हायड्रॉक्सीप्रोपील मिथाइल सेल्युलोज एसीटेट आणि प्रोपियोनेटचे संश्लेषण

hydroxypropyl methylcellulose (HPMC) कच्चा माल म्हणून, एसिटिक एनहाइड्राइड आणि प्रोपिओनिक एनहाइड्राइडचा एस्टेरिफिकेशन एजंट म्हणून वापर करून, pyridine मधील esterification प्रतिक्रिया हायड्रॉक्सीप्रोपाइल मेथिलसेल्युलोज एसीटेट आणि हायड्रॉक्सीप्रोपिल मेथिलसेल्युलोज सेल्युलोज प्रोपियोनेट तयार करते. सिस्टीममध्ये वापरल्या जाणाऱ्या सॉल्व्हेंटचे प्रमाण बदलून, चांगले गुणधर्म आणि प्रतिस्थापन पदवी असलेले उत्पादन प्राप्त झाले. प्रतिस्थापन पदवी टायट्रेशन पद्धतीने निर्धारित केली गेली आणि उत्पादनाचे वैशिष्ट्य आणि कार्यप्रदर्शनासाठी चाचणी केली गेली. परिणामांनी दर्शविले की प्रतिक्रिया प्रणालीवर 110 वर प्रतिक्रिया दिली गेली°सी 1-2.5 तासासाठी, आणि प्रतिक्रियेनंतर विआयनीकृत पाणी प्रक्षेपण एजंट म्हणून वापरले गेले आणि 1 पेक्षा जास्त प्रतिस्थापनाची डिग्री असलेली पावडर उत्पादने (प्रतिस्थापनाची सैद्धांतिक डिग्री 2 होती) मिळवता आली. इथाइल एस्टर, एसीटोन, एसीटोन/पाणी इत्यादी विविध सेंद्रिय सॉल्व्हेंट्समध्ये त्याची विद्राव्यता चांगली आहे.

मुख्य शब्द: hydroxypropyl मेथिलसेल्युलोज; hydroxypropyl methylcellulose acetate; hydroxypropyl methylcellulose propionate

Hydroxypropylmethylcellulose (HPMC) हे एक नॉन-आयनिक पॉलिमर कंपाऊंड आणि सेल्युलोज इथर आहे ज्याचा वापर विस्तृत आहे. उत्कृष्ट रासायनिक मिश्रित पदार्थ म्हणून, HPMC अनेकदा विविध क्षेत्रात वापरले जाते आणि त्याला "औद्योगिक मोनोसोडियम ग्लूटामेट" म्हणतात. Hydroxypropyl methylcellulose (HPMC) मध्ये केवळ चांगले इमल्सीफायिंग, घट्ट करणे आणि बंधनकारक कार्ये नाहीत, परंतु ओलावा राखण्यासाठी आणि कोलॉइड्सचे संरक्षण करण्यासाठी देखील वापरला जाऊ शकतो. अन्न, औषध, लेप, कापड आणि शेती यासारख्या अनेक क्षेत्रात याचा मोठ्या प्रमाणावर वापर केला जातो. . हायड्रॉक्सीप्रोपील मिथाइलसेल्युलोजमध्ये बदल केल्याने त्याचे काही गुणधर्म बदलू शकतात, ज्यामुळे ते एका विशिष्ट क्षेत्रात अधिक चांगल्या प्रकारे वापरले जाऊ शकते. त्याच्या मोनोमरचे आण्विक सूत्र C10H18O6 आहे.

अलिकडच्या वर्षांत, हायड्रॉक्सीप्रोपील मिथाइलसेल्युलोज डेरिव्हेटिव्ह्जवरील संशोधन हळूहळू एक हॉट स्पॉट बनले आहे. हायड्रॉक्सीप्रोपील मिथाइलसेल्युलोजमध्ये बदल करून, विविध गुणधर्मांसह विविध व्युत्पन्न संयुगे मिळू शकतात. उदाहरणार्थ, एसिटाइल गटांचा परिचय वैद्यकीय कोटिंग फिल्म्सची लवचिकता बदलू शकतो.

हायड्रॉक्सीप्रोपील मिथाइलसेल्युलोजचे फेरफार सामान्यतः एकाग्र सल्फ्यूरिक ऍसिडसारख्या ऍसिड उत्प्रेरकाच्या उपस्थितीत केले जाते. प्रयोगात सामान्यतः एसिटिक ऍसिडचा वापर सॉल्व्हेंट म्हणून केला जातो. प्रतिक्रिया परिस्थिती त्रासदायक आणि वेळ घेणारी आहे आणि परिणामी उत्पादनामध्ये कमी प्रमाणात प्रतिस्थापन आहे. (1 पेक्षा कमी).

