第五章药用合成高分子解析

第一节 聚乙烯基类高分子
丙烯酸类均聚物和聚丙烯酸钠
化学结构和制备 1、来源：是由丙烯酸单体加成聚合物生成的高分子， 用氢氧化钠中和后得到聚丙烯酸钠。
2、化学结构：
PAA
[CH2-CH]n C=O
PPA-Na
[ CH2-CH]n C=O
OH
ONa
第一节 聚乙烯基类高分子
丙烯酸类均聚物和聚丙烯酸钠
3、制备：自由基聚合
升高反应温度以及提 高单体和引发剂的浓 度均使聚合物分子量 减少。
第一节 聚乙烯基类高分子
丙烯酸类均聚物和聚丙烯酸钠
性状
聚丙烯酸是硬而脆的透明片状固体或白色粉末，遇水 易溶胀和软化，在空气中易潮解，玻璃化转变温度（Tg） 102℃，随着分子中羟基被中和，Tg逐渐升高，聚丙烯酸 钠的Tg可达251℃。聚丙烯酸钠的性质与羧基的解离性和 反应性有很重要的关系。
第一节 聚乙烯基类高分子
（2）溶液聚合 肠溶液Ⅱ、Ⅲ号树脂和胃溶型Ⅳ号树脂系用本 法制备。一般过程是将共聚单体及引发剂溶解 在适宜有机溶剂中，通常选择低毒性的乙醇或 乙醇—水溶液，在60～70℃反应即有聚合物生 成。在低浓度醇液中，树脂不断沉淀析出；或 者在高浓度醇液中，待反应终止向后反应体系 加入足量水稀释使树脂析出。经过滤分离，用 水充分浸洗，洗去残余单体和引发剂，烘干粉 碎即得。该法生产的树脂系白色或浅黄色条状 或颗粒状固体，具有很好的贮存稳定性，适合 用有机溶剂溶解成不同浓度使用。
第一节 聚乙烯基类高分子
2.制备 甲基丙烯酸、甲基丙烯酸酯和丙烯酸 酯等单体在光热、辐射线或引发剂条件 下均容易共聚，反应中有大量热放出。 在药用树脂的生产中，一般是用过硫酸 盐引发；可视最终成品要求，分别采用 乳液聚合、溶液聚合和本体聚合等制备。
第一节 聚乙烯基类高分子
（1）乳液聚合 各种丙烯酸树酯胶乳液（Latex）均可采 用乳液聚合制备。例如，胃崩型丙烯酸树 脂胶乳液的生产过程是将部分蒸馏水加入 反应锅内，在搅拌下加入定量的1.4%十二 烷基磺酸钠溶液和确定比例的共聚单体， 加热至60℃，投入计算量0.36%过硫酸钾 溶液，继续加热直至出现聚合热，及时冷 却并维持温度在90～95℃反应60min，冷 至室温，调节水量成规定浓度（通常固含 量为30%）即得。乳胶漆也可采用其他物 理方法（如溶剂转换法等）制备。
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丙烯酸类均聚物和聚丙烯酸钠 毒性
对人体无毒，摄入不消化，对皮肤亦未见刺激 性。单体应小于1%，低聚物应小于5%
丙烯酸单体危害性及安全措施：
R20/21/22： Harmful by inhalation, in contact with skin and if swallowed.-吸入、与皮肤接触和吞食是有害的 R35：Causes severe burns.-引起严重灼伤 R50：Very toxic to aquatic organisms.-对水生生物有极高毒性 S26：In case of contact with eyes, rinse immediately with plenty of water and seek medical advice.-眼睛接触后，立即用大量水冲洗并征 求医生意见 S36/37/39：Wear suitable protective clothing, gloves and eye/face protection.-穿戴适当的防护服、手套和眼睛/面保护 S45、S61
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丙烯酸类均聚物和聚丙烯酸钠 粘度和流变性
