Syntes av hydroxipropylmetylcellulosaacetat och propionat

Genom att använda hydroxipropylmetylcellulosa (HPMC) som råmaterial, ättiksyraanhydrid och propionsyraanhydrid som förestringsmedel, framställde förestringsreaktionen i pyridin hydroxipropylmetylcellulosaacetat och hydroxipropylmetylcellulosa Cellulosapropionat. Genom att ändra mängden lösningsmedel som används i systemet erhölls en produkt med bättre egenskaper och substitutionsgrad. Substitutionsgraden bestämdes genom titreringsmetod, och produkten karakteriserades och testades med avseende på prestanda. Resultaten visade att reaktionssystemet reagerades vid 110°C°C under 1-2,5 timmar, och avjoniserat vatten användes som utfällningsmedel efter reaktionen, och pulverformiga produkter med en substitutionsgrad större än 1 (teoretisk substitutionsgrad var 2) kunde erhållas. Den har god löslighet i olika organiska lösningsmedel som etylester, aceton, aceton/vatten, etc.

Nyckelord: hydroxipropyl metylcellulosa; hydroxipropylmetylcellulosaacetat; hydroxipropylmetylcellulosapropionat

Hydroxipropylmetylcellulosa (HPMC) är en nonjonisk polymerförening och en cellulosaeter med ett brett användningsområde. Som en utmärkt kemisk tillsats används HPMC ofta inom olika områden och kallas "industriellt mononatriumglutamat". Hydroxipropylmetylcellulosa (HPMC) har inte bara goda emulgerande, förtjockande och bindande funktioner, utan kan också användas för att upprätthålla fukt och skydda kolloider. Det används i stor utsträckning inom många områden som livsmedel, medicin, beläggningar, textilier och jordbruk. . Modifiering av hydroxipropylmetylcellulosa kan förändra vissa av dess egenskaper, så att den bättre kan användas inom ett visst område. Molekylformeln för dess monomer är C10H18O6.

Under de senaste åren har forskningen om hydroxipropylmetylcellulosaderivat gradvis blivit en hot spot. Genom att modifiera hydroxipropylmetylcellulosa kan olika derivatföreningar med olika egenskaper erhållas. Till exempel kan införandet av acetylgrupper förändra flexibiliteten hos medicinska beläggningsfilmer.

Modifieringen av hydroxipropylmetylcellulosa utförs vanligtvis i närvaro av en sur katalysator såsom koncentrerad svavelsyra. I experimentet används vanligtvis ättiksyra som lösningsmedel. Reaktionsbetingelserna är besvärliga och tidskrävande, och den resulterande produkten har en låg grad av substitution. (mindre än 1).

I detta dokument användes ättiksyraanhydrid och propionsyraanhydrid som förestringsmedel för att modifiera hydroxipropylmetylcellulosa för att framställa hydroxipropylmetylcellulosaacetat och hydroxipropylmetylcellulosapropionat. Genom att utforska förhållanden som lösningsmedelsval (pyridin), lösningsmedelsdosering etc. hoppas man att en produkt med bättre egenskaper och substitutionsgrad kan erhållas genom en relativt enkel metod. I denna artikel erhölls genom experimentell forskning målprodukten med en pulverformig fällning och en substitutionsgrad större än 1, vilket gav viss teoretisk vägledning för framställning av hydroxipropylmetylcellulosaacetat och hydroxipropylmetylcellulosapropionat.

1. Experimentell del

1.1 Material och reagens

Hydroxipropylmetylcellulosa av farmaceutisk kvalitet (KIMA CHEMICAL CO., LTD, 60HD100, metoxylmassfraktion 28%-30%, hydroxipropoxylmassfraktion 7%-12%); ättiksyraanhydrid, AR, Sinopharm Group Chemical Reagent Co., Ltd.; Propionsyraanhydrid, AR, West Asia Reagens; Pyridine, AR, Tianjin Kemiou Chemical Reagent Co., Ltd.; metanol, etanol, eter, etylacetat, aceton, NaOH och HCl är kommersiellt tillgängliga analytiskt rena.

KDM termostat elektrisk värmemantel, JJ-1A hastighetsmätande digital display elektrisk omrörare, NEXUS 670 Fourier transform infraröd spektrometer.

1.2 Framställning av hydroxipropylmetylcellulosaacetat

En viss mängd pyridin sattes till den trehalsade kolven och sedan tillsattes 2,5 g hydroxipropylmetylcellulosa, reaktanterna omrördes jämnt och temperaturen höjdes till 110°C.°C. Tillsätt 4 mL ättiksyraanhydrid, reagera vid 110°C°C i 1 timme, stoppa uppvärmningen, kyl till rumstemperatur, tillsätt en stor mängd avjoniserat vatten för att fälla ut produkten, filtrera med sug, tvätta med avjoniserat vatten flera gånger tills eluatet är neutralt och torka produkten spara.

1.3 Framställning av hydroxipropylmetylcellulosapropionat

En viss mängd pyridin sattes till den trehalsade kolven och sedan sattes 0,5 g hydroxipropylmetylcellulosa därtill, reaktanterna omrördes jämnt och temperaturen höjdes till 110°C.°C. Tillsätt 1,1 ml propionsyraanhydrid, reagera vid 110°C°C i 2,5 h, stoppa uppvärmningen, kyl till rumstemperatur, tillsätt en stor mängd avjoniserat vatten för att fälla ut produkten, filtrera med sug, tvätta med avjoniserat vatten flera gånger tills eluatet har medelhöga egenskaper, förvara produkten torrt.

