2-第三章表面活性剂幻灯片

第三章表面活性剂概述表面活性剂的分类表面活性剂的基本特性（一）临界胶束浓度（CMC）（二）亲水亲油平衡值（HLB）（三）Krafft点和昙点第一节概述一、表面活性剂的概念表面张力：使液体表面分子向内收缩至最小面积的这种力。表面活性剂(surfactant)是指那些具有很强表面活性、能使液体的表面张力显著下降的物质。1.表面活性剂分子二、表面活性剂的结构特点非极性烃链极性的亲水基团非极性烃链：

8个碳原子以上烃链极性基团：羧酸、磺酸、硫酸、氨基或胺基及其盐，也可是羟基、酰胺基、醚键等。2.有选择性地分布于界面上表面活性剂在溶液的表面层聚集的现象称为正吸附。正吸附改变了溶液表面的性质，最外层呈现出碳氢链性质，体现出较低的表面张力，进而产生较好的润湿性、乳化性、起泡性等。当表面活性剂浓度很低，但降低表面活性张力很显著，则它的表面活性越强，越容易形成正吸附。三、表面活性剂的吸附性1.表面活性剂分子在溶液中的正吸附表面活性剂溶液与固体接触时，表面活性剂分子可能在固体表面发生吸附，使固体表面性质发生改变，使之易于润湿。对于极性固体物质在表面活性剂浓度较低时形成单层吸附，当其达到临界胶束浓度时，转为双层吸附。对于非极性固体，一般只发生单分子层吸附。三、表面活性剂的吸附性2.表面活性剂在固体表面的吸附（一）阴离子表面活性剂1.高级脂肪酸盐

①系肥皂类，通式：(RCOO-)nMn＋，如硬脂酸钠、镁等。②分类：一价金属皂(钾、钠皂)；二价或多价皂(铅、钙、铝皂)；有机胺皂(三乙醇胺皂)。③性质：具有良好的乳化能力，易被酸及多价盐破坏，电解质使之盐析。④应用：具有一定的刺激性，只供外用。

这类表面活性剂起表面活性作用的部分是阴离子。2.硫酸化物：

①通式：R·O·SO3-M+硫酸化油,高级脂肪醇硫酸酯类。②分类：硫酸化油，如硫酸化蓖麻油，俗称土耳其红油（可代替肥皂洗涤皮肤，为无刺激的去污剂和润湿剂；)；高级脂肪醇硫酸酯，如十二烷基硫酸钠（SDS），又称月桂醇硫酸钠（SLS）。③性质：可与水混溶，乳化性很强，稳定、耐酸、钙，易与一些高分子阳离子药物发生作用产生沉淀。④应用：有一定刺激性，用于外用软膏的乳化剂。3.磺酸化物：

①通式：脂肪族磺酸化物R·SO3-M+

和烷基芳基磺酸化物RC6H5SO3－M＋②分类：脂肪族磺酸化物，如二辛基琥珀酸磺酸钠（阿洛索-OT）、二己基琥珀酸磺酸钠；烷基芳基磺酸化物，如十二烷基苯磺酸钠（常用洗涤剂）；胆酸盐，如牛磺胆酸钠、甘胆酸钠。③性质：水溶性及耐酸、耐钙、镁盐性比硫酸化物差，但不易水解。④应用：用作胃肠脂肪的乳化剂和单脂肪酸甘油酸的增溶剂；较好的洗涤剂。(二)阳离子型表面活性剂

这类表面活性剂起作用的部分是阳离子，亦称阳性皂。1、结构：含有一个五价氮原子。胺盐型，通式：[RNH3+]X-，[R2NH2+]X-，如氯苄甲乙胺；季铵盐型，通式：[R1R2N+R3R4]X-，如新洁尔灭。

2、特点：良好的表面活性作用，具有很强的杀菌作用。3、应用：杀菌、防腐、皮肤、粘膜手术器械的消毒。4、常用品种：苯扎氯铵(洁尔灭)、苯扎溴铵(新洁尔灭)：常用浓度0.01-0.02%，杀菌力强、稳定。(三)两性离子型表面活性剂这类表面活性剂的分子结构中同时具有正、负电荷基团，在不同pH值介质中可表现出阳离子或阴离子表面活性剂的性质。①分类及常用品种:

