第四章藥用天然高分子材料

第四章藥用天然高分子材料

掌握作為藥劑輔料的天然高分子材料及其衍生物的來(lái)源、制法、結(jié)構(gòu)、規(guī)格、性質(zhì)和用途。特點(diǎn)：無(wú)毒、應(yīng)用安全、性能穩(wěn)定、價(jià)格低廉4.1淀粉及其衍生物

4.1.1淀粉

綠色植物的須根和種子。直鏈淀粉α-1,4苷鍵支鏈淀粉α-1,6苷鍵

以D-吡喃環(huán)形葡萄糖為結(jié)構(gòu)單元。由多糖分子組成

性質(zhì)：P84主要用作片劑的稀釋劑、崩解劑、粘合劑、助流劑。OHOHCH2OHOHOHD-吡喃環(huán)形葡萄糖淀粉改性系統(tǒng)淀粉牙簽

物理變性預(yù)糊化淀粉次氯酸氧化淀粉氧化淀粉過(guò)氧化氫氧化淀粉分解淀粉高碘酸氧化淀粉酸變性淀粉磷酸酯淀粉無(wú)機(jī)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

化學(xué)變性醋酸酯淀粉有機(jī)酸酯淀粉丙酸酯淀粉硬脂酸酯淀粉羥甲基淀粉羥烷基淀粉淀粉醚陽(yáng)離子淀粉陰離子淀粉交聯(lián)淀粉接枝共聚淀粉

酶變性4.1.2糊精

淀粉水解過(guò)程的中間產(chǎn)物總稱為糊精。制備條件與不同規(guī)格糊精產(chǎn)品見(jiàn)表P86可用作片劑或膠囊劑的稀釋劑，增粘劑。4.1.3預(yù)膠化淀粉

淀粉經(jīng)物理或化學(xué)改性，有水存在下，淀粉粒全部或部分破壞的產(chǎn)物。有許多優(yōu)良特點(diǎn)。P87

4.1.4羧甲基淀粉鈉

α-葡萄糖的羧甲基醚，取代度為0.5。

廣泛用作片劑和膠囊劑的崩解劑，崩解時(shí)間短。

4.2纖維素

定義：在不同的學(xué)科中“纖維素”這一名字有不同的含義。植物學(xué)用來(lái)命名植物細(xì)胞壁的主要組分(1847年，Payen)纖維工藝學(xué)上把纖維素理解為一種材料，可用某些化學(xué)方法從少數(shù)的植物中分離得到化學(xué)學(xué)科認(rèn)為纖維素是由D-葡萄糖單元在β-位置鍵合在一起的高分子物質(zhì)結(jié)晶學(xué)把纖維素定義為具有特殊晶胞的結(jié)晶物質(zhì)α-纖維素：高分子量的組分β-纖維素：是溶于17.5%堿液，并在中和時(shí)能沉淀下來(lái)的部分γ-纖維素：在中和時(shí)仍然溶解的組分β-和γ-纖維的聚合度都很低(200)，并且是部分氧化的。來(lái)源：籽纖維(棉花)和許多植物的莖和葉(亞麻、苧麻和大麻)

重要性質(zhì)：最豐富的天然有機(jī)物，但纖維素中的β-(1→4)鍵合的鏈基本上是剛性而且是直的，分子間彼此緊靠著排成一條線。能溶于氫氧化銅銨溶液，不溶入水和堿。結(jié)構(gòu)：聚[β-(1→4)-D-吡喃葡萄糖]β-L-吡喃葡萄糖β-D-吡喃葡萄糖OHOHOHCH2OHOHOHOHOHOHOHOHOHOHOHOHOHOHCH2OHCH2OHCH2OH

α-L-吡喃葡萄糖α-D-吡喃葡萄糖1.化學(xué)反應(yīng)性氧化、酯化、醚化、分子間形成氫鍵、吸水溶脹以及接枝共聚2.氫鍵的作用結(jié)晶區(qū)羥基都已形成氫鍵無(wú)定形區(qū)有少量游離羥基，可發(fā)生膨化作用。3.吸濕性吸水量隨無(wú)定形區(qū)所占比例的增加而增加。4.溶脹性堿金屬離子半徑在堿液中能產(chǎn)生溶脹溫度濃度5.機(jī)械降解特性外力作用，發(fā)生降解，聚合度下降6.可水解性酸水解降解堿水解(高溫)4.2.1粉狀纖維素(纖維素絮)

