Гідроксипропілметилцелюлоза (HPMC), також відома як гіпромелоза, є універсальним полімером, який використовується в різних галузях промисловості, включаючи фармацевтичну, харчову та будівельну. Це похідна целюлози, модифікована за допомогою хімічної реакції для покращення її властивостей. Цей полімер характеризується водорозчинністю, біосумісністю та плівкоутворювальною здатністю.
Хімічна структура гідроксипропілметилцелюлози (ГПМЦ):
Гідроксипропілметилцелюлоза одержується з целюлози, природного полісахариду, який міститься в клітинних стінках рослин. Хімічна структура HPMC характеризується наявністю гідроксипропілових і метильних груп на целюлозному скелі.
Целюлозний хребет:
Целюлоза — лінійний полісахарид, що складається з ланок глюкози, з’єднаних β-1,4-глікозидними зв’язками. Повторювані одиниці утворюють довгі, жорсткі ланцюги, які забезпечують структурну основу для HPMC.
метил:
Метильні групи (CH3) вводяться в целюлозну основу через хімічну реакцію з метанолом. Ця заміна посилює гідрофобність полімеру, впливаючи на його розчинність і плівкоутворювальні властивості.
гідроксипропіл:
Гідроксипропілові групи (C3H6O) приєднуються до целюлозного остова шляхом реакції з пропіленоксидом. Ці гідроксипропілові групи сприяють розчинності HPMC у воді та впливають на його в'язкість.
Ступінь заміщення (DS) метильної та гідроксипропілової груп може змінюватися, що впливає на загальну продуктивність HPMC. DS відноситься до середньої кількості замісників на одиницю глюкози в целюлозному ланцюгу.
Синтез гідроксипропілметилцелюлози (HPMC):
Синтез HPMC включає кілька хімічних етапів, які вводять метильні та гідроксипропілові групи в целюлозний скелет. Ключові реакції включають етерифікацію метилхлоридом і гідроксипропілювання пропіленоксидом. Ось спрощений огляд:
Активація целюлози:
Процес починається з активації целюлози за допомогою основи, зазвичай гідроксиду натрію. Ця стадія підвищує реакційну здатність гідроксильних груп целюлози для подальших реакцій.
Метилювання:
Для введення метильних груп використовують метилхлорид. Целюлоза реагує з хлористим метилом у присутності основи, в результаті чого відбувається заміна гідроксильних груп на метильні.
реакція:
Целюлоза-OH+CH3Cl→Целюлоза-OMe+Целюлоза гідрохлорид-OH+CH3Cl→Целюлоза-OMe+HCl
Гідроксипропілювання:
Гідроксипропілові групи приєднуються до целюлозного остову за допомогою пропіленоксиду. Реакція зазвичай відбувається в лужному середовищі, і ступінь гідроксипропілювання контролюється для досягнення бажаних властивостей.
реакція:
Целюлоза-OH+C3H6 кисень→Целюлоза-O-(CH2CH(OH)CH3)+H2 кисень Целюлоза-OH+C3H6O→Целюлоза-O-(CH2CH(OH)CH3)+H2 кисень
Нейтралізація та очищення:
Отриманий продукт нейтралізують для видалення будь-яких кислотних або основних залишків. Такі етапи очищення, як промивання та фільтрація, виконуються для отримання високоякісних продуктів HPMC.
Хімічні властивості гідроксипропілметилцелюлози (HPMC):
Розчинність:
HPMC легко розчиняється в холодній воді, і розчинність можна регулювати, змінюючи ступінь заміщення. Вищі рівні заміщення зазвичай призводять до підвищення розчинності.
Формування плівки:
HPMC має відмінні плівкоутворювальні властивості, що робить його придатним для таких застосувань, як фармацевтичне покриття та упаковка харчових продуктів. Отримана плівка прозора і забезпечує газовий бар'єр.
Термальне гелеутворення:
Термічне гелеутворення є унікальною властивістю HPMC. При нагріванні утворюється гель, і міцність гелю залежить від таких факторів, як концентрація та молекулярна маса.
В'язкість:
На в'язкість розчинів ГПМЦ впливає ступінь заміщення та концентрація. Як загусник він широко використовується в різних галузях промисловості.
Поверхнева активність:
HPMC має властивості, подібні до поверхнево-активної речовини, які сприяють його емульгуючим і стабілізуючим можливостям у композиціях.
Біологічна сумісність:
HPMC вважається біосумісним, що робить його придатним для використання у фармацевтиці, включаючи препарати з контрольованим вивільненням.
Застосування гідроксипропілметилцелюлози (HPMC):
ліки:
HPMC зазвичай використовується як сполучна речовина, плівкове покриття та матриця з контрольованим вивільненням у фармацевтичних композиціях.
поставити:
У будівельній промисловості HPMC використовується як водоутримувальний агент у матеріалах на основі цементу, покращуючи оброблюваність і зменшуючи виділення води.
харчова промисловість:
HPMC використовується в харчовій промисловості як загусник, стабілізатор і гелеутворювач. Його часто використовують у таких продуктах, як соуси, супи та морозиво.
Засоби особистої гігієни:
Застосування в косметиці та галузі особистої гігієни HPMC використовується в таких продуктах, як креми та лосьйони, завдяки своїм властивостям загущення та емульгування.
Фарби та покриття:
HPMC додається до фарб і покриттів для підвищення в'язкості, стабільності та утримання води.
на закінчення:
Гідроксипропілметилцелюлоза є універсальним полімером із широким спектром застосування завдяки своїм унікальним хімічним властивостям. Синтез HPMC включає введення метильної та гідроксипропілової груп у целюлозний скелет, у результаті чого утворюється водорозчинний і біосумісний полімер. Його різноманітне застосування у фармацевтиці, будівництві, продуктах харчування та особистої гігієни підкреслює його важливість у різних галузях промисловості. Оскільки дослідження тривають, подальші модифікації та вдосконалення технології HPMC можуть розширити її корисність і підвищити продуктивність у існуючих і нових програмах.
Час публікації: 18 грудня 2023 р