第16章 醫(yī)藥用有機(jī)高分子化合物簡介

《有機(jī)化學(xué)》

第十六章醫(yī)藥用有機(jī)高分子化合物簡介蘇州衛(wèi)生職業(yè)技術(shù)學(xué)院2010-6本章主要內(nèi)容第一節(jié)高分子化合物概述一、有機(jī)化合物的基本概念二、分類三、命名（一）普通命名法（二）系統(tǒng)命名法四、高分子化合物的合成方法（一）加聚反應(yīng)（二）縮聚反應(yīng)第二節(jié)高分子化合物的結(jié)構(gòu)與與性質(zhì)一、高分子化合物的結(jié)構(gòu)二、高分子化合物的特性第三節(jié)高分子化合物在醫(yī)藥中的應(yīng)用一、高分子化合物在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用1.聚乙烯2.聚氯乙烯3.聚乳酸4.聚甲基丙烯酸甲酯5.甲殼素6.硅橡膠二、高分子化合物在藥學(xué)上的應(yīng)用1.聚丙烯酸和聚丙烯鈉2.聚乙二醇3.聚乙烯醇4.聚乙烯基吡啶氧化物5.丙烯酸樹脂6.聚乙烯吡咯烷酮第一節(jié) 高分子化合物概述一、有機(jī)化合物的基本概念二、分類三、命名（一）普通命名法（二）系統(tǒng)命名法四、高分子化合物的合成方法（一）加聚反應(yīng)（二）縮聚反應(yīng)二、分類高分子化合物是由很多原子或原子團(tuán)主要以共價(jià)鍵結(jié)合而成的相對(duì)分子量很大（通常為）、具有重復(fù)結(jié)構(gòu)單元的大分子有機(jī)化合物。單體能夠用來合成高分子化合物的小分子化合物。鏈節(jié)組成高分子鏈的基本單位。聚合度聚合物分子中，單體單元的數(shù)目。二、分類1.按來源分類高分子化合物分為天然高分子和合成高分子兩大類。2.按主鏈結(jié)構(gòu)分類(a).碳鏈高分子。主鏈完全由碳原子組成。絕大部分烯類、二烯類聚合物屬于這一類。如：聚乙烯。(b).雜鏈高分子。主鏈除碳原子外，還含有氧、硫、氮等雜原子。如：聚酯、聚酰胺、聚氨酯、聚醚等。(c).元素有機(jī)高分子。主鏈上不一定有碳原子，而是由硅、氧、鋁、硼等其它元素構(gòu)成，側(cè)基則由有機(jī)基團(tuán)組成。如：硅橡膠。(d).元素?zé)o機(jī)高分子主鏈上沒有碳原子，而由無機(jī)元素或基團(tuán)構(gòu)成，如：聚氟磷氮等。二、分類3.按性能分類分為塑料、纖維和橡膠三大類。塑料、纖維和橡膠是合成高分子中產(chǎn)量最大的，它們與國民經(jīng)濟(jì)、人民生活關(guān)系密切，故稱為“三大合成材料”。4.按用途分類分為通用高分子、工程材料高分子、功能高分子、仿生高分子、醫(yī)用高分子、藥用高分子、催化劑高分子和生物高分子等。5.按高分子化合物分子鏈的連接形式分類分為線型高分子和體型高分子。三、命名(一)系統(tǒng)命名法高分子化合物的系統(tǒng)命名法基本原則：(a).確定聚合物的最小重復(fù)單元。(b).排出次級(jí)單元的次序，兩個(gè)原則：對(duì)乙烯基聚合物，先寫有取代基的部分；連接元素最少的次級(jí)單元寫在前面。(c).由小分子有機(jī)化合物的IUPAC命名重復(fù)單元。(d).在此重復(fù)單元名稱前加一個(gè)“聚”字。如：聚(1-氯代乙烯)，聚(1-苯基乙烯)。三、命名(二)習(xí)慣命名法天然高分子化合物常用俗名。例如：纖維素、淀粉、蛋白質(zhì)等。合成高分子化合物常根據(jù)制法、原料等來命名。1.由一種單體加聚反應(yīng)制得的高分子化合物，在單體名稱前面加一“聚”字來命名。