在木材-紙漿工業(yè)中，α-纖維素中包括纖維漿中的纖維素與抗堿的半纖維素。粉狀纖維素的聚合度約為500，商品規(guī)格有很多種，(流動(dòng)性和堆密度、顆粒、吸濕量)各各不同。

用作片劑的稀釋劑，硬膠囊或散劑的填充劑。干性粘合劑、助懸劑、崩解劑、助流劑、食品添加劑4.2.2微晶纖維素

由細(xì)纖維所制得的α-纖維素，用25mol鹽酸在105℃煮沸15min，去無(wú)定形部分，過(guò)濾，用水洗及氨水洗，余下的結(jié)晶部分，經(jīng)劇烈攪拌分散，噴霧干燥形成粉末。壓縮成型作用具有粘合作用崩解作用P92應(yīng)用4.3纖維素衍生物概述

4.3.1藥用纖維素衍生物的化學(xué)類別P93-94，酯類：醋酸纖維素、CAP、CAB醚類：MC、EC、HPC、HEC、HPMC、CMCNa、CMCCa醚酯類：HPMCP、HPMCAS4.3.2化學(xué)結(jié)構(gòu)類型與應(yīng)用性質(zhì)(一)取代基團(tuán)性質(zhì)：非極性疏水基團(tuán)、強(qiáng)極性基團(tuán)(二)被取代羥基比例：P95表4-2DS為1.27的甲基纖維素的確定(三)取代基的均勻度(四)鏈平均長(zhǎng)度及衍生物的分子量分布顯著影響藥物的釋放性能P96圖4-9DS為1.27的甲基纖維素的確定單體上的取代基摩爾含量(%)所占DS的分?jǐn)?shù)葡萄糖(無(wú)取代)160.006位取代2位取代3位取代11344720.473,6位取代2,6位取代2,3位取代2243150.622,3,6位取代60.184.3.3纖維素衍生物的反應(yīng)性纖維素衍生物的羥基與一些帶有功能基的化合物反應(yīng)，通過(guò)共價(jià)鍵結(jié)合使結(jié)構(gòu)穩(wěn)定化或不溶化如甲醛等，形成縮醛甲氧基化合物，形成醚或次甲基環(huán)氧化烴類，形成聚醚

分子內(nèi)交聯(lián)4.3.4玻璃化溫度

膨脹計(jì)(DM)差示掃描量熱法(DSC)測(cè)定技術(shù)差熱分析法(DTA)熱機(jī)械分析法(TMA)P97表4-4一些纖維素衍生物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度

DTA

將試樣與惰性參比物放在同一條件下受熱，溫度控制采用線性程序，如果試樣隨著溫度的升高發(fā)生熔融、玻璃化轉(zhuǎn)變、結(jié)晶、氧化、交聯(lián)、降解等物理或化學(xué)的變化，則會(huì)在某一溫度下產(chǎn)生一定的熱效應(yīng)，使溫差不為0。差熱分析就是測(cè)定試樣與參比物的溫差ΔT與溫度T的關(guān)系。得到的曲線稱為差熱曲線或熱譜圖(Thermogram)結(jié)晶氧化熔融分解玻璃化ΔT放熱吸熱oT對(duì)于結(jié)晶高聚物，利用DTA可測(cè)定熔點(diǎn)，根據(jù)熔融鋒的面積可計(jì)算出實(shí)際的熔融熱ΔHf，還可由下式算出結(jié)晶度X=ΔHf×

100%

/ΔHf(其中ΔHf是完全結(jié)晶的熔融熱)氧化峰氧化峰空氣氮?dú)馊廴谖鼰岱宸纸馕鼰岱濡

0100500℃低壓聚乙烯在空氣中和氮?dú)庵械牟顭崆€0100200T℃100200T℃嵌段共聚乙丙聚合物無(wú)規(guī)共聚乙丙聚合物49%丙烯51%丙烯

用于研究共聚物的結(jié)構(gòu)ΔTΔT差示掃描量熱法(DSC)溫差的大小與熱效應(yīng)有關(guān)，還與試樣的堆積緊密度、傳熱速度、熱容量等有關(guān)，很難用熱譜圖中的峰面積作定量處理。DSC它所測(cè)量的是在程序升溫或降溫過(guò)程中，試樣和參比物的溫度始終保持相同的情況下，兩者所需要的熱量補(bǔ)償?shù)牟顒e。實(shí)際測(cè)量的是裝在試樣和參比物托架下面兩只電熱器的熱功率之差隨時(shí)間的變化［dQ/dt∽t］，如果升溫速度是恒定的，也就是熱功率之差隨溫度的變化［dq/dt∽T］

