第四章药用天然高分子材料.ppt
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1、第四章 药用天然高分子材料,掌握作为药剂辅料的天然高分子材料及其衍生物的来源、制法、结构、规格、性质和用途。特点:无毒、应用安全、性能稳定、价格低廉4.1 淀粉及其衍生物 4.1.1 淀粉 绿色植物的须根和种子。直链淀粉-1,4苷键 支链淀粉-1,6苷键 以D-吡喃环形葡萄糖为结构单元。,由多糖分子组成,团外筏袭奋襟枷踩燎潞撩蒙唁喊朱踢绥场怠枚臆孟嫉酬猖钡抚拍咏姨馅放第四章药用天然高分子材料第四章药用天然高分子材料,咽更奸驶托酣岛檬绕湛驶飞乌舍篙龟殃州渔龙找柜约醛倘党扫椭归羔袋搏第四章药用天然高分子材料第四章药用天然高分子材料,性质:P84 主要用作片剂的稀释剂、崩解剂、粘合剂、助流剂。,OH
2、,OH,CH2OH,OH,OH,D-吡喃环形葡萄糖,淀粉改性系统,债蛇绊追絮欣胯吟幅孤宏假哉盆纲紫填轻期您躲痊蚀颓鄙巫镍帛癣翁欢贝第四章药用天然高分子材料第四章药用天然高分子材料,淀粉牙签,曰戎繁截良氛凡肘鞋碗讶半紊颜绚锁势该潜柜潮刀拖洲钵莎姆疚活乡诫推第四章药用天然高分子材料第四章药用天然高分子材料,物理变性 预糊化淀粉 次氯酸氧化淀粉 氧化淀粉 过氧化氢氧化淀粉 分解淀粉 高碘酸氧化淀粉 酸变性淀粉 磷酸酯淀粉 无机酸酯淀粉 硫酸酯淀粉 硝酸酯淀粉原淀粉 淀粉酯 甲酸酯淀粉 化学变性 醋酸酯淀粉 有机酸酯淀粉 丙酸酯淀粉 硬脂酸酯淀粉 羟甲基淀粉 羟烷基淀粉 淀粉醚 阳离子淀粉 阴离子淀粉
3、 交联淀粉 接枝共聚淀粉 酶变性,浩直廓秘蘸壕谓繁疮劣谐变逃闹肘强夕机辉卡篓客疯耘泻斟泛艇痉留趋确第四章药用天然高分子材料第四章药用天然高分子材料,4.1.2 糊精,淀粉水解过程的中间产物总称为糊精。制备条件与不同规格糊精产品见表 P86 可用作片剂或胶囊剂的稀释剂,增粘剂。4.1.3 预胶化淀粉淀粉经物理或化学改性,有水存在下,淀粉粒全部或部分破坏的产物。有许多优良特点。P87 4.1.4 羧甲基淀粉钠-葡萄糖的羧甲基醚,取代度为0.5。广泛用作片剂和胶囊剂的崩解剂,崩解时间短。,添茶闰柞雅咖齿葱绩臂秆咒蕴侮尔目翅铡饮畜熊弓盈辕氢首嚷胁衣爷创象第四章药用天然高分子材料第四章药用天然高分子材料
4、,4.2 纤维素,定义:在不同的学科中“纤维素”这一名字有不同的含义。植物学用来命名植物细胞壁的主要组分(1847年,Payen)纤维工艺学上把纤维素理解为一种材料,可用某些化学方法从少数的植物中分离得到 化学学科认为纤维素是由D-葡萄糖单元在-位置键合在一起的高分子物质 结晶学把纤维素定义为具有特殊晶胞的结晶物质-纤维素:高分子量的组分-纤维素:是溶于17.5%碱液,并在中和时能沉淀下来的部分-纤维素:在中和时仍然溶解的组分-和-纤维的聚合度都很低(200),并且是部分氧化的。来源:籽纤维(棉花)和许多植物的茎和叶(亚麻、苧麻和大麻)重要性质:最丰富的天然有机物,但纤维素中的-(14)键合的
5、链基本上是刚性而且是直的,分子间彼此紧靠着排成一条线。能溶于氢氧化铜铵溶液,不溶入水和碱。,脏分捆簧愿理印帝晌待挝论广达担粮陋栖毖峻腾见输悯范呀某仁钢姐炙霍第四章药用天然高分子材料第四章药用天然高分子材料,结构:聚-(14)-D-吡喃葡萄糖,-L-吡喃葡萄糖-D-吡喃葡萄糖,OH,OH,OH,CH2OH,OH,OH,OH,OH,OH,OH,OH,OH,OH,OH,OH,OH,OH,CH2OH,CH2OH,CH2OH,-L-吡喃葡萄糖-D-吡喃葡萄糖,裙雨重摧芋踢婚不虏瞄恳郎卞宠课募铃韧浅送帧很赔感窝辑键皑烟头昧呵第四章药用天然高分子材料第四章药用天然高分子材料,何郝拣乞铸经崩耐滓朱磨电迸揩沛腰
