Hydroksypropylometyloceluloza (HPMC), znana również jako hypromeloza, to wszechstronny polimer stosowany w różnych gałęziach przemysłu, w tym w przemyśle farmaceutycznym, spożywczym i budowlanym.Jest to pochodna celulozy modyfikowana w drodze reakcji chemicznej w celu wzmocnienia jej właściwości.Polimer ten charakteryzuje się rozpuszczalnością w wodzie, biokompatybilnością i zdolnością tworzenia filmu.
Struktura chemiczna hydroksypropylometylocelulozy (HPMC):
Hydroksypropylometyloceluloza otrzymywana jest z celulozy, naturalnego polisacharydu występującego w ścianach komórkowych roślin.Struktura chemiczna HPMC charakteryzuje się obecnością grup hydroksypropylowych i metylowych w szkielecie celulozy.
Szkielet celulozowy:
Celuloza jest liniowym polisacharydem złożonym z jednostek glukozy połączonych wiązaniami β-1,4-glikozydowymi.Powtarzające się jednostki tworzą długie, sztywne łańcuchy, które stanowią podstawę strukturalną HPMC.
metyl:
Grupy metylowe (CH3) wprowadza się do szkieletu celulozy w drodze reakcji chemicznej z metanolem.To podstawienie zwiększa hydrofobowość polimeru, wpływając na jego rozpuszczalność i właściwości błonotwórcze.
Hydroksypropyl:
Grupy hydroksypropylowe (C3H6O) są przyłączone do szkieletu celulozy w wyniku reakcji z tlenkiem propylenu.Te grupy hydroksypropylowe przyczyniają się do rozpuszczalności HPMC w wodzie i wpływają na jego lepkość.
Stopień podstawienia (DS) grup metylowych i hydroksypropylowych może się różnić, wpływając na ogólną wydajność HPMC.DS odnosi się do średniej liczby podstawników na jednostkę glukozy w łańcuchu celulozy.
Synteza hydroksypropylometylocelulozy (HPMC):
Synteza HPMC obejmuje kilka etapów chemicznych, które wprowadzają grupy metylowe i hydroksypropylowe do szkieletu celulozy.Kluczowe reakcje obejmują eteryfikację chlorkiem metylu i hydroksypropylację tlenkiem propylenu.Oto uproszczony przegląd:
Aktywacja celulozy:
Proces rozpoczyna się od aktywacji celulozy za pomocą zasady, zwykle wodorotlenku sodu.Ten etap zwiększa reaktywność grup hydroksylowych celulozy w kolejnych reakcjach.
Metylacja:
Chlorek metylu służy do wprowadzenia grup metylowych.Celuloza reaguje z chlorkiem metylu w obecności zasady, w wyniku czego grupy hydroksylowe zostają zastąpione grupami metylowymi.
reakcja:
Celuloza-OH+CH3Cl → Celuloza-OMe + Chlorowodorek celulozy-OH+CH3Cl → Celuloza-OMe + HCl
Hydroksypropylacja:
Grupy hydroksypropylowe są przyłączone do szkieletu celulozy za pomocą tlenku propylenu.Reakcja zwykle przebiega w środowisku zasadowym, a stopień hydroksypropylowania jest kontrolowany w celu uzyskania pożądanych właściwości.
reakcja:
Celuloza-OH+C3H6 tlen → Celuloza-O-(CH2CH(OH)CH3)+H2 tlen Celuloza-OH+C3H6O → Celuloza-O-(CH2CH(OH)CH3)+H2 tlen
Neutralizacja i oczyszczanie:
Powstały produkt neutralizuje się w celu usunięcia wszelkich pozostałych pozostałości kwasowych lub zasadowych.W celu uzyskania wysokiej jakości produktów HPMC przeprowadza się etapy oczyszczania, takie jak przemywanie i filtracja.
Właściwości chemiczne hydroksypropylometylocelulozy (HPMC):
Rozpuszczalność:
HPMC jest łatwo rozpuszczalny w zimnej wodzie, a rozpuszczalność można regulować zmieniając stopień podstawienia.Wyższe poziomy podstawienia na ogół skutkują zwiększoną rozpuszczalnością.
Tworzenie filmu:
HPMC ma doskonałe właściwości błonotwórcze, dzięki czemu nadaje się do zastosowań takich jak powłoki farmaceutyczne i opakowania do żywności.Powstała folia jest przezroczysta i stanowi barierę gazową.
Żelowanie termiczne:
Żelowanie termiczne jest unikalną właściwością HPMC.Po podgrzaniu tworzy się żel, a wytrzymałość żelu zależy od takich czynników, jak stężenie i masa cząsteczkowa.
Lepkość:
Na lepkość roztworów HPMC wpływa stopień podstawienia i stężenie.Jako zagęszczacz znajduje szerokie zastosowanie w różnych gałęziach przemysłu.
Aktywność powierzchniowa:
HPMC ma właściwości podobne do środków powierzchniowo czynnych, które przyczyniają się do jego zdolności emulgujących i stabilizujących w preparatach.
Biokompatybilność:
HPMC jest uważany za biokompatybilny, dzięki czemu nadaje się do stosowania w środkach farmaceutycznych, w tym w preparatach leków o kontrolowanym uwalnianiu.
Zastosowania hydroksypropylometylocelulozy (HPMC):
lek:
HPMC jest powszechnie stosowany jako spoiwo, powłoka i matryca o kontrolowanym uwalnianiu w preparatach farmaceutycznych.
zatrzymywać się:
W przemyśle budowlanym HPMC stosuje się jako środek zatrzymujący wodę w materiałach na bazie cementu, poprawiający urabialność i zmniejszający segregację wody.
przemysł spożywczy:
HPMC stosowany jest w przemyśle spożywczym jako zagęszczacz, stabilizator i środek żelujący.Często dodaje się go do produktów takich jak sosy, zupy i lody.
Produkty do pielęgnacji ciała:
Przemysł kosmetyczny i higieny osobistej Zastosowanie HPMC jest stosowany w produktach takich jak kremy i balsamy ze względu na jego właściwości zagęszczające i emulgujące.
Farby i powłoki:
HPMC dodaje się do farb i powłok w celu zwiększenia lepkości, stabilności i zatrzymywania wody.
podsumowując:
Hydroksypropylometyloceluloza jest polimerem uniwersalnym, mającym szerokie zastosowanie ze względu na swoje unikalne właściwości chemiczne.Synteza HPMC polega na wprowadzeniu grup metylowych i hydroksypropylowych do szkieletu celulozy, w wyniku czego powstaje rozpuszczalny w wodzie i biokompatybilny polimer.Jego różnorodne zastosowania w farmacji, budownictwie, żywności i higienie osobistej podkreślają jego znaczenie w różnych gałęziach przemysłu.W miarę kontynuacji badań dalsze modyfikacje i postępy w technologii HPMC mogą zwiększyć jej użyteczność i wydajność w istniejących i powstających zastosowaniach.
Czas publikacji: 18 grudnia 2023 r