天然的卵磷脂（豆磷脂、蛋磷脂）

阴离子部分—磷酸型；阳离子部分—季胺盐型组成复杂，可用于静注用乳剂与脂质体的制备合成活性剂：阴离子部分主要是羧酸盐，其阳离子部分分为：氨基酸型——胺盐（RNH2＋CH2CH2COO－）甜菜碱型——季胺盐（RN＋(CH3)2CH2COO－）②性质：

碱性水溶液中呈阴离子性质，起泡性良好、去污力亦强；酸性水溶液中呈阳离子性质，杀菌力很强，毒性小。表面活性剂的分类一、离子表面活性剂二、非离子表面活性剂脂肪酸甘油酯多元醇型聚氧乙烯型聚氧乙烯-聚氧丙烯共聚物二、非离子表面活性剂在水溶液中不是解离状态故称之为非离子表面活性剂。1、结构组成：①亲水基团(甘油、聚乙二醇、山梨醇)；②亲油基团(长链脂肪酸、长链脂肪醇、烷基或芳基)；③酯键、醚健。2、性质：

毒性小，溶血作用较小，化学上不解离，不易受电解质，pH值的影响；能与大多数药物配伍，广泛应用于外用、口服制剂和注射剂。3、常用品种

①脂肪酸甘油酯

类别：脂肪酸单甘油酯和脂肪酸二甘油酯，如单硬脂酸甘油酯。性质：不溶于水，在水、热、酸、碱及酶等下易水解。应用：HLB3～4，表面活性弱，用作W/O型辅助乳化剂。

②多元醇型⑴蔗糖脂肪酸酯

简称蔗糖酯，是蔗糖和脂肪酸反应生成的一大类化合物，分为单酯、二酯、三酯及多酯。

性质：溶于丙二醇、乙醇，但不溶于水和油；在酸、碱及酶等作用下易水解成蔗糖和脂肪酸。

应用：HLB5～13，表面活性弱，用作O/W型乳化剂。⑵脂肪酸山梨坦：脱水山梨醇脂肪酸酯

(司盘，span)品种：span20（脱水山梨醇单月桂酸酯），span40(脱水山梨醇单棕榈酸酯)；span60（脱水山梨醇单硬脂酸酯）；span65（脱水山梨醇三硬脂酸酯）；span80（脱水山梨醇单油酸酯）；span85（脱水山梨醇三油酸酯）。应用：粘稠白色至黄色的油状液体或蜡状固体，亲油性较强，一般用作W/O型乳剂的乳化剂或混合乳化剂。用于搽剂、软膏，亦作为乳剂的辅助乳化剂。⑶聚山梨酯(polysorbate)：聚氧乙烯脱水山梨醇脂肪酸酯

(吐温，Tween)

品种：Tween20（聚氧乙烯脱水山梨醇单月桂酸酯），Tween40（聚氧乙烯脱水山梨醇单棕榈酸酯），Tween60（聚氧乙烯脱水山梨醇单硬脂酸酯），Tween80（聚氧乙烯脱水山梨醇单油酸酯），Tween85（聚氧乙烯脱水山梨醇三油酸酯）。应用：粘稠性黄色液体，亲水性化合物，为水溶性表面活性剂，用作增溶剂、乳化剂、分散剂和润湿剂。③聚氧乙烯型：1）聚氧乙烯脂肪酸酯系聚乙二醇与长链脂肪酸缩合而成的酯。商品名为卖泽(Myrij)，如聚氧乙烯40硬脂酸酯(polyoxyl40stearate)。应用：具有较强水溶性，乳化能力强，作增溶剂和油/水型乳化剂。2）聚氧乙烯脂肪醇醚

系聚乙二醇与脂肪醇缩合而成的醚。商品名为苄泽类(Brij)：如Brij-30和-35分别为不同分子量的聚乙二醇与月桂醇的缩合物。④聚氧乙烯-聚氧丙烯共聚物

通式：HO(C2H4O)a-(C3H6O)b-(C2H4O)cH，是各种不同分子量的聚氧乙烯（亲水基）与聚氧丙烯（亲油基）的嵌段共聚物，其中a为化合物总量的10～80％，b至少为15。本品又称泊洛沙姆(poloxamer)，商品名普郎尼克(Pluronic)。

