Hidroksipropilmetilceliuliozės acetato ir propionato sintezė

Naudojant hidroksipropilmetilceliuliozę (HPMC) kaip žaliavą, acto rūgšties anhidridą ir propiono anhidridą kaip esterifikavimo agentus, esterifikavimo reakcija piridine gavo hidroksipropilmetilceliuliozės acetatą ir hidroksipropilmetilceliuliozę Celiuliozės propionatą. Pakeitus sistemoje naudojamo tirpiklio kiekį, gautas geresnių savybių ir pakeitimo laipsnio produktas. Pakeitimo laipsnis buvo nustatytas titravimo metodu, o produktas buvo apibūdintas ir patikrintas jo veikimas. Rezultatai parodė, kad reakcijos sistema sureagavo esant 110°C 1-2,5 val., o po reakcijos kaip nusodinimo agentas buvo naudojamas dejonizuotas vanduo ir buvo gauti miltelių pavidalo produktai, kurių pakaitos laipsnis didesnis nei 1 (teorinis pakeitimo laipsnis buvo 2). Jis gerai tirpsta įvairiuose organiniuose tirpikliuose, tokiuose kaip etilo esteris, acetonas, acetonas / vanduo ir kt.

Pagrindiniai žodžiai: hidroksipropilas metilceliuliozė; hidroksipropilmetilceliuliozės acetatas; hidroksipropilmetilceliuliozės propionatas

Hidroksipropilmetilceliuliozė (HPMC) yra nejoninis polimero junginys ir celiuliozės eteris, plačiai naudojamas. Kaip puikus cheminis priedas, HPMC dažnai naudojamas įvairiose srityse ir vadinamas „pramoniniu mononatrio glutamatu“. Hidroksipropilmetilceliuliozė (HPMC) turi ne tik geras emulsinimo, tirštinimo ir surišimo funkcijas, bet ir gali būti naudojama drėgmei palaikyti bei koloidams apsaugoti. Jis plačiai naudojamas daugelyje sričių, tokių kaip maistas, medicina, dangos, tekstilė ir žemės ūkis. . Hidroksipropilmetilceliuliozės modifikavimas gali pakeisti kai kurias jos savybes, kad ją būtų galima geriau panaudoti tam tikroje srityje. Jo monomero molekulinė formulė yra C10H18O6.

Pastaraisiais metais hidroksipropilmetilceliuliozės darinių tyrimai pamažu tapo karšta vieta. Modifikuojant hidroksipropilmetilceliuliozę galima gauti įvairių darinių junginių su skirtingomis savybėmis. Pavyzdžiui, acetilo grupių įvedimas gali pakeisti medicininės dangos plėvelių lankstumą.

Hidroksipropilmetilceliuliozės modifikavimas paprastai atliekamas esant rūgštiniam katalizatoriui, pavyzdžiui, koncentruotai sieros rūgščiai. Eksperimente kaip tirpiklis paprastai naudojama acto rūgštis. Reakcijos sąlygos yra sudėtingos ir reikalauja daug laiko, o gautas produktas turi mažą pakeitimo laipsnį. (mažiau nei 1).

Šiame darbe acto rūgšties anhidridas ir propiono anhidridas buvo naudojami kaip esterifikavimo agentai hidroksipropilmetilceliuliozei modifikuoti, kad būtų gautas hidroksipropilmetilceliuliozės acetatas ir hidroksipropilmetilceliuliozės propionatas. Tikimasi, kad tiriant tokias sąlygas kaip tirpiklio parinkimas (piridinas), tirpiklio dozavimas ir kt., produktas, pasižymintis geresnėmis savybėmis ir pakeitimo laipsniu, gali būti gaunamas naudojant palyginti paprastą metodą. Šiame darbe, atliekant eksperimentinius tyrimus, buvo gautas tikslinis produktas su miltelių pavidalo nuosėdomis ir pakeitimo laipsniu, didesniu nei 1, o tai suteikė tam tikrų teorinių nurodymų, kaip gaminti hidroksipropilmetilceliuliozės acetatą ir hidroksipropilmetilceliuliozės propionatą.

