Hidroksipropilmetilcelulozes acetāta un propionāta sintēze

Izmantojot hidroksipropilmetilcelulozi (HPMC) kā izejvielu, etiķskābes anhidrīdu un propionskābes anhidrīdu kā esterifikācijas aģentus, esterifikācijas reakcijā piridīnā tika iegūts hidroksipropilmetilcelulozes acetāts un hidroksipropilmetilcelulozes celulozes propionāts. Mainot sistēmā izmantotā šķīdinātāja daudzumu, tika iegūts produkts ar labākām īpašībām un aizvietošanas pakāpi. Aizstāšanas pakāpe tika noteikta ar titrēšanas metodi, un produkts tika raksturots un pārbaudīts tā veiktspējai. Rezultāti parādīja, ka reakcijas sistēma reaģēja pie 110°C 1-2,5 h, un dejonizēts ūdens tika izmantots kā izgulsnēšanas līdzeklis pēc reakcijas, un varēja iegūt pulverveida produktus ar aizvietošanas pakāpi, kas lielāka par 1 (teorētiskā aizvietošanas pakāpe bija 2). Tam ir laba šķīdība dažādos organiskos šķīdinātājos, piemēram, etilesterā, acetonā, acetonā / ūdenī utt.

Atslēgas vārdi: hidroksipropils metilceluloze; hidroksipropilmetilcelulozes acetāts; hidroksipropilmetilcelulozes propionāts

Hidroksipropilmetilceluloze (HPMC) ir nejonu polimēru savienojums un celulozes ēteris ar plašu pielietojumu klāstu. Kā lielisku ķīmisko piedevu HPMC bieži izmanto dažādās jomās un sauc par "rūpniecisko mononātrija glutamātu". Hidroksipropilmetilcelulozei (HPMC) ir ne tikai labas emulgācijas, biezināšanas un saistīšanas funkcijas, bet arī to var izmantot mitruma uzturēšanai un koloīdu aizsardzībai. To plaši izmanto daudzās jomās, piemēram, pārtikā, medicīnā, pārklājumos, tekstilizstrādājumos un lauksaimniecībā. . Hidroksipropilmetilcelulozes modifikācija var mainīt dažas tās īpašības, lai to varētu labāk izmantot noteiktā jomā. Tā monomēra molekulārā formula ir C10H18O6.

Pēdējos gados pētījumi par hidroksipropilmetilcelulozes atvasinājumiem pakāpeniski ir kļuvuši par karstu punktu. Modificējot hidroksipropilmetilcelulozi, var iegūt dažādus atvasinātus savienojumus ar dažādām īpašībām. Piemēram, acetilgrupu ieviešana var mainīt medicīnisko pārklājumu plēvju elastību.

Hidroksipropilmetilcelulozes modifikācija parasti tiek veikta skābes katalizatora, piemēram, koncentrētas sērskābes, klātbūtnē. Eksperimentā kā šķīdinātāju parasti izmanto etiķskābi. Reakcijas apstākļi ir apgrūtinoši un laikietilpīgi, un iegūtajam produktam ir zema aizstāšanas pakāpe. (mazāk par 1).

Šajā rakstā etiķskābes anhidrīds un propionskābes anhidrīds tika izmantoti kā esterifikācijas līdzekļi, lai modificētu hidroksipropilmetilcelulozi, lai iegūtu hidroksipropilmetilcelulozes acetātu un hidroksipropilmetilcelulozes propionātu. Izpētot tādus apstākļus kā šķīdinātāja atlase (piridīns), šķīdinātāja devas utt., ir cerība, ka ar salīdzinoši vienkāršu metodi var iegūt produktu ar labākām īpašībām un aizvietošanas pakāpi. Šajā rakstā, veicot eksperimentālus pētījumus, tika iegūts mērķa produkts ar pulverveida nogulsnēm un aizvietošanas pakāpi, kas lielāka par 1, kas sniedza dažus teorētiskus norādījumus hidroksipropilmetilcelulozes acetāta un hidroksipropilmetilcelulozes propionāta ražošanai.

