Синтеза на хидроксипропил метил целулоза ацетат и пропионат

Користејќи хидроксипропил метилцелулоза (HPMC) како суровина, оцетен анхидрид и пропионски анхидрид како агенси за естерификација, реакцијата на естерификација во пиридин подготви хидроксипропил метилцелулоза ацетат и хидроксипропил метилцелулоза Целулоза пропионат. Со промена на количината на растворувач што се користи во системот, се добива производ со подобри својства и степен на супституција. Степенот на замена беше одреден со метод на титрација, а производот беше карактеризиран и тестиран за перформанси. Резултатите покажаа дека системот за реакција реагирал на 110°C за 1-2,5 часа, а дејонизираната вода се користела како средство за таложење по реакцијата и може да се добијат прашкасти производи со степен на замена поголем од 1 (теоретскиот степен на замена беше 2). Има добра растворливост во различни органски растворувачи како што се етил естер, ацетон, ацетон/вода итн.

Клучни зборови: хидроксипропил метилцелулоза; хидроксипропил метилцелулоза ацетат; хидроксипропил метилцелулоза пропионат

Хидроксипропилметилцелулозата (HPMC) е нејонско полимерно соединение и целулозен етер со широк опсег на намени. Како одличен хемиски додаток, HPMC често се користи во различни области и се нарекува „индустриски мононатриум глутамат“. Хидроксипропил метилцелулозата (HPMC) не само што има добри функции на емулгирање, згуснување и врзување, туку може да се користи и за одржување на влага и заштита на колоидите. Широко се користи во многу области како што се храната, медицината, облогите, текстилот и земјоделството. . Модификацијата на хидроксипропил метилцелулозата може да промени некои нејзини својства, за да може подобро да се користи на одредено поле. Молекуларната формула на неговиот мономер е C10H18O6.

Во последниве години, истражувањата за деривати на хидроксипропил метилцелулоза постепено станаа жешка точка. Со модифицирање на хидроксипропил метилцелулозата, може да се добијат различни деривативни соединенија со различни својства. На пример, воведувањето на ацетил групи може да ја промени флексибилноста на филмовите за медицински облоги.

Модификацијата на хидроксипропил метилцелулозата обично се изведува во присуство на киселински катализатор како што е концентрирана сулфурна киселина. Експериментот обично користи оцетна киселина како растворувач. Условите за реакција се незгодни и одземаат многу време, а добиениот производ има низок степен на замена. (помалку од 1).

Во овој труд, оцетниот анхидрид и пропионскиот анхидрид беа користени како агенси за естерификација за модифицирање на хидроксипропил метилцелулозата за да се подготви хидроксипропил метилцелулоза ацетат и хидроксипропил метилцелулоза пропионат. Со истражување на условите како што се избор на растворувач (пиридин), доза на растворувач итн., се надеваме дека производ со подобри својства и степен на замена може да се добие преку релативно едноставен метод. Во овој труд, преку експериментално истражување, добиен е целниот производ со прашкаст талог и степен на супституција поголем од 1, што даде одредени теоретски насоки за производство на хидроксипропил метилцелулоза ацетат и хидроксипропил метилцелулоза пропионат.

1. Експериментален дел

1.1 Материјали и реагенси

Хидроксипропил метилцелулоза од фармацевтска класа (KIMA CHEMICAL CO.,LTD, 60HD100, масена фракција на метоксил 28%-30%, масена фракција на хидроксипропоксил 7%-12%); оцетен анхидрид, AR, Sinopharm Group Chemical Reagent Co., Ltd.; Пропионски анхидрид, AR, реагенс за Западна Азија; Пиридин, АР, Тијанџин Кемиу хемиски реагенс ко., Ltd.; метанол, етанол, етер, етил ацетат, ацетон, NaOH и HCl се комерцијално достапни аналитички чисти.

Електрична грејна наметка со термостат KDM, електрична мешалка со дигитален дисплеј со мерење на брзина JJ-1A, инфрацрвен спектрометар за трансформација на Фурие NEXUS 670.

1.2 Подготовка на хидроксипропил метилцелулоза ацетат

Во колбата со три грла се додава одредена количина пиридин, а потоа се додаваат 2,5 g хидроксипропил метилцелулоза, реактантите се мешаат рамномерно и температурата се зголемува на 110°В. Додадете 4 mL оцетен анхидрид, реагирајте на 110°C за 1 час, прекинете со загревањето, изладете го на собна температура, додадете голема количина дејонизирана вода за да се таложи производот, филтрирајте со вшмукување, измијте со дејонизирана вода неколку пати додека елуатот не биде неутрален и исушете го производот зачувајте го.

1.3 Подготовка на хидроксипропил метилцелулоза пропионат

Во колбата со три грла се додава одредено количество пиридин, а потоа се додаваат 0,5 g хидроксипропил метилцелулоза, реактантите се мешаат рамномерно и температурата се зголемува на 110°В. Додадете 1,1 mL пропионски анхидрид, реагирајте на 110°C за 2,5 часа, прекинете со загревањето, изладете го на собна температура, додадете голема количина дејонизирана вода за да се таложи производот, филтрирајте со вшмукување, измијте со дејонизирана вода неколку пати додека елуатот не добие средно својство, чувајте го производот сув.

