Syntéza acetátu a propionátu hydroxypropylmetylcelulózy

Použitím hydroxypropylmetylcelulózy (HPMC) ako suroviny, acetanhydridu a anhydridu kyseliny propiónovej ako esterifikačných činidiel sa esterifikačnou reakciou v pyridíne pripravil acetát hydroxypropylmetylcelulózy a hydroxypropylmetylcelulóza propionát celulózy. Zmenou množstva rozpúšťadla použitého v systéme sa získal produkt s lepšími vlastnosťami a stupňom substitúcie. Stupeň substitúcie bol stanovený titračnou metódou a produkt bol charakterizovaný a testovaný na výkonnosť. Výsledky ukázali, že reakčný systém reagoval pri 110°C počas 1-2,5 hodiny a ako zrážacie činidlo sa po reakcii použila deionizovaná voda a mohli sa získať práškové produkty so stupňom substitúcie väčším ako 1 (teoretický stupeň substitúcie bol 2). Má dobrú rozpustnosť v rôznych organických rozpúšťadlách, ako je etylester, acetón, acetón/voda atď.

kľúčové slová: hydroxypropyl metylcelulóza; acetát hydroxypropylmetylcelulózy; hydroxypropylmetylcelulóza propionát

Hydroxypropylmetylcelulóza (HPMC) je neiónová polymérna zlúčenina a éter celulózy so širokým rozsahom použitia. Ako vynikajúca chemická prísada sa HPMC často používa v rôznych oblastiach a nazýva sa „priemyselný glutamát sodný“. Hydroxypropylmetylcelulóza (HPMC) má nielen dobré emulgačné, zahusťovacie a väzbové funkcie, ale môže sa použiť aj na udržanie vlhkosti a ochranu koloidov. Je široko používaný v mnohých oblastiach, ako je potravinárstvo, medicína, nátery, textil a poľnohospodárstvo. . Modifikácia hydroxypropylmetylcelulózy môže zmeniť niektoré jej vlastnosti tak, aby sa dala lepšie využiť v určitej oblasti. Molekulový vzorec jeho monoméru je C10H18O6.

V posledných rokoch sa výskum derivátov hydroxypropylmetylcelulózy postupne stal horúcim miestom. Modifikáciou hydroxypropylmetylcelulózy možno získať rôzne deriváty zlúčenín s rôznymi vlastnosťami. Napríklad zavedenie acetylových skupín môže zmeniť flexibilitu lekárskych poťahových filmov.

Modifikácia hydroxypropylmetylcelulózy sa zvyčajne uskutočňuje v prítomnosti kyslého katalyzátora, ako je koncentrovaná kyselina sírová. Experiment zvyčajne používa kyselinu octovú ako rozpúšťadlo. Reakčné podmienky sú ťažkopádne a časovo náročné a výsledný produkt má nízky stupeň substitúcie. (menej ako 1).

V tomto článku sa anhydrid kyseliny octovej a anhydrid kyseliny propiónovej použili ako esterifikačné činidlá na modifikáciu hydroxypropylmetylcelulózy na prípravu acetátu hydroxypropylmetylcelulózy a propionátu hydroxypropylmetylcelulózy. Skúmaním podmienok, ako je výber rozpúšťadla (pyridín), dávkovanie rozpúšťadla atď., sa predpokladá, že produkt s lepšími vlastnosťami a stupňom substitúcie možno získať relatívne jednoduchým spôsobom. V tomto dokumente sa experimentálnym výskumom získal cieľový produkt s práškovou zrazeninou a stupňom substitúcie väčším ako 1, čo poskytlo určitý teoretický návod na výrobu acetátu hydroxypropylmetylcelulózy a propionátu hydroxypropylmetylcelulózy.