例如：聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯等。2.兩種或兩種以上不同單體聚合成的高分子化合物，如果是加聚物，則在單體名稱之后加上“共聚物”。例如：甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯共聚物；如果是縮聚物，一般在兩種單體名稱之后加上“樹脂”，例如：苯酚-甲醛樹脂（簡稱酚醛樹脂）；有時(shí)按縮聚物的結(jié)構(gòu)特征命名，例如：聚酯、酯酰胺等。3.以“橡膠”作為合成橡膠的詞尾，如丁苯橡膠、氯丁橡膠、硅橡膠等。四、高分子化合物的合成方法(一)加聚反應(yīng)是一種或多種單體，通過分子中的雙鍵以加成方式化合成高分子化合物，在反應(yīng)過程中沒有低分子的副產(chǎn)物生成，這種反應(yīng)叫做加聚反應(yīng)。加聚反應(yīng)的特點(diǎn)是：①加聚反應(yīng)所用的單體是帶有雙鍵或叁鍵的不飽和鍵的化合物。例如，乙烯、丙烯、氯乙烯、苯乙烯等；②加聚反應(yīng)發(fā)生在不飽和鍵上；③加聚物分子量是單體分子量的整數(shù)倍。四、高分子化合物的合成方法1.均聚反應(yīng)：由一種單體加聚而成，分子鏈中鏈節(jié)結(jié)構(gòu)都是相同的，叫均聚物。均聚反應(yīng)生成均聚物的化學(xué)反應(yīng)叫均聚反應(yīng)。例如：氯乙烯的聚合。2.共聚反應(yīng)：由兩種或多種單體加聚而得到的高分子化合物叫做共聚物。共聚反應(yīng)生成共聚物的化學(xué)反應(yīng)過程。例如：氯乙烯和乙酸乙烯酯的聚合。四、高分子化合物的合成方法3.加聚反應(yīng)的歷程鏈的引發(fā)：主要有引發(fā)劑引發(fā)和光、熱和輻射等激發(fā)。鏈的增長：鏈的終止：四、高分子化合物的合成方法(二)縮聚反應(yīng)由小分子(單體)間相互作用，生成高分子化合物，同時(shí)生成低分子副產(chǎn)物（如水、醇、氨等）的反應(yīng)稱為縮聚反應(yīng)。條件發(fā)生縮聚反應(yīng)的化合物必須含有兩個(gè)或兩個(gè)以上的官能團(tuán)，反應(yīng)前后，原料和產(chǎn)物的化學(xué)組成發(fā)生變化。例如：己二酸與己二胺聚合成聚酰胺-66。四、高分子化合物的合成方法縮聚反應(yīng)的特點(diǎn)①縮聚反應(yīng)通常是官能團(tuán)間的聚合反應(yīng)，反應(yīng)中有低分子副產(chǎn)物產(chǎn)生，如水、醇、胺等；②縮聚物中往往留有官能團(tuán)的結(jié)構(gòu)特征,如-OCO--NHCO-，故大部分縮聚物都是雜鏈聚合物；③縮聚物的結(jié)構(gòu)單元比其單體少若干原子，故分子量不再是單體分子量的整數(shù)倍。第二節(jié)高分子化合物結(jié)構(gòu)與性質(zhì)一、高分子化合物的結(jié)構(gòu)線型結(jié)構(gòu)體型結(jié)構(gòu)二、高分子化合物的特性1.質(zhì)輕2.絕緣性3.可塑性4.強(qiáng)度高5.柔順性6.結(jié)晶性一、高分子化合物的結(jié)構(gòu)高分子鏈主要有兩種結(jié)構(gòu)類型一類是線型結(jié)構(gòu)在線型結(jié)構(gòu)（包括帶有支鏈的）高分子物質(zhì)中有獨(dú)立的大分子存在，這類高聚物在溶劑中或加熱熔融狀態(tài)下，大分子可以彼此分離開來。特點(diǎn)線型結(jié)構(gòu)的高聚物具有彈性、可塑性，在溶劑中能溶解，加熱能熔融，硬度和脆性較小的特點(diǎn)。