1. Eksperimentinė dalis

1.1 Medžiagos ir reagentai

Farmacinės klasės hidroksipropilmetilceliuliozė (KIMA CHEMICAL CO.,LTD, 60HD100, metoksilo masės dalis 28%-30%, hidroksipropoksilo masės dalis 7%-12%); acto anhidridas, AR, Sinopharm Group Chemical Reagent Co., Ltd.; Propiono anhidridas, AR, Vakarų Azijos reagentas; Pyridine, AR, Tianjin Kemiou Chemical Reagent Co., Ltd.; metanolis, etanolis, eteris, etilo acetatas, acetonas, NaOH ir HCl yra parduodami analitiškai gryni.

KDM termostato elektrinis šildymo apvalkalas, JJ-1A greičio matavimo skaitmeninio ekrano elektrinė maišyklė, NEXUS 670 Furjė transformacijos infraraudonųjų spindulių spektrometras.

1.2 Hidroksipropilmetilceliuliozės acetato paruošimas

Į trijų kaklų kolbą buvo įpiltas tam tikras piridino kiekis, po to į ją įpilta 2,5 g hidroksipropilmetilceliuliozės, reagentai tolygiai maišomi ir temperatūra pakeliama iki 110 °C.°C. Įpilkite 4 ml acto rūgšties anhidrido, reaguokite esant 110 °C°C 1 val., sustabdyti kaitinimą, atvėsinti iki kambario temperatūros, įpilti didelį kiekį dejonizuoto vandens, kad produktas nusodintų, filtruoti nusiurbiant, kelis kartus plauti dejonizuotu vandeniu, kol eliuatas taps neutralus, ir produktą išdžiovinti.

1.3 Hidroksipropilmetilceliuliozės propionato paruošimas

Į trikaklelę kolbą įpiltas tam tikras piridino kiekis, po to į ją įpilta 0,5 g hidroksipropilmetilceliuliozės, reagentai tolygiai išmaišomi ir temperatūra pakeliama iki 110 °C.°C. Įpilkite 1,1 ml propiono anhidrido, reaguokite esant 110 °C°C 2,5 val., sustabdyti kaitinimą, atvėsinti iki kambario temperatūros, įpilti didelį kiekį dejonizuoto vandens, kad produktas nusodintų, filtruoti nusiurbiant, plauti dejonizuotu vandeniu keletą kartų, kol eliuatas pasidarys vidutinės savybės, produktą laikyti sausai.

1.4 Infraraudonųjų spindulių spektroskopijos nustatymas

Hidroksipropilmetilceliuliozė, hidroksipropilmetilceliuliozės acetatas, hidroksipropilmetilceliuliozės propionatas ir KBr buvo atitinkamai sumaišyti ir sumalti, o po to suspausti į tabletes, kad būtų nustatytas infraraudonųjų spindulių spektras.

1.5 Pakeitimo laipsnio nustatymas

Paruoškite 0,5 mol/L koncentracijos NaOH ir HCl tirpalus ir atlikite kalibravimą, kad nustatytumėte tikslią koncentraciją; 250 ml Erlenmejerio kolboje pasverkite 0,5 g hidroksipropilmetilceliuliozės acetato (hidroksipropilmetilceliuliozės propiono rūgšties esterio), įpilkite 25 ml acetono ir 3 lašus fenolftaleino indikatoriaus, gerai išmaišykite, tada įpilkite 25 ml NaOH tirpalo elektromagnetiniu maišytuvu, maišydami ir muilinkite. 2 val.; titruokite HCl, kol išnyks raudona tirpalo spalva, užrašoma Sunaudotos druskos rūgšties tūris V1 (V2); tuo pačiu metodu išmatuokite hidroksipropilmetilceliuliozės sunaudotos druskos rūgšties tūrį V0 ir apskaičiuokite pakeitimo laipsnį.

1.6 Tirpumo eksperimentas

Paimkite atitinkamą kiekį sintetinių produktų, supilkite juos į organinį tirpiklį, šiek tiek pakratykite ir stebėkite, kaip tirpsta medžiaga.