या पेपरमध्ये, हायड्रॉक्सीप्रोपिल मिथाइलसेल्युलोज एसीटेट आणि हायड्रॉक्सीप्रोपील मेथिलसेल्युलोज प्रोपियोनेट तयार करण्यासाठी हायड्रॉक्सीप्रोपाइल मिथाइलसेल्युलोज सुधारण्यासाठी एस्टेरिफिकेशन एजंट म्हणून एसिटिक एनहाइड्राइड आणि प्रोपिओनिक ॲनहाइड्राइडचा वापर केला गेला. सॉल्व्हेंट सिलेक्शन (पायरीडाइन), सॉल्व्हेंट डोस इ. यासारख्या परिस्थितींचा शोध घेऊन, अशी आशा आहे की तुलनेने सोप्या पद्धतीद्वारे चांगले गुणधर्म आणि प्रतिस्थापन पदवी मिळू शकते. या पेपरमध्ये, प्रायोगिक संशोधनाद्वारे, 1 पेक्षा जास्त पावडर अवक्षेपित आणि प्रतिस्थापनाची डिग्री असलेले लक्ष्य उत्पादन प्राप्त केले गेले, ज्याने हायड्रॉक्सीप्रोपाइल मेथिलसेल्युलोज एसीटेट आणि हायड्रॉक्सीप्रोपिल मेथिलसेल्युलोज प्रोपियोनेटच्या उत्पादनासाठी काही सैद्धांतिक मार्गदर्शन प्रदान केले.

1. प्रायोगिक भाग

1.1 साहित्य आणि अभिकर्मक

फार्मास्युटिकल ग्रेड hydroxypropyl methylcellulose (KIMA CHEMICAL CO.,LTD, 60HD100, methoxyl mass fraction 28%-30%, hydroxypropoxyl mass fraction 7%-12%); acetic anhydride, AR, Sinopharm Group Chemical Reagent Co., Ltd.; Propionic Anhydride, AR, West Asia Reagent; Pyridine, AR, Tianjin Kemiou Chemical Reagent Co., Ltd.; मिथेनॉल, इथेनॉल, इथर, इथाइल एसीटेट, एसीटोन, NaOH आणि HCl हे व्यावसायिकदृष्ट्या विश्लेषणात्मकदृष्ट्या शुद्ध उपलब्ध आहेत.

KDM थर्मोस्टॅट इलेक्ट्रिक हीटिंग आवरण, JJ-1A स्पीड मेजरिंग डिजिटल डिस्प्ले इलेक्ट्रिक स्टिरर, NEXUS 670 फूरियर ट्रान्सफॉर्म इन्फ्रारेड स्पेक्ट्रोमीटर.

1.2 hydroxypropyl methylcellulose acetate तयार करणे

थ्री-नेक फ्लास्कमध्ये विशिष्ट प्रमाणात पायरीडिन जोडले गेले, आणि नंतर त्यात 2.5 ग्रॅम हायड्रॉक्सीप्रोपील मिथाइलसेल्युलोज जोडले गेले, अभिक्रिया घटक समान रीतीने ढवळले गेले आणि तापमान 110 पर्यंत वाढवले ​​गेले.°C. 4 मिली एसिटिक एनहाइड्राइड घाला, 110 वर प्रतिक्रिया द्या°सी 1 तासासाठी, गरम करणे थांबवा, खोलीच्या तपमानावर थंड करा, उत्पादनास प्रक्षेपित करण्यासाठी मोठ्या प्रमाणात डीआयोनाइज्ड पाणी घाला, सक्शनने फिल्टर करा, एल्युएट तटस्थ होईपर्यंत अनेक वेळा डीआयोनाइज्ड पाण्याने धुवा आणि उत्पादनाची बचत करा.

1.3 हायड्रॉक्सीप्रोपील मेथिलसेल्युलोज प्रोपियोनेटची तयारी

तीन मानेच्या फ्लास्कमध्ये विशिष्ट प्रमाणात पायरीडिन जोडले गेले आणि नंतर त्यात 0.5 ग्रॅम हायड्रॉक्सीप्रोपील मिथाइलसेल्युलोज जोडले गेले, अभिक्रिया घटक समान रीतीने ढवळले गेले आणि तापमान 110 पर्यंत वाढवले ​​गेले.°C. 1.1 mL propionic anhydride घाला, 110 वर प्रतिक्रिया द्या°सी 2.5 तासांसाठी, गरम करणे थांबवा, खोलीच्या तापमानाला थंड करा, उत्पादनास प्रक्षेपित करण्यासाठी मोठ्या प्रमाणात डीआयोनाइज्ड पाणी घाला, सक्शनने फिल्टर करा, एल्युएट मध्यम गुणधर्म होईपर्यंत डीआयोनाइज्ड पाण्याने अनेक वेळा धुवा, उत्पादन कोरडे ठेवा.

