Hydroksypropylometyloceluloza (HPMC) to syntetyczny polimer otrzymywany z celulozy i jest powszechnie stosowany jako zagęszczacz, emulgator i stabilizator w różnych gałęziach przemysłu, takich jak żywność, farmaceutyka i kosmetyki. HMPC jest hydroksypropylowaną pochodną metylocelulozy (MC), rozpuszczalnego w wodzie niejonowego eteru celulozy składającego się z jednostek metoksylowanej i hydroksypropylowanej celulozy. HMPC jest szeroko stosowany jako substancja pomocnicza w preparatach farmaceutycznych ze względu na jego nietoksyczność, biokompatybilność i biodegradowalność.
Właściwości chemiczne HMPC:
Właściwości chemiczne HMPC przypisuje się obecności grup hydroksylowych i eterowych w jego strukturze molekularnej. Grupy hydroksylowe celulozy można funkcjonalizować poprzez różne reakcje chemiczne, takie jak eteryfikacja, estryfikacja i utlenianie, w celu wprowadzenia różnych grup funkcyjnych do szkieletu polimeru. HMPC zawiera zarówno grupy metoksylową (-OCH3), jak i hydroksypropylową (-OCH2CHOHCH3), które można kontrolować w celu zapewnienia różnych właściwości, takich jak rozpuszczalność, lepkość i żelowanie.
HMPC jest dobrze rozpuszczalny w wodzie, tworząc przejrzyste, lepkie roztwory w niskich stężeniach. Lepkość roztworów HMPC można zmieniać dostosowując stopień podstawienia (DS) grup hydroksypropylowych, który określa liczbę zmodyfikowanych miejsc hydroksylowych na jednostkę glukozy. Im wyższy DS, tym niższa rozpuszczalność i wyższa lepkość roztworu HMPC. Właściwość tę można wykorzystać do kontrolowania uwalniania składników aktywnych z preparatów farmaceutycznych.
HMPC wykazuje również zachowanie pseudoplastyczne, co oznacza, że lepkość maleje wraz ze wzrostem szybkości ścinania. Ta właściwość sprawia, że nadaje się jako zagęszczacz do ciekłych preparatów, które muszą wytrzymywać siły ścinające podczas przetwarzania lub zastosowań.
HMPC jest stabilny termicznie do określonej temperatury, powyżej której zaczyna się rozkładać. Temperatura degradacji HMPC zależy od DS i stężenia polimeru w roztworze. Podaje się, że zakres temperatur degradacji HMPC wynosi 190-330°C.
Synteza HMPC:
HMPC syntetyzuje się w reakcji eteryfikacji celulozy tlenkiem propylenu i tlenkiem metyloetylenu w obecności katalizatora alkalicznego. Reakcja przebiega dwuetapowo: najpierw grupy metylowe celulozy zastępuje się tlenkiem propylenu, a następnie grupy hydroksylowe zastępuje się tlenkiem metyloetylenu. DS HMPC można kontrolować dostosowując stosunek molowy tlenku propylenu do celulozy podczas procesu syntezy.
Reakcję zwykle prowadzi się w środowisku wodnym w podwyższonej temperaturze i ciśnieniu. Zasadowym katalizatorem jest zwykle wodorotlenek sodu lub potasu, który zwiększa reaktywność grup hydroksylowych celulozy w stosunku do pierścieni epoksydowych tlenku propylenu i tlenku metyloetylenu. Produkt reakcji następnie zobojętnia się, przemywa i suszy, otrzymując końcowy produkt HMPC.
HMPC można również syntetyzować w reakcji celulozy z tlenkiem propylenu i epichlorohydryną w obecności katalizatorów kwasowych. Metodą tą, zwaną procesem epichlorohydrynowym, otrzymuje się kationowe pochodne celulozy, które dzięki obecności czwartorzędowych grup amoniowych są naładowane dodatnio.
podsumowując:
HMPC to wielofunkcyjny polimer o doskonałych właściwościach chemicznych, odpowiedni do różnych zastosowań w różnych gałęziach przemysłu. Synteza HMPC polega na reakcji eteryfikacji celulozy tlenkiem propylenu i tlenkiem metyloetylenu w obecności katalizatora zasadowego lub katalizatora kwasowego. Właściwości HMPC można dostroić kontrolując DS i stężenie polimeru. Bezpieczeństwo i biokompatybilność HMPC sprawiają, że jest to korzystny wybór w przypadku preparatów farmaceutycznych.
Czas publikacji: 18 września 2023 r