药用高分子材料上课讲义

绪论1、药用高分子材料是具有生物相容性且经过安全性评价的应用于药物制剂的一类高分子辅料。

2、高分子材料在药物制剂中的用途药物制剂的辅料高分子前体药物药物制剂的包装材料高分子结构合成化学反应CH 2CHCl n1、重复单元(Repeating unit)是高分子链的基本组成单位。

链节（1ink ）形成结构单元的小分子化合物称为单体(Monomer)，单体是合成聚合物的原料。

n 为重复单元数，又称聚合度（degree of polymerization ）简称DP，平均值，衡量高分子的一个指标聚合物的分子量M= M0×DP2、均聚物：一种单体聚合而成的聚合物。

共聚物：有两种或两种以上单体聚合而成的聚合物。

3、加聚与缩聚的区别加聚：由单体加成而聚合起来的反应。

无小分子生成。

重复单元等于单体。

缩聚：单体间缩合脱去小分子而形成聚合物的反应。

有小分子生成。

重复单元不等于单体。

4、高分子化合物与小分子的区别巨大的分子量（104~107）。

分子间作用力。

无沸点，不能汽化，多以固体或粘稠液体形式存在。

独特的物理-力学性能。

大多数高分子具有机械强度。

多分散性，具有平均值的概念。

溶解前要经过溶胀过程，较小分子难溶。

5、高分子化合物分类按工艺和使用分类：塑料、橡胶和纤维按高分子主链结构分类：有机高分子、元素有机高分子、无机高分子按聚合反应分类：均聚物与共聚物按分子形态分类：线型高分子(高压)、支化高分子（低压）、体型高分子、星型高分子、梳型高分子6、高分子的命名习惯命名：淀粉、纤维素按单体名称命名：聚乙烯、聚丙烯商品名：硅油、普流罗尼系统命名1 找全所有结构单元形式。

2 排次序，确定重复结构单元。

3 按有机小分子的IUPAC命名规则命名重复结构单元。

4 在重复结构单元名称前加上“聚”。

英文缩写：PE,PVP,PLGA,PEG(PEO),PS,PV A7、高分子结构分子内结构：近程结构（一次结构）：是指单个大分子链结构单元的化学结构和立体化学结构（化学结构）远程结构（二次结构）：分子大小、构象。

分子间结构（聚集态）：晶态、非晶态、织态、取向8、高分子链的近程结构❖结构单元的化学组成❖键接方式头头连接、尾尾连接、头尾连接无规共聚、交替共聚、嵌段共聚、接枝共聚❖空间排列间规共聚物，等规共聚为，无规共聚物❖支化❖交联支链、交联、互穿、端基9、高分子的柔性主链因素：CO、CN、SiO键比CC键容易旋转；双键使得相邻的键容易旋转；共轭双键不易旋转侧链：侧链的存在一般降低柔性，而且侧链越强柔性降低愈多。

当侧链对称时柔性增加。

交联温度10、高分子的聚集状态结晶态与非结晶态共存，Tcmax=0.85Tm11、影响结晶的因素对称性越高越容易结晶链规整性越高越容易结晶分子间作用力：分子间相互作用较强的聚合物链的柔性较差，不易结晶温度支化12、取向模型取向：在外力作用下，分子链沿外力方向平行排列形成的结构。

分子取向单轴：单方向双轴：互相垂直整链：大尺寸取向链段：小尺寸取向性能变化机械强度在取向方向增大应力和收缩13、织态结构织态结构：不同聚合物之间或聚合物与其他成分之间堆砌排列问题共混：两种或两种以上的高分子材料加以物理混合的过程高分子合金：共混聚合物，嵌段聚合物和接枝聚合物内聚能：1mol分子聚集在一起的能量。

（内聚能越相近越容易共混，比例越相近越不易）14、聚合反应分为连锁聚合、逐步聚合连锁聚合：由引发，增长，终止等基元反应所构成的聚合反应。

烯类加聚（自由基、离子）逐步聚合：大分子形成的过程是逐步性的，分子量逐步增加。

（缩聚）15、自由基聚合反应与阴离子型聚合反应有什么区别⒈活性中心：自由基，阴离子⒉引发剂种类自由基聚合：采用受热易产生自由基的物质作为引发剂。

包括偶氮类：过氧类，氧化还原体系（易于分解、自由基活性高）阴离子聚合：采用易产生活性离子的物质作引发剂。

亲核试剂，主要是碱金属及其有机化合物⒊单体结构：自由基聚合：带有弱吸电子基的乙烯基单体阴离子聚合：带有强吸电子取代基的烯类单体⒋聚合机理：自由基聚合：有终止反应和链转移反应阴离子聚合：往往无链终止反应和链转移反应，添加其它试剂终止⒌机理特征：自由基聚合：慢引发、快增长、速终止阴离子聚合：快引发、快增长、无终止⒍溶剂的影响：自由基聚合：溶剂只参与链转移反应阴离子聚合：溶剂的极性和溶剂化能力，影响聚合反应速率和产物的立构规整性。

