药剂学第三章--表面活性剂要点.ppt

1 第三章第三章 表面活性剂表面活性剂 一、概念一、概念 界面：界面：物体相之间的交界面称为界面；物体相之间的交界面称为界面；表面：表面：固体或液体与气体之间的界面通常固体或液体与气体之间的界面通常称为表面；称为表面；液液-气、液气、液-液、固液、固-液、气液、气-固界面存在一定固界面存在一定的的界面张力界面张力或或表面张力表面张力；第一节第一节 表面活性剂表面活性剂 3 表面张力：使液体表面分子向内收缩至最小表面张力：使液体表面分子向内收缩至最小面积的一种力面积的一种力。表面活性：表面活性：使液体表面张力降低的性质使液体表面张力降低的性质。表面活性剂表面活性剂(surfactant)：能使液体的表面张：能使液体的表面张力显著下降的物质力显著下降的物质。如肥皂水溶液如肥皂水溶液。分子结构：分子结构：两亲分子两亲分子 亲水基亲水基hydrophilic group 憎水基憎水基hydrophobic group 能显著降低水的表面张力能显著降低水的表面张力 的物质为表面活性剂的物质为表面活性剂 Surface Active Material 00Conc.Conc.溶液浓度与表面张力的关系溶液浓度与表面张力的关系表面活性剂表面活性剂-概念概念 非表面活性剂 无机盐，蔗糖，甘露醇 非表面活性剂 醇，醛，酸，酯 表面活性剂 肥皂浓度在0.2%时 表面张力降至40 5 结构特征：结构特征：两亲性两亲性，一端为亲油的非极，一端为亲油的非极性烃链，性烃链，C数大于数大于8；另外一端为亲水的；另外一端为亲水的极性基团，羧酸，磺酸，氨基或胺基及极性基团，羧酸，磺酸，氨基或胺基及它们的盐。它们的盐。CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2OSO3-1 Na+1 6 表面活性剂在溶液中的正吸附表面活性剂在溶液中的正吸附 表面活性剂分子结构含有亲水基团和亲油基团表面活性剂分子结构含有亲水基团和亲油基团，当被溶于水中时当被溶于水中时，在低浓度时几乎集中于液体在低浓度时几乎集中于液体表面形成单分子层表面形成单分子层，其亲水基团插入水中其亲水基团插入水中，亲亲油基团向空中油基团向空中。表面活性剂在溶液表面层聚集的现象称为表面活性剂在溶液表面层聚集的现象称为正吸正吸附附。表面活性剂在溶液中的正吸附表面活性剂在溶液中的正吸附 表面活性剂的表面活性剂的作用原理作用原理 降低溶液表面张力的原理？降低溶液表面张力的原理？分子间存在着一种较弱作用力，叫分子间力。分分子间存在着一种较弱作用力，叫分子间力。分子间力源于分子的极性。子间力源于分子的极性。表面张力是分子力的一种表现。它发生在液体和表面张力是分子力的一种表现。它发生在液体和气体接触时的边界部分。气体接触时的边界部分。极性大极性大分子间力大分子间力大表面张力大表面张力大 表面活性剂：非极性部分代替了表面层液体分子表面活性剂：非极性部分代替了表面层液体分子（如水分子）（如水分子）表面层分子极性显著降低表面层分子极性显著降低分子分子间力减小间力减小表面张力降低表面张力降低 通常，由于环境不同，处于界面的分子与通常，由于环境不同，处于界面的分子与处于相本体内的分子所受力是不同的。在处于相本体内的分子所受力是不同的。在水内部的一个水分子受到周围水分子的作水内部的一个水分子受到周围水分子的作用力的合力为用力的合力为0，但在表面的一个水分子却，但在表面的一个水分子却不如此。因上层空间气相分子对它的吸引不如此。因上层空间气相分子对它的吸引力小于内部液相分子对它的吸引力，所以力小于内部液相分子对它的吸引力，所以该分子所受合力不等于零，其合力方向垂该分子所受合力不等于零，其合力方向垂直指向液体内部，结果导致液体表面具有直指向液体内部，结果导致液体表面具有自动缩小的趋势，这种收缩力称为表面张自动缩小的趋势，这种收缩力称为表面张力。力。