Гидроксипропилметилцеллюлоза (ГПМЦ), также известная как гипромеллоза, представляет собой универсальный полимер, используемый в различных отраслях промышленности, включая фармацевтику, пищевую промышленность и строительство.Это производное целлюлозы, модифицированное химической реакцией для улучшения ее свойств.Этот полимер характеризуется водорастворимостью, биосовместимостью и пленкообразующими способностями.
Химическая структура гидроксипропилметилцеллюлозы (ГПМЦ):
Гидроксипропилметилцеллюлоза получается из целлюлозы, природного полисахарида, содержащегося в клеточных стенках растений.Химическая структура ГПМЦ характеризуется наличием гидроксипропильных и метильных групп в основной цепи целлюлозы.
Целлюлозный остов:
Целлюлоза представляет собой линейный полисахарид, состоящий из единиц глюкозы, связанных β-1,4-гликозидными связями.Повторяющиеся единицы образуют длинные жесткие цепи, которые составляют структурную основу HPMC.
метил:
Метильные группы (CH3) вводятся в основную цепь целлюлозы посредством химической реакции с метанолом.Такое замещение усиливает гидрофобность полимера, влияя на его растворимость и пленкообразующие свойства.
Гидроксипропил:
Гидроксипропильные группы (C3H6O) прикрепляются к основной цепи целлюлозы в результате реакции с оксидом пропилена.Эти гидроксипропильные группы способствуют растворимости ГПМЦ в воде и влияют на ее вязкость.
Степень замещения (DS) метильных и гидроксипропильных групп может варьироваться, влияя на общую производительность ГПМЦ.DS относится к среднему числу заместителей на единицу глюкозы в целлюлозной цепи.
Синтез гидроксипропилметилцеллюлозы (ГПМЦ):
Синтез ГПМЦ включает несколько химических стадий, в ходе которых в основную цепь целлюлозы вводятся метильные и гидроксипропильные группы.Ключевые реакции включают этерификацию метилхлоридом и гидроксипропилирование оксидом пропилена.Вот упрощенный обзор:
Активация целлюлозы:
Процесс начинается с активации целлюлозы с помощью основания, обычно гидроксида натрия.Этот шаг увеличивает реакционную способность гидроксильных групп целлюлозы для последующих реакций.
Метилирование:
Метилхлорид используется для введения метильных групп.Целлюлоза реагирует с метилхлоридом в присутствии основания, в результате чего гидроксильные группы заменяются метильными.
реакция:
Целлюлоза-OH+CH3Cl→Целлюлоза-OMe+Гидрохлорид целлюлозы-OH+CH3Cl→Целлюлоза-OMe+HCl
Гидроксипропилирование:
Гидроксипропильные группы прикрепляются к основной цепи целлюлозы с помощью оксида пропилена.Реакция обычно протекает в щелочной среде, и степень гидроксипропилирования контролируют для достижения желаемых свойств.
реакция:
Целлюлоза-OH+C3H6 кислород→Целлюлоза-O-(CH2CH(OH)CH3)+H2 кислород Целлюлоза-OH+C3H6O→Целлюлоза-O-(CH2CH(OH)CH3)+H2 кислород
Нейтрализация и очистка:
Полученный продукт нейтрализуют для удаления оставшихся кислотных или основных остатков.Для получения высококачественных продуктов ГПМЦ выполняются такие этапы очистки, как промывка и фильтрация.
Химические свойства гидроксипропилметилцеллюлозы (ГПМЦ):
Растворимость:
ГПМЦ легко растворяется в холодной воде, причем растворимость можно регулировать, изменяя степень замещения.Более высокие уровни замещения обычно приводят к повышенной растворимости.
Формирование пленки:
ГПМЦ обладает превосходными пленкообразующими свойствами, что делает его пригодным для таких применений, как фармацевтические покрытия и упаковка пищевых продуктов.Полученная пленка прозрачна и обеспечивает газовый барьер.
Термическое гелеобразование:
Термическое гелеобразование является уникальным свойством ГПМЦ.Гель образуется при нагревании, и прочность геля зависит от таких факторов, как концентрация и молекулярная масса.
Вязкость:
На вязкость растворов ГПМЦ влияет степень замещения и концентрация.В качестве загустителя он широко используется в различных отраслях промышленности.
Поверхностная активность:
ГПМЦ обладает свойствами, подобными поверхностно-активным веществам, что способствует его эмульгирующим и стабилизирующим свойствам в рецептурах.
Биосовместимость:
HPMC считается биосовместимым, что делает его пригодным для использования в фармацевтических препаратах, включая лекарственные формы с контролируемым высвобождением.
Применение гидроксипропилметилцеллюлозы (ГПМЦ):
лекарство:
ГПМЦ обычно используется в качестве связующих веществ, пленочных покрытий и матриц с контролируемым высвобождением в фармацевтических составах.
строить:
В строительной отрасли ГПМЦ используется в качестве водоудерживающего агента в материалах на основе цемента, улучшая удобоукладываемость и уменьшая сегрегацию воды.
пищевая промышленность:
ГПМЦ используется в пищевой промышленности в качестве загустителя, стабилизатора и гелеобразователя.Его часто используют в таких продуктах, как соусы, супы и мороженое.
Средства личной гигиены:
Использование в индустрии косметики и средств личной гигиены ГПМЦ используется в таких продуктах, как кремы и лосьоны, благодаря своим загущающим и эмульгирующим свойствам.
Краски и покрытия:
HPMC добавляется в краски и покрытия для повышения вязкости, стабильности и удержания воды.
в заключение:
Гидроксипропилметилцеллюлоза — универсальный полимер, имеющий широкий спектр применения благодаря своим уникальным химическим свойствам.Синтез ГПМЦ включает введение метильных и гидроксипропильных групп в основную цепь целлюлозы, в результате чего получается водорастворимый и биосовместимый полимер.Его разнообразное применение в фармацевтике, строительстве, пищевой промышленности и уходе за собой подчеркивает его важность в различных отраслях промышленности.По мере продолжения исследований дальнейшие модификации и усовершенствования технологии HPMC могут расширить ее полезность и повысить производительность в существующих и новых приложениях.
Время публикации: 18 декабря 2023 г.