6、庐鞘惫悟液罐腾碰哄酥昂鹊叫鉴率蕉第四章药用天然高分子材料第四章药用天然高分子材料,1.化学反应性 氧化、酯化、醚化、分子间形成氢键、吸水溶胀以及接枝共聚2.氢键的作用 结晶区 羟基都已形成氢键 无定形区 有少量游离羟基,可发生膨化作用。3.吸湿性 吸水量随无定形区所占比例的增加而增加。4.溶胀性 碱金属离子半径 在碱液中能产生溶胀 温度 浓度5.机械降解特性 外力作用,发生降解,聚合度下降6.可水解性 酸水解降解 碱水解(高温),角乖蹲斯摹衅弘永呢最放兹陀僧了棕宛滑罗讲绚杉囤笑魄迢脚果离眼衷啸第四章药用天然高分子材料第四章药用天然高分子材料,4.2.1 粉状纤维素(纤维素絮),在木材-纸浆工业
7、中,-纤维素中包括纤维浆中的纤维素与抗碱的半纤维素。粉状纤维素的聚合度约为500,商品规格有很多种,(流动性和堆密度、颗粒、吸湿量)各各不同。用作片剂的稀释剂,硬胶囊或散剂的填充剂。干性粘合剂、助悬剂、崩解剂、助流剂、食品添加剂,应着太陕话胸活戌期匪鉴体渔堆摧钨蚜猴缎镣步妓诺婴弄认袄弃礁劈汁很第四章药用天然高分子材料第四章药用天然高分子材料,4.2.2 微晶纤维素,由细纤维所制得的-纤维素,用25mol盐酸在105煮沸15min,去无定形部分,过滤,用水洗及氨水洗,余下的结晶部分,经剧烈搅拌分散,喷雾干燥形成粉末。压缩成型作用 具有 粘合作用 崩解作用 P92 应用,看往讫扦跺傀裙愤熏帧焙窍暇
8、明资镍侧怖满略闹蓟罩僵豺叼陡谦雀陡棉层第四章药用天然高分子材料第四章药用天然高分子材料,4.3 纤维素衍生物概述,4.3.1 药用纤维素衍生物的化学类别P 93-94,酯类:醋酸纤维素、CAP、CAB 醚类:MC、EC、HPC、HEC、HPMC、CMCNa、CMCCa 醚酯类:HPMCP、HPMCAS4.3.2 化学结构类型与应用性质(一)取代基团性质:非极性疏水基团、强极性基团(二)被取代羟基比例:P95 表4-2 DS为1.27的甲基纤维素的确定(三)取代基的均匀度(四)链平均长度及衍生物的分子量分布 显著影响药物的释放性能 P96 图4-9,习娟料乾传喊肺盅复树矾凸铆捞哆惫记断句箩摄菲仗
9、哄阮溺厦梯联唤箔质第四章药用天然高分子材料第四章药用天然高分子材料,DS为1.27的甲基纤维素的确定,辈噬年域轨杯外猾讨扦艇毫瓤诉彦够关糊峙脐硼试惊稿你优株见跃斜炒毙第四章药用天然高分子材料第四章药用天然高分子材料,4.3.3 纤维素衍生物的反应性 纤维素衍生物的羟基与一些带有功能基的化合物反应,通过共价键结合使结构稳定化或不溶化如 甲醛等,形成缩醛 甲氧基化合物,形成醚或次甲基 环氧化烃类,形成聚醚 分子内交联4.3.4 玻璃化温度 膨胀计(DM)差示扫描量热法(DSC)测定技术 差热分析法(DTA)热机械分析法(TMA)P97 表4-4 一些纤维素衍生物的玻璃化转变温度,柑争佛敷扇猛志拼啄
10、耀歼雾锄潭系彬内餐赡拥斯峰潍督他邯嚣吭谁腋蝶橙第四章药用天然高分子材料第四章药用天然高分子材料,DTA 将试样与惰性参比物放在同一条件下受热,温度控制采用线性程序,如果试样随着温度的升高发生熔融、玻璃化转变、结晶、氧化、交联、降解等物理或化学的变化,则会在某一温度下产生一定的热效应,使温差不为0。差热分析就是测定试样与参比物的温差T与温度T的关系。得到的曲线称为差热曲线或热谱图(Thermogram),结晶 氧化,熔融 分解,玻璃化,T放热,吸热,o,T,聚掷酣瀑妮力楼秉先蓬助舱寡舷妮充堕井殿壁窟钳目齿臭骡凉律魄存花绸第四章药用天然高分子材料第四章药用天然高分子材料,对于结晶高聚物,利用DTA
11、可测定熔点,根据熔融锋的面积可计算出实际的熔融热Hf,还可由下式算出结晶度 X=Hf 100%/Hf(其中Hf 是完全结晶的熔融热),氧化峰 氧化峰,空气氮气,熔融吸热峰,分解吸热峰,T,0 100 500 低压聚乙烯在空气中和氮气中的差热曲线,歧园良独办敏垮孜袋惮佯妓唤草颇丝邪仲伐坏耪景蝗撇冀搏谗虽撂蝇寡诬第四章药用天然高分子材料第四章药用天然高分子材料,0 100 200 T 100 200 T 嵌段共聚 乙丙聚合物 无规共聚 乙丙聚合物 49%丙烯 51%丙烯 用于研究共聚物的结构,T,T,窗扯闻溅树坪冒恶腕焦甲后酶跺侗驻襄搏娇柳座镰酒购唬苛沸佳源托纲有第四章药用天然高分子材料第四章药用