1. Experimentálna časť

1.1 Materiály a činidlá

hydroxypropylmetylcelulóza farmaceutickej kvality (KIMA CHEMICAL CO.,LTD, 60HD100, metoxylová hmotnostná frakcia 28 %-30 %, hydroxypropoxylová hmotnostná frakcia 7 %-12 %); anhydrid kyseliny octovej, AR, Sinopharm Group Chemical Reagent Co., Ltd.; Anhydrid kyseliny propiónovej, AR, West Asia Reagent; Pyridine, AR, Tianjin Kemiou Chemical Reagent Co., Ltd.; metanol, etanol, éter, etylacetát, acetón, NaOH a HCl sú komerčne dostupné analyticky čisté.

KDM termostat elektrický vykurovací plášť, JJ-1A otáčok digitálny displej elektrické miešadlo, NEXUS 670 Fourier transformačný infračervený spektrometer.

1.2 Príprava acetátu hydroxypropylmetylcelulózy

Do trojhrdlovej banky sa pridalo určité množstvo pyridínu a potom sa do nej pridalo 2,5 g hydroxypropylmetylcelulózy, reakčné zložky sa rovnomerne premiešali a teplota sa zvýšila na 110 °C.°C. Pridajte 4 ml acetanhydridu, reagujte pri 110 °C°C po dobu 1 hodiny, zastavte zahrievanie, ochlaďte na izbovú teplotu, pridajte veľké množstvo deionizovanej vody, aby sa produkt vyzrážal, prefiltrujte odsatím, niekoľkokrát premývajte deionizovanou vodou, kým nie je eluát neutrálny, a vysušte produkt.

1.3 Príprava propionátu hydroxypropylmetylcelulózy

Do trojhrdlovej banky sa pridalo určité množstvo pyridínu a potom sa pridalo 0,5 g hydroxypropylmetylcelulózy, reakčné zložky sa rovnomerne premiešali a teplota sa zvýšila na 110 °C.°C. Pridajte 1,1 ml anhydridu kyseliny propiónovej, reagujte pri 110 °C°C počas 2,5 h, zastaviť zahrievanie, ochladiť na izbovú teplotu, pridať veľké množstvo deionizovanej vody, aby sa produkt vyzrážal, prefiltrovať odsatím, niekoľkokrát premyť deionizovanou vodou, kým eluát nebude mať strednú vlastnosť, uskladniť produkt v suchu.

1.4 Stanovenie infračervenej spektroskopie

Hydroxypropylmetylcelulóza, acetát hydroxypropylmetylcelulózy, propionát hydroxypropylmetylcelulózy a KBr sa zmiešali a rozomleli a potom sa zlisovali do tabliet, aby sa určilo infračervené spektrum.

1.5 Stanovenie stupňa substitúcie

Pripravte roztoky NaOH a HCl s koncentráciou 0,5 mol/l a vykonajte kalibráciu na stanovenie presnej koncentrácie; navážte 0,5 g acetátu hydroxypropylmetylcelulózy (ester kyseliny propiónovej hydroxypropylmetylcelulózy) do 250 ml Erlenmeyerovej banky, pridajte 25 ml acetónu a 3 kvapky fenolftaleínového indikátora, dobre premiešajte, potom pridajte 25 ml roztoku NaOH, premiešajte a zmydelnite na elektromagnetickom miešadle. 2 h; titrujte HCl, kým nezmizne červená farba roztoku, zaznamenajte objem V1 (V2) spotrebovanej kyseliny chlorovodíkovej; použite rovnakú metódu na meranie objemu V0 kyseliny chlorovodíkovej spotrebovanej hydroxypropylmetylcelulózou a vypočítajte stupeň substitúcie.

1.6 Experiment s rozpustnosťou

Vezmite primerané množstvo syntetických produktov, pridajte ich do organického rozpúšťadla, mierne pretrepte a sledujte rozpúšťanie látky.

