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源、制法、結(jié)構(gòu)、規(guī)格、性質(zhì)和用途。特點：無毒、應(yīng)用安全、性能穩(wěn)定、價格低廉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機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。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)用來命名植物細胞壁的主要組分(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，并在中和時能沉淀下來的部分γ-纖維素：在中和時仍然溶解的組分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

由細纖維所制得的α-纖維素，用25mol鹽酸在105℃煮沸15min，去無定形部分，過濾，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)取代基團性質(zhì)：非極性疏水基團、強極性基團(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的分數(shù)葡萄糖(無取代)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)，通過共價鍵結(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(DM)差示掃描量熱法(DSC)測定技術(shù)差熱分析法(DTA)熱機械分析法(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對于結(jié)晶高聚物，利用DTA可測定熔點，根據(jù)熔融鋒的面積可計算出實際的熔融熱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氣熔融吸熱峰分解吸熱峰ΔT

0100500℃低壓聚乙烯在空氣中和氮氣中的差熱曲線0100200T℃100200T℃嵌段共聚乙丙聚合物無規(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它所測量的是在程序升溫或降溫過程中，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償?shù)牟顒e。實際測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定儀器常數(shù)，就可計算出ΔQ的絕對值。DSC能進行定量計算，尤其在測定結(jié)晶度，結(jié)晶動力學(xué)，反應(yīng)動力學(xué)等方面比DTA更為有效。dQdt膨脹計法：(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)來評估，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Tg。

Ts=Toe-KsNTs加增塑劑的軟化溫度N為增塑劑的摩爾分數(shù)

To純聚合物軟化溫度Ks軟化點下降系數(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，用醋酸酐來乙酰化而制造的。在溫和的條件下，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，此時由于反應(yīng)放熱，溫度升至50℃。在乙?；?，伯羥基首先被硫酸酯化，然后硫酸酯轉(zhuǎn)化成醋酸酯。此時仲乙?；砰_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，其中部分乙酰基為丁酰基所代替。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，因為堿能擴張纖維素的晶格，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

阿拉伯膠病樹的分泌物干燥后稱為阿拉伯樹膠。其中的多糖主要是(1→3)鍵合的D-吡喃半乳糖單元，重復(fù)單元中有一個或二個在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