1.4 Bestämning av infraröd spektroskopi

Hydroxipropylmetylcellulosa, hydroxipropylmetylcellulosaacetat, hydroxipropylmetylcellulosapropionat och KBr blandades respektive maldes och pressades sedan till tabletter för att bestämma det infraröda spektrumet.

1.5 Bestämning av substitutionsgrad

Förbered NaOH- och HCl-lösningar med en koncentration av 0,5 mol/L och utför kalibrering för att bestämma den exakta koncentrationen; väg upp 0,5 g hydroxipropylmetylcellulosaacetat (hydroxipropylmetylcellulosapropionsyraester) i en 250 ml Erlenmeyer-kolv, tillsätt 25 ml aceton och 3 droppar fenolftaleinindikator, blanda väl, tillsätt sedan 25 ml NaOH-lösning, rör om och förtvåla på en elektromagnetisk omrörare 2 h; titrera med HCl tills den röda färgen på lösningen försvinner, registrera volymen V1 (V2) förbrukad saltsyra; använd samma metod för att mäta volymen V0 saltsyra som förbrukas av hydroxipropylmetylcellulosa, och beräkna graden av substitution.

1.6 Löslighetsexperiment

Ta en lämplig mängd syntetiska produkter, tillsätt dem till det organiska lösningsmedlet, skaka lätt och observera upplösningen av ämnet.

2. Resultat och diskussion

2.1 Effekten av mängden pyridin (lösningsmedel)

Effekter av olika mängder pyridin på morfologin av hydroxipropylmetylcellulosaacetat och hydroxipropylmetylcellulosapropionat. När mängden lösningsmedel är mindre, kommer det att minska töjbarheten för den makromolekylära kedjan och systemets viskositet, så att graden av förestring av reaktionssystemet kommer att minskas, och produkten kommer att fällas ut som en stor massa. Och när mängden lösningsmedel är för låg, är reaktanten lätt att kondensera till en klump och fästa vid behållarens vägg, vilket inte bara är ogynnsamt för genomförandet av reaktionen, utan också orsakar stora olägenheter för behandlingen efter reaktionen . Vid syntesen av hydroxipropylmetylcellulosaacetat kan mängden lösningsmedel som används väljas till 150 ml/2 g; för syntes av hydroxipropylmetylcellulosapropionat kan det väljas som 80 ml/0,5 g.

2.2 Infraröd spektrumanalys

Infraröd jämförelsetabell för hydroxipropylmetylcellulosa och hydroxipropylmetylcellulosaacetat. Jämfört med råmaterialet har det infraröda spektrogrammet för produkten hydroxipropylmetylcellulosaacetat en mer uppenbar förändring. I det infraröda spektrumet av produkten uppträdde en stark topp vid 1740 cm-1, vilket indikerar att en karbonylgrupp producerades; dessutom var intensiteten av den sträckande vibrationstoppen för OH vid 3500 cm-1 mycket lägre än den för råmaterialet, vilket också indikerade att -OH Det fanns en reaktion.

Det infraröda spektrogrammet för produkten hydroxipropylmetylcellulosapropionat har också förändrats avsevärt jämfört med råmaterialet. I produktens infraröda spektrum uppträdde en stark topp vid 1740 cm-1, vilket indikerar att en karbonylgrupp producerades; dessutom var OH-sträckningsvibrationens toppintensitet vid 3500 cm-1 mycket lägre än för råmaterialet, vilket också indikerade att en OH reagerade.

2.3 Fastställande av substitutionsgrad

2.3.1 Bestämning av substitutionsgrad för hydroxipropylmetylcellulosaacetat

Eftersom hydroxipropylmetylcellulosa har två en OH i varje enhet, och cellulosaacetat är en produkt som erhålls genom att ersätta en COCH3 för H i en OH, är den teoretiska maximala substitutionsgraden (Ds) 2.

2.3.2 Bestämning av substitutionsgrad av hydroxipropylmetylcellulosapropionat

2.4 Produktens löslighet

De två syntetiserade substanserna hade liknande löslighetsegenskaper och hydroxipropylmetylcellulosaacetat var något mer lösligt än hydroxipropylmetylcellulosapropionat. Den syntetiska produkten kan lösas i aceton, etylacetat, aceton/vatten blandat lösningsmedel och har mer selektivitet. Dessutom kan fukten i det blandade lösningsmedlet aceton/vatten göra cellulosaderivaten mer säkra och miljövänliga när de används som beläggningsmaterial.

3. Slutsats

(1) Syntesbetingelserna för hydroxipropylmetylcellulosaacetat är som följer: 2,5 g hydroxipropylmetylcellulosa, ättiksyraanhydrid som förestringsmedel, 150 ml pyridin som lösningsmedel, reaktionstemperaturen vid 110°C° C, och reaktionstiden 1 timme.

(2) Syntesbetingelserna för hydroxipropylmetylcellulosaacetat är: 0,5 g hydroxipropylmetylcellulosa, propionsyraanhydrid som förestringsmedel, 80 ml pyridin som lösningsmedel, reaktionstemperatur vid 110°C°C, och reaktionstid på 2,5 timmar.

(3) Cellulosaderivaten som syntetiseras under detta tillstånd är direkt i form av fina pulver med en god substitutionsgrad, och dessa två cellulosaderivat kan lösas i olika organiska lösningsmedel såsom etylacetat, aceton och aceton/vatten.