表面活性劑課件

表面活性劑Surfactants1、掌握表面活性劑的定義、分類(lèi)、特性和應(yīng)用；2、了解表面活性劑的生物學(xué)性質(zhì)及其在各劑型中應(yīng)用LearningObjectivesSurfactantsReadingAssignment表面活性劑應(yīng)用大全

劉程等編著北京工業(yè)大學(xué)出版社1992年表面活性劑基礎(chǔ)及應(yīng)用

杜巧云葛虹編著中國(guó)石化出版社1996年第1版藥劑學(xué)

崔福德主編人民衛(wèi)生出版社2003年第5版SurfactantsSurfactants

outlineIntroductiontosurfactants

basicconcept，structureClassificationCharacterofsurfaceactiveagent

chemicalcharacter&Biologicalproperty

Application

Fluidpreparation,emulsionetcSurfactants表面張力(surfacetension)：液體界面分子由于受液體內(nèi)部分子凝聚力的影響，被比較強(qiáng)烈地引向內(nèi)部，因而使得表面積盡量縮小。這種使液體表面盡量縮小的力即為表面張力?，F(xiàn)象→汞滴，露水縮成為圓球形Ⅰ、Introductiontosurfactants

basicconcept

Surfactants表面現(xiàn)象：1、表面張力隨溶質(zhì)濃度增加而稍有增高，且近于直線上升：NaCl、KCl等無(wú)機(jī)鹽類(lèi)、蔗糖、甘露醇等多元醇有機(jī)物→非表面活性物質(zhì)2、表面張力隨溶質(zhì)濃度增加而逐漸下降：絕大部分醇、醛、脂肪酸等有機(jī)物→表面活性物質(zhì)3、表面張力在稀濃度時(shí)隨溶質(zhì)濃度增加而急劇下降，下降至一定程度后便緩慢下來(lái)或不再下降，有時(shí)溶質(zhì)中含有某些雜質(zhì)時(shí)，可能出現(xiàn)表而張力最低值：肥皂、高碳直鏈烷基硫酸鹽或碳酸鹽、烷基苯磺酸鹽等的水溶液?！砻婊钚詣㏒urfactantsSurfactants圖3各類(lèi)物質(zhì)水溶液的表面張力

3、非表面活性物資Cγ1、表面活性劑2、表面活性物質(zhì)表面活性劑(Surfactants)：在較低濃度時(shí)，即能顯著降低液體表面張力，改變體系界面狀態(tài)．從而產(chǎn)生潤(rùn)濕、乳化、起泡、增溶等作用的物質(zhì)。表面活性劑除具有很高的表面活性外，還具有工業(yè)生產(chǎn)中所要求的一些特性：潤(rùn)濕、乳化、增溶、起泡、消泡和洗滌去污等直接作用，及平滑、抗靜電、潤(rùn)滑、防銹、殺菌和凝集等間接作用。Surfactants重點(diǎn)structure構(gòu)成：非極性基＋極性基（碳?xì)溟L(zhǎng)鏈＋離子或是非離子基團(tuán)）極性基：易溶于水，具有親水性質(zhì)、故叫親水基；非極性基(長(zhǎng)鏈烴基)不溶于水，具有親油性質(zhì)，故叫親油基，也叫疏水基親水性和親油性：表面活性劑的兩親性Surfactants(a)離子型(b)非離子型Surfactants圖4兩親分子示意圖1親油基直鏈、支鏈烷基(碳原子數(shù)為8～20);烷基苯基(烷基碳原子數(shù)為8～16)；松香衍生物；高分子量聚環(huán)氧丙烷基；長(zhǎng)鏈全氟(或高氟代)烷基；聚硅氧烷基；全氟聚環(huán)氧丙烷基(低分子量)Surfactants親水基SurfactantsAmphiphilicstructure兩親性：親油基團(tuán)（hydrophilicheadgroup）親水基團(tuán)（hydrophobictailgroup）Surfactants圖5兩親分子示意圖2Ⅱ、classification表面活性劑性質(zhì)的差異、除與烴基的大小、形狀有關(guān)外，主要與親水基的不同有關(guān)。親水基的變化比疏水基要大得多，因而表面活性劑的分類(lèi)，一般也就以親水基的結(jié)構(gòu)，即按離子的類(lèi)型而劃分。SurfactantsclassificationSurfactants陰離子型M為Na＋、K＋、NH4

