第三章表面活性劑

1、第三章第三章表面活性劑表面活性劑基本要求：基本要求：1.掌握表面活性劑的概念和分類；掌握表 面活性劑的基本性質(zhì)和應(yīng)用。2.熟悉表面活性劑的生物性質(zhì)。3.了解表面活性劑的結(jié)構(gòu)。重點：重點：表面活性劑的概念、分類及其基本性質(zhì)和應(yīng)用難點：難點：表面活性劑的基本性質(zhì)第一節(jié)第一節(jié) 概述概述第二節(jié)第二節(jié) 表面活性劑的分類表面活性劑的分類 親水性親水性 據(jù)親水與親油性強弱分據(jù)親水與親油性強弱分 親油性親油性 無機無機 動物動物分類分類 化學組成分化學組成分 有機有機 天然天然 植物植物 合成合成第二節(jié)第二節(jié) 表面活性劑的分類表面活性劑的分類常用的表面活性劑分類如下：（一）陰離子表面活性劑1.高級脂肪酸鹽 通

2、式：RCOOM, 如硬脂酸鈉、鈣、鎂等。2.硫酸鹽 通式：ROSO3M，如十二烷基硫酸鈉、十六醇硫酸鈉等。3.磺酸鹽 烷基磺酸鹽通式：RSO3M，如二己基琥珀酸磺酸鈉。烷基苯基磺酸鹽通式：RC6H5SO3M，如十二烷基苯磺酸鈉等。4.膽鹽 如甘膽酸鈉、牛膽磺酸鈉等。 （二）陽離子表面活性劑 1.1.胺鹽型胺鹽型 RNH3+X-，R2NH2+X-，如氯，如氯芐甲乙胺等。芐甲乙胺等。 2.季銨鹽型季銨鹽型 R1R2N+R3R4X-，如潔爾滅、，如潔爾滅、新潔爾滅等。新潔爾滅等。 （三）兩性離子表面活性劑 1.氨基酸型氨基酸型 RNH2CH2CH2COO 2.磷脂類 磷脂類表面活性劑可用于醫(yī)藥品、營

3、養(yǎng)品、化妝品、食品中，有廣泛的應(yīng)用前途。磷脂可用于靜注用乳劑與脂質(zhì)體的制備，具有更重要的意義。磷脂是天然表面活性劑，含有磷脂酰膽堿、磷脂酰乙醇胺、磷脂酰絲氨酸等，將磷脂中主要的分子結(jié)構(gòu)式表示如下： 磷脂酰部分磷脂酰部分 頭基頭基 名稱名稱 縮寫縮寫磷脂酰膽堿磷脂酰膽堿 PC磷脂酰乙醇胺 PE磷脂酰色氨酸 PS磷脂酰甘油 PG磷脂酸 PA磷脂酰肌醇 PI其中，其中，R1與與R2是是C14至至C20羧酸，有時是不飽和酸。油酸和軟脂酸羧酸，有時是不飽和酸。油酸和軟脂酸是這些位置上最常見的取代基。一般常見的是這些位置上最常見的取代基。一般常見的X取代基是乙醇胺、取代基是乙醇胺、-O-(CH2)2-NH

4、2和膽堿、和膽堿、-O-(CH2)2-N+(CH3)3，磷脂酰膽堿也叫卵磷，磷脂酰膽堿也叫卵磷脂。脂。3.甜菜堿型甜菜堿型 通式：通式：R(CH3)2N+CH2COO-（四）非離子型表面活性劑 1.多元醇型 (1) 脫水山梨醇脂肪酸酯類（司盤型：Span）通式： 該表面活性劑為脂肪酸與山梨醇脫水而環(huán)合。其系列品種有span 20（脫水山梨醇單月桂酸酯），span 40 (脫水山梨醇單棕櫚酸酯)；span 60（脫水山梨醇單硬脂酸酯）；span 65（脫水山梨醇三硬脂酸酯）；span 80 （脫水山梨醇單油酸酯）；span 85 （脫水山梨醇三油酸酯）。 OOHOHOHCH2OOCR(2) 聚氧

5、乙烯脫水山梨醇脂肪酸酯類（吐溫型：聚氧乙烯脫水山梨醇脂肪酸酯類（吐溫型：Tween）通式：通式： 其系列品種有Tween 20（聚氧乙烯脫水山梨醇單月桂酸酯），Tween 40（聚氧乙烯脫水山梨醇單棕櫚酸酯），Tween 60（聚氧乙烯脫水山梨醇單硬脂酸酯），Tween 80（聚氧乙烯脫水山梨醇單油酸酯），Tween 85（聚氧乙烯脫水山梨醇三油酸酯）。 OCH2OOCRO(C2H4O)yHO(C2H4O)zHH(C2H4O)xO2.聚氧乙烯型(1) 酯型 通式：RCOOCH2(CH2OCH2)nCH2OH是聚氧乙烯二醇基；n是聚合度；是賣澤(Myrij)類表面活性劑，如聚氧乙烯40硬脂酸酯(