1.4 Определување на инфрацрвена спектроскопија

Хидроксипропил метилцелулоза, хидроксипропил метилцелулоза ацетат, хидроксипропил метилцелулоза пропионат и KBr беа измешани и мелени соодветно, а потоа притиснати во таблети за да се одреди инфрацрвениот спектар.

1.5 Одредување на степенот на супституција

Подгответе раствори на NaOH и HCl со концентрација од 0,5 mol/L и извршете калибрација за да ја одредите точната концентрација; измерете 0,5 g хидроксипропилметилцелулоза ацетат (естер на хидроксипропилметилцелулоза пропионска киселина) во ерленмаерова колба од 250 ml, додадете 25 ml ацетон и 3 капки индикатор за фенолфталеин, добро измешајте, а потоа додадете 25 ml раствор на NaOH за електромагнетизирање, 2 ч; титрирајте со HCI додека не исчезне црвената боја на растворот, запишете го волуменот V1 (V2) на потрошената хлороводородна киселина; користете го истиот метод за мерење на волуменот V0 на хлороводородна киселина потрошена од хидроксипропил метилцелулоза и пресметајте го степенот на замена.

1.6 Експеримент за растворливост

Земете соодветна количина синтетички производи, додајте ги во органскиот растворувач, малку протресете и набљудувајте го растворањето на супстанцијата.

2. Резултати и дискусија

2.1 Ефектот на количината на пиридин (растворувач)

Ефекти на различни количини на пиридин врз морфологијата на хидроксипропилметилцелулоза ацетат и хидроксипропилметилцелулоза пропионат. Кога количината на растворувач е помала, тоа ќе ја намали растегливоста на макромолекуларниот синџир и вискозноста на системот, така што степенот на естерификација на реакциониот систем ќе се намали, а производот ќе се таложи како голема маса. И кога количината на растворувач е премала, реактантот лесно се кондензира во грутка и се прилепува на ѕидот на садот, што не само што е неповолно за спроведување на реакцијата, туку предизвикува и големи непријатности за третманот по реакцијата. . Во синтезата на хидроксипропил метилцелулоза ацетат, количината на употребениот растворувач може да се избере како 150 mL/2 g; за синтеза на хидроксипропил метилцелулоза пропионат, може да се избере како 80 mL/0,5 g.

2.2 Анализа на инфрацрвен спектар

Инфрацрвен споредбен графикон на хидроксипропил метилцелулоза и хидроксипропил метилцелулоза ацетат. Во споредба со суровината, инфрацрвениот спектрограм на производот хидроксипропил метилцелулоза ацетат има поочигледна промена. Во инфрацрвениот спектар на производот, се појави силен врв на 1740cm-1, што покажува дека е произведена карбонилна група; Покрај тоа, интензитетот на врвот на вибрациите на истегнување на OH на 3500cm-1 беше многу помал од оној на суровината, што исто така укажа дека -OH имало реакција.

Инфрацрвениот спектрограм на производот хидроксипропил метилцелулоза пропионат, исто така, значително се промени во споредба со суровината. Во инфрацрвениот спектар на производот, се појави силен врв на 1740 cm-1, што покажува дека е произведена карбонилна група; дополнително, максималниот интензитет на истегнување на вибрациите на OH на 3500 cm-1 беше многу помал од оној на суровината, што исто така укажа дека реагирал OH.

2.3 Одредување на степенот на супституција

2.3.1 Определување степен на супституција на хидроксипропил метилцелулоза ацетат

Бидејќи хидроксипропил метилцелулозата има два OH во секоја единица, а ацетатот на целулоза е производ добиен со замена на еден COCH3 за H во еден OH, теоретскиот максимален степен на замена (Ds) е 2.

2.3.2 Определување степен на супституција на хидроксипропил метилцелулоза пропионат

2.4 Растворливост на производот

Двете синтетизирани супстанции имаа слични карактеристики на растворливост, а хидроксипропил метилцелулоза ацетатот беше малку порастворлив од хидроксипропил метилцелулоза пропионат. Синтетичкиот производ може да се раствори во ацетон, етил ацетат, мешан растворувач ацетон/вода и има поголема селективност. Дополнително, влагата содржана во мешаниот растворувач ацетон/вода може да ги направи дериватите на целулоза побезбедни и поеколошки кога се користат како материјали за обложување.

3. Заклучок

(1) Условите за синтеза на хидроксипропил метилцелулоза ацетат се како што следува: 2,5 g хидроксипропил метилцелулоза, оцетен анхидрид како средство за естерификација, 150 mL пиридин како растворувач, температурата на реакција на 110° C, а времето на реакција 1 ч.

(2) Условите за синтеза на хидроксипропил метилцелулоза ацетат се: 0,5 g хидроксипропил метилцелулоза, пропионски анхидрид како средство за естерификација, 80 mL пиридин како растворувач, температура на реакција на 110°C, и време на реакција од 2,5 часа.

(3) Дериватите на целулоза синтетизирани под оваа состојба се директно во форма на фини прашоци со добар степен на супституција, а овие два деривати на целулоза можат да се растворат во различни органски растворувачи како што се етил ацетат, ацетон и ацетон/вода.