＋陽(yáng)離子。Surfactants應(yīng)用舉例由于R、M的不同，每一種又可衍生出許多種類(lèi)的表面活性劑；磺酸酯類(lèi)：烷基苯磺酸鈉的產(chǎn)量最大，合成洗滌劑的重要成分之一，制劑中作為乳化劑和增溶劑；硫酸酯類(lèi)：SLS等，作為軟膏等的乳化劑，片劑等固體制劑中的潤(rùn)濕劑和增溶劑；羧酸鹽類(lèi)：肥皂類(lèi)，用于乳化、分散、去污。外用制劑中的乳化劑。SurfactantsSurfactants應(yīng)用舉例其中以季銨鹽類(lèi)應(yīng)用為多，水溶性大，酸堿中均較為穩(wěn)定，具有良好的表面活性和殺菌作用潔爾滅和新潔爾滅Surfactants兩性表面活性劑同時(shí)具有陽(yáng)離子部分和陰離子部分陽(yáng)離子：由銨鹽(氨基酸型)或季銨鹽(甜菜堿型)作為親水基陰離子：羧酸鹽、硫酸酯鹽、磺酸鹽等在不同的pH介質(zhì)中表現(xiàn)出不同的性質(zhì)。在堿性水溶液中呈現(xiàn)陰離子Sf的性質(zhì)，具有良好的起泡去污的作用，酸性溶液中呈現(xiàn)陽(yáng)離子Sf的性質(zhì)，具有較強(qiáng)的殺菌性能應(yīng)用：磷脂、Tego等SurfactantsSurfactants非離子表面活性劑非離子型表面活性劑的親水基主要是由聚環(huán)氧乙烷基團(tuán)（C2H4O）nH構(gòu)成，另外一部分就是以多醇(如甘油、季戊四醇、蔗糖、葡萄糖、山梨醇等)為基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)。水中不電離：不易受強(qiáng)電解質(zhì)無(wú)機(jī)鹽類(lèi)存在的影響，也不易受酸堿的影響，與其它類(lèi)型表面活性劑的相容性好，能很好地混合使用；在水及有機(jī)溶劑中皆有良好的溶解性能(但結(jié)構(gòu)不同而有所差異)。SurfactantsSurfactants應(yīng)用舉例聚乙二醇型：

1、由聚乙二醇與長(zhǎng)鏈脂肪酸縮合而成的酯→MyrijO/W型乳化劑；

2、由聚乙二醇與長(zhǎng)鏈脂肪醇縮合而成的醚→Brij西土馬哥，平平加O等O/W型乳化劑；多元醇型：脂肪酸甘油酯、Tween，Span等聚醚型：PoloxamerSurfactantsⅢ、Character一、化學(xué)性質(zhì)1、理化性質(zhì)溶解度：在一定溫度條件下，溶解度隨疏水碳鏈的增長(zhǎng)而降低。Kraff點(diǎn)：表面活性劑隨溫度升高，溶解度急劇升高之點(diǎn)。此點(diǎn)時(shí)的表面活性劑溶解度即為臨界膠束濃度。重點(diǎn)圖6磺基烷酸鈉溶解度與溫度的關(guān)系示意圖kraff溶解度曲線CMC曲線ⅠⅡⅢ濃度溫度2、穩(wěn)定性：1、陰離子表面活性劑：在強(qiáng)酸中不穩(wěn)定、而在堿性溶液中較穩(wěn)定。在強(qiáng)酸作用下，羧酸鹽易成為游離羧酸而析出，硫酸酯鹽易于水解；而磺酸鹽在酸和堿中則比較穩(wěn)定，磷酸酯鹽對(duì)酸、堿也有較好的穩(wěn)定性。2、陽(yáng)離子型表面活性劑：胺鹽類(lèi)在堿中不穩(wěn)定．易析出游離胺．但較耐酸；而季銨鹽在羧和堿中均較穩(wěn)定。3、非離子表面活性劑：除羧酸的聚乙二醇酯外．一般的非離子表面活性劑能穩(wěn)定地存在于酸、堿溶液中。4、兩性表面活性劑：其穩(wěn)定性一般隨pH值的不同而不同，在一定的pH值(等電點(diǎn))時(shí)容易生成沉淀。但分子中有季銨離子者。則不會(huì)出現(xiàn)沉淀。5、在所有的表面活性劑分子中．凡含有酯鍵者，則在強(qiáng)酸及強(qiáng)堿溶液中部易發(fā)生水解，最不穩(wěn)定；含醚鍵者最為穩(wěn)定。6、無(wú)機(jī)鹽比較容易使離子型表面活性劑在溶液少鹽析而沉淀出，對(duì)非離子型及兩性表面活性劑的作用甚少。3、表面活性劑的兩個(gè)參數(shù)

形成膠束所需表面活性劑的最低濃度在臨界膠束濃度范圍附近，其水溶液的許多物理化學(xué)性質(zhì)，如表面張力、滲透壓、密度、洗滌能力等都將發(fā)生突變。SurfactantsCMC臨界膠束濃度

criticalmicellesconcentration重點(diǎn)膠束micelles1、表面活性劑→水(強(qiáng)極性)→親水基進(jìn)入水中，親油基朝向空氣→界面吸附→表面張力降低圖6SLS的表面吸附曲線→飽和吸附Surfactants圖7表面活性劑濃度與狀態(tài)Surfactants2、表面張力急劇下降→CMC，表面吸附飽和→球狀膠束→棒狀膠束→層狀膠束等圖8膠束模型SurfactantsHLB值

hydrophile－lipophilebalance

表面活性劑分子中親水和親油基團(tuán)對(duì)水的綜合親力。數(shù)值范圍：0～40，非離子型的表面活性劑HLB值在0～20，液體石蠟為0，油酸鉀為20，SLS為40Surfactants重點(diǎn)混合表面活性劑的HLB值具有加和性舉例20％石蠟與80％芳烴礦物油組成的混合物乳化所需的HLB值為11.6?；旌先榛瘎┎捎胹pan20(HLB8.6)與Tween20(HLB16.7)計(jì)算公式：11.6=(8.6X+16.7Y)/(X+Y)→X:Y=5.1:3

