表面現(xiàn)象與表面活性劑

關(guān)于表面現(xiàn)象與表面活性劑第2頁,共72頁，2024年2月25日，星期天第3頁,共72頁，2024年2月25日，星期天第4頁,共72頁，2024年2月25日，星期天第5頁,共72頁，2024年2月25日，星期天第6頁,共72頁，2024年2月25日，星期天表面張力？第7頁,共72頁，2024年2月25日，星期天第8頁,共72頁，2024年2月25日，星期天泡泡是由于水的表面張力而形成的。這種張力是物體受到拉力作用時，存在于其內(nèi)部而垂直于兩相鄰部分接觸面上的相互牽引力。水面的水分子間的相互吸引力比水分子于與空氣之間的吸引力強。這些水分子就像被黏在一起一樣。但如果水分子之間過度黏合在一起，泡泡就不易形成了。肥皂“打破”了水的表面張力，它把表面張力降低到只有通常狀況下的1/3，而這正是吹泡泡所需的最佳張力。第9頁,共72頁，2024年2月25日，星期天肥皂就是表面活性劑？第10頁,共72頁，2024年2月25日，星期天表面活性劑是指那些含有固定的親水親油基團，具有很強表面活性、能使液體的表面張力顯著下降的物質(zhì)。第11頁,共72頁，2024年2月25日，星期天第12頁,共72頁，2024年2月25日，星期天第13頁,共72頁，2024年2月25日，星期天第14頁,共72頁，2024年2月25日，星期天第15頁,共72頁，2024年2月25日，星期天第16頁,共72頁，2024年2月25日，星期天作業(yè)1.什么叫表面張力？說明水為什么會凝結(jié)成水滴？2.什么是表面活性劑？3.單純的水為什么不能吹泡泡，而肥皂水卻能？第17頁,共72頁，2024年2月25日，星期天表面活性劑的分類

根據(jù)分子組成特點和極性基團的解離性質(zhì)：

第18頁,共72頁，2024年2月25日，星期天起表面活性作用的部分是陰離子。1）、肥皂類：

①通式：(RCOO)n-Mn+脂肪酸鹽④應用：具有一定的刺激性，只供外用。（1）、陰離子表面活性劑第19頁,共72頁，2024年2月25日，星期天2）、硫酸化物：

①通式：R·O·SO3-M+②硫酸化蓖麻油（土耳其紅油)；月桂醇硫酸鈉(十二烷基硫酸鈉)

。③應用：有一定刺激性，主要用于外用軟膏的乳化劑。（1）、陰離子表面活性劑第20頁,共72頁，2024年2月25日，星期天3）、磺酸化物：

①通式：R·SO3-M+

②分類：脂肪族磺酸化物，如二辛玻珀酸脂磺的鈉；烷基芳基磺酸化物，如十二烷基苯磺酸鈉，常用洗滌劑；烷基苯磺酸化物；膽酸鹽，如?；悄懰徕c。③性質(zhì)：水溶性,耐酸、鈣、鎂鹽性比硫酸化物差,不易水解。④應用：用作胃腸脂肪的乳化劑和單脂肪酸甘油酸的增溶劑；較好的洗滌劑。（1）陰離子表面活性劑第21頁,共72頁，2024年2月25日，星期天起作用的是陽離子，亦稱陽性皂。1）.結(jié)構(gòu)：含有一個五價氮原子。2）.特點：水溶性大，在酸性和堿性溶液中較穩(wěn)定具有良好的表面活性和殺菌作用。3）.應用：殺菌；防腐；皮膚、粘膜手術(shù)器械的消毒。4）.常用藥物：①苯扎氯銨(潔爾滅)；②苯扎溴銨(新潔爾滅)（2）、陽離子表面活性劑第22頁,共72頁，2024年2月25日，星期天分子結(jié)構(gòu)上同時具有正負電荷基團的表面活性劑，隨介質(zhì)的pH可成陽或陰離子型。常用品種：卵磷脂、氨基酸型和甜菜堿型兩性離子型表面活性劑。最大優(yōu)點：適用于任何PH溶液，在等電點時也無沉淀。性質(zhì)：堿性水溶液中呈陰離子性質(zhì)，起泡性良好、去污力亦強；酸性水溶液中呈陽離子性質(zhì)，殺菌力很強，毒性小。