1.4 इन्फ्रारेड स्पेक्ट्रोस्कोपीचे निर्धारण

hydroxypropyl methylcellulose, hydroxypropyl methylcellulose acetate, hydroxypropyl methylcellulose propionate आणि KBr अनुक्रमे मिश्रित आणि ग्राउंड केले गेले आणि नंतर इन्फ्रारेड स्पेक्ट्रम निर्धारित करण्यासाठी गोळ्यांमध्ये दाबले गेले.

1.5 प्रतिस्थापन पदवीचे निर्धारण

NaOH आणि HCl सोल्यूशन्स 0.5 mol/L च्या एकाग्रतेसह तयार करा आणि अचूक एकाग्रता निश्चित करण्यासाठी कॅलिब्रेशन करा; 250 मिली एर्लेनमेयर फ्लास्कमध्ये 0.5 ग्रॅम हायड्रॉक्सीप्रोपाइलमेथिलसेल्युलोज एसीटेट (हायड्रॉक्सीप्रॉपिलमेथिलसेल्युलोज प्रोपियोनिक ॲसिड एस्टर) वजन करा, त्यात 25 मिली एसीटोन आणि फेनोल्फथालीन इंडिकेटरचे 3 थेंब टाका, चांगले मिसळा, नंतर 25 एमएल सोल्युशनसाठी एसटीओपीओएन सोल्युशन आणि 25 एमएल इलेक्ट्रोनिफायर घाला. 2 तास; द्रावणाचा लाल रंग गायब होईपर्यंत HCI सह टायट्रेट करा, हायड्रोक्लोरिक ऍसिडचे व्हॉल्यूम V1 (V2) रेकॉर्ड करा; hydroxypropyl methylcellulose द्वारे सेवन केलेल्या हायड्रोक्लोरिक ऍसिडचे व्हॉल्यूम V0 मोजण्यासाठी हीच पद्धत वापरा आणि प्रतिस्थापनाची डिग्री मोजा.

1.6 विद्राव्यता प्रयोग

योग्य प्रमाणात सिंथेटिक उत्पादने घ्या, त्यांना सेंद्रिय सॉल्व्हेंटमध्ये जोडा, किंचित हलवा आणि पदार्थाचे विघटन पहा.

2. परिणाम आणि चर्चा

2.1 पायरीडिन (विद्रावक) च्या प्रमाणाचा प्रभाव

hydroxypropylmethylcellulose acetate आणि hydroxypropylmethylcellulose propionate च्या मॉर्फोलॉजीवर वेगवेगळ्या प्रमाणात pyridine चे परिणाम. जेव्हा सॉल्व्हेंटचे प्रमाण कमी होते, तेव्हा ते मॅक्रोमोलेक्युलर साखळीची विस्तारक्षमता आणि प्रणालीची चिकटपणा कमी करेल, ज्यामुळे प्रतिक्रिया प्रणालीच्या एस्टरिफिकेशनची डिग्री कमी होईल आणि उत्पादन मोठ्या वस्तुमानाच्या रूपात अवक्षेपित होईल. आणि जेव्हा सॉल्व्हेंटचे प्रमाण खूप कमी असते, तेव्हा रिएक्टंटला ढेकूळ बनवणे आणि कंटेनरच्या भिंतीला चिकटविणे सोपे असते, जे केवळ प्रतिक्रिया पार पाडण्यासाठी प्रतिकूल नसते, परंतु प्रतिक्रियेनंतर उपचारांमध्ये मोठी गैरसोय होते. . हायड्रॉक्सीप्रोपील मिथाइलसेल्युलोज एसीटेटच्या संश्लेषणामध्ये, वापरलेल्या विद्रावकांची मात्रा 150 एमएल/2 ग्रॅम म्हणून निवडली जाऊ शकते; hydroxypropyl methylcellulose propionate च्या संश्लेषणासाठी, ते 80 mL/0.5 g म्हणून निवडले जाऊ शकते.

2.2 इन्फ्रारेड स्पेक्ट्रम विश्लेषण

हायड्रॉक्सीप्रोपील मेथिलसेल्युलोज आणि हायड्रॉक्सीप्रोपील मेथिलसेल्युलोज एसीटेटचा इन्फ्रारेड तुलना चार्ट. कच्च्या मालाच्या तुलनेत, हायड्रॉक्सीप्रोपाइल मेथिलसेल्युलोज एसीटेट उत्पादनाच्या इन्फ्रारेड स्पेक्ट्रोग्राममध्ये अधिक स्पष्ट बदल आहे. उत्पादनाच्या इन्फ्रारेड स्पेक्ट्रममध्ये, 1740cm-1 वर एक मजबूत शिखर दिसले, जे सूचित करते की कार्बोनिल गट तयार झाला आहे; याव्यतिरिक्त, 3500cm-1 वर OH च्या स्ट्रेचिंग कंपन शिखराची तीव्रता कच्च्या मालापेक्षा खूपच कमी होती, ज्याने हे देखील सूचित केले की -OH एक प्रतिक्रिया होती.

