반응 조건은 번거롭고 시간이 많이 걸리며, 생성된 생성물은 치환도가 낮습니다. (1 미만).

본 논문에서는 히드록시프로필 메틸셀룰로오스를 개질하여 히드록시프로필 메틸셀룰로오스 아세테이트와 히드록시프로필 메틸셀룰로오스 프로피오네이트를 제조하기 위해 에스테르화제로 아세트산 무수물과 프로피온산 무수물을 사용했습니다. 용매 선택(피리딘), 용매 투여량 등의 조건을 탐구함으로써 비교적 간단한 방법을 통해 더 나은 특성과 치환도를 가진 제품을 얻을 수 있을 것으로 기대됩니다. 이 논문에서는 실험적 연구를 통해 분말형 침전물과 1보다 큰 치환도를 갖는 목표 생성물을 얻었으며, 이는 히드록시프로필 메틸셀룰로오스 아세테이트 및 히드록시프로필 메틸셀룰로오스 프로피오네이트 생산에 대한 몇 가지 이론적 지침을 제공했습니다.

1. 실험적인 부분

1.1 재료 및 시약

의약품 등급 하이드록시프로필 메틸셀룰로오스(KIMA CHEMICAL CO.,LTD, 60HD100, 메톡실 질량 분율 28%-30%, 하이드록시프로폭실 질량 분율 7%-12%); 아세트산 무수물, AR, Sinopharm Group Chemical Reagent Co., Ltd.; 프로피온산 무수물, AR, 서아시아 시약; 피리딘, AR, Tianjin Kemiou Chemical Reagent Co., Ltd.; 메탄올, 에탄올, 에테르, 에틸 아세테이트, 아세톤, NaOH 및 HCl은 상업적으로 이용 가능한 분석적으로 순수한 물질입니다.

KDM 온도 조절기 전기 가열 맨틀, JJ-1A 속도 측정 디지털 디스플레이 전기 교반기, NEXUS 670 푸리에 변환 적외선 분광계.

1.2 히드록시프로필 메틸셀룰로오스 아세테이트의 제조

3구 플라스크에 피리딘 일정량을 첨가한 후 히드록시프로필메틸셀룰로오스 2.5g을 첨가하고 반응물을 균일하게 교반한 후 110℃로 승온시켰다.°다. 무수아세트산 4mL를 첨가하고 110℃에서 반응시킨다.°C에서 1시간 동안 가열을 중지하고 실온으로 식힌 후 다량의 탈이온수를 첨가하여 생성물을 침전시키고, 흡인 여과하고 용출액이 중성이 될 때까지 탈이온수로 여러 번 세척한 후 생성물을 건조시켜 저장한다.

1.3 히드록시프로필 메틸셀룰로오스 프로피오네이트의 제조

3구 플라스크에 피리딘 일정량을 첨가한 후 히드록시프로필메틸셀룰로오스 0.5g을 첨가하고 반응물을 균일하게 교반한 후 110℃로 승온시켰다.°다. 프로피온산무수물 1.1mL를 첨가하고 110℃에서 반응시킨다.°C에서 2.5시간 동안 가열을 중지하고 실온으로 냉각한 후 다량의 탈이온수를 첨가하여 생성물을 침전시키고 흡입 여과하고 용출액이 중간 정도가 될 때까지 탈이온수로 여러 번 세척한 후 제품을 건조한 상태로 보관합니다.

1.4 적외선 분광법의 결정

히드록시프로필 메틸셀룰로오스, 히드록시프로필 메틸셀룰로오스 아세테이트, 히드록시프로필 메틸셀룰로오스 프로피오네이트 및 KBr을 각각 혼합하고 분쇄한 후 정제로 압축하여 적외선 스펙트럼을 측정했습니다.

1.5 치환도 결정

0.5 mol/L 농도의 NaOH 및 HCl 용액을 준비하고 교정을 수행하여 정확한 농도를 결정합니다. 250 mL 삼각플라스크에 0.5 g의 히드록시프로필메틸셀룰로오스 아세테이트(히드록시프로필메틸셀룰로오스 프로피온산 에스테르)를 달아 아세톤 25 mL와 페놀프탈레인 지시약 3 방울을 넣고 잘 섞은 다음 NaOH 용액 25 mL를 넣고 전자교반기로 저어 비누화한다. 2시간; 용액의 붉은색이 사라질 때까지 HCl로 적정하고 소비된 염산의 부피 V1(V2)을 기록합니다. 같은 방법으로 히드록시프로필메틸셀룰로오스가 소비하는 염산의 부피 V0를 측정하고 치환도를 계산한다.