（3）、兩性離子表面活性劑第23頁,共72頁，2024年2月25日，星期天在水溶液中不解離。

（1）、結(jié)構(gòu)組成：①親水基團(甘油、聚乙二醇、山梨醇)；②親油基團(長鏈脂肪酸、長鏈脂肪醇、烷基或芳基)；③酯鍵、醚?。?）、性質(zhì)：

毒性，溶血作用較小，化學上不解離，不易受電解質(zhì)，pH值的影響；能與大多數(shù)藥物配伍，應用廣泛（外用、內(nèi)服、注射）。2、非離子表面活性劑第24頁,共72頁，2024年2月25日，星期天（一）脂肪酸甘油酯

主要有脂肪酸單甘油酯和脂肪酸二甘油酯。性質(zhì)：不溶于水，在水、熱、酸、堿及酶等作用下易水解成甘油和脂肪酸，HLB3~4，表面活性弱。應用：主要用作W/O型輔助乳化劑。

常用品種第25頁,共72頁，2024年2月25日，星期天（二）多元醇型

1.蔗糖脂肪酸酯簡稱蔗糖酯，是蔗糖和脂肪酸反應生成的一大類化合物。根據(jù)脂肪酸取代數(shù)不同分為：單酯、二酯、三酯及多酯。性質(zhì)：溶于丙二醇、乙醇，但不溶于水和油；在酸、堿及酶等作用下易水解成蔗糖和脂肪酸，HLB5~13，表面活性弱。應用：主要用作O/W型乳化劑、分散劑。常用品種第26頁,共72頁，2024年2月25日，星期天2.脂肪酸山梨坦：司盤類[Spans]

即脫水山梨醇脂肪酸酯是山梨糖醇及其單酐和二酐+各種脂肪酸→Spans(混合物)根據(jù)脂肪酸品種數(shù)量不同分為：應用：HLB1.8-3.8，因其親油性較強，一般用作水/油乳劑的乳化劑。用于搽劑，軟膏，亦可作為乳劑的輔助乳化劑。（二）多元醇型Span-20-40-60-65-80-85脂肪酸單月桂單棕櫚單硬脂三硬脂單油三油第27頁,共72頁，2024年2月25日，星期天（二）多元醇型Tween-20-40-60-65-80-85脂肪酸單月桂單棕櫚單硬脂三硬脂單油三油3.聚山梨酯(polysorbate)：吐溫[Tweens]

即聚氧乙烯脫水山梨醇脂肪酸酯脫水山梨醇脂肪酸酯+環(huán)氧乙烷→Tweens(親水性化合物)。因也有一次和二次脫水，故為混合物。脂肪酸品種和數(shù)量不同分為：應用：親水性大大增加，為水溶性表面活性劑，用作增溶劑、乳化劑、分散劑和潤濕劑。第28頁,共72頁，2024年2月25日，星期天1.聚氧乙烯脂肪酸酯：賣澤類[Myrj]系聚乙二醇與長鏈脂肪酸縮合而成的酯。通式：R·COO·CH2(CH2OCH2)nCH2·OH因n不同，產(chǎn)品常用的有：

