Sinteza hidroksipropil metil celuloznega acetata in propionata

Z uporabo hidroksipropil metilceluloze (HPMC) kot surovine, anhidrida ocetne kisline in anhidrida propionske kisline kot sredstev za zaesteritev je reakcija zaestrenja v piridinu pripravila hidroksipropil metilcelulozni acetat in hidroksipropil metilcelulozni celulozni propionat. S spreminjanjem količine uporabljenega topila v sistemu smo dobili produkt z boljšimi lastnostmi in stopnjo substitucije. Stopnja substitucije je bila določena s titracijsko metodo, produkt pa je bil karakteriziran in testiran glede delovanja. Rezultati so pokazali, da je reakcijski sistem reagiral pri 110°C 1-2,5 h, po reakciji pa je bila kot obarjalno sredstvo uporabljena deionizirana voda, pri čemer je bilo mogoče dobiti praškaste produkte s stopnjo substitucije, večjo od 1 (teoretična stopnja substitucije je bila 2). Ima dobro topnost v različnih organskih topilih, kot so etil ester, aceton, aceton/voda itd.

Ključne besede: hidroksipropil metilceluloza; hidroksipropil metilcelulozni acetat; hidroksipropil metilceluloza propionat

Hidroksipropilmetilceluloza (HPMC) je neionska polimerna spojina in celulozni eter s širokim spektrom uporabe. Kot odličen kemični dodatek se HPMC pogosto uporablja na različnih področjih in se imenuje "industrijski mononatrijev glutamat". Hidroksipropil metilceluloza (HPMC) nima samo dobrih funkcij emulgiranja, zgoščevanja in vezave, ampak se lahko uporablja tudi za vzdrževanje vlage in zaščito koloidov. Široko se uporablja na številnih področjih, kot so hrana, medicina, premazi, tekstil in kmetijstvo. . Modifikacija hidroksipropil metilceluloze lahko spremeni nekatere njene lastnosti, tako da se lahko bolje uporablja na določenem področju. Molekulska formula njegovega monomera je C10H18O6.

V zadnjih letih so raziskave o derivatih hidroksipropil metilceluloze postopoma postale vroča točka. Z modificiranjem hidroksipropil metilceluloze lahko dobimo različne derivate z različnimi lastnostmi. Na primer, uvedba acetilnih skupin lahko spremeni prožnost filmov za medicinske prevleke.

Modifikacija hidroksipropil metilceluloze se običajno izvaja v prisotnosti kislinskega katalizatorja, kot je koncentrirana žveplova kislina. Pri poskusu se kot topilo običajno uporablja ocetna kislina. Reakcijski pogoji so okorni in dolgotrajni, nastali produkt pa ima nizko stopnjo substitucije. (manj kot 1).

V tem dokumentu sta bila anhidrid ocetne kisline in anhidrid propionske kisline uporabljena kot sredstvi za zaesteritev za modifikacijo hidroksipropil metilceluloze za pripravo hidroksipropil metilceluloznega acetata in hidroksipropil metilceluloznega propionata. Z raziskovanjem pogojev, kot je izbira topila (piridin), doziranje topila itd., upamo, da bo mogoče z relativno preprosto metodo pridobiti izdelek z boljšimi lastnostmi in stopnjo zamenjave. V tem prispevku smo z eksperimentalnimi raziskavami pridobili ciljni produkt s praškasto oborino in stopnjo substitucije, večjo od 1, kar je dalo nekaj teoretičnih napotkov za proizvodnjo hidroksipropil metilceluloznega acetata in hidroksipropil metilceluloznega propionata.

1. Eksperimentalni del

1.1 Materiali in reagenti

Hidroksipropil metilceluloza farmacevtske kakovosti (KIMA CHEMICAL CO.,LTD, 60HD100, metoksilni masni delež 28 %-30 %, hidroksipropoksilni masni delež 7 %-12 %); anhidrid ocetne kisline, AR, Sinopharm Group Chemical Reagent Co., Ltd.; propionski anhidrid, AR, zahodnoazijski reagent; Piridin, AR, Tianjin Kemiou Chemical Reagent Co., Ltd.; metanol, etanol, eter, etil acetat, aceton, NaOH in HCl so komercialno dostopni analitsko čisti.

Električni grelni plašč termostata KDM, električno mešalo z digitalnim zaslonom za merjenje hitrosti JJ-1A, infrardeči spektrometer NEXUS 670 s Fourierjevo transformacijo.

1.2 Priprava hidroksipropil metilceluloznega acetata

V trivratno bučko smo dodali določeno količino piridina, nato pa ji dodali 2,5 g hidroksipropil metilceluloze, reaktante enakomerno premešali in temperaturo dvignili na 110 °C.°C. Dodamo 4 mL anhidrida ocetne kisline, reagiramo pri 110°C 1 uro, prenehamo s segrevanjem, ohladimo na sobno temperaturo, dodamo veliko količino deionizirane vode, da oborimo produkt, filtriramo z odsesavanjem, večkrat speremo z deionizirano vodo, dokler ni eluat nevtralen, in produkt posušimo.

1.3 Priprava hidroksipropil metilceluloznega propionata

V trigrlo bučko smo dodali določeno količino piridina, nato pa ji dodali 0,5 g hidroksipropil metilceluloze, reaktante enakomerno premešali in temperaturo dvignili na 110 °C.°C. Dodamo 1,1 mL propionskega anhidrida, reagiramo pri 110°C 2,5 ure, prenehajte s segrevanjem, ohladite na sobno temperaturo, dodajte veliko količino deionizirane vode, da oborite produkt, filtrirajte z odsesavanjem, večkrat sperite z deionizirano vodo, dokler ni eluat srednje lastnosti, izdelek shranite na suhem.

