Hydroxypropylmethylcelulóza (HPMC), také známá jako hypromelóza, je všestranný polymer používaný v různých průmyslových odvětvích včetně farmacie, potravinářství a stavebnictví.Jedná se o derivát celulózy modifikovaný chemickou reakcí pro zlepšení jeho vlastností.Tento polymer se vyznačuje rozpustností ve vodě, biokompatibilitou a schopností tvořit film.
Chemická struktura hydroxypropylmethylcelulózy (HPMC):
Hydroxypropylmethylcelulóza se získává z celulózy, přírodního polysacharidu, který se nachází ve stěnách rostlinných buněk.Chemická struktura HPMC je charakterizována přítomností hydroxypropylových a methylových skupin na celulózovém hlavním řetězci.
Celulózová páteř:
Celulóza je lineární polysacharid složený z glukózových jednotek spojených β-1,4-glykosidickými vazbami.Opakující se jednotky tvoří dlouhé pevné řetězce, které poskytují konstrukční základ pro HPMC.
methyl:
Methylové skupiny (CH3) jsou zavedeny do celulózového hlavního řetězce chemickou reakcí s methanolem.Tato substituce zvyšuje hydrofobnost polymeru, ovlivňuje jeho rozpustnost a filmotvorné vlastnosti.
Hydroxypropyl:
Hydroxypropylové skupiny (C3H6O) jsou připojeny k celulózovému hlavnímu řetězci reakcí s propylenoxidem.Tyto hydroxypropylové skupiny přispívají k rozpustnosti HPMC ve vodě a ovlivňují její viskozitu.
Stupeň substituce (DS) methylových a hydroxypropylových skupin se může lišit, což ovlivňuje celkový výkon HPMC.DS označuje průměrný počet substituentů na jednotku glukózy v celulózovém řetězci.
Syntéza hydroxypropylmethylcelulózy (HPMC):
Syntéza HPMC zahrnuje několik chemických kroků, které zavádějí methylové a hydroxypropylové skupiny do celulózového hlavního řetězce.Mezi klíčové reakce patří etherifikace methylchloridem a hydroxypropylace propylenoxidem.Zde je zjednodušený přehled:
Aktivace celulózy:
Proces začíná aktivací celulózy pomocí zásady, obvykle hydroxidu sodného.Tento krok zvyšuje reaktivitu celulózových hydroxylových skupin pro následné reakce.
Methylace:
Methylchlorid se používá k zavedení methylových skupin.Celulóza reaguje s methylchloridem v přítomnosti báze, což vede k nahrazení hydroxylových skupin methylovými skupinami.
reakce:
Celulóza-OH+CH3Cl→Celulóza-OMe+hydrochlorid celulózy-OH+CH3Cl→Celulóza-OMe+HCl
Hydroxypropylace:
Hydroxypropylové skupiny jsou připojeny k celulózovému hlavnímu řetězci pomocí propylenoxidu.Reakce obvykle probíhá v alkalickém prostředí a pro dosažení požadovaných vlastností se řídí stupeň hydroxypropylace.
reakce:
Celulóza-OH+C3H6 kyslík→Celulóza-O-(CH2CH(OH)CH3)+H2 kyslík Celulóza-OH+C3H6O→Celulóza-O-(CH2CH(OH)CH3)+H2 kyslík
Neutralizace a čištění:
Výsledný produkt se neutralizuje, aby se odstranily veškeré zbývající kyselé nebo zásadité zbytky.Kroky čištění, jako je promývání a filtrace, se provádějí za účelem získání vysoce kvalitních produktů HPMC.
Chemické vlastnosti hydroxypropylmethylcelulózy (HPMC):
Rozpustnost:
HPMC je snadno rozpustný ve studené vodě a rozpustnost lze upravit změnou stupně substituce.Vyšší úrovně substituce obecně vedou ke zvýšené rozpustnosti.
Tvorba filmu:
HPMC má vynikající filmotvorné vlastnosti, díky čemuž je vhodný pro aplikace, jako jsou farmaceutické povlaky a balení potravin.Výsledný film je transparentní a poskytuje plynovou bariéru.
Tepelná gelace:
Tepelná gelace je unikátní vlastností HPMC.Při zahřívání se tvoří gel a síla gelu závisí na faktorech, jako je koncentrace a molekulová hmotnost.
Viskozita:
Viskozita roztoků HPMC je ovlivněna stupněm substituce a koncentrací.Jako zahušťovadlo je široce používán v různých průmyslových odvětvích.
Povrchová aktivita:
HPMC má vlastnosti podobné povrchově aktivní látce, které přispívají k jeho emulgačním a stabilizačním schopnostem ve formulacích.
Biokompatibilita:
HPMC je považována za biokompatibilní, díky čemuž je vhodná pro použití ve farmaceutických přípravcích, včetně lékových formulací s řízeným uvolňováním.
Aplikace hydroxypropylmethylcelulózy (HPMC):
lék:
HPMC se běžně používá jako pojiva, filmové potahy a matrice s řízeným uvolňováním ve farmaceutických formulacích.
postavit:
Ve stavebnictví se HPMC používá jako prostředek zadržující vodu v materiálech na bázi cementu, zlepšuje zpracovatelnost a snižuje segregaci vody.
potravinářský průmysl:
HPMC se používá v potravinářském průmyslu jako zahušťovadlo, stabilizátor a gelující činidlo.Často se používá ve výrobcích, jako jsou omáčky, polévky a zmrzliny.
Produkty osobní péče:
Použití v průmyslu kosmetiky a osobní péče HPMC se používá v produktech, jako jsou krémy a pleťové vody, díky svým zahušťovacím a emulgačním vlastnostem.
Barvy a nátěry:
HPMC se přidává do barev a nátěrů pro zvýšení viskozity, stability a zadržování vody.
na závěr:
Hydroxypropylmethylcelulóza je všestranný polymer se širokou škálou aplikací díky svým jedinečným chemickým vlastnostem.Syntéza HPMC zahrnuje zavedení methylových a hydroxypropylových skupin do celulózového hlavního řetězce, což vede k ve vodě rozpustnému a biokompatibilnímu polymeru.Jeho rozmanité aplikace ve farmacii, stavebnictví, potravinářství a osobní péči zdůrazňují jeho význam v různých průmyslových odvětvích.Jak výzkum pokračuje, další modifikace a pokroky v technologii HPMC mohou rozšířit její využití a zvýšit její výkon ve stávajících i nově vznikajících aplikacích.
Čas odeslání: 18. prosince 2023