Myri-45-49-51-52-53應用：具有較強水溶性，乳化能力強，作增溶劑和油/水型乳化劑。常用的有polyoxyl40stearate(聚氧乙烯40硬脂酸酯)。（三）聚氧乙烯型第29頁,共72頁，2024年2月25日，星期天2.聚氧乙烯脂肪醇醚系聚乙二醇與脂肪醇縮合而成的醚。通式:R·O·(CH2OCH2)nH產(chǎn)品有:1）芐澤類(Brij)，如Brij-30和-35分別為不同分子量的聚乙二醇與月桂醇的縮合物，n為10-20時作油/水乳化劑。2）西土馬哥(Cetomacrogol)為聚乙二醇與十六醇的縮合物。3）平平加O(PerogolO)為15單位氧乙烯與油醇的縮合物。4）埃莫爾弗(Emlphor)為一類聚氧乙烯蓖麻油化合物，由20個單位以上的氧乙烯與油醇縮合而成。Emlphor易溶于水和醇及多種有機溶劑，HLB12~18，具有較強親水性，乳化能力強，作增溶劑和油/水型乳化劑。如CremophoreEL為聚氧乙烯蓖麻油甘油醚，氧乙烯單位為35-40，HLB12-14。（三）聚氧乙烯型第30頁,共72頁，2024年2月25日，星期天即泊洛沙姆(poloxamer)，商品名普朗尼克(Pluronic)。通式：HO(C2H4O)a-(C3H6O)b-(C2H4O)cH性質(zhì)：為淡黃色液體或固體；分子量1000~14000；HBL0.5~30；隨聚氧丙烯比例增加，則親油性增強；隨聚氧乙烯比例增加，則親水性增強；具有乳化、潤濕、分散、起泡和消泡等多種優(yōu)良性能，但增溶能力較弱。特點：對皮膚無刺激和過敏性，對粘膜刺激性很大，毒性中較小，Poloxamer118(pluronic68)可作為o/w型乳化劑，是目前用于靜脈乳劑少數(shù)合成的乳化劑之一，用本品制備的乳劑能耐受熱壓滅菌和低溫冰凍而不改變其物理穩(wěn)定性。（四）聚氧乙烯-聚氧丙烯共聚物第31頁,共72頁，2024年2月25日，星期天二、表面活性劑的基本性質(zhì)（一）、表面活性與表面老化表面活性：指在含有表面活性物質(zhì)的平衡溶液中，因表面溶液層的正吸附作用，物質(zhì)能降低表面張力的能力。與濃度和分子結(jié)構(gòu)有關(guān)。表面老化：指含表面活性劑溶液從開始發(fā)生表面吸附到取得恒定的表面過剩濃度或穩(wěn)定表面張力的時間過程和程度。第32頁,共72頁，2024年2月25日，星期天表面活性的影響因素表面活性劑的表面活性與濃度和分子結(jié)構(gòu)有關(guān)。表面活性隨表面活性劑濃度的變化而變化，親油基炭鏈的長短，支鏈的多少以及不飽和程度和解離程度。第33頁,共72頁，2024年2月25日，星期天（二）、膠團的形成和臨界膠束濃度1、臨界膠團濃度膠團（micelles)：當溶液內(nèi)表面活性劑分子數(shù)目不斷增加時，其疏水部分相互吸引，締合在一起，親水部分向著水，幾十個或更多分子締合在一起形成締合的粒子，稱為膠團。臨界膠團濃度（criticalmicellconcentration,CMC）：表面活性劑分子締合形成膠團的最低濃度。第34頁,共72頁，2024年2月25日，星期天2、膠束的結(jié)構(gòu)

第35頁,共72頁，2024年2月25日，星期天CMC時，溶液表面張力基本達到最低值，而且溶液的多種物理性質(zhì)如摩爾電導、粘度、滲透壓、密度、光散射等多種物理性質(zhì)發(fā)生急劇變化。利用這些性質(zhì)與表面活性劑濃度之間的關(guān)系，可推測出表面活性劑的臨界膠束濃度。溫度、濃度、電解質(zhì)、pH值等因素對測定結(jié)果也會產(chǎn)生影響。3、臨界膠束濃度的測定

第36頁,共72頁，2024年2月25日，星期天①影響膠束的形成②影響增溶質(zhì)的溶解③影響表面活性劑的溶解度（三）、表面活性劑的克氏點和曇點1、溫度對增溶的影響對于離子表面活性劑，溫度上升主要是增加增溶質(zhì)在膠束中的溶解度以及增加表面活性劑的溶解度。第37頁,共72頁，2024年2月25日，星期天2.克氏（krafft）點當溫度升高至某一溫度時，離子表面活性劑在水中的溶解度急劇升高，該溫度稱為krafft點。

krafft點是離子表面活性劑的特征值，krafft點越高，則CMC越小。

krafft點亦是離子表面活性劑應用溫度的下限，即只有高于krafft點，表面活性劑才能更大地發(fā)揮作用。第38頁,共72頁，2024年2月25日，星期天第39頁,共72頁，2024年2月25日，星期天2.起曇與曇點對聚氧乙烯型非離子表面活性劑，溫度升高可導致聚氧乙烯鏈與水之間的氫鍵斷裂，當溫度上升到一定程度時，聚氧乙烯鏈可發(fā)生強烈的脫水和收縮，使增溶空間減小，增溶能力下降，表面活劑溶解度急劇下降和析出，溶液出現(xiàn)混濁，此現(xiàn)象稱為起曇，此時溫度稱為曇點(或濁點）。在聚氧乙烯鏈相同時，碳氫鏈越長，濁點越低；在碳氫鏈長相同時，聚氧乙烯鏈越長則濁點越高。第40頁,共72頁，2024年2月25日，星期天（四）、親水親油平衡值HLB值的概念親水親油平衡值(hydrophile-lipophilebalance，HLB)系表面活性劑分子中親水和親油基團對油或水的綜合親合力，是用來表示表面活性劑的親水親油性強弱的數(shù)值。數(shù)值范圍：HLB0~40，其中非離子表面活性劑HLB0~20，即石蠟為0，聚氧乙烯為20。第41頁,共72頁，2024年2月25日，星期天

