Kjemiske egenskaper og syntese av hydroksypropylmetylcellulose (HMPC)

Hydroksypropylmetylcellulose (HPMC) er en syntetisk polymer avledet fra cellulose og brukes ofte som et fortykningsmiddel, emulgator og stabilisator i forskjellige bransjer som mat, farmasøytiske midler og kosmetikk. HMPC er et hydroksypropylert derivat av metylcellulose (MC), en vannløselig ikke-ionisk celluloseeter sammensatt av metoksylerte og hydroksypropylerte celluloseenheter. HMPC er mye brukt som en hjelpestoff i farmasøytiske formuleringer på grunn av dens ikke -giftighet, biokompatibilitet og biologisk nedbrytbarhet.

HMPC kjemiske egenskaper:

De kjemiske egenskapene til HMPC tilskrives tilstedeværelsen av hydroksyl- og etergrupper i dens molekylstruktur. Hydroksylgruppene av cellulose kan funksjonaliseres gjennom forskjellige kjemiske reaksjoner, for eksempel eterifisering, esterifisering og oksidasjon, for å introdusere forskjellige funksjonelle grupper i polymerryggraden. HMPC inneholder både metoksy (-och3) og hydroxypropyl (-och2chohch3) grupper, som kan kontrolleres for å gi forskjellige egenskaper som løselighet, viskositet og gelering.

HMPC er svært oppløselig i vann, og danner klare, tyktflytende løsninger ved lave konsentrasjoner. Viskositeten til HMPC -løsninger kan endres ved å justere substitusjonsgraden (DS) til hydroksypropylgruppene, som bestemmer antall modifiserte hydroksylsteder per glukoseenhet. Jo høyere DS, desto lavere er løseligheten og jo høyere viskositeten til HMPC -løsningen. Denne egenskapen kan brukes til å kontrollere frigjøring av aktive ingredienser fra farmasøytiske formuleringer.

HMPC viser også pseudoplastisk oppførsel, noe som betyr at viskositeten avtar med økende skjærhastighet. Denne egenskapen gjør den egnet som et fortykningsmiddel for flytende formuleringer som må motstå skjærkrefter under prosessering eller anvendelser.

HMPC er termisk stabil opp til en viss temperatur, over hvilken den begynner å nedbryte. Nedbrytningstemperaturen til HMPC avhenger av DS og konsentrasjonen av polymeren i løsningen. Nedbrytningstemperaturområdet for HMPC er rapportert å være 190-330 ° C.

Syntese av HMPC:

HMPC syntetiseres ved eterifiseringsreaksjon av cellulose med propylenoksyd og metyletylenoksyd i nærvær av en alkalisk katalysator. Reaksjonen fortsetter i to trinn: For det første erstattes metylgruppene av cellulose av propylenoksyd, og deretter erstattes hydroksylgruppene videre av metyletylenoksid. DS for HMPC kan kontrolleres ved å justere molforholdet mellom propylenoksyd og cellulose under synteseprosessen.

Reaksjonen utføres vanligvis i et vandig medium ved forhøyet temperatur og trykk. Den grunnleggende katalysatoren er vanligvis natrium eller kaliumhydroksyd, noe som forbedrer reaktiviteten til cellulosehydroksylgrupper mot epoksydringene av propylenoksyd og metyletylenoksyd. Reaksjonsproduktet blir deretter nøytralisert, vasket og tørket for å oppnå det endelige HMPC -produktet.

HMPC kan også syntetiseres ved å reagere cellulose med propylenoksyd og epiklorhydrin i nærvær av syrekatalysatorer. Denne metoden, kjent som epiklorhydrinprosessen, brukes til å produsere kationiske cellulosederivater, som er positivt ladet på grunn av tilstedeværelsen av kvartære ammoniumgrupper.

Avslutning:

HMPC er en multifunksjonell polymer med utmerkede kjemiske egenskaper som er egnet for forskjellige bruksområder i forskjellige bransjer. Syntesen av HMPC involverer eterifiseringsreaksjon av cellulose med propylenoksyd og metyletylenoksyd i nærvær av en alkalisk katalysator eller en sur katalysator. Egenskapene til HMPC kan stilles inn ved å kontrollere DS og konsentrasjonen av polymeren. Sikkerheten og biokompatibiliteten til HMPC gjør det til et gunstig valg for farmasøytiske formuleringer.