hydroxypropyl methylcellulose propionate उत्पादनाचा इन्फ्रारेड स्पेक्ट्रोग्राम देखील कच्च्या मालाच्या तुलनेत लक्षणीय बदलला आहे. उत्पादनाच्या इन्फ्रारेड स्पेक्ट्रममध्ये, एक मजबूत शिखर 1740 सेमी -1 वर दिसू लागले, जे सूचित करते की कार्बोनिल गट तयार झाला आहे; याव्यतिरिक्त, 3500 सेमी -1 वर ओएच स्ट्रेचिंग कंपन शिखर तीव्रता कच्च्या मालापेक्षा खूपच कमी होती, ज्याने हे देखील सूचित केले की ओएचने प्रतिक्रिया दिली.

2.3 प्रतिस्थापन पदवीचे निर्धारण

2.3.1 हायड्रॉक्सीप्रोपील मिथिलसेल्युलोज एसीटेटच्या प्रतिस्थापन डिग्रीचे निर्धारण

हायड्रॉक्सीप्रोपाइल मिथाइलसेल्युलोजमध्ये प्रत्येक युनिटमध्ये दोन एक OH असल्याने आणि सेल्युलोज एसीटेट हे एक OH मध्ये H साठी एक COCH3 बदलून प्राप्त केलेले उत्पादन आहे, प्रतिस्थापनाची सैद्धांतिक कमाल पदवी (Ds) 2 आहे.

2.3.2 हायड्रॉक्सीप्रोपिल मेथिलसेल्युलोज प्रोपियोनेटच्या प्रतिस्थापनाच्या डिग्रीचे निर्धारण

2.4 उत्पादनाची विद्राव्यता

संश्लेषित केलेल्या दोन पदार्थांमध्ये सारखीच विद्राव्यता वैशिष्ट्ये होती आणि हायड्रॉक्सीप्रोपाइल मेथिलसेल्युलोज एसीटेट हे हायड्रॉक्सीप्रोपाइल मेथिलसेल्युलोज प्रोपियोनेटपेक्षा किंचित जास्त विद्रव्य होते. सिंथेटिक उत्पादन एसीटोन, इथाइल एसीटेट, एसीटोन/पाणी मिश्रित सॉल्व्हेंटमध्ये विरघळले जाऊ शकते आणि त्यात अधिक निवडकता असते. याव्यतिरिक्त, एसीटोन/पाणी मिश्रित सॉल्व्हेंटमध्ये असलेल्या ओलाव्यामुळे कोटिंग मटेरियल म्हणून वापरल्यास सेल्युलोज डेरिव्हेटिव्ह अधिक सुरक्षित आणि पर्यावरणास अनुकूल बनवू शकतात.

3. निष्कर्ष

(१) हायड्रॉक्सीप्रोपील मेथिलसेल्युलोज एसीटेटच्या संश्लेषणाच्या परिस्थिती खालीलप्रमाणे आहेत: 2.5 ग्रॅम हायड्रॉक्सीप्रोपील मिथाइलसेल्युलोज, एस्टेरिफिकेशन एजंट म्हणून एसिटिक एनहाइड्राइड, सॉल्व्हेंट म्हणून 150 मिली पायरीडाइन, 110 वर प्रतिक्रिया तापमान° सी, आणि प्रतिक्रिया वेळ 1 ता.

(२) हायड्रॉक्सीप्रोपील मेथिलसेल्युलोज एसीटेटच्या संश्लेषणाच्या परिस्थिती आहेत: ०.५ ग्रॅम हायड्रॉक्सीप्रोपील मिथाइलसेल्युलोज, प्रोपिओनिक एनहाइड्राइड एस्टेरिफिकेशन एजंट म्हणून, ८० मिली पायरीडाइन सॉल्व्हेंट म्हणून, प्रतिक्रिया तापमान ११०°सी, आणि प्रतिक्रिया वेळ 2 .5 ता.

(३) या स्थितीत संश्लेषित सेल्युलोज डेरिव्हेटिव्ह्ज चांगल्या प्रमाणात प्रतिस्थापनासह थेट बारीक पावडरच्या स्वरूपात असतात आणि हे दोन सेल्युलोज डेरिव्हेटिव्ह्ज इथाइल एसीटेट, एसीटोन आणि एसीटोन/पाण्यासारख्या विविध सेंद्रिय सॉल्व्हेंट्समध्ये विरघळले जाऊ शकतात.