2. Rezultatai ir aptarimas

2.1 Piridino (tirpiklio) kiekio poveikis

Skirtingų piridino kiekių įtaka hidroksipropilmetilceliuliozės acetato ir hidroksipropilmetilceliuliozės propionato morfologijai. Kai tirpiklio kiekis yra mažesnis, tai sumažins stambiamolekulinės grandinės išplėtimą ir sistemos klampumą, todėl reakcijos sistemos esterifikacijos laipsnis sumažės, o produktas bus nusodintas kaip didelė masė. O kai tirpiklio kiekis per mažas, reagentas lengvai kondensuojasi į gumulą ir prilimpa prie talpyklos sienelės, o tai ne tik nepalanku reakcijai vykdyti, bet ir sukelia didelių nepatogumų po reakcijos apdorojimo. . Hidroksipropilmetilceliuliozės acetato sintezėje naudojamas tirpiklio kiekis gali būti parinktas 150 ml/2 g; hidroksipropilmetilceliuliozės propionato sintezei galima pasirinkti 80 ml/0,5 g.

2.2 Infraraudonųjų spindulių spektro analizė

Hidroksipropilmetilceliuliozės ir hidroksipropilmetilceliuliozės acetato infraraudonųjų spindulių palyginimo lentelė. Palyginti su žaliava, produkto hidroksipropilmetilceliuliozės acetato infraraudonųjų spindulių spektrograma yra akivaizdžiau. Produkto infraraudonųjų spindulių spektre atsirado stipri smailė ties 1740 cm-1, o tai rodo, kad susidarė karbonilo grupė; be to, OH tempimo vibracijos smailės intensyvumas esant 3500 cm-1 buvo daug mažesnis nei žaliavos, o tai taip pat rodo, kad -OH įvyko reakcija.

Produkto hidroksipropilmetilceliuliozės propionato infraraudonųjų spindulių spektrograma taip pat labai pasikeitė, palyginti su žaliava. Produkto infraraudonųjų spindulių spektre atsirado stipri smailė ties 1740 cm-1, o tai rodo, kad susidarė karbonilo grupė; be to, OH tempimo vibracijos smailės intensyvumas esant 3500 cm-1 buvo daug mažesnis nei žaliavos, o tai taip pat parodė, kad OH sureagavo.

2.3 Pakeitimo laipsnio nustatymas

2.3.1 Hidroksipropilmetilceliuliozės acetato pakeitimo laipsnio nustatymas

Kadangi hidroksipropilmetilceliuliozės kiekviename vienete yra po du OH, o celiuliozės acetatas yra produktas, gaunamas pakeitus vieną COCH3 H viename OH, teorinis didžiausias pakeitimo laipsnis (Ds) yra 2.

2.3.2 Hidroksipropilmetilceliuliozės propionato pakeitimo laipsnio nustatymas

2.4 Produkto tirpumas

Dviejų sintezuotų medžiagų tirpumo charakteristikos buvo panašios, o hidroksipropilmetilceliuliozės acetatas buvo šiek tiek tirpesnis nei hidroksipropilmetilceliuliozės propionatas. Sintetinis produktas gali būti ištirpintas acetone, etilo acetate, acetono/vandens mišinyje ir turi didesnį selektyvumą. Be to, dėl drėgmės, esančios acetono ir vandens mišinio tirpiklyje, celiuliozės dariniai gali būti saugesni ir ekologiškesni, kai naudojami kaip dengimo medžiaga.

3. Išvada

(1) Hidroksipropilmetilceliuliozės acetato sintezės sąlygos yra tokios: 2,5 g hidroksipropilmetilceliuliozės, acto rūgšties anhidridas kaip esterifikavimo agentas, 150 ml piridino kaip tirpiklis, reakcijos temperatūra 110 °C.° C, o reakcijos laikas 1 val.

(2) Hidroksipropilmetilceliuliozės acetato sintezės sąlygos yra: 0,5 g hidroksipropilmetilceliuliozės, propiono anhidridas kaip esterifikavimo agentas, 80 ml piridino kaip tirpiklis, reakcijos temperatūra 110 °C.°C, o reakcijos laikas 2,5 val.

(3) Tokiomis sąlygomis susintetinti celiuliozės dariniai yra tiesiogiai smulkių miltelių pavidalu, turintys gerą pakeitimo laipsnį, ir šie du celiuliozės dariniai gali būti ištirpinti įvairiuose organiniuose tirpikliuose, pvz., etilo acetate, acetone ir acetone/vandenyje.