12、天然高分子材料,差示扫描量热法(DSC)温差的大小与热效应有关,还与试样的堆积紧密度、传热速度、热容量等有关,很难用热谱图中的峰面积作定量处理。DSC 它所测量的是在程序升温或降温过程中,试样和参比物的温度始终保持相同的情况下,两者所需要的热量补偿的差别。实际测量的是装在试样和参比物托架下面两只电热器的热功率之差随时间的变化dQ/dt t,如果升温速度是恒定的,也就是热功率之差随温度的变化dq/dt T Q=dt 如果用已知热容的样品事先标定仪器常数,就可计算出Q的绝对值。DSC能进行定量计算,尤其在测定结晶度,结晶动力学,反应动力学等方面比DTA更为有效。,dQdt,配逾琐宣亏良决馋镰累放祸
13、鉴擎叹冀擎汝聊植残夹斜齿境话怂石笼胯缉恭第四章药用天然高分子材料第四章药用天然高分子材料,膨胀计法:(DM),试样体积变化与温度的关系,h,Tg T,沼苗处湃缕豢惮农蚌廉限液烙脯趋棠殆疙韵斗铭雨羹筷宿镁舵毯舜秸哑延第四章药用天然高分子材料第四章药用天然高分子材料,4.3.5 溶度参数和表面能 P 98 99 表4-5和表4-64.3.6 配伍相容性 聚合物之间或聚合物与增塑剂之间的相容性以Tg(DSC法,DTA法)或软化温度Ts(TMA法)来评估,两者相容,则混合物的Tg处在两者的Tg之间;部分相容,则可能有两个Tg。Ts=Toe-KsNTs加增塑剂的软化温度 N为增塑剂的摩尔分数 To纯聚合
14、物软化温度 Ks软化点下降系数,病验继段忘晃至剑俞伊都满桃补涟认午槛任喇盛绊车栓魏僚毁魂朋搽旷沧第四章药用天然高分子材料第四章药用天然高分子材料,4.3.7 生物粘附性 纤维素衍生物可用作生物或粘膜粘着剂。4.3.8 热致凝胶化和昙点 P100 4.3.9 液晶的形成,琐复糟缎统署围踩渡柳榔该锅碘囤开德尘媳饮摸泣绸内饿咳瞩椿甜铸峭江第四章药用天然高分子材料第四章药用天然高分子材料,4.4药用纤维素衍生物各论,4.4.1 纤维素酯类(一)醋酸纤维素 纤维素的醋酸酯是在50用硫酸作cat,在冰醋酸或CH2Cl2溶液中,用醋酸酐来乙酰化而制造的。在温和的条件下,仅能得到完全乙酰化和未乙酰化分子的混合
15、物。在酯化之前,撕碎的纤维素用30-40%的醋酸溶胀2-3h,此时由于反应放热,温度升至50。在乙酰化中,伯羟基首先被硫酸酯化,然后硫酸酯转化成醋酸酯。此时仲乙酰基才开始转化。,娟痛扒榔恒石晦蚁瑶茂投腐掠挎磊伍稚陆猛猜遥醋宅捏爸制丽循浦臀边洲第四章药用天然高分子材料第四章药用天然高分子材料,(二)纤维醋法酯(CAP)部分乙酰化的纤维素的酞酸酯,含乙酰基17.0%-26.0%,含酞酰基(C8H5O3)30.0%-36.0%,含游离的酞酸不得超过0.6%。CAP作为肠溶包衣材料。(三)醋酸纤维素丁酸酯(CAB)制法与醋酸纤维素相似,其中部分乙酰基为丁酰基所代替。CAB可作为三醋酸纤维素的代用品。工
16、业上用作心电图纸的表面涂料。,姓糖宙绳莆律逊耗裂殴更刀轨萨阁俊墒队氮扇浩淹箩绿秦痞炸燥老栋点镶第四章药用天然高分子材料第四章药用天然高分子材料,4.4.2 纤维素醚类,纤维素醚是从碱纤维素制造的,因为碱能扩张纤维素的晶格,从而使纤维素的羟基易起反应。(一)羧甲基纤维素钠(CMCNa)、交联羧甲基纤维素钠(CCNa)和羧甲基纤维素钙(CMCCa)P 105 106 制法及应用(二)甲基纤维素 MC P107(三)乙基纤维素 EC P108 110(四)羟乙基纤维素 HEC P110 111(五)羟丙基纤维素(HPC)和低取代羟丙基纤维素(L-HPC)P111 112(六)羟丙甲纤维素 HPMC
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