هيدروكسي بروبيل ميثيل سلولوز (HPMC)، المعروف أيضًا باسم هايبروميلوز، هو بوليمر متعدد الاستخدامات يستخدم في مجموعة متنوعة من الصناعات بما في ذلك الأدوية والمواد الغذائية والبناء.وهو أحد مشتقات السليلوز المعدلة من خلال تفاعل كيميائي لتعزيز خصائصه.يتميز هذا البوليمر بالذوبان في الماء، والتوافق الحيوي، وقدرات تشكيل الفيلم.
التركيب الكيميائي للهيدروكسي بروبيل ميثيل السليلوز (HPMC):
يُشتق هيدروكسي بروبيل ميثيل السليلوز من السليلوز، وهو عديد السكاريد الطبيعي الموجود في جدران الخلايا النباتية.يتميز التركيب الكيميائي لـ HPMC بوجود مجموعات الهيدروكسي بروبيل والميثيل على العمود الفقري للسليلوز.
العمود الفقري السليلوز:
السليلوز عبارة عن عديد السكاريد الخطي يتكون من وحدات الجلوكوز المرتبطة بروابط β-1,4-glycosidic.تشكل وحدات التكرار سلاسل طويلة وصلبة توفر الأساس الهيكلي لـ HPMC.
الميثيل:
يتم إدخال مجموعات الميثيل (CH3) إلى العمود الفقري للسليلوز من خلال تفاعل كيميائي مع الميثانول.يعزز هذا الاستبدال الكارهة للماء للبوليمر، مما يؤثر على قابليته للذوبان وخصائص تشكيل الفيلم.
هيدروكسي بروبيل:
ترتبط مجموعات الهيدروكسي بروبيل (C3H6O) بالعمود الفقري للسليلوز عن طريق التفاعل مع أكسيد البروبيلين.تساهم مجموعات الهيدروكسي بروبيل هذه في ذوبان HPMC في الماء وتؤثر على لزوجته.
قد تختلف درجة الاستبدال (DS) لمجموعات الميثيل والهيدروكسي بروبيل، مما يؤثر على الأداء العام لـ HPMC.يشير DS إلى متوسط عدد البدائل لكل وحدة جلوكوز في سلسلة السليلوز.
تخليق هيدروكسي بروبيل ميثيل السليلوز (HPMC):
يتضمن تركيب HPMC عدة خطوات كيميائية تدخل مجموعات الميثيل والهيدروكسي بروبيل في العمود الفقري للسليلوز.وتشمل التفاعلات الرئيسية الأثير مع كلوريد الميثيل والهيدروكسي بروبيل مع أكسيد البروبيلين.فيما يلي نظرة عامة مبسطة:
تفعيل السليلوز:
تبدأ العملية بتنشيط السليلوز باستخدام قاعدة، عادة ما تكون هيدروكسيد الصوديوم.تعمل هذه الخطوة على زيادة تفاعل مجموعات هيدروكسيل السليلوز للتفاعلات اللاحقة.
الميثيل:
يستخدم كلوريد الميثيل لإدخال مجموعات الميثيل.يتفاعل السليلوز مع كلوريد الميثيل في وجود قاعدة، مما يؤدي إلى استبدال مجموعات الهيدروكسيل بمجموعات الميثيل.
رد فعل:
السليلوز-OH+CH3Cl → السليلوز-OMe+سليلوز هيدروكلوريد-OH+CH3Cl → السليلوز-OMe+HCl
هيدروكسي بروبيل:
يتم ربط مجموعات الهيدروكسي بروبيل بالعمود الفقري للسليلوز باستخدام أكسيد البروبيلين.يحدث التفاعل عادةً في وسط قلوي ويتم التحكم في درجة الهيدروكسي بروبيل لتحقيق الخصائص المطلوبة.