分子链越舒展，粘度也越大。在低pH和盐溶液中，聚 合物的粘性均减小。升高溶液温度亦有类似影响。 聚丙烯酸及其钠盐的水溶液呈现假塑性流体性质。 在高剪切力下溶液的粘度显著下降，聚合度越高以及溶液 浓度越大，该种流变性质越明显，并表现出较强的触变 性。具备类似凝胶的性质。
丙烯酸单体易溶于水， 在光、热或过氧化物 等条件下迅速聚合并 放出大量的热。
温度控制在 50 ℃并控 制单体加入速度，可 以合成分子量高达百 万的聚丙烯酸。
反应类型：聚合反应 反应温度：50～100℃ 反应体系：在水溶液中进行 引 发 剂：过硫酸钾、过硫 酸铵或过氧化氢
反应中加入异丙醇、 次磷酸钠或巯基琥珀 酸钠等链转移剂能调 节聚合物的链长。
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丙烯酸类均聚物和聚丙烯酸钠 应用
1.聚丙烯酸和聚丙烯酸钠主要在软膏、乳膏、搽剂、 巴布剂等外用药剂及化妆品中用作基质、增稠剂、分散 剂、增粘剂。 2.新型药物控释材料：多肽及蛋白质的口服或粘膜 制剂、压敏胶等。
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交联聚丙烯酸钠
化学结构和制备 1、来源：以丙烯酸钠为单体，在水溶性氧化还原引发 体系和交联剂存在下经沉淀聚合形成的水不溶性聚合物
2、化学结构：
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交联聚丙烯酸钠
性质
1、吸水性：交联聚丙烯酸钠是一种高吸水性树脂材料。 在水中不溶，但能迅速吸收自重数百倍的水分而溶胀 2、吸水机理：非一般的毛细管现象。在交联的网络结 构内，羧酸基团仍可吸引与之配对的可动离子和水分子， 产生很高的渗透压，结构内外的渗透压差和聚电解质对 水的亲和力，促使大量水迅速进入树脂内。
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卡波沫
应用 ⒋缓释控释材料
卡波沫的缓释、控释作用在于其溶胀与形成凝胶的性质。 本品可与碱性药物生成盐并形成可溶性凝胶发挥缓释、控 释作用，特别适合与制备缓释液体制剂，如滴眼剂、滴鼻剂 等，同时还可发挥掩味作用。 近年来常利用卡波沫制备粘膜粘附片剂以达到缓释效果， 聚合物大分子链可以与粘膜糖蛋白大分子相互缠绕而维持常 长时间粘附作用，与一些水溶性纤维素衍生物配伍使用有更 好的效果。
C12H21O12]m
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卡波沫：性质
性状
卡波沫是一种白色、疏松、酸性、引湿性强、微有特异臭的粉末，通常 含水量高可达2%，平均粒径为2～7μm。
溶解、溶胀、凝胶特性
卡波沫分子中存在大量的羧酸基团，具有一定的亲水性，可分散于水， 1%水分散液的pH为2.5～3.0，卡波沫在水中迅速溶胀，但不溶解，表现出很 低的粘性。 卡波沫分子溶胀、溶解及粘度变化的原因在于分子中存在的大量羧基基 团 。粉末状的卡波沫分子链卷曲很紧，而一旦分散于水，其分子即和水合分 子链产生一定程度的伸展而溶胀，溶液粘度很低；当用碱中和时，分子中的 羧基解离，长链进一步伸展，分子体积增大1000倍之多，形成弥漫状结构， 出现粘度很快增加的现象。
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聚丙烯酸水凝胶
第一节 聚乙烯基类高分子
卡波沫