一類是體型結(jié)構(gòu)。在體形結(jié)構(gòu)（分子鏈間大量交聯(lián)的）高分子物質(zhì)中則沒有獨(dú)立的大分子存在，因而也沒有相對(duì)分子質(zhì)量的意義，只有交聯(lián)度的意義。特點(diǎn)體型結(jié)構(gòu)高聚物沒有彈性和可塑性，不能溶解和熔融，只能溶脹，硬度和脆性較大。二、高分子化合物的特性1.質(zhì)輕相對(duì)于金屬和玻璃而言比較輕，因?yàn)樗鼈兪怯商?、氫、氧、氮等較輕的元素組成的有機(jī)化合物。密度約在1~2之間。最輕的泡沫塑料的密度大約只有0.01。2.絕緣性高分子化合物是一種優(yōu)良的電絕緣體。由于高聚物分子中的化學(xué)鍵絕大多數(shù)是共價(jià)鍵，鍵的極性不大，不易發(fā)生電離，不導(dǎo)電，不會(huì)形成電流，具有較好的電絕緣性。是一種理想的電絕緣材料3.可塑性線性高分子化合物受熱達(dá)到一定溫度，就會(huì)軟化成粘性的流體狀態(tài)，因而具有良好的可塑性。這一過程時(shí)間較長，易于加工，且加工溫度低，可以加工成各種形狀的產(chǎn)品，使其得到廣泛的應(yīng)用二、高分子化合物的特性4.強(qiáng)度高高分子化合物具有良好的機(jī)械強(qiáng)度。其機(jī)械強(qiáng)度主要取決于聚集狀態(tài)、聚合度及分子間作用力等。聚合度越大，分子間作用力就越大，強(qiáng)度也就越大。如果分子鏈的極性強(qiáng)，或有氫鍵存在，那么其強(qiáng)度就非常高。如，芳綸-1414纖維，具有耐磨、耐疲勞、耐沖擊等特點(diǎn)，有“人造鋼絲”之稱。5.柔順性線型高分子化合物的分子鏈很長，由于原子間的σ鍵可以自由旋轉(zhuǎn)，分子鏈也能自由旋轉(zhuǎn)，這樣可以使每個(gè)鏈節(jié)的相對(duì)位置可以不斷變化。這種性能稱為高分子鏈的柔順性。具有柔順性的高分子化合物往往卷曲成無規(guī)則的線團(tuán)，在拉伸時(shí)分子鏈被拉直，當(dāng)外力消除后又卷曲收縮。所以一些高分子化合物具有彈性，柔順性越大，彈性越好。二、高分子化合物的特性6.結(jié)晶性高分子化合物的結(jié)晶態(tài)與低分子化合物不同，是指分子鏈在其分子間作用力的影響下，有規(guī)則地排列成有序結(jié)構(gòu)。結(jié)晶態(tài)的高分子化合物在開始固化時(shí)，由于分子鏈很長，高分子的粘度逐漸增加，此時(shí)沿高分子化合物的長鏈完全定向排列成有規(guī)則的結(jié)晶非常困難，因此高分子化合物從來不會(huì)完全結(jié)晶，除結(jié)晶區(qū)域還有非結(jié)晶區(qū)域存在。整個(gè)分子由幾個(gè)結(jié)晶區(qū)和非結(jié)晶區(qū)構(gòu)成，結(jié)晶區(qū)內(nèi)的鏈段排列整齊，非結(jié)晶區(qū)部分鏈段是卷曲而又互相纏繞的。高分子化合物的結(jié)晶度愈大，機(jī)械強(qiáng)度愈大，熔點(diǎn)愈高，溶解與溶脹的趨勢(shì)越小。第三節(jié)高分子化合物