⒎反应温度：自由基聚合：取决于引发剂的分解温度50 -80 ℃阴离子聚合：引发活化能很小。

为防止链转移、重排等副反应，在低温聚合。

⒏阻聚剂种类自由基聚合：苯醌、氧阴离子聚合：极性物质水、醇，酸性物质，CO216论述线型缩聚反应的特点（1）逐步性：①缩聚反应没有特定的活性中心②反应体系中存在着分子量递增的一系列中间产物;延长聚合时间主要目的在于提高产物聚合度③官能团的反应活性只与官能团的种类有关，而与所连接的分子链的长短无关。

（2）成环性：缩聚反应通常在较高温度和较长时间内方能完成，往往伴有一些副反应，成环反应就是其副反应之一。

成环反应和成线反应是一对竞争反应，其与环的大小、分子链柔性、温度及反应物浓度有关。

（3）平衡反应。

17、反应程度指参加反应的官能团数目（N）与初始官能团数目(N0)的比值。

P18、凝胶化现象反应达到一定程度时，体系黏度突然上升，以致出现不溶的凝胶，称为凝胶化现象。

19、聚合反应本体聚合、溶液聚合、乳液聚合、悬液聚合（珠状聚合）、界面缩聚、辐射聚合缩聚：本体聚合、溶液聚合、界面缩聚20、聚合物的化学反应根据聚合度和侧基或端基的变化，聚合物的化学反应,可分为三类:聚合度基本不变（端基）聚合度变大（交联）聚合度变小（降解、解聚）21、影响官能团反应能力的因素结晶效应溶解度效应临近基团效应几率效应立构效应22、聚合物的降解与老化聚合物降解是指在热、光、机器力、化学试剂、微生物等外界因素作用下。

聚合物发生分子链无规断裂，侧基和低分子的消除等反应，致使聚合度和分子量下降的现象。

23、热降解解聚末端，链增长的逆反应，端基断裂，得到产物是原来单体及低聚物。

无规断裂取代基的消除24、其他降解光降解、机械降解、化学试剂分解25、生物降解反应聚合物在生物环境中（水、酶、微生物等作用下）大分子的完整性受到破坏，产生碎片或其他降解产物的现象。

（分子量下降）26、化学降解主链上不稳定键的断裂侧链断裂交联键断裂27、物理降解表面降解（非均匀降解）、本体降解（均匀降解）28、影响降解的因素化学键的类型结晶度和分子量亲水性和疏水性pH共聚物的组成酶降解残留单体和其他水分子物质的存在其它因素29、聚合物使用中存在老化现象（遮光剂、抗氧化剂）30、生物降解聚合物用于缓控释制剂物理性质➢分子量及多分散性➢玻璃化温度玻璃化温度应大于37℃➢机械强度➢溶解性➢渗透性➢可灭菌性➢载药量要适当，一般可加至30％～50％31、相对分子质量（分子量大，多分散）数均相对分子质量、重均相对分子质量、黏均相对分子质量32、分子量及分子量分布测定方法端基Mn 104黏度法Mŋ 104~ 107光散射法Mw 104~ 107分布的测定方法1、凝胶色谱法（分子量分布）2、相平衡分级法（溶解分级法、沉淀分级法）高分子材料的物理化学性质1、溶解与溶胀溶胀：溶剂分子渗入高分子内部，使其体积膨胀。

溶胀度：一定温度下，单位重量或体积的凝胶所能吸收液体的极限量分为有限溶胀和无线溶胀2、影响溶解的因素分子量大，溶解度小交联度大，溶解度小与聚集态有关，非晶态溶解度大晶态聚合物，先破坏晶格，方能溶解分子量相同的聚合物，支链的比线型的更易溶解吉布斯能小于零才能溶解3、溶剂的选择原则溶剂参数原则（非极性）极性相似原则（极性）溶剂化原则4、为什么极性结晶高聚物的溶解，除了用加热方法使其溶解之外，也可在常温下加强极性溶剂使之溶解？因为极性结晶聚合物中的非晶相部分与强极性溶剂接触时，产生放热效应，放出的热使结晶部分晶格被破坏，然后被破坏的晶相部分就可与溶剂作用而逐步溶解。

5、高分子运动的特点❖运动单元的多重性❖高分子热运动是松弛过程，它具有时间的依赖性❖高分子热运动与温度有关（激发该运动单元、使高分子物质的体积膨胀）6、高分子的物理状态玻璃态、高弹态、粘流态7、玻璃态转变温度聚合物在玻璃态和高弹态之间的转变称为玻璃化转变，其对应的转变温度称为玻璃化转变温度，通常以Tg表示。

