Hydroxypropylmethylcellulose (HPMC) is een synthetisch polymeer afgeleid van cellulose en wordt vaak gebruikt als verdikkingsmiddel, emulgator en stabilisator in verschillende industrieën, zoals de voeding, de farmaceutische industrie en de cosmetica. HMPC is een gehydroxypropyleerd derivaat van methylcellulose (MC), een in water oplosbare niet-ionische cellulose-ether bestaande uit gemethoxyleerde en gehydroxypropyleerde cellulose-eenheden. HMPC wordt veel gebruikt als hulpstof in farmaceutische formuleringen vanwege de niet-toxiciteit, biocompatibiliteit en biologische afbreekbaarheid ervan.
HMPC chemische eigenschappen:
De chemische eigenschappen van HMPC worden toegeschreven aan de aanwezigheid van hydroxyl- en ethergroepen in de moleculaire structuur ervan. De hydroxylgroepen van cellulose kunnen worden gefunctionaliseerd door verschillende chemische reacties, zoals verethering, verestering en oxidatie, om verschillende functionele groepen in de polymeerskelet te introduceren. HMPC bevat zowel methoxy- (-OCH3) als hydroxypropyl- (-OCH2CHOHCH3) groepen, die kunnen worden geregeld om verschillende eigenschappen te verkrijgen, zoals oplosbaarheid, viscositeit en gelering.
HMPC is zeer oplosbaar in water en vormt bij lage concentraties heldere, viskeuze oplossingen. De viscositeit van HMPC-oplossingen kan worden gewijzigd door de substitutiegraad (DS) van de hydroxypropylgroepen aan te passen, die het aantal gemodificeerde hydroxylplaatsen per glucose-eenheid bepaalt. Hoe hoger de DS, hoe lager de oplosbaarheid en hoe hoger de viscositeit van de HMPC-oplossing. Deze eigenschap kan worden gebruikt om de afgifte van actieve ingrediënten uit farmaceutische formuleringen te controleren.
HMPC vertoont ook pseudoplastisch gedrag, wat betekent dat de viscositeit afneemt bij toenemende afschuifsnelheid. Deze eigenschap maakt het geschikt als verdikkingsmiddel voor vloeibare formuleringen die weerstand moeten bieden aan schuifkrachten tijdens verwerking of toepassingen.
HMPC is thermisch stabiel tot een bepaalde temperatuur, waarboven het begint af te breken. De afbraaktemperatuur van HMPC hangt af van de DS en de concentratie van het polymeer in de oplossing. Het bereik van de afbraaktemperatuur van HMPC bedraagt naar verluidt 190-330°C.
Synthese van HMPC:
HMPC wordt gesynthetiseerd door de veretheringsreactie van cellulose met propyleenoxide en methylethyleenoxide in aanwezigheid van een alkalische katalysator. De reactie verloopt in twee stappen: eerst worden de methylgroepen van cellulose vervangen door propyleenoxide, en vervolgens worden de hydroxylgroepen verder vervangen door methylethyleenoxide. De DS van HMPC kan worden geregeld door de molaire verhouding van propyleenoxide tot cellulose tijdens het syntheseproces aan te passen.
De reactie wordt gewoonlijk uitgevoerd in een waterig medium bij verhoogde temperatuur en druk. De basische katalysator is gewoonlijk natrium- of kaliumhydroxide, wat de reactiviteit van cellulosehydroxylgroepen ten opzichte van de epoxideringen van propyleenoxide en methylethyleenoxide verbetert. Het reactieproduct wordt vervolgens geneutraliseerd, gewassen en gedroogd om het uiteindelijke HMPC-product te verkrijgen.
HMPC kan ook worden gesynthetiseerd door cellulose te laten reageren met propyleenoxide en epichloorhydrine in aanwezigheid van zure katalysatoren. Deze methode, bekend als het epichloorhydrineproces, wordt gebruikt om kationische cellulosederivaten te produceren, die positief geladen zijn vanwege de aanwezigheid van quaternaire ammoniumgroepen.
tot slot:
HMPC is een multifunctioneel polymeer met uitstekende chemische eigenschappen geschikt voor diverse toepassingen in verschillende industrieën. De synthese van HMPC omvat de veretheringsreactie van cellulose met propyleenoxide en methylethyleenoxide in aanwezigheid van een alkalische katalysator of een zure katalysator. De eigenschappen van HMPC kunnen worden afgestemd door de DS en concentratie van het polymeer te regelen. De veiligheid en biocompatibiliteit van HMPC maken het een gunstige keuze voor farmaceutische formuleringen.
Posttijd: 18 september 2023