图解表面张力图解表面张力 12 三三、表面活性剂的种类表面活性剂的种类 根据极性基团的解离性质进行分类：根据极性基团的解离性质进行分类：离子型表面活性剂离子型表面活性剂(阴离子型活性剂；阳离阴离子型活性剂；阳离子型活性剂子型活性剂，两性离子型两性离子型)；非离子型表面活性剂非离子型表面活性剂。混合型的混合型的 13 根据分子量大小进行分类根据分子量大小进行分类：低分子表面活性剂；低分子表面活性剂；高分子表面活性剂高分子表面活性剂如海藻酸钠如海藻酸钠、聚乙烯醇聚乙烯醇(PVA)、聚维酮聚维酮(PVP)、聚氧乙烯聚氧乙烯-聚氧丙烯共聚物聚氧丙烯共聚物(Poloxamer，Pluronic)等等 高分子表面活性剂降低表面张力的能力较小高分子表面活性剂降低表面张力的能力较小，增溶能力和渗透力弱增溶能力和渗透力弱，乳化能力较强乳化能力较强。14(一一)阴离子型表面活性剂阴离子型表面活性剂 起表面活性作用部分是阴离子起表面活性作用部分是阴离子，即带负电荷即带负电荷。1、肥皂类肥皂类 通式：通式：(RCOO)n-Mn+脂肪酸盐脂肪酸盐。分类：一价金属皂分类：一价金属皂(钾钾、钠皂钠皂)；二价或多价皂；二价或多价皂(铅铅、钙钙、铝皂铝皂)；有机胺皂；有机胺皂(三乙醇胺皂三乙醇胺皂)。性质：具有良好的乳化能力性质：具有良好的乳化能力，易被酸及多价盐破坏易被酸及多价盐破坏，电解质使之盐析电解质使之盐析。应用：具有一定的刺激性应用：具有一定的刺激性，只供外用只供外用。一 离子表面活性剂 15 2、硫酸化物硫酸化物 通式：通式：R O SO3-M+硫酸化油硫酸化油，高级脂肪醇硫酸高级脂肪醇硫酸脂类脂类。分类：硫酸化油分类：硫酸化油(硫酸化蓖麻油称土耳其红油硫酸化蓖麻油称土耳其红油)；硫酸化脂肪醇脂硫酸化脂肪醇脂(十二烷基硫酸钠十二烷基硫酸钠，SDS，SLS)。性质：可与水混溶性质：可与水混溶，为无刺激的去污剂和润湿为无刺激的去污剂和润湿剂；乳化性很强剂；乳化性很强，稳定稳定、耐酸耐酸、钙钙，易与一些大易与一些大分子阳离子药物发生沉淀分子阳离子药物发生沉淀。应用：代替配皂洗涤皮肤；有一定刺激性应用：代替配皂洗涤皮肤；有一定刺激性，用用于外用软膏的乳化剂于外用软膏的乳化剂。16 3、磺酸化物磺酸化物 通式：通式：R SO3-M+分类：分类：脂肪族磺酸化物脂肪族磺酸化物，如二辛琥珀酸脂磺酸钠；烷如二辛琥珀酸脂磺酸钠；烷基芳基磺酸化物基芳基磺酸化物，如如十二烷基苯磺酸钠十二烷基苯磺酸钠，常用洗涤剂常用洗涤剂；烷；烷基苯磺酸化物；胆酸盐基苯磺酸化物；胆酸盐，如牛磺胆酸钠如牛磺胆酸钠。性质：性质：水溶性水溶性,耐酸耐酸、钙钙、镁盐性比硫酸化物差镁盐性比硫酸化物差,不易不易水解水解。应用：应用：用作胃肠脂肪的乳化剂和单脂肪酸甘油酸的增用作胃肠脂肪的乳化剂和单脂肪酸甘油酸的增溶剂；较好的洗涤剂溶剂；较好的洗涤剂。17(二二)阳离子型表面活性剂阳离子型表面活性剂 起作用的是阳离子称阳性皂起作用的是阳离子称阳性皂。1、结构：含有一个五价氮原子结构：含有一个五价氮原子。2、特点：良好的表面活性特点：良好的表面活性，很强的杀菌作用很强的杀菌作用。3、应用：杀菌应用：杀菌、防腐防腐、皮肤皮肤、粘膜手术器械的消毒粘膜手术器械的消毒。4、常用品种：常用品种：苯扎氯铵苯扎氯铵(洁尔灭洁尔灭)：常用浓度：常用浓度0.01-0.02%杀菌力强稳定可降低溶液的表面张力杀菌力强稳定可降低溶液的表面张力。苯扎溴铵苯扎溴铵(新洁尔灭新洁尔灭)18(三三)两性离子型表面活性剂两性离子型表面活性剂 分子上同时具有正负电荷的表面活性剂，分子上同时具有正负电荷的表面活性剂，随介随介质的质的pH可成阳或阴离子型。可成阳或阴离子型。分类及常用品种分类及常用品种 卵磷脂：卵磷脂：天然的，注射用乳天然的，注射用乳剂和脂质体的主要剂和脂质体的主要辅料。辅料。氨基酸型和甜菜碱型两性离子型表面活性剂：氨基酸型和甜菜碱型两性离子型表面活性剂：合成的。合成的。19 最大优点：最大优点：适用于任何适用于任何pH溶液溶液，在等电在等电点时也无沉淀点时也无沉淀。