1. Eksperimentālā daļa

1.1 Materiāli un reaģenti

Farmaceitiskas kvalitātes hidroksipropilmetilceluloze (KIMA CHEMICAL CO.,LTD, 60HD100, metoksila masas daļa 28%-30%, hidroksipropoksila masas daļa 7%-12%); etiķskābes anhidrīds, AR, Sinopharm Group Chemical Reagent Co., Ltd.; Propionskābes anhidrīds, AR, Rietumāzijas reaģents; Pyridine, AR, Tianjin Kemiou Chemical Reagent Co., Ltd.; metanols, etanols, ēteris, etilacetāts, acetons, NaOH un HCl ir komerciāli pieejami analītiski tīri.

KDM termostata elektriskā sildīšanas apvalks, JJ-1A ātruma mērīšanas digitālā displeja elektriskā maisītāja, NEXUS 670 Furjē transformācijas infrasarkanais spektrometrs.

1.2. Hidroksipropilmetilcelulozes acetāta sagatavošana

Trīskaklu kolbā tika pievienots noteikts piridīna daudzums, pēc tam pievienoja 2,5 g hidroksipropilmetilcelulozes, reaģentus vienmērīgi samaisa un temperatūru paaugstināja līdz 110 grādiem.°C. Pievienojiet 4 ml etiķskābes anhidrīda, reaģējiet pie 110 °C°C 1 stundu, pārtrauc karsēšanu, atdzesē līdz istabas temperatūrai, pievieno lielu daudzumu dejonizēta ūdens, lai produkts izgulsnētu, filtrē ar sūknēšanas palīdzību, vairākas reizes mazgā ar dejonizētu ūdeni, līdz eluāts ir neitrāls, un izžāvē produktu.

1.3. Hidroksipropilmetilcelulozes propionāta sagatavošana

Trīskaklu kolbā tika pievienots noteikts piridīna daudzums, pēc tam pievienoja 0,5 g hidroksipropilmetilcelulozes, reaģentus vienmērīgi samaisa un temperatūru paaugstināja līdz 110 grādiem.°C. Pievienojiet 1,1 ml propionskābes anhidrīda, reaģējiet pie 110 °C°C 2,5 h, pārtrauc karsēšanu, atdzesē līdz istabas temperatūrai, pievieno lielu daudzumu dejonizēta ūdens, lai produkts izgulsnētu, filtrē ar sūknēšanas palīdzību, vairākas reizes mazgā ar dejonizētu ūdeni, līdz eluāts iegūst vidēju īpašību, produktu uzglabā sausā veidā.

1.4. Infrasarkanās spektroskopijas noteikšana

Hidroksipropilmetilceluloze, hidroksipropilmetilcelulozes acetāts, hidroksipropilmetilcelulozes propionāts un KBr tika attiecīgi sajaukti un samalti un pēc tam presēti tabletēs, lai noteiktu infrasarkano spektru.

1.5. Aizvietošanas pakāpes noteikšana

Sagatavo NaOH un HCl šķīdumus ar koncentrāciju 0,5 mol/L un veic kalibrēšanu, lai noteiktu precīzu koncentrāciju; nosver 0,5 g hidroksipropilmetilcelulozes acetāta (hidroksipropilmetilcelulozes propionskābes esteris) 250 ml Erlenmeijera kolbā, pievieno 25 ml acetona un 3 pilienus fenolftaleīna indikatora, labi samaisa, pēc tam pievieno 25 ml NaOH šķīduma elektromagnētiskai maisīšanai, maisot un pārziepojot. 2 h; titrē ar HCl, līdz pazūd šķīduma sarkanā krāsa, pieraksta patērētās sālsskābes tilpumu V1 (V2); izmanto to pašu metodi, lai izmērītu hidroksipropilmetilcelulozes patērētās sālsskābes tilpumu V0 un aprēķinātu aizstāšanas pakāpi.

1.6. Šķīdības eksperiments

Paņemiet atbilstošu daudzumu sintētisko produktu, pievienojiet tos organiskajam šķīdinātājam, nedaudz sakratiet un novērojiet, kā viela izšķīst.