1.6 용해도 실험

합성물 적당량을 취하여 유기용매에 첨가하고 가볍게 흔들어 물질의 용해를 관찰한다.

2. 결과 및 고찰

2.1 피리딘(용매)의 양에 따른 영향

하이드록시프로필메틸셀룰로오스 아세테이트와 하이드록시프로필메틸셀룰로오스 프로피오네이트의 형태에 대한 다양한 피리딘 양의 영향. 용매의 양이 적으면 고분자 사슬의 신장성과 시스템의 점도가 감소하여 반응 시스템의 에스테르화 정도가 감소하고 생성물이 큰 덩어리로 침전됩니다. 그리고 용매의 양이 너무 적으면 반응물이 덩어리로 응축되어 용기벽에 달라붙기 쉬워 반응 진행에 불리할 뿐만 아니라 반응 후 처리에 큰 불편을 초래한다. . 히드록시프로필 메틸셀룰로오스 아세테이트의 합성에서 사용되는 용매의 양은 150mL/2g으로 선택할 수 있습니다. 하이드록시프로필 메틸셀룰로오스 프로피오네이트 합성의 경우 80mL/0.5g으로 선택할 수 있습니다.

2.2 적외선 스펙트럼 분석

하이드록시프로필 메틸셀룰로오스와 하이드록시프로필 메틸셀룰로오스 아세테이트의 적외선 비교 차트. 원료와 비교하여 생성물인 히드록시프로필 메틸셀룰로오스 아세테이트의 적외선 분광 사진은 더 분명한 변화를 가지고 있습니다. 생성물의 적외선 스펙트럼에서는 1740cm-1에서 강한 피크가 나타나 카르보닐기가 생성되었음을 나타냅니다. 또한, 3500cm-1에서 OH의 신축진동 피크의 세기가 원료에 비해 훨씬 낮았으며, 이는 또한 -OH 반응이 있음을 나타내었다.

제품 하이드록시프로필 메틸셀룰로오스 프로피오네이트의 적외선 스펙트럼도 원료와 비교하여 크게 변경되었습니다. 생성물의 적외선 스펙트럼에서는 1740cm-1에서 강한 피크가 나타나 카르보닐기가 생성되었음을 나타냅니다. 또한 3500cm-1에서의 OH 신축 진동 피크 강도는 원료의 강도보다 훨씬 낮았으며 이는 OH가 반응했음을 나타냅니다.

2.3 치환도 결정

2.3.1 히드록시프로필 메틸셀룰로오스 아세테이트의 치환도 결정

하이드록시프로필 메틸셀룰로오스는 각 단위에 1개의 OH가 2개 있고, 셀룰로오스 아세테이트는 1개의 OH에 1개의 COCH3를 H로 치환한 생성물이므로 이론적인 최대 치환도(Ds)는 2이다.

2.3.2 히드록시프로필 메틸셀룰로오스 프로피오네이트의 치환도 결정

2.4 제품의 용해도

합성된 두 물질은 비슷한 용해도 특성을 가지고 있었으며, 하이드록시프로필 메틸셀룰로오스 아세테이트는 하이드록시프로필 메틸셀룰로오스 프로피오네이트보다 약간 더 용해도가 높았습니다. 합성 제품은 아세톤, 에틸 아세테이트, 아세톤/물 혼합 용매에 용해될 수 있으며 선택성이 더 높습니다. 또한, 아세톤/물 혼합용매에 함유된 수분은 셀룰로오스 유도체를 코팅재로 사용할 때 더욱 안전하고 친환경적으로 만들 수 있습니다.

3. 결론

(1) 히드록시프로필메틸셀룰로오스아세테이트의 합성조건은 히드록시프로필메틸셀룰로오스 2.5g, 에스테르화제로 무수아세트산, 용매로 피리딘 150mL, 반응온도는 110℃이다.° C, 반응 시간은 1시간이다.

(2) 히드록시프로필 메틸셀룰로오스 아세테이트의 합성조건은 히드록시프로필 메틸셀룰로오스 0.5g, 에스테르화제로 프로피온산 무수물, 용매로 피리딘 80 mL, 반응온도 110 ℃이다.°C, 반응 시간은 2.5시간이다.

(3) 이 조건에서 합성된 셀룰로오스 유도체는 치환도가 좋은 미세한 분말 형태로 직접 존재하며, 이 두 셀룰로오스 유도체는 에틸아세테이트, 아세톤, 아세톤/물 등 다양한 유기용매에 용해될 수 있다.