Synteza octanu i propionianu hydroksypropylometylocelulozy

Stosując hydroksypropylometylocelulozę (HPMC) jako surowiec, bezwodnik octowy i bezwodnik propionowy jako środki estryfikujące, w reakcji estryfikacji w pirydynie otrzymano octan hydroksypropylometylocelulozy i propionian celulozy hydroksypropylometylocelulozy. Zmieniając ilość rozpuszczalnika użytego w układzie uzyskano produkt o lepszych właściwościach i stopniu podstawienia. Stopień podstawienia określono metodą miareczkowania, a produkt scharakteryzowano i przetestowano pod kątem działania. Wyniki wykazały, że układ reakcyjny przereagował w temperaturze 110°C°C przez 1-2,5 h, a po reakcji jako czynnik wytrącający zastosowano wodę dejonizowaną, dzięki czemu można było otrzymać produkty w postaci proszku o stopniu podstawienia większym niż 1 (teoretyczny stopień podstawienia wynosił 2). Ma dobrą rozpuszczalność w różnych rozpuszczalnikach organicznych, takich jak ester etylowy, aceton, aceton/woda itp.

Słowa kluczowe: hydroksypropyl metyloceluloza; octan hydroksypropylometylocelulozy; propionian hydroksypropylometylocelulozy

Hydroksypropylometyloceluloza (HPMC) to niejonowy związek polimerowy i eter celulozy o szerokim zastosowaniu. Jako doskonały dodatek chemiczny, HPMC jest często stosowany w różnych dziedzinach i nazywany jest „przemysłowym glutaminianem sodu”. Hydroksypropylometyloceluloza (HPMC) ma nie tylko dobre właściwości emulgujące, zagęszczające i wiążące, ale może być również stosowana do utrzymywania wilgoci i ochrony koloidów. Jest szeroko stosowany w wielu dziedzinach, takich jak żywność, medycyna, powłoki, tekstylia i rolnictwo. . Modyfikacja hydroksypropylometylocelulozy może zmienić niektóre jej właściwości, dzięki czemu będzie można ją lepiej wykorzystać w określonej dziedzinie. Wzór cząsteczkowy jego monomeru to C10H18O6.

W ostatnich latach badania nad pochodnymi hydroksypropylometylocelulozy stopniowo stały się gorącym tematem. Modyfikując hydroksypropylometylocelulozę można otrzymać różne pochodne związków o różnych właściwościach. Na przykład wprowadzenie grup acetylowych może zmienić elastyczność medycznych folii powlekających.

Modyfikację hydroksypropylometylocelulozy zwykle prowadzi się w obecności katalizatora kwasowego, takiego jak stężony kwas siarkowy. W eksperymencie jako rozpuszczalnik zwykle wykorzystuje się kwas octowy. Warunki reakcji są uciążliwe i czasochłonne, a otrzymany produkt ma niski stopień podstawienia. (mniej niż 1).

W tym artykule bezwodnik octowy i bezwodnik propionowy zastosowano jako środki estryfikujące do modyfikacji hydroksypropylometylocelulozy w celu wytworzenia octanu hydroksypropylometylocelulozy i propionianu hydroksypropylometylocelulozy. Badając takie warunki, jak dobór rozpuszczalnika (pirydyna), dawkowanie rozpuszczalnika itp., można mieć nadzieję, że stosunkowo prostą metodą można otrzymać produkt o lepszych właściwościach i stopniu podstawienia. W niniejszej pracy, w drodze badań eksperymentalnych, otrzymano docelowy produkt o sproszkowanym osadzie i stopniu podstawienia większym niż 1, co dostarczyło wskazówek teoretycznych do produkcji octanu hydroksypropylometylocelulozy i propionianu hydroksypropylometylocelulozy.