6、polyoxyl 40 stearate)。(2) 醚型 通式：RO(CH2OCH2)nH，是芐澤(Brij)類表面活性劑。如Brij 30與Brij 35是不同分子量的聚合物等。 3.聚氧乙烯聚氧丙烯型 泊洛沙姆，國外商品名（普朗尼克 pluronic）美國NF名Poloxamer，本品為聚氧乙烯丙烯嵌段共聚物，其化學結(jié)構(gòu)式為HO-(C2H4O)a-(CHCH2(CH3)O)b-(C2H4O)a-H其中b至少為15，(C2H4O)a，a為化合物總量的1080。 本品有很多種，從分子量1000到7000以上。泊洛沙姆是新型的優(yōu)良乳化劑、食品添加劑、增溶劑、分散劑、高級化妝品輔助劑，由于其無毒、

7、無抗原性、無致敏性、無刺激性、化學性質(zhì)穩(wěn)定、不溶血，是目前能應(yīng)用于靜脈注射乳劑的一種合成的乳化劑，在藥物制劑中得到普遍的重視和廣泛的應(yīng)用。 泊洛沙姆是各種不同分子量的聚氧乙烯聚氧丙烯的嵌段共聚物的一系列產(chǎn)品的總稱，但其單體比例可以調(diào)節(jié)變化，理論上可以有無數(shù)種此類產(chǎn)品，目前實際應(yīng)用的不下幾十種，其中以F68（Poloxamer188）最為常用。 泊洛沙姆以聚氧丙烯為親油基，聚氧乙烯為親水基?；衔锓肿恿恳约胺肿又协h(huán)氧乙烷或環(huán)氧丙烷含量的比例不同，其物理性質(zhì)也不同。4.蔗糖脂肪酸酯 藥用蔗糖脂肪酸酯(sucrose esters，簡稱SE)是國內(nèi)研制成功的一類非離子型表面活性劑。 這類化合物由蔗糖

8、分子中一個或數(shù)個羥基與脂肪酸（硬脂酸、軟脂酸、棕櫚酸等）酯化而成。SE是單酯、雙酯及三酯的混合物，改變其比例，其親水性就發(fā)生變化，同時HLB值也可在116內(nèi)范圍變化。由于SE分子中同時存在性質(zhì)相反的兩親性基團結(jié)構(gòu)，且保持一定的均衡性，因此具有較好的降低表面張力的作用。 其最大特點是無毒、無味、無嗅、無刺激性，在體內(nèi)能降解成脂肪酸和蔗糖，兼具營養(yǎng)價值。SE已被廣泛用于食品、日用化學及制糖等工業(yè)。五）高分子型表面活性劑 這類表面活性劑的相對分子質(zhì)量往往在數(shù)千以上，有時達數(shù)十萬；分子內(nèi)有極性和非極性部分，它又可分為非離子型、陰離子型、陽離子型和兩性離子型。 聚氧乙烯聚氧丙烯二醇醚是非離子型： 聚丙烯

9、酸鈉是陰離子型: CHCH3CH2O(C3H6O)m(C2H4O)nHO(C3H6O)m(C2H4O)nH(CH2CH)nCOONa聚-4-乙烯溴化十二烷基吡啶是陽離子型表面活性劑。常用的水溶性高分子化合物，如蛋白質(zhì)、樹脂、海藻酸鈉、羧甲基纖維素鈉、聚丙烯酰胺、聚乙二醇等，都是高分子表面活性劑。表面活性劑在溶液中超過一定濃度時會從單體（單個離子或分子）締合成為膠態(tài)聚合物，即膠束（或稱膠團）。開始形成膠束的濃度稱為臨界膠束濃度 (critical micelle concentration) 或稱臨界膠團濃度，用CMC表示。當溶液中形成膠束后溶液的性質(zhì)如滲透壓、濃度、界面張力、摩爾電導等都存在突

10、變現(xiàn)象，P38如圖3-1?，F(xiàn)在認為膠束的大小范圍相當窄，每個膠束約含有50200個單體。例如十二烷基硫酸鈉的膠束量在12000到40000之間，膠束量的大小隨離子強度的增加而增大。 圖 膠態(tài)電解質(zhì)溶液十二烷基硫酸鈉的性質(zhì) 離子型表面活性劑膠束離子型表面活性劑膠束 非離子型表面活性劑膠束非離子型表面活性劑膠束 高分子型表面活性劑膠束高分子型表面活性劑膠束 混合膠束混合膠束 （實線為在紙的水平面上，虛線為在紙的垂直面上）（實線為在紙的水平面上，虛線為在紙的垂直面上） 表面活性劑是由親水基團和親油基團所組成，其親水性和親油性的強弱是影響表面活性劑性能的主要因素。 每一種表面活性劑都有一定的親水基團具

