Hydroxypropylmetylcelulóza (HPMC), tiež známa ako hypromelóza, je všestranný polymér používaný v rôznych priemyselných odvetviach vrátane farmácie, potravín a stavebníctva.Je to derivát celulózy modifikovaný chemickou reakciou na zlepšenie jeho vlastností.Tento polymér sa vyznačuje rozpustnosťou vo vode, biokompatibilitou a schopnosťou vytvárať film.
Chemická štruktúra hydroxypropylmetylcelulózy (HPMC):
Hydroxypropylmetylcelulóza je odvodená z celulózy, prírodného polysacharidu, ktorý sa nachádza v stenách rastlinných buniek.Chemická štruktúra HPMC je charakterizovaná prítomnosťou hydroxypropylových a metylových skupín na celulózovom hlavnom reťazci.
Celulózová kostra:
Celulóza je lineárny polysacharid zložený z glukózových jednotiek spojených β-1,4-glykozidovými väzbami.Opakujúce sa jednotky tvoria dlhé, pevné reťazce, ktoré poskytujú štrukturálny základ pre HPMC.
metyl:
Metylové skupiny (CH3) sa zavedú do hlavného reťazca celulózy chemickou reakciou s metanolom.Táto substitúcia zvyšuje hydrofóbnosť polyméru, ovplyvňuje jeho rozpustnosť a filmotvorné vlastnosti.
Hydroxypropyl:
Hydroxypropylové skupiny (C3H6O) sú pripojené k celulózovému hlavnému reťazcu reakciou s propylénoxidom.Tieto hydroxypropylové skupiny prispievajú k rozpustnosti HPMC vo vode a ovplyvňujú jej viskozitu.
Stupeň substitúcie (DS) metylových a hydroxypropylových skupín sa môže meniť, čo ovplyvňuje celkový výkon HPMC.DS označuje priemerný počet substituentov na jednotku glukózy v celulózovom reťazci.
Syntéza hydroxypropylmetylcelulózy (HPMC):
Syntéza HPMC zahŕňa niekoľko chemických krokov, ktoré zavádzajú metylové a hydroxypropylové skupiny do hlavného reťazca celulózy.Kľúčové reakcie zahŕňajú éterifikáciu metylchloridom a hydroxypropyláciu propylénoxidom.Tu je zjednodušený prehľad:
Aktivácia celulózy:
Proces začína aktiváciou celulózy pomocou zásady, zvyčajne hydroxidu sodného.Tento krok zvyšuje reaktivitu celulózových hydroxylových skupín pre následné reakcie.
Metylácia:
Metylchlorid sa používa na zavedenie metylových skupín.Celulóza reaguje s metylchloridom v prítomnosti zásady, čo vedie k nahradeniu hydroxylových skupín metylovými skupinami.
reakcia:
Celulóza-OH+CH3Cl→Celulóza-OMe+hydrochlorid celulózy-OH+CH3Cl→Celulóza-OMe+HCl
Hydroxypropylácia:
Hydroxypropylové skupiny sú pripojené k hlavnému reťazcu celulózy pomocou propylénoxidu.Reakcia zvyčajne prebieha v alkalickom prostredí a stupeň hydroxypropylácie sa riadi tak, aby sa dosiahli požadované vlastnosti.
reakcia:
Celulóza-OH+C3H6 kyslík→Celulóza-O-(CH2CH(OH)CH3)+H2 kyslík Celulóza-OH+C3H6O→Celulóza-O-(CH2CH(OH)CH3)+H2 kyslík
Neutralizácia a čistenie:
Výsledný produkt sa neutralizuje, aby sa odstránili všetky zostávajúce kyslé alebo zásadité zvyšky.Kroky čistenia, ako je premývanie a filtrácia, sa uskutočňujú na získanie vysoko kvalitných produktov HPMC.
Chemické vlastnosti hydroxypropylmetylcelulózy (HPMC):
Rozpustnosť:
HPMC je ľahko rozpustný v studenej vode a rozpustnosť je možné upraviť zmenou stupňa substitúcie.Vyššie úrovne substitúcie vo všeobecnosti vedú k zvýšenej rozpustnosti.
Tvorba filmu:
HPMC má vynikajúce filmotvorné vlastnosti, vďaka čomu je vhodný na aplikácie, ako sú farmaceutické nátery a balenie potravín.Výsledný film je priehľadný a poskytuje plynovú bariéru.
Tepelná gelácia:
Tepelná gelácia je jedinečnou vlastnosťou HPMC.Pri zahrievaní sa vytvorí gél a sila gélu závisí od faktorov, ako je koncentrácia a molekulová hmotnosť.
Viskozita:
Viskozita roztokov HPMC je ovplyvnená stupňom substitúcie a koncentrácie.Ako zahusťovadlo má široké využitie v rôznych priemyselných odvetviach.
Povrchová aktivita:
HPMC má vlastnosti podobné povrchovo aktívnym látkam, ktoré prispievajú k jej emulgačným a stabilizačným schopnostiam vo formuláciách.
Biokompatibilita:
HPMC sa považuje za biokompatibilnú, vďaka čomu je vhodná na použitie vo farmaceutických výrobkoch, vrátane liekových formulácií s riadeným uvoľňovaním.
Aplikácie hydroxypropylmetylcelulózy (HPMC):
droga:
HPMC sa bežne používa ako spojivá, filmové poťahy a matrice s riadeným uvoľňovaním vo farmaceutických formuláciách.
postaviť:
V stavebníctve sa HPMC používa ako činidlo zadržiavajúce vodu v materiáloch na báze cementu, zlepšuje spracovateľnosť a znižuje segregáciu vody.
potravinársky priemysel:
HPMC sa používa v potravinárskom priemysle ako zahusťovadlo, stabilizátor a želírovacie činidlo.Často sa používa vo výrobkoch, ako sú omáčky, polievky a zmrzlina.
Produkty osobnej starostlivosti:
Použitie v priemysle kozmetiky a osobnej starostlivosti HPMC sa používa v produktoch, ako sú krémy a mlieka, vďaka svojim zahusťovacím a emulgačným vlastnostiam.
Farby a nátery:
HPMC sa pridáva do farieb a náterov na zvýšenie viskozity, stability a zadržiavania vody.
na záver:
Hydroxypropylmetylcelulóza je všestranný polymér so širokým rozsahom použitia vďaka svojim jedinečným chemickým vlastnostiam.Syntéza HPMC zahŕňa zavedenie metylových a hydroxypropylových skupín do hlavného reťazca celulózy, výsledkom čoho je vo vode rozpustný a biokompatibilný polymér.Jeho rozmanité aplikácie vo farmácii, stavebníctve, potravinárstve a osobnej starostlivosti zdôrazňujú jeho význam v rôznych priemyselných odvetviach.Ako výskum pokračuje, ďalšie modifikácie a pokroky v technológii HPMC môžu rozšíriť jej využitie a zlepšiť jej výkon v existujúcich a vznikajúcich aplikáciách.
Čas odoslania: 18. decembra 2023