性质：为淡黄色液体或固体，分子量1000～14000，HLB0.5～30，具有乳化、润湿、分散、起泡和消泡等多种优良性能，但增溶能力较弱。应用：新型的优良乳化剂、增溶剂，是目前能应用于静脉注射乳剂的一种合成的乳化剂。第三节表面活性剂的基本性质（一）物理化学性质一、表面活性表面张力二、胶束1临界胶束浓度CMC胶束：当溶液内表面活性剂分子数目不断增加时，其疏水部分相互吸引，缔合在一起，亲水部分向着水，几十个或更多分子缔合在一起形成缔合的粒子，称为胶束。临界胶束浓度（CMC）：表面活性分子缔合形成胶束的最低浓度。CMC的大小与物质的结构、组成有关。2胶束的结构

CMC时，溶液表面张力基本达到最低值，而且溶液的多种物理性质如摩尔电导、粘度、渗透压、密度、光散射等多种物理性质发生急剧变化。利用这些性质与表面活性剂浓度之间的关系，可推测出表面活性剂的临界胶束浓度。温度、浓度、电解质、pH值等因素对测定结果也会产生影响。3临界胶束浓度的测定

CMC的测定1.表面张力法：以表面张力对浓度的对数作图，曲线的转折点即为CMC值。适合于离子表面活性剂和非离子型表面活性剂。2.电导法：以表面活性剂溶液的摩尔电导率对浓度或浓度的平方根作图，曲线的转折点即CMC值。适合于离子表面活性剂。3.增溶法：难溶物质的溶解度急剧增加，根据溶液浊度变化。4.颜料法：表面活性剂溶液增溶染料前后吸收光谱的变化。5.光散射法：胶束形成与散射光强度成正比。

庚基乙二醇十二烷基醚的表面张力与浓度的关系

十二烷基磺酸水溶液电导率与浓度摩尔电导率与浓度的平方根碳氢链长度离子型：cmc随碳原子数的增加而降低非离子型：增加疏水基的碳原子的个数，cmc降低更为显著。碳氢链的分支：碳氢链带分支比直链的cmc大很多。极性基团的位置：靠近碳氢链的中间位置，cmc越大疏水链性质的影响亲水基团的种类表面活性剂的种类：离子型远大于非离子型；两性离子型的cmc与同碳原子数疏水基的离子型相近温度对胶束形成的影响4影响临界胶束浓度的因素

三、亲水亲油平衡值定义：HLB值系表面活性剂中亲水和亲油基团对油或水的综合亲合力，是用来表示表面活性剂的亲水亲油性强弱的数值。HLB值范围：

HLB0～40，其中非离子表面活性剂HLB0～20，即石蜡为0，聚氧乙烯为20。HLB值计算：

混合的非离子表面活性剂：HLBab=(HLBa×Wa+HLBb×Wb)/(Wa+Wb)

HLB理论计算法：HLB=∑(亲水基团HLB)－∑(亲油基团HLB)+7

并不是所以表面活性剂HLB值能用算式计算，须用实验方法加以验证。1.胶束增溶表面活性剂在水溶液中达到CMC后，一些水不溶性或微溶性物质在胶束溶液中的溶解度可显著增加，形成透明胶体溶液，这种作用称为增溶。在cmc以上，随着表面活性剂用量的增加，胶束数量增加，增溶量也相应增加。最大增溶浓度（MAC）当表面活性剂用量为1g时增溶药物达到饱和的浓度即为最大增溶浓度。继续加入增溶质：液体乳浊液固体析出沉淀四、表面活性积的增溶影响胶束的形成；影响增溶质的溶解影响表面活性剂的溶解度Krafft点：离子表面活性剂在水中的溶解度随温度升高至某一温度时，其溶解度急剧升高，该温度称为Krafft点。2.温度对增溶的影响图1十二烷基硫酸钠在水中的溶解度与温度关系对于离子型表面活性剂，例如十二烷基硫酸钠在水中的溶解度随温度变化曲线AKB，如图1。可以看出随温度升高，其溶解度在某一温度K点急剧升高，转折点K对应的温度称克拉费特点(Krafftpoint)。而此点对应的溶解度即为该离子型表面活性剂的临界胶团浓度（图中虚线对应浓度）。当溶液中表面活性剂的浓度未超过溶解度时，在区域Ⅰ为溶液状态AK线以下；当继续加入表面活性剂时，则有表面活性剂析出，在区域ⅡAKB线以上；此时再升高温度，体系又成为澄明溶液，KB曲线以下（区域Ⅲ），但与Ⅰ相不同，相Ⅲ是表面活性剂的胶束溶液。Krafft点是离子型表面活性剂的特征值，Krafft点也是表面活性剂应用温度的下限，或者说，只有在温度高于Krafft点表面活性剂才能更好的发挥作用。如十二烷基硫酸钠的Krafft点为8℃，而十二烷基磺酸钠的Krafft点为70℃，在室温条件下使用，前者作增溶剂为好，后者的Krafft点高就不够理想.