ΔQ=∫dt

如果用已知熱容的樣品事先標(biāo)定儀器常數(shù)，就可計(jì)算出ΔQ的絕對(duì)值。DSC能進(jìn)行定量計(jì)算，尤其在測(cè)定結(jié)晶度，結(jié)晶動(dòng)力學(xué)，反應(yīng)動(dòng)力學(xué)等方面比DTA更為有效。dQdt膨脹計(jì)法：(DM)試樣體積變化與溫度的關(guān)系hTgT4.3.5溶度參數(shù)和表面能P98–99表4-5和表4-64.3.6配伍相容性聚合物之間或聚合物與增塑劑之間的相容性以Tg(DSC法，DTA法)或軟化溫度Ts(TMA法)來(lái)評(píng)估，兩者相容，則混合物的Tg處在兩者的Tg之間；部分相容，則可能有兩個(gè)Tg。

Ts=Toe-KsNTs加增塑劑的軟化溫度N為增塑劑的摩爾分?jǐn)?shù)

To純聚合物軟化溫度Ks軟化點(diǎn)下降系數(shù)4.3.7生物粘附性纖維素衍生物可用作生物或粘膜粘著劑。4.3.8熱致凝膠化和曇點(diǎn)P1004.3.9液晶的形成4.4藥用纖維素衍生物各論

4.4.1纖維素酯類

(一)醋酸纖維素纖維素的醋酸酯是在50℃用硫酸作cat，在冰醋酸或CH2Cl2溶液中，用醋酸酐來(lái)乙?；圃斓摹Ｔ跍睾偷臈l件下，僅能得到完全乙酰化和未乙?；肿拥幕旌衔?。

在酯化之前，撕碎的纖維素用30-40%的醋酸溶脹2-3h，此時(shí)由于反應(yīng)放熱，溫度升至50℃。在乙?；校u基首先被硫酸酯化，然后硫酸酯轉(zhuǎn)化成醋酸酯。此時(shí)仲乙?；砰_(kāi)始轉(zhuǎn)化。(二)纖維醋法酯(CAP)部分乙?；睦w維素的酞酸酯，含乙?；?7.0%-26.0%，含酞?；?C8H5O3)30.0%-36.0%，含游離的酞酸不得超過(guò)0.6%。CAP作為腸溶包衣材料。(三)醋酸纖維素丁酸酯(CAB)制法與醋酸纖維素相似，其中部分乙?；鶠槎□；?。CAB可作為三醋酸纖維素的代用品。工業(yè)上用作心電圖紙的表面涂料。4.4.2纖維素醚類

纖維素醚是從堿纖維素制造的，因?yàn)閴A能擴(kuò)張纖維素的晶格，從而使纖維素的羥基易起反應(yīng)。(一)羧甲基纖維素鈉(CMCNa)、交聯(lián)羧甲基纖維素鈉(CCNa)和羧甲基纖維素鈣(CMCCa)P105–106制法及應(yīng)用(二)甲基纖維素MCP107(三)乙基纖維素ECP108–110(四)羥乙基纖維素HECP110–111(五)羥丙基纖維素(HPC)和低取代羥丙基纖維素(L-HPC)P111–112(六)羥丙甲纖維素HPMCP113–1144.4.3纖維素醚的酯類(一)羥丙甲纖維素酞酸酯HPMCPP114–115(二)醋酸羥丙基甲基纖維素琥珀酸酯HPMCASP116–117

4.5其他天然藥用高分子材料

4.5.1阿拉伯膠

阿拉伯膠病樹(shù)的分泌物干燥后稱為阿拉伯樹(shù)膠。其中的多糖主要是(1→3)鍵合的D-吡喃半乳糖單元，重復(fù)單元中有一個(gè)或二個(gè)在C-6位置被各種側(cè)基所取代。

主要用作食品的增稠劑，但也用于藥物、化妝品、紡織工業(yè)以及制造粘合劑和墨水。OHOHOHOHCH2OHD-吡喃半乳糖OHOHOHOHCH2OH4.5.2明膠(gelatin