Syntese av hydroksypropylmetylcelluloseacetat og propionat

Ved å bruke hydroksypropylmetylcellulose (HPMC) som råmateriale, eddiksyreanhydrid og propionsyreanhydrid som forestringsmidler, fremstilte forestringsreaksjonen i pyridin hydroksypropylmetylcelluloseacetat og hydroksypropylmetylcellulose Cellulosepropionat. Ved å endre mengden løsemiddel som brukes i systemet, ble det oppnådd et produkt med bedre egenskaper og substitusjonsgrad. Substitusjonsgraden ble bestemt ved titreringsmetode, og produktet ble karakterisert og testet for ytelse. Resultatene viste at reaksjonssystemet ble reagert ved 110°C i 1-2,5 timer, og avionisert vann ble brukt som utfellingsmiddel etter reaksjonen, og pulverformige produkter med en substitusjonsgrad større enn 1 (teoretisk substitusjonsgrad var 2) kunne oppnås. Den har god løselighet i ulike organiske løsningsmidler som etylester, aceton, aceton/vann, etc.

Stikkord: hydroksypropyl metylcellulose; hydroksypropylmetylcelluloseacetat; hydroksypropylmetylcellulosepropionat

Hydroksypropylmetylcellulose (HPMC) er en ikke-ionisk polymerforbindelse og en celluloseeter med et bredt spekter av bruksområder. Som et utmerket kjemisk tilsetningsstoff brukes HPMC ofte på ulike felt og kalles "industrielt mononatriumglutamat". Hydroksypropylmetylcellulose (HPMC) har ikke bare gode emulgerende, fortykkende og bindende funksjoner, men kan også brukes til å opprettholde fuktighet og beskytte kolloider. Det er mye brukt i mange felt som mat, medisin, belegg, tekstiler og landbruk. . Modifisering av hydroksypropylmetylcellulose kan endre noen av egenskapene, slik at den kan brukes bedre i et bestemt felt. Molekylformelen til monomeren er C10H18O6.

De siste årene har forskning på hydroksypropylmetylcellulosederivater gradvis blitt et hot spot. Ved å modifisere hydroksypropylmetylcellulose kan forskjellige derivatforbindelser med forskjellige egenskaper oppnås. For eksempel kan introduksjonen av acetylgrupper endre fleksibiliteten til medisinske beleggfilmer.

Modifikasjonen av hydroksypropylmetylcellulose utføres vanligvis i nærvær av en syrekatalysator slik som konsentrert svovelsyre. Forsøket bruker vanligvis eddiksyre som løsningsmiddel. Reaksjonsbetingelsene er tungvinte og tidkrevende, og det resulterende produktet har en lav grad av substitusjon. (mindre enn 1).

I denne artikkelen ble eddiksyreanhydrid og propionsyreanhydrid brukt som forestringsmidler for å modifisere hydroksypropylmetylcellulose for å fremstille hydroksypropylmetylcelluloseacetat og hydroksypropylmetylcellulosepropionat. Ved å utforske forhold som løsningsmiddelvalg (pyridin), løsningsmiddeldosering osv. håper man at et produkt med bedre egenskaper og substitusjonsgrad kan oppnås gjennom en relativt enkel metode. I denne artikkelen, gjennom eksperimentell forskning, ble målproduktet med et pulveraktig bunnfall og en substitusjonsgrad større enn 1 oppnådd, noe som ga noen teoretisk veiledning for produksjon av hydroksypropylmetylcelluloseacetat og hydroksypropylmetylcellulosepropionat.

1. Eksperimentell del

1.1 Materialer og reagenser

Hydroksypropylmetylcellulose av farmasøytisk kvalitet (KIMA CHEMICAL CO., LTD, 60HD100, metoksylmassefraksjon 28%-30%, hydroksypropoksylmassefraksjon 7%-12%); eddiksyreanhydrid, AR, Sinopharm Group Chemical Reagent Co., Ltd.; Propionsyreanhydrid, AR, reagens fra Vest-Asia; Pyridine, AR, Tianjin Kemiou Chemical Reagent Co., Ltd.; metanol, etanol, eter, etylacetat, aceton, NaOH og HCl er kommersielt tilgjengelig analytisk rene.

KDM termostat elektrisk varmekappe, JJ-1A hastighetsmåling digital display elektrisk rører, NEXUS 670 Fourier transform infrarødt spektrometer.

1.2 Fremstilling av hydroksypropylmetylcelluloseacetat

En viss mengde pyridin ble tilsatt i den trehalsede kolben, og deretter ble 2,5 g hydroksypropylmetylcellulose tilsatt, reaktantene ble omrørt jevnt, og temperaturen ble hevet til 110°C.°C. Tilsett 4 mL eddiksyreanhydrid, reager ved 110°C°C i 1 time, stopp oppvarmingen, avkjøl til romtemperatur, tilsett en stor mengde avionisert vann for å felle ut produktet, filtrer med sug, vask med avionisert vann i flere ganger til eluatet er nøytralt, og tørk produktet lagre.

1.3 Fremstilling av hydroksypropylmetylcellulosepropionat

En viss mengde pyridin ble tilsatt i den trehalsede kolben, og deretter ble 0,5 g hydroksypropylmetylcellulose tilsatt, reaktantene ble omrørt jevnt, og temperaturen ble hevet til 110°C.°C. Tilsett 1,1 mL propionsyreanhydrid, reager ved 110°C°C i 2,5 timer, stopp oppvarmingen, avkjøl til romtemperatur, tilsett en stor mengde avionisert vann for å felle ut produktet, filtrer med avsug, vask med avionisert vann i flere ganger til eluatet har middels egenskap, oppbevar produktet tørt.