HLB值愈高，表明親水性愈強；HLB值愈低，表明親油性愈強。第42頁,共72頁，2024年2月25日，星期天第43頁,共72頁，2024年2月25日，星期天特性與應用：親油性表面活性劑的HLB低，親水性表面活性劑的HLB高；親油性或親水性很大的表面活性劑易溶于油或易溶于水；

HLB值在3-6的表面活性劑適合作W/O型乳化劑；HLB值在8-18的表面活性劑適合作O/W型乳化劑；HLB值在13-18的表面活性劑適合作增溶劑；HLB值在7-9的表面活性劑適合作潤濕劑。親水親油平衡值（HLB)第44頁,共72頁，2024年2月25日，星期天第45頁,共72頁，2024年2月25日，星期天(1)對非離子型表面活性，可能過經(jīng)驗式求得:非離子表面活性劑的HLB具有加和性。

HLBab=(HLBa×Wa+HLBb×Wb)/(Wa+Wb)(2)理論計算法：如果HLB值是由表面活性劑分子中各種結(jié)構(gòu)基團貢獻的總和，則每個基團對HLB值的貢獻可用數(shù)值表示，此數(shù)值稱為HLB基團數(shù)(groupnumber)。

HLB=∑(親水基團HLB)+∑(親油基團HLB)+7HLB值計算第46頁,共72頁，2024年2月25日，星期天計算：用吐溫40（HLB=15.6)15%和司盤80（HLB=4.3)85%混合后的HLB值。解：

HLB=15.6×15+4.3×8515+85=5.995答：混合后的HLB值為5.995第47頁,共72頁，2024年2月25日，星期天第48頁,共72頁，2024年2月25日，星期天（五）、表面活性劑對藥物吸收的影響表面活性劑的存在可能增加藥物吸收，也可能降低藥物的吸收。若藥物系被增溶在膠束內(nèi)，且能順利從膠束內(nèi)擴散或膠束本身迅速與胃腸粘膜融合，則可增加吸收；溶解生物膜脂質(zhì)增加上皮細胞的通透性，從而改善吸收；形成高粘度團塊，降低胃空速率，增加藥物吸收；濃度的亦有重要影響，