1.4 Določanje infrardeče spektroskopije

Hidroksipropil metilcelulozo, hidroksipropil metilcelulozni acetat, hidroksipropil metilcelulozni propionat in KBr smo zmešali in zmleli ter nato stisnili v tablete za določitev infrardečega spektra.

1.5 Določitev stopnje zamenjave

Pripravimo raztopini NaOH in HCl s koncentracijo 0,5 mol/L in izvedemo kalibracijo, da določimo natančno koncentracijo; odtehtajte 0,5 g hidroksipropilmetilceluloznega acetata (ester propionske kisline hidroksipropilmetilceluloze) v 250 ml erlenmajerico, dodajte 25 ml acetona in 3 kapljice indikatorja fenolftaleina, dobro premešajte, nato dodajte 25 ml raztopine NaOH, premešajte in umilite na elektromagnetnem mešalu za 2 h; titriramo s HCl, dokler rdeča barva raztopine ne izgine, zabeležimo porabljeni volumen V1 (V2) klorovodikove kisline; z isto metodo izmerite prostornino V0 klorovodikove kisline, ki jo porabi hidroksipropil metilceluloza, in izračunajte stopnjo substitucije.

1.6 Poskus topnosti

Vzemite ustrezno količino sintetičnih produktov, jih dodajte organskemu topilu, rahlo pretresite in opazujte raztapljanje snovi.

2. Rezultati in razprava

2.1 Učinek količine piridina (topilo)

Učinki različnih količin piridina na morfologijo hidroksipropilmetilceluloznega acetata in hidroksipropilmetilceluloznega propionata. Ko je količina topila manjša, bo to zmanjšalo raztegljivost makromolekularne verige in viskoznost sistema, tako da se bo stopnja zaestrenja reakcijskega sistema zmanjšala, produkt pa se bo oboril kot velika masa. In ko je količina topila premajhna, se reaktant zlahka kondenzira v kepo in se oprime stene posode, kar ni le neugodno za izvedbo reakcije, ampak povzroča tudi velike nevšečnosti pri obdelavi po reakciji. . Pri sintezi hidroksipropil metilceluloznega acetata lahko količino uporabljenega topila izberemo kot 150 ml/2 g; za sintezo hidroksipropil metilceluloznega propionata lahko izberemo 80 ml/0,5 g.

2.2 Analiza infrardečega spektra

Infrardeča primerjalna tabela hidroksipropil metilceluloze in hidroksipropil metilceluloznega acetata. V primerjavi s surovino ima infrardeči spektrogram izdelka hidroksipropil metilcelulozni acetat bolj očitno spremembo. V infrardečem spektru produkta se je pojavil močan vrh pri 1740 cm-1, kar kaže, da je nastala karbonilna skupina; poleg tega je bila intenzivnost vrha raztezne vibracije OH pri 3500 cm-1 precej nižja kot pri surovem materialu, kar je tudi pokazalo, da je -OH prišlo do reakcije.

Infrardeči spektrogram izdelka hidroksipropil metilceluloza propionat se je prav tako bistveno spremenil v primerjavi s surovino. V infrardečem spektru produkta se je pojavil močan vrh pri 1740 cm-1, kar kaže, da je nastala karbonilna skupina; poleg tega je bila najvišja intenzivnost razteznih vibracij OH pri 3500 cm-1 precej nižja kot pri surovem materialu, kar je tudi pokazalo, da je OH reagiral.

2.3 Določitev stopnje zamenjave

2.3.1 Določitev substitucijske stopnje hidroksipropil metilceluloznega acetata

Ker ima hidroksipropil metilceluloza dva po en OH v vsaki enoti in je celulozni acetat produkt, pridobljen z zamenjavo enega COCH3 za H v enem OH, je teoretična največja stopnja substitucije (Ds) 2.

2.3.2 Določitev stopnje substitucije hidroksipropil metilceluloznega propionata

2.4 Topnost produkta

Dve sintetizirani snovi sta imeli podobne značilnosti topnosti in hidroksipropil metilcelulozni acetat je bil nekoliko bolj topen kot hidroksipropil metilcelulozni propionat. Sintetični produkt se lahko raztopi v acetonu, etil acetatu, mešanem topilu aceton/voda in ima večjo selektivnost. Poleg tega lahko vlaga, ki jo vsebuje topil z mešanico acetona in vode, povzroči, da so celulozni derivati ​​varnejši in okolju prijaznejši, če se uporabljajo kot premazni materiali.

3. Zaključek

(1) Pogoji sinteze hidroksipropil metilceluloznega acetata so naslednji: 2,5 g hidroksipropil metilceluloze, anhidrid ocetne kisline kot sredstvo za zaestrenje, 150 ml piridina kot topilo, reakcijska temperatura pri 110 °C.° C, reakcijski čas pa 1 h.

(2) Pogoji sinteze hidroksipropil metilceluloznega acetata so: 0,5 g hidroksipropil metilceluloze, anhidrid propionske kisline kot sredstvo za zaestrenje, 80 ml piridina kot topilo, reakcijska temperatura pri 110 °C.°C, in reakcijski čas 2,5 h.

(3) Celulozni derivati, sintetizirani pod tem pogojem, so neposredno v obliki finih praškov z dobro stopnjo substitucije in ta dva celulozna derivata je mogoče raztopiti v različnih organskih topilih, kot so etil acetat, aceton in aceton/voda.