性质：性质：碱性水溶液中呈阴离子性质碱性水溶液中呈阴离子性质，起泡性良起泡性良好好、去污力亦强；酸性水溶液中呈阳离去污力亦强；酸性水溶液中呈阳离子性质子性质，杀菌力很强杀菌力很强，毒性小毒性小。20 二二 非离子型表面活性剂非离子型表面活性剂 在水溶液中不是解离状态故称之在水溶液中不是解离状态故称之。1、结构组成：结构组成：亲水基团亲水基团(甘油甘油、聚乙二醇聚乙二醇、山梨醇山梨醇)；亲油基团亲油基团(长链脂肪酸长链脂肪酸、长链脂肪醇长链脂肪醇、烷基或芳基烷基或芳基)；酯键酯键、醚健醚健。2、性质：毒性性质：毒性、溶血作用较小溶血作用较小，化学上不解离化学上不解离，不易受不易受电解质电解质、pH值的影响；能与大多数药物配伍值的影响；能与大多数药物配伍，应用广应用广泛泛(外用外用、内服内服、个别可注射个别可注射)。3、亲水亲油平衡值：亲水亲油平衡值：HLB小小，亲脂性强亲脂性强。脂肪酸甘油酯脂肪酸甘油酯 脂肪酸山梨坦（司盘、脂肪酸山梨坦（司盘、Span）聚山梨酯（吐温、聚山梨酯（吐温、Tween)聚氧乙烯脂肪酸酯（卖泽、聚氧乙烯脂肪酸酯（卖泽、Myrij）聚氧乙烯脂肪醇醚（苄泽、聚氧乙烯脂肪醇醚（苄泽、Brij）聚氧乙烯聚氧乙烯-聚氧丙烯共聚物（泊洛沙姆、聚氧丙烯共聚物（泊洛沙姆、Poloxamer）商品商品 名为普朗尼克（名为普朗尼克（Pluronic）4非离子表面活性剂 主要用作主要用作W/O型辅型辅助乳化剂助乳化剂 HLB值：值：1.88.6 W/O型乳化剂型乳化剂 HLB值：值：8 增溶剂、润湿剂、增溶剂、润湿剂、O/W型乳化剂型乳化剂 HLB值较高，值较高，作增溶剂、作增溶剂、O/W型乳型乳化剂化剂 Poloxamer188系系O/W型乳化剂，可用型乳化剂，可用于静脉乳剂于静脉乳剂 22 脂肪酸山梨坦：脂肪酸山梨坦：司盘类司盘类Span，即脱水山梨醇脂肪即脱水山梨醇脂肪酸酯酸酯 山梨糖醇及其单酐和二酐山梨糖醇及其单酐和二酐+各种脂肪酸各种脂肪酸Spans(混合物混合物)根据脂肪酸品种数量不同分为：根据脂肪酸品种数量不同分为：应用应用：HLB 1.83.8，因其亲油性较强因其亲油性较强，一般用作一般用作W/O乳剂乳剂的乳化剂的乳化剂。用于搽剂用于搽剂，软膏软膏，亦可作为乳亦可作为乳剂的辅助乳化剂剂的辅助乳化剂。酸碱酶的作用下易水解酸碱酶的作用下易水解。Span-20-40-60 65-80-85 脂肪酸 单月桂 单棕榈 单硬脂 三硬脂 单油 三油 23 聚山梨酯聚山梨酯(polysorbate)：吐温吐温Tweens：即聚氧乙烯脱水山梨醇即聚氧乙烯脱水山梨醇脂肪酸酯脂肪酸酯 脱水山梨醇脂肪酸酯脱水山梨醇脂肪酸酯+环氧乙烷环氧乙烷Tweens(亲水性化合物亲水性化合物),有一次和二有一次和二次脱水次脱水，故为混合物故为混合物。脂肪酸品种和数量不同分为：脂肪酸品种和数量不同分为：应用：亲水性大大增加应用：亲水性大大增加，一般用作一般用作O/W乳剂乳剂的乳化剂的乳化剂，用作增用作增溶剂溶剂、分散剂和润湿剂分散剂和润湿剂。HLB值值:8-16.吐温类由于聚氧乙烯基的存在易与尼泊金吐温类由于聚氧乙烯基的存在易与尼泊金、洁尔灭洁尔灭、苯甲酸等防腐剂络合而失活苯甲酸等防腐剂络合而失活。酸碱酶的作用下易水解酸碱酶的作用下易水解。Tween-20-40-60 65-80-85 脂肪酸 单月桂 单棕榈 单硬脂 三硬脂 单油 三油 24 25 第二节第二节 表面活性剂的基本特性表面活性剂的基本特性 一一、胶束胶束(micelles)溶液的表面正吸附达到饱和后溶液的表面正吸附达到饱和后，当溶液内表面活性当溶液内表面活性剂分子数目不断增加时剂分子数目不断增加时，分子转入溶液中分子转入溶液中，其疏水其疏水部分相互吸引部分相互吸引，缔合在一起缔合在一起。表面活性剂分子自身依靠范德华力相互聚集表面活性剂分子自身依靠范德华力相互聚集，形成形成亲油基向内亲油基向内，亲水基向外亲水基向外，在水相中温度分散在水相中温度分散，大