即span20為63％，Tween20為37％Surfactants重點(diǎn)不同HLB值表面活性劑的適用范圍4、表面活性劑性能1) 潤(rùn)濕作用Lubrication物體表面的一種流體被另外一種流體取代的過(guò)程高表面活性能的物體易于潤(rùn)濕，低表面活性能的物體不易潤(rùn)濕。Surfactants應(yīng)用：選礦(黃原酸鉀浮選方鉛擴(kuò):黃原酸鉀在方鉛礦粒表面發(fā)生化學(xué)吸附，極性基與固體表面的金屬原子聯(lián)結(jié)，非極性基朝外，使其潤(rùn)濕性能大大降低，而易于附著在氣泡上，從水中“逃出”漂浮于表面)；防雨霧玻璃(用二氯二甲硅烷處理玻璃，發(fā)生化學(xué)鍵結(jié)合、使玻璃表而變成穩(wěn)定的憎水化層)2）、乳化作用Emulsion加入某種物質(zhì)，使得兩種互不相溶的液體分散形成穩(wěn)定得多分散體系。表面活性劑：降低表面張力、增加界面強(qiáng)度、改變界面電荷應(yīng)用：乳劑的制備3）分散、混懸suspension一相以微粒固體的形式均勻分散在另一相中所形成的分散體系。固體微粒粉碎后具有較高的表面能，具有聚集沉降的趨勢(shì)，為熱力學(xué)不穩(wěn)定體系。表面活性劑：潤(rùn)濕、滲透、吸附，改變微粒表面性質(zhì)，防止微粒聚集。應(yīng)用：墨水、混懸劑的制備4）起泡和消泡由液體或固體薄膜隔離開(kāi)的空氣聚集體啤酒、香檳、肥皂水；面包、蛋糕、泡沫塑料等表面活性劑：起泡：表面吸附增加液膜強(qiáng)度（SLS、皂角甙等）消泡：易于在溶液表面鋪展，帶走氣體表面層溶液，使液膜變?。ǖ图?jí)醇、異辛醇，天然油脂等）5、增溶Solubilization表面活性劑→水溶液→膠束→藥物溶解度顯著增大，溶液呈透明狀→增溶作用表面活性劑：增溶劑；被增溶的藥物：增溶質(zhì)增溶→乳化的區(qū)別：蒸氣壓降低→蒸氣壓不變化學(xué)勢(shì)降低→化學(xué)勢(shì)不變熱力學(xué)穩(wěn)定體系→不穩(wěn)定體系膠束起主要的增溶作用溫度對(duì)增溶的影響：

1、Kraff點(diǎn)（下限）

2、藥物的溶解度

3、Cloudpoint（上限）

CP：加熱聚氧乙烯型非離子表面活性劑溶液到一定溫度，出現(xiàn)混濁沉淀，此時(shí)的溫度稱為曇點(diǎn)。（溫度升高到一定程度時(shí)，聚氧乙烯鏈與水之間的氫鍵斷裂，聚氧乙烯鏈發(fā)生強(qiáng)烈脫水而收縮，其溶解度急劇下降而析出）膠束增溶6、洗滌、去污Detergent吸附→潤(rùn)濕→滲透→脫落→分散和穩(wěn)定二、生物學(xué)性質(zhì)1、對(duì)藥物吸收的影響2、毒性3、刺激性Surfactants對(duì)藥物吸收的影響多種因素共同作用的結(jié)果1、促進(jìn)吸收：增加藥物溶解度：形成膠束、改變分配系數(shù)減緩胃排空：形成高粘度團(tuán)塊改變生物膜的通透性：透皮制劑、粘膜給藥系統(tǒng)，如Azone2、減緩吸收用量：高濃度表面活性劑形成層狀或柱狀膠束，藥物擴(kuò)散減緩類(lèi)型：某些高粘度表面活性劑可以增加胃液粘度，阻止藥物向粘膜擴(kuò)散注意用量：適量→促進(jìn)吸收大量→抑制吸收過(guò)量→產(chǎn)生毒性毒性1、毒性：陽(yáng)離子型＞陰離子型＞非離子型2、溶血性：陽(yáng)離子型和陰離子型表面活性劑，不但毒性大，而且還有較強(qiáng)的溶血作用。吐溫類(lèi)的溶血作用通常比其他含聚氧乙烯基的表面活性劑小，其溶血作用順序是：吐溫20＞吐溫60＞吐溫40＞吐溫803、靜脈給藥比口服給藥有更大的毒性，但口服與靜脈注射給藥之間沒(méi)有相關(guān)性。Surfactants刺激性外用時(shí)，對(duì)表面活性劑毒性方面的要求可以降低些，但就其對(duì)皮膚和數(shù)膜的刺激性而言，仍以非離子型最小。非離子型表面活性劑的刺激性因