1. Część eksperymentalna

1.1 Materiały i odczynniki

Hydroksypropylometyloceluloza farmaceutyczna (KIMA CHEMICAL CO.,LTD, 60HD100, udział masowy metoksylu 28%-30%, udział masowy hydroksypropoksylu 7%-12%); bezwodnik octowy, AR, Sinopharm Group Chemical Reagent Co., Ltd.; Bezwodnik propionowy, AR, odczynnik z Azji Zachodniej; Pyridine, AR, Tianjin Kemiou Chemical Reagent Co., Ltd.; metanol, etanol, eter, octan etylu, aceton, NaOH i HCl są dostępne na rynku w czystości analitycznej.

Termostat KDM, elektryczny płaszcz grzejny, mieszadło elektryczne z cyfrowym wyświetlaczem prędkości JJ-1A, spektrometr podczerwieni z transformacją Fouriera NEXUS 670.

1.2 Wytwarzanie octanu hydroksypropylometylocelulozy

Do kolby trójszyjnej wprowadzono pewną ilość pirydyny, po czym dodano 2,5 g hydroksypropylometylocelulozy, równomiernie wymieszano reagenty i podniesiono temperaturę do 110°C.°C. Dodać 4 ml bezwodnika octowego, reagować w temperaturze 110°C przez 1 h, przerwać ogrzewanie, ochłodzić do temperatury pokojowej, dodać dużą ilość wody dejonizowanej w celu wytrącenia produktu, przesączyć z odsysaniem, przemyć kilka razy wodą dejonizowaną aż do uzyskania obojętnego eluatu, a następnie wysuszyć produkt.

1.3 Wytwarzanie propionianu hydroksypropylometylocelulozy

Do kolby trójszyjnej wprowadzono pewną ilość pirydyny, po czym dodano 0,5 g hydroksypropylometylocelulozy, równomiernie wymieszano reagenty i podniesiono temperaturę do 110°C.°C. Dodać 1,1 ml bezwodnika propionowego, reagować w temperaturze 110°C przez 2,5 h, przerwać ogrzewanie, ochłodzić do temperatury pokojowej, dodać dużą ilość wody dejonizowanej w celu wytrącenia produktu, przesączyć z odsysaniem, przemyć kilka razy wodą dejonizowaną aż do uzyskania średniej właściwości eluatu, przechowywać produkt w stanie suchym.

1.4 Oznaczanie spektroskopii w podczerwieni

Hydroksypropylometyloceluloza, octan hydroksypropylometylocelulozy, propionian hydroksypropylometylocelulozy i KBr odpowiednio zmieszano i zmielono, a następnie sprasowano w tabletki w celu określenia widma w podczerwieni.

1.5 Określenie stopnia substytucji

Przygotuj roztwory NaOH i HCl o stężeniu 0,5 mol/L i przeprowadź kalibrację w celu określenia dokładnego stężenia; odważyć 0,5 g octanu hydroksypropylometylocelulozy (ester kwasu propionowego hydroksypropylometylocelulozy) w kolbie Erlenmeyera o pojemności 250 ml, dodać 25 ml acetonu i 3 krople wskaźnika fenoloftaleiny, dobrze wymieszać, następnie dodać 25 ml roztworu NaOH, mieszać i zmydlać na mieszadle elektromagnetycznym przez 2 godziny; miareczkować HCl do zaniku czerwonego zabarwienia roztworu, zapisać objętość V1 (V2) zużytego kwasu solnego; zastosować tę samą metodę do pomiaru objętości V0 kwasu solnego zużytego przez hydroksypropylometylocelulozę i obliczyć stopień podstawienia.

1.6 Eksperyment rozpuszczalności

Pobrać odpowiednią ilość produktów syntetycznych, dodać je do rozpuszczalnika organicznego, lekko wstrząsnąć i obserwować rozpuszczanie się substancji.