化学结构和制备 1、来源：卡波沫900系列为聚丙烯酸钠与蔗糖的烯 丙基醚或季戊四醇（pengtaerythritol）的烯丙基 醚，系在苯液、醋酸乙酯或醋酸乙酯与环己烷混合 液中交联而成 2、化学结构：
[CH2-CH]n [C3H2 COOH
第一节 聚乙烯基类高分子
卡波沫：性质
溶解、溶胀、凝胶特性
第一节 聚乙烯基类高分子
卡波沫
乳化、稳定作用
一方面由于其分子中存在亲水与硫水部分，因而具 有乳化作用;另一方面它可在较大范围内调节两相粘度， 大部分型号均可采用，这是卡波沫运用于乳剂系统的 最大优点。 卡波沫部分用水溶性无机碱中和、部分用油溶性(长 链)有机胺中和是发挥其稳定作用的关键。上述分步中 和的结果形成了两种具有不同溶解性能的盐类，即可 溶于水相的钠盐和可溶于油相的胺盐，它们在乳剂系 统的水相和油相之间发挥桥梁作用，从而形成了化学 及物理稳定性极佳的乳剂。
第一节 聚乙烯基类高分子
卡波沫
稳定性 固态卡波沫较稳定， 104 ℃加热 2h 不影响其性能，但 260℃加热30min完全分解。 卡波沫宜中和后使用，中和后的聚合物凝胶在正常情 况下不水解或氧化，反复冻熔也不致破坏。 与聚丙烯酸相似，过量盐类电解质可影响分子间的静 电斥力，使卡波沫凝胶崩散，溶液或凝胶的粘性随之下降； 碱土金属离子以及阳离子聚合物等均可与之结合上生成不 溶性盐。
第一节 聚乙烯基类高分子
（3）本体聚合 德国 Rohm 药厂的渗透型树脂 Eudragit RL 100 和SR 100系用这种方法制备。一般过程是将共 聚单体与过氧化物均匀混合，在低温条件下可 引发聚合。反应中必须迅速消除聚合热，否则 易导致丙烯酸酯单体的支化聚合和交联。反应 得到的共聚物经热熔后挤压并冷却成约 4mm×2mm大小白色或半透明颗粒，残余单体和 引发剂可在热熔过程中除去。 该类产品可以溶解后使用，也可以直接在 热水中分散成乳胶液使用。据认为，渗透型树 脂中的氯化铵基及疏水主链使大分子具有较强 的表面活性，在水分散液中作为自乳化剂而形 成稳定胶乳液。
第一节 聚乙烯基类高分子
丙烯酸类均聚物和聚丙烯酸钠 化学反应性
聚丙烯酸可以被氢氧化钠中和，也可以被氨水、 三乙醇胺、三乙胺等弱碱性物质中和。多价金属的 碱中和聚丙烯酸生成不溶性盐。 在较高温度下，聚丙烯酸可以与乙二醇、甘油、 环氧烷烃等发生酯键结合并形成交联型水不溶性聚 合物 。 分子内脱水形成酸酐、进一步加热至环酮直至 分解。聚丙烯酸钠则具有较好的耐热性。
第一节 聚乙烯基类高分子
（二）性质 1.玻璃化转变温度（Tg） 肠溶型甲基丙烯酸/甲基丙烯酸甲酯共聚物 （肠溶型Ⅱ、Ⅲ号树脂）在Tg在160℃以上， 胃崩型丙烯酸树脂的Tg却低达-8℃，渗透型 丙烯酸树脂的Tg介于二者之间，约在55℃左 右。虽然三类树脂均具有良好成膜性，但Tg 较高的树脂表现出显著刚性，所形成的膜脆 性较大。这一差异归结于他们的结构特性。
第一节 聚乙烯基类高分子
卡波沫
应用
⒈ 粘合剂量、与包衣材料 用作颗粒剂和片剂的粘合剂，常用量为0.2％～10.0％；用作包衣材料具有 衣层坚固、细腻和滑润感好的特点。
⒉ 局部外用制剂基质 用作软膏、洗剂、乳膏剂、栓剂或亲水性凝胶剂的基质（常用量0.5%～ 3%）,具有优良的流变学性质与增湿润滑能力,搽于皮肤表面具有特别的细 腻滑爽感,在皮肤上铺展良性良好. ⒊ 乳化剂增稠剂和助悬剂 卡波沫具有交联的网状结构,特别适合用作助悬剂(常用量0.5%～1%)，0.4% 的Carbomer940的助悬效果与2.3%CMC或6.0%黄原胶相当；Carbomer1342是 一种新型的高分子乳化剂，其他型号也具有一定的辅助乳化剂作用（常用 量0.1％～0.5％）。