2. Výsledky a diskusia

2.1 Vplyv množstva pyridínu (rozpúšťadla)

Účinky rôznych množstiev pyridínu na morfológiu acetátu hydroxypropylmetylcelulózy a propionátu hydroxypropylmetylcelulózy. Keď je množstvo rozpúšťadla menšie, zníži sa rozťažnosť makromolekulárneho reťazca a viskozita systému, takže sa zníži stupeň esterifikácie reakčného systému a produkt sa vyzráža ako veľká hmota. A keď je množstvo rozpúšťadla príliš nízke, reaktant ľahko kondenzuje na hrudku a priľne k stene nádoby, čo je nielen nepriaznivé pre uskutočnenie reakcie, ale tiež spôsobuje veľké ťažkosti pri spracovaní po reakcii. . Pri syntéze acetátu hydroxypropylmetylcelulózy môže byť množstvo použitého rozpúšťadla zvolené ako 150 ml/2 g; na syntézu propionátu hydroxypropylmetylcelulózy sa môže zvoliť 80 ml/0,5 g.

2.2 Infračervená spektrálna analýza

Infračervená porovnávacia tabuľka hydroxypropylmetylcelulózy a acetátu hydroxypropylmetylcelulózy. V porovnaní so surovinou má infračervený spektrogram produktu acetát hydroxypropylmetylcelulózy zreteľnejšiu zmenu. V infračervenom spektre produktu sa objavil silný pík pri 1740 cm-1, čo naznačuje, že sa vytvorila karbonylová skupina; okrem toho intenzita napínacieho vibračného vrcholu OH pri 3500 cm-1 bola oveľa nižšia ako intenzita suroviny, čo tiež naznačovalo, že -OH došlo k reakcii.

Infračervený spektrogram produktu hydroxypropylmetylcelulóza propionátu sa tiež výrazne zmenil v porovnaní so surovinou. V infračervenom spektre produktu sa objavil silný pík pri 1740 cm-1, čo naznačuje, že sa vytvorila karbonylová skupina; okrem toho maximálna intenzita vibrácií OH naťahovania pri 3500 cm-1 bola oveľa nižšia ako u suroviny, čo tiež naznačovalo, že OH reagoval.

2.3 Stanovenie stupňa substitúcie

2.3.1 Stanovenie stupňa substitúcie acetátu hydroxypropylmetylcelulózy

Pretože hydroxypropylmetylcelulóza má dva jeden OH v každej jednotke a acetát celulózy je produkt získaný nahradením jedného COCH3 za H v jednom OH, teoretický maximálny stupeň substitúcie (Ds) je 2.

2.3.2 Stanovenie stupňa substitúcie propionátu hydroxypropylmetylcelulózy

2.4 Rozpustnosť produktu

Dve syntetizované látky mali podobné charakteristiky rozpustnosti a acetát hydroxypropylmetylcelulózy bol o niečo rozpustnejší ako propionát hydroxypropylmetylcelulózy. Syntetický produkt môže byť rozpustený v acetóne, etylacetáte, zmiešanom rozpúšťadle acetón/voda a má väčšiu selektivitu. Okrem toho vlhkosť obsiahnutá v rozpúšťadle acetón/voda môže spôsobiť, že deriváty celulózy budú bezpečnejšie a šetrnejšie k životnému prostrediu, keď sa použijú ako poťahové materiály.

3. Záver

(1) Podmienky syntézy acetátu hydroxypropylmetylcelulózy sú nasledovné: 2,5 g hydroxypropylmetylcelulózy, acetanhydrid ako esterifikačné činidlo, 150 ml pyridínu ako rozpúšťadlo, reakčná teplota 110 °C.° C a reakčný čas 1 h.

(2) Podmienky syntézy acetátu hydroxypropylmetylcelulózy sú: 0,5 g hydroxypropylmetylcelulózy, anhydrid kyseliny propiónovej ako esterifikačné činidlo, 80 ml pyridínu ako rozpúšťadlo, reakčná teplota 110 °C.°C a reakčný čas 2,5 hodiny.

(3) Deriváty celulózy syntetizované za týchto podmienok sú priamo vo forme jemných práškov s dobrým stupňom substitúcie a tieto dva deriváty celulózy môžu byť rozpustené v rôznych organických rozpúšťadlách, ako je etylacetát, acetón a acetón/voda.