1.4 Bestemmelse av infrarød spektroskopi

Hydroksypropylmetylcellulose, hydroksypropylmetylcelluloseacetat, hydroksypropylmetylcellulosepropionat og KBr ble henholdsvis blandet og malt, og deretter presset til tabletter for å bestemme det infrarøde spekteret.

1.5 Fastsettelse av substitusjonsgrad

Forbered NaOH- og HCl-løsninger med en konsentrasjon på 0,5 mol/L, og utfør kalibrering for å bestemme den nøyaktige konsentrasjonen; vei 0,5 g hydroksypropylmetylcelluloseacetat (hydroksypropylmetylcellulosepropionsyreester) i en 250 ml Erlenmeyer-kolbe, tilsett 25 ml aceton og 3 dråper fenolftaleinindikator, bland godt, tilsett deretter 25 ml NaOH-løsning, rør og forsåp på en elektromagnetisk rører. 2 timer; titrer med HC1 til den røde fargen på løsningen forsvinner, noter volumet V1 (V2) saltsyre som forbrukes; bruk samme metode for å måle volumet V0 av saltsyre som forbrukes av hydroksypropylmetylcellulose, og beregn substitusjonsgraden.

1.6 Løselighetseksperiment

Ta en passende mengde syntetiske produkter, tilsett dem til det organiske løsningsmidlet, rist litt og observer oppløsningen av stoffet.

2. Resultater og diskusjon

2.1 Effekten av mengden pyridin (løsningsmiddel)

Effekter av forskjellige mengder pyridin på morfologien til hydroksypropylmetylcelluloseacetat og hydroksypropylmetylcellulosepropionat. Når mengden løsemiddel er mindre, vil det redusere strekkbarheten til den makromolekylære kjeden og systemets viskositet, slik at graden av forestring av reaksjonssystemet reduseres, og produktet vil bli utfelt som en stor masse. Og når mengden løsemiddel er for lav, er reaktanten lett å kondensere til en klump og feste seg til beholderveggen, noe som ikke bare er ugunstig for gjennomføringen av reaksjonen, men også forårsaker stor ulempe for behandlingen etter reaksjonen . Ved syntesen av hydroksypropylmetylcelluloseacetat kan mengden løsemiddel som brukes velges til 150 ml/2 g; for syntese av hydroksypropylmetylcellulosepropionat kan det velges som 80 ml/0,5 g.

2.2 Infrarød spektrumanalyse

Infrarød sammenligningsdiagram av hydroksypropylmetylcellulose og hydroksypropylmetylcelluloseacetat. Sammenlignet med råmaterialet har det infrarøde spektrogrammet til produktet hydroksypropylmetylcelluloseacetat en mer åpenbar endring. I det infrarøde spekteret av produktet dukket det opp en sterk topp ved 1740 cm-1, noe som indikerer at en karbonylgruppe ble produsert; i tillegg var intensiteten til strekkvibrasjonstoppen til OH ved 3500 cm-1 mye lavere enn råmaterialets, noe som også indikerte at -OH Det var en reaksjon.

Det infrarøde spektrogrammet til produktet hydroksypropylmetylcellulosepropionat har også endret seg betydelig sammenlignet med råmaterialet. I det infrarøde spekteret av produktet dukket det opp en sterk topp ved 1740 cm-1, noe som indikerer at en karbonylgruppe ble produsert; i tillegg var OH-strekkvibrasjonens toppintensitet ved 3500 cm-1 mye lavere enn for råmaterialet, noe som også indikerte at en OH reagerte.

2.3 Fastsettelse av substitusjonsgrad

2.3.1 Bestemmelse av substitusjonsgrad av hydroksypropylmetylcelluloseacetat

Siden hydroksypropylmetylcellulose har to en OH i hver enhet, og celluloseacetat er et produkt oppnådd ved å erstatte en COCH3 med H i en OH, er den teoretiske maksimale substitusjonsgraden (Ds) 2.

2.3.2 Bestemmelse av substitusjonsgrad av hydroksypropylmetylcellulosepropionat

2.4 Løselighet av produktet

De to stoffene som ble syntetisert hadde lignende løselighetsegenskaper, og hydroksypropylmetylcelluloseacetat var litt mer løselig enn hydroksypropylmetylcellulosepropionat. Det syntetiske produktet kan løses i aceton, etylacetat, aceton/vann blandet løsningsmiddel, og har mer selektivitet. I tillegg kan fuktigheten i det blandede aceton/vann-løsningsmidlet gjøre cellulosederivatene mer trygge og miljøvennlige når de brukes som beleggmaterialer.

3. Konklusjon

(1) Syntesebetingelsene for hydroksypropylmetylcelluloseacetat er som følger: 2,5 g hydroksypropylmetylcellulose, eddiksyreanhydrid som forestringsmiddel, 150 ml pyridin som løsningsmiddel, reaksjonstemperaturen ved 110°C° C, og reaksjonstiden 1 time.

(2) Syntesebetingelsene for hydroksypropylmetylcelluloseacetat er: 0,5 g hydroksypropylmetylcellulose, propionsyreanhydrid som forestringsmiddel, 80 ml pyridin som løsningsmiddel, reaksjonstemperatur ved 110°C°C, og reaksjonstid på 2,5 timer.

(3) Cellulosederivatene syntetisert under denne betingelsen er direkte i form av fine pulvere med god substitusjonsgrad, og disse to cellulosederivatene kan løses i ulike organiske løsningsmidler som etylacetat, aceton og aceton/vann.