在醫(yī)藥中的應(yīng)用一、高分子化合物在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用1.聚乙烯2.聚氯乙烯3.聚乳酸4.聚甲基丙烯酸甲酯5.甲殼素6.硅橡膠二、高分子化合物在藥學(xué)上的應(yīng)用1.聚丙烯酸和聚丙烯鈉2.聚乙二醇3.聚乙烯醇4.聚乙烯基吡啶氧化物5.丙烯酸樹脂6.聚乙烯吡咯烷酮一、高分子化合物在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用1.聚乙烯(PE)由乙烯聚合而成，聚乙烯無臭，無毒，手感似蠟，具有優(yōu)良的耐低溫性能(最低使用溫度可達(dá)-70～-100℃),化學(xué)穩(wěn)定性好,能耐大多數(shù)酸堿的侵蝕(不耐具有氧化性的酸)。常溫下不溶于一般溶劑,聚乙烯不溶于水，大部分呈半透明狀。電絕緣性能優(yōu)良。聚乙烯化學(xué)穩(wěn)定性高，抗張強(qiáng)度大。聚乙烯塑料可作人工關(guān)節(jié)，整形材料，其纖維可作縫合線，也是藥品包裝和食品包裝的常用材料。是用途極為廣泛的高分子化合物。一、高分子化合物在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用2.聚氯乙烯(PVC)聚氯乙烯(polyvinylchloride，PVC)是白色或微黃色粉末，相對(duì)密度1.4，含氯量56%～58%。PVC具有阻燃；耐酸、堿；成形性好；機(jī)械強(qiáng)度及電絕緣性良好的優(yōu)點(diǎn)。但其耐熱性較差。具有穩(wěn)定的物理化學(xué)性質(zhì)，不溶于水、酒精、汽油；對(duì)鹽類相當(dāng)穩(wěn)定，但能夠溶解于醚、酮、氯化脂肪烴和芳香烴等有機(jī)溶劑。由于PVC的光、熱穩(wěn)定性較差，因此在實(shí)際應(yīng)用中必須加入穩(wěn)定劑以提高對(duì)熱和光的穩(wěn)定性。PVC可分為衛(wèi)生級(jí)和普通級(jí)，因?yàn)闅埓鎲误w氯乙烯是致癌物質(zhì)，所以衛(wèi)生級(jí)PVC一般要求單體含量小于。在醫(yī)學(xué)上由于一次性醫(yī)療器械產(chǎn)品大多采用醫(yī)用級(jí)聚氯乙烯（PVC），用作注射制品，輸血袋、輸液袋、血導(dǎo)管等。一、高分子化合物在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用3.聚乳酸(PLA)聚乳酸是以乳酸為主要原料經(jīng)聚合反應(yīng)而制得。可發(fā)生水解而使高聚物降解，其制品廢棄后在土壤或海水中經(jīng)微生物作用可分解為二氧化碳和水，燃燒時(shí)不會(huì)散發(fā)毒氣，不會(huì)造成污染。實(shí)現(xiàn)在自然界中的循環(huán)，因此是理想的綠色高分子材料。聚乳酸無毒，無刺激性并有良好的生物相容性。聚乳酸可作醫(yī)用手術(shù)的縫合線及注射用微球，微囊，埋植劑等制劑的材料。藥物的釋放速度可通過選擇不同的分子量，不同光學(xué)活性的乳酸共聚或不同種類的聚乳酸相混合以及添加適當(dāng)?shù)南嗷烊艹煞旨右哉{(diào)節(jié)。一、高分子化合物在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用4.聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)聚甲基丙烯酸甲酯俗稱有機(jī)玻璃。具有極好的透明度（接近于玻璃）；它的機(jī)械加工性能優(yōu)良，耐沖擊、不易破碎，熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性優(yōu)良。臨床上作口腔材料、隱形眼鏡、人工關(guān)節(jié)和人工顱骨等。有機(jī)玻璃的缺點(diǎn)是表面硬度低、耐磨性差，并在80～90℃開始變形。一、高分子化合物在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用5.