رد فعل:
السليلوز-OH+C3H6 الأكسجين → السليلوز-O- (CH2CH(OH)CH3)+H2 الأكسجين السليلوز-OH+C3H6O → السليلوز-O-(CH2CH(OH)CH3)+H2 الأكسجين
تحييد وتنقية:
يتم تحييد المنتج الناتج لإزالة أي بقايا حمضية أو قاعدية متبقية.يتم تنفيذ خطوات التنقية مثل الغسيل والترشيح للحصول على منتجات HPMC عالية الجودة.
الخواص الكيميائية للهيدروكسي بروبيل ميثيل السليلوز (HPMC):
الذوبان:
HPMC قابل للذوبان بسهولة في الماء البارد، ويمكن تعديل قابلية الذوبان عن طريق تغيير درجة الاستبدال.تؤدي مستويات الإحلال الأعلى عمومًا إلى زيادة الذوبان.
تشكيل الفيلم:
يتمتع HPMC بخصائص ممتازة لتشكيل الفيلم، مما يجعله مناسبًا لتطبيقات مثل الطلاءات الصيدلانية وتغليف المواد الغذائية.الفيلم الناتج شفاف ويوفر حاجزًا للغاز.
التجيل الحراري:
يعتبر الجيل الحراري خاصية فريدة لشركة HPMC.يتكون الهلام عند تسخينه، وتعتمد قوة الهلام على عوامل مثل التركيز والوزن الجزيئي.
اللزوجة:
تتأثر لزوجة محاليل HPMC بدرجة الاستبدال والتركيز.كمثخن، يتم استخدامه على نطاق واسع في مختلف الصناعات.
النشاط السطحي:
يتمتع HPMC بخصائص تشبه المادة الخافضة للتوتر السطحي والتي تساهم في قدراته على الاستحلاب والتثبيت في التركيبات.
التوافق الحيوي:
يعتبر HPMC متوافقًا حيويًا، مما يجعله مناسبًا للاستخدام في المستحضرات الصيدلانية، بما في ذلك تركيبات الأدوية التي يتم التحكم في إطلاقها.
تطبيقات هيدروكسي بروبيل ميثيل السليلوز (HPMC):
دواء:
يُستخدم HPMC بشكل شائع كمواد رابطة، وطلاءات غشائية، ومصفوفات إطلاق خاضعة للرقابة في التركيبات الصيدلانية.
ضع:
في صناعة البناء والتشييد، يتم استخدام HPMC كعامل الاحتفاظ بالمياه في المواد القائمة على الأسمنت، مما يحسن قابلية التشغيل ويقلل من فصل المياه.
الصناعات الغذائية:
يستخدم HPMC في صناعة المواد الغذائية كعامل مثخن ومثبت وتبلور.وغالبا ما يستخدم في منتجات مثل الصلصات والحساء والآيس كريم.
منتجات العناية الشخصية:
استخدام مستحضرات التجميل والعناية الشخصية يستخدم HPMC في منتجات مثل الكريمات والمستحضرات نظرًا لخصائصه السميكة والاستحلابية.
الدهانات والطلاءات:
تتم إضافة HPMC إلى الدهانات والطلاءات لزيادة اللزوجة والثبات واحتباس الماء.
ختاماً:
هيدروكسي بروبيل ميثيل السليلوز هو بوليمر متعدد الاستخدامات مع مجموعة واسعة من التطبيقات بسبب خصائصه الكيميائية الفريدة.يتضمن تخليق HPMC إدخال مجموعات الميثيل والهيدروكسي بروبيل في العمود الفقري للسليلوز، مما يؤدي إلى بوليمر قابل للذوبان في الماء ومتوافق حيويًا.وتسلط تطبيقاته المتنوعة في مجالات الأدوية والبناء والأغذية والعناية الشخصية الضوء على أهميته في مختلف الصناعات.مع استمرار الأبحاث، قد تؤدي التعديلات والتطورات الإضافية في تقنية HPMC إلى توسيع فائدتها وتعزيز أدائها في التطبيقات الحالية والناشئة.
وقت النشر: 18 ديسمبر 2023