2. Rezultāti un diskusija

2.1. Piridīna (šķīdinātāja) daudzuma ietekme

Dažādu piridīna daudzumu ietekme uz hidroksipropilmetilcelulozes acetāta un hidroksipropilmetilcelulozes propionāta morfoloģiju. Ja šķīdinātāja daudzums ir mazāks, tas samazinās makromolekulārās ķēdes stiepjamību un sistēmas viskozitāti, tādējādi samazināsies reakcijas sistēmas esterifikācijas pakāpe un produkts tiks nogulsnēts kā liela masa. Un, ja šķīdinātāja daudzums ir pārāk mazs, reaģents viegli kondensējas kunkuļos un pielīp pie tvertnes sieniņas, kas ir ne tikai nelabvēlīgi reakcijas veikšanai, bet arī rada lielas neērtības apstrādē pēc reakcijas. . Hidroksipropilmetilcelulozes acetāta sintēzē izmantojamā šķīdinātāja daudzumu var izvēlēties 150 mL/2 g; hidroksipropilmetilcelulozes propionāta sintēzei var izvēlēties 80 ml/0,5 g.

2.2. Infrasarkanā spektra analīze

Hidroksipropilmetilcelulozes un hidroksipropilmetilcelulozes acetāta infrasarkanā salīdzināšanas diagramma. Salīdzinot ar izejvielu, produkta hidroksipropilmetilcelulozes acetāta infrasarkanajā spektrogrammā ir acīmredzamākas izmaiņas. Produkta infrasarkanajā spektrā pie 1740 cm-1 parādījās spēcīgs maksimums, kas norāda, ka tika izveidota karbonilgrupa; turklāt OH stiepšanās vibrācijas maksimuma intensitāte pie 3500cm-1 bija daudz zemāka nekā izejmateriālam, kas arī norādīja, ka -OH Notika reakcija.

Arī produkta hidroksipropilmetilcelulozes propionāta infrasarkanā spektrogramma ir būtiski mainījusies salīdzinājumā ar izejvielu. Produkta infrasarkanajā spektrā pie 1740 cm-1 parādījās spēcīgs maksimums, kas norāda, ka tika izveidota karbonilgrupa; turklāt OH stiepes vibrācijas maksimuma intensitāte pie 3500 cm-1 bija daudz zemāka nekā izejmateriālam, kas arī norādīja, ka OH reaģēja.

2.3. Aizvietošanas pakāpes noteikšana

2.3.1. Hidroksipropilmetilcelulozes acetāta aizvietošanas pakāpes noteikšana

Tā kā hidroksipropilmetilcelulozes katrā vienībā ir divi viens OH, un celulozes acetāts ir produkts, ko iegūst, aizvietojot vienu COCH3 ar H vienā OH, teorētiskā maksimālā aizvietošanas pakāpe (Ds) ir 2.

2.3.2. Hidroksipropilmetilcelulozes propionāta aizvietošanas pakāpes noteikšana

2.4. Produkta šķīdība

Abām sintezētajām vielām bija līdzīgas šķīdības īpašības, un hidroksipropilmetilcelulozes acetāts bija nedaudz labāk šķīstošs nekā hidroksipropilmetilcelulozes propionāts. Sintētisko produktu var izšķīdināt acetonā, etilacetātā, acetona/ūdens jauktā šķīdinātājā, un tam ir lielāka selektivitāte. Turklāt mitrums, kas atrodas acetona/ūdens maisījuma šķīdinātājā, var padarīt celulozes atvasinājumus drošākus un videi draudzīgākus, ja tos izmanto kā pārklājuma materiālus.

3. Secinājums

(1) Hidroksipropilmetilcelulozes acetāta sintēzes apstākļi ir šādi: 2,5 g hidroksipropilmetilcelulozes, etiķskābes anhidrīds kā esterifikācijas līdzeklis, 150 ml piridīna kā šķīdinātājs, reakcijas temperatūra 110 ° C.° C un reakcijas laiks 1 h.

(2) Hidroksipropilmetilcelulozes acetāta sintēzes apstākļi ir: 0,5 g hidroksipropilmetilcelulozes, propionanhidrīds kā esterifikācijas līdzeklis, 80 ml piridīna kā šķīdinātājs, reakcijas temperatūra 110 °C.°C un reakcijas laiks 2,5 h.

(3) Šādos apstākļos sintezētie celulozes atvasinājumi ir tieši smalku pulveru veidā ar labu aizvietošanas pakāpi, un šos divus celulozes atvasinājumus var izšķīdināt dažādos organiskos šķīdinātājos, piemēram, etilacetātā, acetonā un acetonā/ūdenī.