2. Wyniki i dyskusja

2.1 Wpływ ilości pirydyny (rozpuszczalnika)

Wpływ różnych ilości pirydyny na morfologię octanu hydroksypropylometylocelulozy i propionianu hydroksypropylometylocelulozy. Mniejsza ilość rozpuszczalnika zmniejszy rozciągliwość łańcucha makrocząsteczkowego i lepkość układu, przez co zmniejszy się stopień estryfikacji układu reakcyjnego, a produkt wytrąci się w postaci dużej masy. Natomiast przy zbyt małej ilości rozpuszczalnika reagent łatwo ulega kondensacji w grudkę i przylega do ścianek pojemnika, co jest nie tylko niekorzystne dla przebiegu reakcji, ale także powoduje duże niedogodności w leczeniu po reakcji . W syntezie octanu hydroksypropylometylocelulozy ilość użytego rozpuszczalnika można wybrać na 150 ml/2 g; do syntezy propionianu hydroksypropylometylocelulozy można wybrać 80 ml/0,5 g.

2.2 Analiza widma w podczerwieni

Wykres porównawczy w podczerwieni hydroksypropylometylocelulozy i octanu hydroksypropylometylocelulozy. W porównaniu z surowcem spektrogram w podczerwieni produktu octanu hydroksypropylometylocelulozy wykazuje bardziej oczywistą zmianę. W widmie produktu w podczerwieni pojawił się silny pik przy 1740cm-1, co wskazuje, że została wytworzona grupa karbonylowa; dodatkowo intensywność piku drgań rozciągających OH przy 3500cm-1 była znacznie niższa niż w przypadku surowca, co również wskazywało, że -OH Zaszła reakcja.

Spektrogram w podczerwieni produktu propionianu hydroksypropylometylocelulozy również uległ istotnym zmianom w porównaniu z surowcem. W widmie produktu w podczerwieni pojawił się silny pik przy 1740 cm-1, co wskazuje, że została wytworzona grupa karbonylowa; ponadto szczytowa intensywność drgań rozciągających OH przy 3500 cm-1 była znacznie niższa niż dla surowca, co również wskazywało na reakcję OH.

2.3 Określenie stopnia substytucji

2.3.1 Oznaczanie stopnia podstawienia octanu hydroksypropylometylocelulozy

Ponieważ hydroksypropylometyloceluloza ma dwa OH w każdej jednostce, a octan celulozy jest produktem otrzymanym przez podstawienie jednego COCH3 zamiast H w jednym OH, teoretyczny maksymalny stopień podstawienia (Ds) wynosi 2.

2.3.2 Oznaczanie stopnia podstawienia propionianu hydroksypropylometylocelulozy

2.4 Rozpuszczalność produktu

Obie zsyntetyzowane substancje miały podobną charakterystykę rozpuszczalności, a octan hydroksypropylometylocelulozy był nieco lepiej rozpuszczalny niż propionian hydroksypropylometylocelulozy. Syntetyczny produkt można rozpuścić w acetonie, octanie etylu, mieszanym rozpuszczalniku aceton/woda i ma większą selektywność. Ponadto wilgoć zawarta w mieszanym rozpuszczalniku aceton/woda może sprawić, że pochodne celulozy będą bezpieczniejsze i przyjazne dla środowiska, gdy zostaną użyte jako materiały powłokowe.

3. Wniosek

(1) Warunki syntezy octanu hydroksypropylometylocelulozy są następujące: 2,5 g hydroksypropylometylocelulozy, bezwodnik octowy jako środek estryfikujący, 150 ml pirydyny jako rozpuszczalnik, temperatura reakcji 110°C° C, a czas reakcji 1 godz.

(2) Warunki syntezy octanu hydroksypropylometylocelulozy są następujące: 0,5 g hydroksypropylometylocelulozy, bezwodnik propionowy jako środek estryfikujący, 80 ml pirydyny jako rozpuszczalnik, temperatura reakcji 110°C°C i czas reakcji 2,5 godz.

(3) Pochodne celulozy syntetyzowane w tych warunkach mają bezpośrednio postać drobnych proszków o dobrym stopniu podstawienia i te dwie pochodne celulozy można rozpuścić w różnych rozpuszczalnikach organicznych, takich jak octan etylu, aceton i aceton/woda.