第四章药用天然高分子材料

第四章药用天然高分子材料

掌握作为药剂辅料的天然高分子材料及其衍生物的来源、制法、结构、规格、性质和用途。特点：无毒、应用安全、性能稳定、价格低廉4.1淀粉及其衍生物

4.1.1淀粉

绿色植物的须根和种子。直链淀粉α-1,4苷键支链淀粉α-1,6苷键

以D-吡喃环形葡萄糖为结构单元。由多糖分子组成

性质：P84主要用作片剂的稀释剂、崩解剂、粘合剂、助流剂。OHOHCH2OHOHOHD-吡喃环形葡萄糖淀粉改性系统淀粉牙签

物理变性预糊化淀粉次氯酸氧化淀粉氧化淀粉过氧化氢氧化淀粉分解淀粉高碘酸氧化淀粉酸变性淀粉磷酸酯淀粉无机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

化学变性醋酸酯淀粉有机酸酯淀粉丙酸酯淀粉硬脂酸酯淀粉羟甲基淀粉羟烷基淀粉淀粉醚阳离子淀粉阴离子淀粉交联淀粉接枝共聚淀粉

酶变性4.1.2糊精

淀粉水解过程的中间产物总称为糊精。制备条件与不同规格糊精产品见表P86可用作片剂或胶囊剂的稀释剂，增粘剂。4.1.3预胶化淀粉

淀粉经物理或化学改性，有水存在下，淀粉粒全部或部分破坏的产物。有许多优良特点。P87

4.1.4羧甲基淀粉钠

α-葡萄糖的羧甲基醚，取代度为0.5。

广泛用作片剂和胶囊剂的崩解剂，崩解时间短。

4.2纤维素

定义：在不同的学科中“纤维素”这一名字有不同的含义。植物学用来命名植物细胞壁的主要组分(1847年，Payen)纤维工艺学上把纤维素理解为一种材料，可用某些化学方法从少数的植物中分离得到化学学科认为纤维素是由D-葡萄糖单元在β-位置键合在一起的高分子物质结晶学把纤维素定义为具有特殊晶胞的结晶物质α-纤维素：高分子量的组分β-纤维素：是溶于17.5%碱液，并在中和时能沉淀下来的部分γ-纤维素：在中和时仍然溶解的组分β-和γ-纤维的聚合度都很低(200)，并且是部分氧化的。来源：籽纤维(棉花)和许多植物的茎和叶(亚麻、苧麻和大麻)

重要性质：最丰富的天然有机物，但纤维素中的β-(1→4)键合的链基本上是刚性而且是直的，分子间彼此紧靠着排成一条线。能溶于氢氧化铜铵溶液，不溶入水和碱。结构：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.化学反应性氧化、酯化、醚化、分子间形成氢键、吸水溶胀以及接枝共聚2.氢键的作用结晶区羟基都已形成氢键无定形区有少量游离羟基，可发生膨化作用。3.吸湿性吸水量随无定形区所占比例的增加而增加。4.溶胀性碱金属离子半径在碱液中能产生溶胀温度浓度5.机械降解特性外力作用，发生降解，聚合度下降6.可水解性酸水解降解碱水解(高温)4.2.1粉状纤维素(纤维素絮)

在木材-纸浆工业中，α-纤维素中包括纤维浆中的纤维素与抗碱的半纤维素。粉状纤维素的聚合度约为500，商品规格有很多种，(流动性和堆密度、颗粒、吸湿量)各各不同。

用作片剂的稀释剂，硬胶囊或散剂的填充剂。干性粘合剂、助悬剂、崩解剂、助流剂、食品添加剂4.2.2微晶纤维素

由细纤维所制得的α-纤维素，用25mol盐酸在105℃煮沸15min，去无定形部分，过滤，用水洗及氨水洗，余下的结晶部分，经剧烈搅拌分散，喷雾干燥形成粉末。压缩成型作用具有粘合作用崩解作用P92应用4.3纤维素衍生物概述

4.3.1药用纤维素衍生物的化学类别P93-94，酯类：醋酸纤维素、CAP、CAB醚类：MC、EC、HPC、HEC、HPMC、CMCNa、CMCCa醚酯类：HPMCP、HPMCAS4.3.2化学结构类型与应用性质(一)取代基团性质：非极性疏水基团、强极性基团(二)被取代羟基比例：P95表4-2DS为1.27的甲基纤维素的确定(三)取代基的均匀度(四)链平均长度及衍生物的分子量分布显著影响药物的释放性能P96图4-9DS为1.27的甲基纤维素的确定单体上的取代基摩尔含量(%)所占DS的分数葡萄糖(无取代)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纤维素衍生物的反应性纤维素衍生物的羟基与一些带有功能基的化合物反应，通过共价键结合使结构稳定化或不溶化如甲醛等，形成缩醛甲氧基化合物，形成醚或次甲基环氧化烃类，形成聚醚

