La hidroxipropil metilcel·lulosa (HPMC), també coneguda com a hipromel·losa, és un polímer versàtil utilitzat en diverses indústries, com ara la farmacèutica, l'alimentació i la construcció.És un derivat de la cel·lulosa modificat mitjançant una reacció química per millorar les seves propietats.Aquest polímer es caracteritza per la solubilitat en aigua, la biocompatibilitat i les capacitats de formació de pel·lícules.
Estructura química de la hidroxipropil metilcel·lulosa (HPMC):
La hidroxipropil metilcel·lulosa es deriva de la cel·lulosa, un polisacàrid natural que es troba a les parets cel·lulars de les plantes.L'estructura química de HPMC es caracteritza per la presència de grups hidroxipropil i metil a la columna vertebral de la cel·lulosa.
columna vertebral de cel·lulosa:
La cel·lulosa és un polisacàrid lineal compost per unitats de glucosa unides per enllaços β-1,4-glicosídics.Les unitats repetitives formen cadenes llargues i rígides que proporcionen la base estructural per a HPMC.
metil:
Els grups metil (CH3) s'introdueixen a la columna vertebral de la cel·lulosa mitjançant una reacció química amb metanol.Aquesta substitució millora la hidrofobicitat del polímer, afectant-ne la solubilitat i les propietats pel·lícules.
Hidroxipropil:
Els grups hidroxipropil (C3H6O) s'uneixen a la columna vertebral de la cel·lulosa mitjançant la reacció amb l'òxid de propilè.Aquests grups hidroxipropil contribueixen a la solubilitat en aigua de HPMC i influeixen en la seva viscositat.
El grau de substitució (DS) dels grups metil i hidroxipropil pot variar, afectant el rendiment global de HPMC.DS fa referència al nombre mitjà de substituents per unitat de glucosa a la cadena de cel·lulosa.
Síntesi de la hidroxipropil metilcel·lulosa (HPMC):
La síntesi de HPMC implica diversos passos químics que introdueixen grups metil i hidroxipropil a la columna vertebral de la cel·lulosa.Les reaccions clau inclouen l'eterificació amb clorur de metil i la hidroxipropilació amb òxid de propilè.Aquí teniu una visió general simplificada:
Activació de la cel·lulosa:
El procés comença activant la cel·lulosa mitjançant una base, generalment hidròxid de sodi.Aquest pas augmenta la reactivitat dels grups hidroxil de cel·lulosa per a les reaccions posteriors.
Metilació:
El clorur de metil s'utilitza per introduir grups metil.La cel·lulosa reacciona amb el clorur de metil en presència d'una base, donant lloc a la substitució dels grups hidroxil per grups metil.
reacció:
Cel·lulosa-OH+CH3Cl→cel·lulosa-OMe+clorhidrat de cel·lulosa-OH+CH3Cl→cel·lulosa-OMe+HCl
Hidroxipropilació:
Els grups hidroxipropil s'uneixen a la columna vertebral de la cel·lulosa mitjançant òxid de propilè.La reacció sol tenir lloc en un medi alcalí i es controla el grau d'hidroxipropilació per aconseguir les propietats desitjades.
reacció:
Cel·lulosa-OH+C3H6 oxigen→Cel·lulosa-O-(CH2CH(OH)CH3)+H2 oxigen Cel·lulosa-OH+C3H6O→Cel·lulosa-O-(CH2CH(OH)CH3)+H2 oxigen
Neutralització i purificació:
El producte resultant es neutralitza per eliminar els residus àcids o bàsics restants.Els passos de purificació com el rentat i la filtració es realitzen per obtenir productes HPMC d'alta qualitat.
Propietats químiques de la hidroxipropil metilcel·lulosa (HPMC):
Solubilitat:
HPMC és fàcilment soluble en aigua freda i la solubilitat es pot ajustar canviant el grau de substitució.Els nivells de substitució més alts generalment donen lloc a una major solubilitat.
Formació cinematogràfica:
HPMC té excel·lents propietats de formació de pel·lícules, el que el fa adequat per a aplicacions com ara recobriments farmacèutics i envasos d'aliments.La pel·lícula resultant és transparent i proporciona una barrera de gas.
Gelació tèrmica:
La gelificació tèrmica és una propietat única de HPMC.Un gel es forma quan s'escalfa, i la força del gel depèn de factors com la concentració i el pes molecular.
Viscositat:
La viscositat de les solucions HPMC es veu afectada pel grau de substitució i concentració.Com a espessidor, s'utilitza àmpliament en diverses indústries.
Activitat superficial:
HPMC té propietats semblants als tensioactius que contribueixen a les seves capacitats emulsionants i estabilitzants en les formulacions.
Biocompatibilitat:
HPMC es considera biocompatible, per la qual cosa és adequat per al seu ús en productes farmacèutics, incloses les formulacions de fàrmacs d'alliberament controlat.
Aplicacions de la hidroxipropil metilcel·lulosa (HPMC):
droga:
L'HPMC s'utilitza habitualment com a aglutinants, recobriments de pel·lícules i matrius d'alliberament controlat en formulacions farmacèutiques.
posar:
A la indústria de la construcció, HPMC s'utilitza com a agent de retenció d'aigua en materials a base de ciment, millorant la treballabilitat i reduint la segregació d'aigua.
industria alimentària:
HPMC s'utilitza a la indústria alimentària com a espessidor, estabilitzador i gelificant.Sovint s'utilitza en productes com salses, sopes i gelats.
Productes de cura personal:
Ús de la indústria de la cosmètica i la cura personal HPMC s'utilitza en productes com cremes i locions a causa de les seves propietats espessidores i emulsionants.
Pintures i recobriments:
HPMC s'afegeix a les pintures i recobriments per augmentar la viscositat, l'estabilitat i la retenció d'aigua.
en conclusió:
La hidroxipropil metilcel·lulosa és un polímer versàtil amb una àmplia gamma d'aplicacions a causa de les seves propietats químiques úniques.La síntesi de HPMC implica la introducció de grups metil i hidroxipropil a la columna vertebral de la cel·lulosa, donant lloc a un polímer soluble en aigua i biocompatible.Les seves diverses aplicacions en farmacèutica, construcció, alimentació i cura personal destaquen la seva importància en diverses indústries.A mesura que la investigació continua, les modificacions i els avenços posteriors en la tecnologia HPMC poden ampliar la seva utilitat i millorar el seu rendiment en aplicacions existents i emergents.
Hora de publicació: 18-12-2023