起昙与昙点：因加热聚乙烯型非离子表面活性剂，使得溶解度急剧下降并析出，溶液发生混浊的现象称为起昙，此时的温度称为浊点或昙点（cloudpoint）。昙点是非离子型表面活性剂的特征值。此类表面活性剂的昙点在70~100℃，例如吐温20为90℃；吐温60为76℃；吐温80为93℃。吐温类产生昙点的原因是温度升高，聚氧乙烯链与水之间的氢键断裂，水合能力下降，溶解度反而减小，溶液变浊出现昙点，冷却时氢键重新形成，又澄明。在聚氧乙烯链相同时，碳氢链越长，则昙点越低；在碳氢链长相同时，聚氧乙烯链越长则昙点越高。（二）表面活性剂的生物学性质（1）表面活性剂对药物吸收的影响如果药物被增溶在胶束内，并可以顺利从胶束内扩散或胶束本身迅速与胃肠粘膜融合，则增加吸收，例如吐温80明显促进螺内酯的口服吸收。表面活性剂能溶解生物膜脂质，增加上皮细胞的通透性，从而改善吸收.吐温80和吐温85增加一些难溶性药物的吸收，则是因其在胃肠中形成高粘度团块，降低了胃排空速率。（2）表面活性剂的毒性

一般而言，阳离子表面活性剂>阴离子表面活性剂>非离子表面活性剂两性离子表面活性剂小于阳离子表面活性剂阳离子及阴离子表面活性剂不仅毒性较大，而且还有较强的溶血作用。非离子表面活性剂的溶血作用较轻微在聚氧乙烯基非离子表面活性剂中，以吐温类的溶血作用最小，其顺序为：聚氧乙烯烷基醚>聚氧乙烯烷芳基醚>聚氧乙烯脂肪酸酯>吐温类；吐温20>吐温60>吐温40>吐温80。（3）表面活性剂的刺激性虽然各类表面活性剂都可以用于外用制剂，但长期应用或高浓度使用可能出现皮肤或粘膜损害。例如季铵盐类化合物浓度高于1%即可对皮肤产生损害，十二烷基硫酸钠产生损害浓度为20%以上。吐温类对皮肤和粘膜的刺激性很低，但一些聚氧乙烯醚类表面活性剂浓度在5%以上即产生损害作用。（4）表面活性剂的生物降解生物降解是指含碳有机化合物在微生物作用下转化为可供细胞代谢使用的碳源，分解成二氧化碳和水。要求在法定试验时间（19天）内，初级生物降解应达到80%以上，否则禁止使用。第四节表面活性剂的应用一、增溶剂。。。（四）表面活性剂的复配表面活性剂相互间或与其他化合物的配合使用称为复配。适当的复配体系在增溶、乳化、起泡等性能方面优于单一表面活性剂体系，不适当的配伍将破坏表面活性作用。（1）与中性无机盐的配伍在离子表面活性剂溶液中加入可溶性的中性无机盐，则反离子会产生一定的影响：反离子结合率越高和浓度越高，表面活性剂CMC降低就越显著，从而增加了胶束数量，增加烃核总体积，增加了烃类增溶质的增溶量。由于无机盐使胶束栅状层分子间的电斥力减少，分子排列更紧密，减少了极性增溶质的有效增溶空间，故对极性药物的增溶量降低。脂肪醇与表面活性剂分子形成混合胶束，烃核的体积增大，对碳氢化合物的增溶量增加，一般以碳原子在12以下的脂肪醇有较好效果。一些多元醇（如果糖、木糖、山梨醇等）也有类似效果。一些短链醇不仅不能与表面活性剂形成混合胶束，还可能破坏胶束的形成，如C1~C6的醇等。极性有机物（如尿素、N-甲基乙酰胺、乙二醇等均升高表面活性剂的临界胶束浓度。（二）有机添加剂水溶性高分子吸附表面活性剂，减少溶液中游离表面活性剂分子数量，临界胶束浓度升高；

水溶性高分子与表面活性剂形成不溶性复合物；但在含有高分