分子内交联4.3.4玻璃化温度

膨胀计(DM)差示扫描量热法(DSC)测定技术差热分析法(DTA)热机械分析法(TMA)P97表4-4一些纤维素衍生物的玻璃化转变温度

DTA

将试样与惰性参比物放在同一条件下受热，温度控制采用线性程序，如果试样随着温度的升高发生熔融、玻璃化转变、结晶、氧化、交联、降解等物理或化学的变化，则会在某一温度下产生一定的热效应，使温差不为0。差热分析就是测定试样与参比物的温差ΔT与温度T的关系。得到的曲线称为差热曲线或热谱图(Thermogram)结晶氧化熔融分解玻璃化ΔT放热吸热oT对于结晶高聚物，利用DTA可测定熔点，根据熔融锋的面积可计算出实际的熔融热ΔHf，还可由下式算出结晶度X=ΔHf×

100%

/ΔHf(其中ΔHf是完全结晶的熔融热)氧化峰氧化峰空气氮气熔融吸热峰分解吸热峰ΔT

0100500℃低压聚乙烯在空气中和氮气中的差热曲线0100200T℃100200T℃嵌段共聚乙丙聚合物无规共聚乙丙聚合物49%丙烯51%丙烯

用于研究共聚物的结构ΔTΔT差示扫描量热法(DSC)温差的大小与热效应有关，还与试样的堆积紧密度、传热速度、热容量等有关，很难用热谱图中的峰面积作定量处理。DSC它所测量的是在程序升温或降温过程中，试样和参比物的温度始终保持相同的情况下，两者所需要的热量补偿的差别。实际测量的是装在试样和参比物托架下面两只电热器的热功率之差随时间的变化［dQ/dt∽t］，如果升温速度是恒定的，也就是热功率之差随温度的变化［dq/dt∽T］

ΔQ=∫dt

如果用已知热容的样品事先标定仪器常数，就可计算出ΔQ的绝对值。DSC能进行定量计算，尤其在测定结晶度，结晶动力学，反应动力学等方面比DTA更为有效。dQdt膨胀计法：(DM)试样体积变化与温度的关系hTgT4.3.5溶度参数和表面能P98–99表4-5和表4-64.3.6配伍相容性聚合物之间或聚合物与增塑剂之间的相容性以Tg(DSC法，DTA法)或软化温度Ts(TMA法)来评估，两者相容，则混合物的Tg处在两者的Tg之间；部分相容，则可能有两个Tg。

Ts=Toe-KsNTs加增塑剂的软化温度N为增塑剂的摩尔分数

To纯聚合物软化温度Ks软化点下降系数4.3.7生物粘附性纤维素衍生物可用作生物或粘膜粘着剂。4.3.8热致凝胶化和昙点P1004.3.9液晶的形成4.4药用纤维素衍生物各论

4.4.1纤维素酯类

(一)醋酸纤维素纤维素的醋酸酯是在50℃用硫酸作cat，在冰醋酸或CH2Cl2溶液中，用醋酸酐来乙酰化而制造的。在温和的条件下，仅能得到完全乙酰化和未乙酰化分子的混合物。

在酯化之前，撕碎的纤维素用30-40%的醋酸溶胀2-3h，此时由于反应放热，温度升至50℃。在乙酰化中，伯羟基首先被硫酸酯化，然后硫酸酯转化成醋酸酯。此时仲乙酰基才开始转化。(二)纤维醋法酯(CAP)部分乙酰化的纤维素的酞酸酯，含乙酰基17.0%-26.0%，含酞酰基(C8H5O3)30.0%-36.0%，含游离的酞酸不得超过0.6%。CAP作为肠溶包衣材料。(三)醋酸纤维素丁酸酯(CAB)制法与醋酸纤维素相似，其中部分乙酰基为丁酰基所代替。CAB可作为三醋酸纤维素的代用品。工业上用作心电图纸的表面涂料。4.4.2纤维素醚类

纤维素醚是从碱纤维素制造的，因为碱能扩张纤维素的晶格，从而使纤维素的羟基易起反应。(一)羧甲基纤维素钠(CMCNa)、交联羧甲基纤维素钠(CCNa)和羧甲基纤维素钙(CMCCa)P105–106制法及应用(二)甲基纤维素MCP107(三)乙基纤维素ECP108–110(四)羟乙基纤维素HECP110–111(五)羟丙基纤维素(HPC)和低取代羟丙基纤维素(L-HPC)P111–112(六)羟丙甲纤维素HPMCP113–1144.4.3纤维素醚的酯类(一)羟丙甲纤维素酞酸酯HPMCPP114–115(二)醋酸羟丙基甲基纤维素琥珀酸酯HPMCASP116–117

4.5其他天然药用高分子材料

4.5.1阿拉伯胶

阿拉伯胶病树的分泌物干燥后称为阿拉伯树胶。其中的多糖主要是(1→3)键合的D-吡喃半乳糖单元，重复单元中有一个或二个在C-6位置被各种侧基所取代。

主要用作食品的增稠剂，但也用于药物、化妆品、纺织工业以及制造粘合剂和墨水。OHOHOHOHCH2OHD-吡喃半乳糖OHOHOHOHCH2OH4.5.2明胶(gelatin