Synthesis ng Hydroxypropyl Methyl Cellulose Acetate at Propionate

Gamit ang hydroxypropyl methylcellulose (HPMC) bilang raw material, acetic anhydride at propionic anhydride bilang esterification agent, ang esterification reaction sa pyridine ay naghanda ng hydroxypropyl methylcellulose acetate at hydroxypropyl methylcellulose Cellulose propionate. Sa pamamagitan ng pagbabago ng dami ng solvent na ginamit sa system, nakuha ang isang produkto na may mas mahusay na mga katangian at antas ng pagpapalit. Ang antas ng pagpapalit ay tinutukoy ng paraan ng titration, at ang produkto ay nailalarawan at nasubok para sa pagganap. Ang mga resulta ay nagpakita na ang sistema ng reaksyon ay nag-react sa 110°C para sa 1-2.5 h, at ang deionized na tubig ay ginamit bilang precipitating agent pagkatapos ng reaksyon, at ang mga produktong may pulbos na may antas ng pagpapalit na higit sa 1 (teoretikal na antas ng pagpapalit ay 2) ay maaaring makuha. Ito ay may mahusay na solubility sa iba't ibang mga organikong solvent tulad ng ethyl ester, acetone, acetone/tubig, atbp.

Susing salita: hydroxypropyl methylcellulose; hydroxypropyl methylcellulose acetate; hydroxypropyl methylcellulose propionate

Ang Hydroxypropylmethylcellulose (HPMC) ay isang non-ionic polymer compound at isang cellulose ether na may malawak na hanay ng mga gamit. Bilang isang mahusay na chemical additive, ang HPMC ay kadalasang ginagamit sa iba't ibang larangan at tinatawag na "industrial monosodium glutamate". Ang Hydroxypropyl methylcellulose (HPMC) ay hindi lamang may magandang emulsifying, thickening, at binding function, ngunit magagamit din ito upang mapanatili ang moisture at protektahan ang mga colloid. Ito ay malawakang ginagamit sa maraming larangan tulad ng pagkain, gamot, patong, tela, at agrikultura. . Ang pagbabago ng hydroxypropyl methylcellulose ay maaaring magbago ng ilan sa mga katangian nito, upang ito ay mas mahusay na magamit sa isang tiyak na larangan. Ang molecular formula ng monomer nito ay C10H18O6.

Sa mga nagdaang taon, ang pananaliksik sa hydroxypropyl methylcellulose derivatives ay unti-unting naging mainit na lugar. Sa pamamagitan ng pagbabago ng hydroxypropyl methylcellulose, ang iba't ibang mga derivative compound na may iba't ibang mga katangian ay maaaring makuha. Halimbawa, ang pagpapakilala ng mga grupo ng acetyl ay maaaring magbago sa flexibility ng mga medikal na patong na pelikula.

Ang pagbabago ng hydroxypropyl methylcellulose ay karaniwang isinasagawa sa pagkakaroon ng isang acid catalyst tulad ng concentrated sulfuric acid. Karaniwang ginagamit ng eksperimento ang acetic acid bilang solvent. Ang mga kondisyon ng reaksyon ay mahirap at matagal, at ang resultang produkto ay may mababang antas ng pagpapalit. (mas mababa sa 1).

Sa papel na ito, ginamit ang acetic anhydride at propionic anhydride bilang mga ahente ng esteripikasyon upang baguhin ang hydroxypropyl methylcellulose upang maghanda ng hydroxypropyl methylcellulose acetate at hydroxypropyl methylcellulose propionate. Sa pamamagitan ng paggalugad sa mga kondisyon tulad ng solvent selection (pyridine), solvent dosage, atbp., inaasahan na ang isang produkto na may mas mahusay na katangian at substitution degree ay maaaring makuha sa pamamagitan ng medyo simpleng paraan. Sa papel na ito, sa pamamagitan ng eksperimentong pananaliksik, nakuha ang target na produkto na may powdery precipitate at isang antas ng pagpapalit na higit sa 1, na nagbigay ng ilang teoretikal na gabay para sa paggawa ng hydroxypropyl methylcellulose acetate at hydroxypropyl methylcellulose propionate.