11、有親水能力，并對親油基團的親油能力具有一定的平衡關(guān)系，這種關(guān)系稱親水親油平衡值9。(Hydrophile-lipophile balance)即HLB值，是個相對值。 Griffin提出用HLB值來表示某些非離子表面活性劑的親水性的大小。規(guī)定不含疏水基團的聚乙二醇HLB=20，而無親水基的石蠟的HLB=0。并以下式計算其它非離子表面活性劑的HLB值。 可以看出，親水基重量所占的比例越大時親水性也愈大。 也有規(guī)定親油性強的油酸的HLB值為1，而親水性強的油酸鈉的HLB值為18，由此可以相對地定出其他表面活性劑的HLB值。根據(jù)HLB值就可以大致估計該表面活性劑的用途。 HLB= 5)(100親水基

12、重量疏水基重量親水基重量 非離子型表面活性劑的HLB值約處于120之間，離子型表面活性劑的HLB值約處于140之間。HLB值是指定數(shù)，它反映的是表面活性劑分子中兩種基團的作用大小和平衡后的相互關(guān)系。表面活性劑的HLB值小則親油性強，HLB值大，則親水性強。 HLB值大小可以確定乳劑的類型，HLB值小的油溶性乳化劑可形成W/O型乳劑；HLB值較大的水溶性乳化劑可形成O/W型乳劑，但HLB值不能說明乳化能力的大小。 混合乳化劑的HLB值，對非離子型表面活性劑可按組成乳化劑的各成分重量百分比加以計算。 HLBA,B = HLBAA% + HLBBB%對于一個已知的或給定的油相，用不同HLB值的乳化劑

13、將其乳化時，必有一個HLB值為最適HLB值，此時形成的乳劑最穩(wěn)定。常用表面活性劑的HLB值如表9-1。HLB的測定方法，BABBAAABWWWHLBWHLBHLB化學組成化學組成商品名稱商品名稱HLB油酸油酸 1.0脫水山梨醇三油酸酯脫水山梨醇三油酸酯Span 851.8脫水山梨醇硬脂酸酯脫水山梨醇硬脂酸酯Span 652.1脫水山梨醇單油酸酯脫水山梨醇單油酸酯Span 804.3脫水山梨醇單硬脂酸酯脫水山梨醇單硬脂酸酯Span 604.7聚氧乙烯月桂酸酯聚氧乙烯月桂酸酯-2LAE-26.1脫水山梨醇單棕櫚酸酯脫水山梨醇單棕櫚酸酯Span 406.7脫水山梨醇單月桂酸酯脫水山梨醇單月桂酸酯Sp

14、an 208.6聚氧乙烯油酸酯聚氧乙烯油酸酯-4OE 47.7聚氧乙烯十二醇醚聚氧乙烯十二醇醚-4MOA 49.5二二十二烷基十二烷基二甲基氯化二甲基氯化銨銨 10.0十四烷基苯磺酸鈉十四烷基苯磺酸鈉ABS11.7油酸三乙醇胺油酸三乙醇胺FM12.0聚氧乙烯壬基苯酚醚聚氧乙烯壬基苯酚醚-9OP-913.0聚氧乙烯十二胺聚氧乙烯十二胺-5 13.0聚氧乙烯辛基苯酚醚聚氧乙烯辛基苯酚醚-10TritonX-10(Tx-10)13.5聚氧乙烯脫水山梨醇單硬脂酸聚氧乙烯脫水山梨醇單硬脂酸酯酯Tween 6014.9聚氧乙烯脫水山梨醇單油酸酯聚氧乙烯脫水山梨醇單油酸酯Tween 8015.0十二烷基三甲

15、基氯化銨十二烷基三甲基氯化銨DTC15.0聚氧乙烯十二烷聚氧乙烯十二烷-15 15.3聚氧乙烯脫水山梨醇棕櫚酸單聚氧乙烯脫水山梨醇棕櫚酸單酯酯Tween 4015.6聚氧乙烯硬脂酸酯聚氧乙烯硬脂酸酯-30SE 3016.0聚氧乙烯硬脂酸酯聚氧乙烯硬脂酸酯-40SE 4016.7聚氧乙烯脫水山梨醇月桂聚氧乙烯脫水山梨醇月桂酸單酯酸單酯Tween 2016.7聚氧乙烯辛基苯酚醚聚氧乙烯辛基苯酚醚-30Tx-3017.0油酸鈉油酸鈉鈉皂鈉皂18.2油酸鉀油酸鉀鉀皂鉀皂20.0十六烷基乙基嗎啉基乙基十六烷基乙基嗎啉基乙基硫酸鹽硫酸鹽阿特拉斯阿特拉斯G2632530十二烷基硫酸鈉十二烷基硫酸鈉AS40