第49頁,共72頁，2024年2月25日，星期天離子型表面活性劑在酸性或堿性介質(zhì)中都可能與蛋白質(zhì)結(jié)合。①在堿性中，羧基解離，

[蛋白質(zhì)]-+[表面活性劑]+→電性結(jié)合；

②在酸性中，胺基、氨基解離，

[蛋白質(zhì)]-+[表面活性劑]+→電性結(jié)合。蛋白質(zhì)構(gòu)象中的次級鍵(鹽鍵、氫鍵、疏水鍵)+表面活性劑→鹽鍵、氫鍵、疏水鍵破壞→蛋白質(zhì)內(nèi)部變成無秩序的疏松狀態(tài)→破壞螺旋結(jié)構(gòu)→蛋白質(zhì)變性。（六）、表面活性劑與蛋白質(zhì)的反應第50頁,共72頁，2024年2月25日，星期天第51頁,共72頁，2024年2月25日，星期天第52頁,共72頁，2024年2月25日，星期天第53頁,共72頁，2024年2月25日，星期天1.表面活性劑毒性大?。阂话闶顷栯x子型>陰離子型>非離子型2.口服給藥呈慢性毒性：大小順序也是陽>陰>非，非離子型表面活性劑口服相對沒有毒性。3.靜脈給藥與口服比較具有較大的毒性。4.陰、陽離子表面活性劑不僅毒性較大，而且有溶血作用。非離子型表面活性劑也有溶血作用，但一般較小。（七）、表面活性劑的毒性第54頁,共72頁，2024年2月25日，星期天第55頁,共72頁，2024年2月25日，星期天各類表面活性劑以外用制劑的形式長期應用或高濃度使用時可能出現(xiàn)皮膚或粘膜損害。但仍以非離子型的對皮膚，粘膜的刺激性為最小。四、表面活性劑的刺激性第56頁,共72頁，2024年2月25日，星期天TheEnd第57頁,共72頁，2024年2月25日，星期天三、表面活性劑的復配表面活性劑相互間或與其他化合物的配合使用稱為復配。適當?shù)膹团潴w系在增溶、乳化、起泡等性能方面優(yōu)于單一表面活性劑體系，不適當?shù)呐湮閷⑵茐谋砻婊钚宰饔?。?8頁,共72頁，2024年2月25日，星期天（一）與中性無機鹽的配伍在離子表面活性劑溶液中加入可溶性的中性無機鹽，則反離子會產(chǎn)生一定的影響：反離子結(jié)合率越高和濃度越高，表面活性劑CMC降低就越顯著，從而增加了膠束數(shù)量，增加烴核總體積，增加了烴類增溶質(zhì)的增溶量。由于無機鹽使膠束柵狀層分子間的電斥力減少，分子排列更緊密，減少了極性增溶質(zhì)的有效增溶空間，故對極性藥物的增溶量降低。無機鹽對離子表面活性劑的影響較小，但在高濃度時（>0.1mol/L）可破壞表面活性劑聚氧乙烯等親水基與水分子的結(jié)合，使?jié)狳c降低。第59頁,共72頁，2024年2月25日，星期天脂肪醇與表面活性劑分子形成混合膠束，烴核的體積增大，對碳氫化合物的增溶量增加，一般以碳原子在12以下的脂肪醇有較好效果。一些多元醇（如果糖、木糖、山梨醇等）也有類似效果。一些短鏈醇不僅不能與表面活性劑形成混合膠束，還可能破壞膠束的形成，如C1~C6的醇等。極性有機物（如尿素、N-甲基乙酰胺、乙二醇等均升高表面活性劑的臨界膠束濃度。（二）有機添加劑第60頁,共72頁，2024年2月25日，星期天水溶性高分子吸附表面活性劑，減少溶液中游離表面活性劑分子數(shù)量，臨界膠束濃度升高；

水溶性高分子與表面活性劑形成不溶性復合物；但在含有高分子的溶液中，一旦有膠束形成，其增溶效果卻顯著增加。

（三）水溶性高分子第61頁,共72頁，2024年2月25日，星期天1.同系物混合體系二個同系物等量混合體系的表面活性介于兩者之間而更趨于活性較高（即碳鏈更長）的同系物，對CMC較小組分有根大的影響?；旌象w系的CMC與各組分摩爾分數(shù)不呈線性關(guān)系，也不等于簡單加和平均值。（四）表面活性劑混合體系第62頁,共72頁，2024年2月25日，星期天2.非離子型表面活性劑與離子型表面活性劑混合體系兩者更容易形成混合膠束，CMC介于兩種表面活性劑CMC之間或低于其中任一表面活性劑的CMC。對于陰離子型表面活性劑與聚氧乙烯型非離子表面活性劑混合體系，當聚氧乙烯數(shù)增加時，可能發(fā)生更強的協(xié)同作用，但電解質(zhì)可使協(xié)同作用減弱。（四）表面活性劑混合體系第63頁,共72頁，2024年2月25日，星期天3.陽離子型表面活性劑與陰離子型表面活性劑混合體系表面活性劑混合物的增效程度與兩者混合比例有關(guān)及碳氫鏈長度有關(guān)，碳氫鏈長度越接近以及碳氫鏈越長，增溶作用也越強。帶有相反電荷的離子型表面活性劑的適當配伍可形成具有很高表面活性的分子復合物，對潤濕、增溶、起泡、殺菌等均有增效作用。如混合比例不當、混合方法不適，可導致溶解度很小的離子化合物從溶液中沉淀。（四）表面活性劑混合體系第64頁,共72頁，2024年2月25日，星期天第三節(jié)、表面活性劑在藥劑中的應用一、增溶劑

增溶體系是溶劑、增溶劑和增溶質(zhì)組成的三元體系，三元體系的最佳比例常通過實驗制作三元相圖來確定。制作三元相圖：按一組比例取增溶劑和增溶質(zhì)混勻，分別滴加蒸餾水，計算各混濁點處三組分的重量或體積百分數(shù)，并繪入三角坐標圖中。第65頁,共72頁，2024年2月25日，星期天第66頁,共72頁，2024年2月25日，星期天1.解離性藥