8、高分子的热一形变曲线图中分为五个区,分别为玻璃态、玻璃化转变区、高弹态、粘流转变区、粘流态9、影响Tg因素☐主链☐取代基的空间位阻和侧链的柔性☐分子间作用力●侧链的极性●氢键●离子键▪共聚无规共聚: 一个Tg 均聚物之间接枝/嵌段共聚: 相容，一个Tg▪交联▪分子量▪增塑剂（减小）10、粘流温度（Tf）11、聚合物粘性流动的特点高分子流动是通过链段的位移运动来完成的高分子流动不符合牛顿流体的流动规律高分子流动时伴有高弹形变12、弹性模量应变:材料在受外力作用而又不产生惯性移动时,物体响应外力所产生的形变称为应变应力:材料变形时,其内部产生与外力相抗衡的力,称为应力弹性模量(杨氏模量)=应力/应变13、粘弹性蠕变、应力松弛、内耗14、凝胶（gel）是一类溶胀的三维网状高分子15、凝胶的分类根据交联键性质的不同分为：化学凝胶，不熔融，又称不可逆凝胶；物理凝胶，可溶解，又称可逆凝胶。

根据凝胶中含液量的多少分为冻胶，液体含量多和干凝胶，液体含量少16、胶凝作用高分子溶液转变为凝胶的过程称为胶凝作用影响因素高分子溶液浓度、温度和电解质类型与含量17、凝胶的性质触变性凝胶与溶胶相互转化的过程称为触变性溶胀性凝胶吸收液体后自身体积明显增大的现象脱水收缩性凝胶在低蒸气压下保存，液体缓慢地自动从凝胶中分离出来的现象透过性凝胶与流体性质相似，可以作为扩散介质18、水凝胶是一种能在水中显著溶胀，并保留大量水分的亲水性凝胶（普通水凝胶、智能水凝胶）19、药物通过聚合物的扩散储库装置、骨架装置20、Fick第一定律J=D dc/dxJ溶质流量C溶质浓度x垂直于有效扩散面积的位移D 溶质扩散系数21、药物的非Fick扩散非Fick扩散主要发生在玻璃态的亲水聚合物体系药用天然高分子材料一、淀粉多个葡萄糖分子以α-1，4-糖苷键首尾相连而成,在空间呈螺旋状结构1、直链淀粉以α-1,4苷键连接的葡萄糖单元线性聚合物分子量为3.2*104-1.6*105，相当于聚合度n为200-980直链淀粉由于分子内氢键作用，链卷曲成螺旋形每个螺旋圈大约有6个葡萄糖单元2、支链淀粉由D-葡萄糖聚合而成分支状淀粉支链淀粉的分子量较大，是直链淀粉的3倍以上根据分支程度的不同，平均分子量范围在1000万-2亿，相当于聚合度为5万-100万一般认为每隔15个单元，就有一个α-1,6苷键接出的分支小分支>50, 形状如高粱穗3、结构性质淀粉为半结晶聚合物线性直链淀粉分子为无定型支链淀粉为部分结晶淀粉颗粒中的结晶区域散布于连续的无定型之中（双折射现象）4、溶解性不溶于乙醇、多数有机溶剂和水直链淀粉又称可溶性淀粉，溶于热水后成胶体溶液，容易被人体消化支链淀粉不溶于热水中5、预胶化（糊化）在60-70℃具有从结晶向无定型的转变的过程叫做胶化，胶化温度是一个临界点长时间存放后出现不透明甚至沉淀的现象称为老化6、显色反应淀粉遇碘呈蓝色非化学反应直链淀粉为蓝色支链淀粉为紫红色由于碘分子进入淀粉螺旋圈中央空穴内，通过范德华力，形成淀粉-碘络合物7、应用主要可作为粘合剂、稀释剂和崩解剂8、淀粉崩解作用机理与水接触后膨胀，直链淀粉是淀粉膨胀崩解性质的成分(螺旋－线形)淀粉的毛细管作用颗粒与颗粒之间的排斥力与淀粉的亲水性质崩解能力弱三、纤维素葡萄糖残基通过ß-1，4糖苷键连接而成纤维素为直链聚合物，结晶性强性质：化学反应性、氢键作用、吸湿性、溶胀性、机械降解特性、可水解性乙烯/聚氧丙烯共聚物）剂亲水基质增溶剂、乳化剂凝胶化作用是泊洛沙姆分子间形成氢键的结果表面活性剂附以三位数字组成的编号，前二位数乘以100为聚氧丙烯链段的分子量，后一位数为聚氧乙烯链段分子量在共聚物中所占比例。