16、注注表中化學名稱后的阿拉伯數(shù)代表氧乙烯基團數(shù)表中化學名稱后的阿拉伯數(shù)代表氧乙烯基團數(shù) （三）表面活性劑的刺激性：（三）表面活性劑的刺激性：外用制劑使用中考慮雖然各類表面活性劑都可以用于外用制劑，但長期應(yīng)用或高濃度使用可能出現(xiàn)皮膚或粘膜損害。例如季銨鹽類化合物濃度高于1%即可對皮膚產(chǎn)生損害，十二烷基硫酸鈉產(chǎn)生損害濃度為20%以上。吐溫類對皮膚和粘膜的刺激性很低，但一些聚氧乙烯醚類表面活性劑濃度在5%以上即產(chǎn)生損害作用。（四）表面活性劑的生物降解：（四）表面活性劑的生物降解：19天內(nèi)降解80%（二）影響增溶作用的因素：（二）影響增溶作用的因素：1.增溶劑性質(zhì)：具有相同親油基的表面活性劑增溶劑性質(zhì)：

17、具有相同親油基的表面活性劑對烴類及極性對烴類及極性有機物增溶大小順序有機物增溶大小順序非離子型非離子型 陽離子型陽離子型 陰離子型陰離子型屬于同系物，在相同濃度溶液中CMC值愈低或膠束體積愈大、碳鏈愈長，其增溶能力愈強。2.2.增溶質(zhì)（藥物）的性質(zhì)：增溶質(zhì)（藥物）的性質(zhì)：（1 1）極性的影響：）極性的影響： HLBHLB值值強極性、非極性藥物非離子型 增溶效果；極性小藥物非離子型 增溶效果；（2 2）結(jié)構(gòu)的影響：）結(jié)構(gòu)的影響：同一增溶劑隨藥物同系物烴鏈的同一增溶劑隨藥物同系物烴鏈的增溶能力增溶能力；不飽和化合物比對應(yīng)的飽和物更易溶解；不飽和化合物比對應(yīng)的飽和物更易溶解；藥物的環(huán)狀化合物的支鏈藥

18、物的環(huán)狀化合物的支鏈使增溶量使增溶量，但碳氫鏈支，但碳氫鏈支鏈鏈對溶解度影響小。對溶解度影響小。3 3）加入順序：）加入順序： 藥藥+ +增溶劑增溶劑混勻混勻+ +水稀釋水稀釋二者效果不同二者效果不同 增溶劑增溶劑+ +水水混勻混勻+ +藥藥4 4）增溶劑）增溶劑HLBHLB值：藥物性質(zhì)不同（極性）增溶值：藥物性質(zhì)不同（極性）增溶效果不同。效果不同。5 5）增溶劑用量：三元相圖可說明）增溶劑用量：三元相圖可說明。3.溫度的影響：溫度的影響：離子型溫度離子型溫度增溶量增溶量；含聚氧乙烯基的非離子型溫度含聚氧乙烯基的非離子型溫度增溶量增溶量 。 （三）對化學穩(wěn)定性的影響：與多方面因素有（三）對化學

19、穩(wěn)定性的影響：與多方面因素有關(guān)關(guān)（四）表面活性劑的復配（四）表面活性劑的復配復配定義：復配定義：表面活性劑相互間或與其他化合物的配合使用稱為復配。使用目的：使用目的：能大大增加增溶能力，減少表面活性劑使用量。1.與中性無機鹽的配伍與中性無機鹽的配伍2.有機添加物有機添加物3.水溶性高分子水溶性高分子4.表面活性劑混合體系表面活性劑混合體系二、乳化劑：二、乳化劑：EmulsifierEmulsifier乳化：在二種（或二種以上）不相混溶或部分混乳化：在二種（或二種以上）不相混溶或部分混溶液體組成的體系中，由于第三種成分的存在，溶液體組成的體系中，由于第三種成分的存在，使其中一種液體以細小液滴均勻分散在另一種液使其中一種液體以細小液滴均勻分散在另一種液體中，此過程體中，此過程乳化。乳化。 天然二親性物質(zhì)天然二親性物質(zhì)具有乳化作用物質(zhì)具有乳化作用物質(zhì)乳化劑乳化劑 表面活性劑表面活性劑表面活性劑表面活性劑HLBHLB值決定乳濁液類型值決定乳濁液類型HLBHLB值：值： 3 38 W/O8 W/OHLBHLB值：值： 8 818 O/W18 O/