1. Eksperimental na bahagi

1.1 Mga materyales at reagents

Pharmaceutical grade hydroxypropyl methylcellulose (KIMA CHEMICAL CO.,LTD, 60HD100, methoxyl mass fraction 28%-30%, hydroxypropoxyl mass fraction 7%-12%); acetic anhydride, AR, Sinopharm Group Chemical Reagent Co., Ltd.; Propionic Anhydride, AR, West Asia Reagent; Pyridine, AR, Tianjin Kemiou Chemical Reagent Co., Ltd.; methanol, ethanol, eter, ethyl acetate, acetone, NaOH at HCl ay komersyal na magagamit nang analytical pure.

KDM thermostat electric heating mantle, JJ-1A speed measuring digital display electric stirrer, NEXUS 670 Fourier transform infrared spectrometer.

1.2 Paghahanda ng hydroxypropyl methylcellulose acetate

Ang isang tiyak na halaga ng pyridine ay idinagdag sa tatlong-leeg na prasko, at pagkatapos ay 2.5 g ng hydroxypropyl methylcellulose ay idinagdag dito, ang mga reactant ay hinalo nang pantay-pantay, at ang temperatura ay itinaas sa 110°C. Magdagdag ng 4 mL ng acetic anhydride, i-react sa 110°C sa loob ng 1 h, ihinto ang pag-init, palamig sa temperatura ng silid, magdagdag ng malaking halaga ng deionized na tubig upang mamuo ang produkto, salain gamit ang pagsipsip, hugasan ng deionized na tubig nang maraming beses hanggang sa neutral ang eluate, at tuyo ang produkto na i-save.

1.3 Paghahanda ng hydroxypropyl methylcellulose propionate

Ang isang tiyak na halaga ng pyridine ay idinagdag sa tatlong-leeg na prasko, at pagkatapos ay 0.5 g ng hydroxypropyl methylcellulose ay idinagdag dito, ang mga reactant ay hinalo nang pantay, at ang temperatura ay itinaas sa 110°C. Magdagdag ng 1.1 mL ng propionic anhydride, mag-react sa 110°C para sa 2.5 h, itigil ang pag-init, palamig sa temperatura ng silid, magdagdag ng isang malaking halaga ng deionized na tubig upang mamuo ang produkto, i-filter gamit ang pagsipsip, hugasan ng deionized na tubig nang maraming beses hanggang sa ang eluate ay daluyan ng ari-arian, iimbak ang produkto na tuyo.

1.4 Pagpapasiya ng infrared spectroscopy

Ang hydroxypropyl methylcellulose, hydroxypropyl methylcellulose acetate, hydroxypropyl methylcellulose propionate at KBr ay pinaghalo at giniling ayon sa pagkakabanggit, at pagkatapos ay pinindot sa mga tablet upang matukoy ang infrared spectrum.

1.5 Pagpapasiya ng antas ng pagpapalit

Maghanda ng mga solusyon sa NaOH at HCl na may konsentrasyon na 0.5 mol/L, at magsagawa ng pagkakalibrate upang matukoy ang eksaktong konsentrasyon; timbangin ang 0.5 g ng hydroxypropylmethylcellulose acetate (hydroxypropylmethylcellulose propionic acid ester) sa isang 250 mL Erlenmeyer flask, magdagdag ng 25 mL ng acetone at 3 patak ng phenolphthalein indicator, ihalo nang mabuti, pagkatapos ay magdagdag ng 25 mL ng NaOHnetic solution, pukawin ang electrorrr para sa sarrrr. 2 oras; titrate sa HCI hanggang mawala ang pulang kulay ng solusyon, itala Ang dami ng V1 (V2) ng hydrochloric acid na natupok; gamitin ang parehong paraan upang sukatin ang dami ng V0 ng hydrochloric acid na natupok ng hydroxypropyl methylcellulose, at kalkulahin ang antas ng pagpapalit.

1.6 Eksperimento sa solubility

Kumuha ng naaangkop na dami ng mga produktong gawa ng tao, idagdag ang mga ito sa organikong solvent, bahagyang iling, at obserbahan ang pagkalusaw ng sangkap.

2. Mga Resulta at Talakayan

2.1 Ang epekto ng dami ng pyridine (solvent)

Mga epekto ng iba't ibang halaga ng pyridine sa morpolohiya ng hydroxypropylmethylcellulose acetate at hydroxypropylmethylcellulose propionate. Kapag ang dami ng solvent ay mas kaunti, ito ay magbabawas sa extensibility ng macromolecular chain at ang lagkit ng system, upang ang antas ng esterification ng reaction system ay mababawasan, at ang produkto ay mauunahan bilang isang malaking masa. At kapag ang halaga ng solvent ay masyadong mababa, ang reactant ay madaling mag-condense sa isang bukol at sumunod sa lalagyan ng dingding, na hindi lamang hindi kanais-nais para sa pagsasagawa ng reaksyon, ngunit nagdudulot din ng malaking abala sa paggamot pagkatapos ng reaksyon. . Sa synthesis ng hydroxypropyl methylcellulose acetate, ang halaga ng solvent na ginamit ay maaaring mapili bilang 150 mL/2 g; para sa synthesis ng hydroxypropyl methylcellulose propionate, maaari itong mapili bilang 80 mL/0.5 g.

2.2 Pagsusuri ng infrared spectrum

Infrared na tsart ng paghahambing ng hydroxypropyl methylcellulose at hydroxypropyl methylcellulose acetate. Kung ikukumpara sa hilaw na materyal, ang infrared spectrogram ng produktong hydroxypropyl methylcellulose acetate ay may mas malinaw na pagbabago. Sa infrared spectrum ng produkto, isang malakas na peak ang lumitaw sa 1740cm-1, na nagpapahiwatig na isang carbonyl group ang ginawa; bilang karagdagan, ang intensity ng stretching vibration peak ng OH sa 3500cm-1 ay mas mababa kaysa sa raw material, na nagpahiwatig din na -OH Nagkaroon ng reaksyon.

Ang infrared spectrogram ng produktong hydroxypropyl methylcellulose propionate ay nagbago din nang malaki kumpara sa hilaw na materyal. Sa infrared spectrum ng produkto, lumitaw ang isang malakas na peak sa 1740 cm-1, na nagpapahiwatig na ang isang carbonyl group ay ginawa; bilang karagdagan, ang OH stretching vibration peak intensity sa 3500 cm-1 ay mas mababa kaysa sa raw material, na nagpahiwatig din na ang isang OH ay nag-react.

2.3 Pagpapasiya ng antas ng pagpapalit

2.3.1 Pagpapasiya ng antas ng pagpapalit ng hydroxypropyl methylcellulose acetate

Dahil ang hydroxypropyl methylcellulose ay mayroong dalawang isang OH sa bawat yunit, at ang cellulose acetate ay isang produkto na nakuha sa pamamagitan ng pagpapalit ng isang COCH3 para sa H sa isang OH, ang teoretikal na pinakamataas na antas ng pagpapalit (Ds) ay 2.

2.3.2 Pagpapasiya ng antas ng pagpapalit ng hydroxypropyl methylcellulose propionate

2.4 Solubility ng produkto

Ang dalawang sangkap na na-synthesize ay may magkatulad na katangian ng solubility, at ang hydroxypropyl methylcellulose acetate ay bahagyang mas natutunaw kaysa sa hydroxypropyl methylcellulose propionate. Ang synthetic na produkto ay maaaring matunaw sa acetone, ethyl acetate, acetone/water mixed solvent, at may higit na selectivity. Bilang karagdagan, ang kahalumigmigan na nakapaloob sa acetone/water mixed solvent ay maaaring gawing mas ligtas at environment friendly ang mga cellulose derivatives kapag ginamit bilang mga materyales sa patong.

3. Konklusyon

(1) Ang mga kondisyon ng synthesis ng hydroxypropyl methylcellulose acetate ay ang mga sumusunod: 2.5 g ng hydroxypropyl methylcellulose, acetic anhydride bilang esterification agent, 150 ML ng pyridine bilang solvent, ang temperatura ng reaksyon sa 110° C, at ang oras ng reaksyon 1 h.

(2) Ang mga kondisyon ng synthesis ng hydroxypropyl methylcellulose acetate ay: 0.5 g ng hydroxypropyl methylcellulose, propionic anhydride bilang esterification agent, 80 mL ng pyridine bilang solvent, temperatura ng reaksyon sa 110°C, at oras ng reaksyon na 2 .5 h.

(3) Ang mga cellulose derivative na na-synthesize sa ilalim ng kundisyong ito ay direkta sa anyo ng mga pinong pulbos na may isang mahusay na antas ng pagpapalit, at ang dalawang cellulose derivatives ay maaaring matunaw sa iba't ibang mga organikong solvent tulad ng ethyl acetate, acetone, at acetone/tubig.