药用高分子-2幻灯片.ppt

Guangxi Normal University 回顾回顾 高分子的定义 1.分子量大于104 2.常见的高分子：塑料，橡胶，纤维 高分子命名 1.单体：PE 2.商品名:涤纶 3.IUPAC 高分子的分类 1.来源 2.主链 3.用途等 Guangxi Normal University 高分子结构高分子结构 结构单元的化学组成、结构单元的化学组成、连接顺序、立体构型，连接顺序、立体构型，以及支化、交联等以及支化、交联等 高分子链的形态（构象）高分子链的形态（构象）分子量及分布（分子量及分布（统计方法统计方法）链结构链结构 聚集态结构聚集态结构 三级结构三级结构 晶态、非晶态、取向态、晶态、非晶态、取向态、液晶态及织态等。液晶态及织态等。一级结构一级结构 近程结构近程结构 二级结构二级结构 远程结构远程结构 Guangxi Normal University 3 按单体和聚合物按单体和聚合物的组成结构变化的组成结构变化分类分类 按聚合机理分类按聚合机理分类 加聚反应加聚反应 缩聚反应缩聚反应 逐步聚合逐步聚合 连锁聚合连锁聚合 聚合反应聚合反应 自由基聚合自由基聚合 阳离子聚合阳离子聚合 阴离子聚合阴离子聚合 配位离子聚合配位离子聚合 Guangxi Normal University 4 高分子的化学反应高分子的化学反应 高聚物在物理及化学等因素下，发生引起化学结构和化学性质变化的反应 1839 天然橡胶硫化 1845 硝酸纤维等等 意义意义：1 引入反应活性基团及功能基团 2 制备新材料 不能通过单体直接聚合得到的高分子：PVA 嵌段聚合物，接枝聚合物等 3 了解和证明高分子的结构 4 了解高分子老化及裂解的原因 Guangxi Normal University 5 高分子的化学反应能力高分子的化学反应能力 本质上与低分子的经典有机化学反应没有区别，由于高分子的高分子量和复杂结构，而有自己的特点：(1)分子链上具有反应能力的基团，并非所有基团都参与反应反应产物的不均匀性 一个高分子链上就含有未反应和反应后的多种不同基团，类似共聚产物 例如聚丙烯腈水解:CH2 CH nCNCH2 CHCH2 CHCH2 CHCNCONH2COOH Guangxi Normal University 6 高分子的化学反应能力高分子的化学反应能力 II II (2)高分子链易发生大分子裂解、内环化、链间支化副反应 如：聚烯烃的氯化或氯磺化，很容易交联或降解.(3)高分子与化学试剂反应，试剂在高分子相内扩散速度比反应速度慢，反应局限于高分子表面，反应不均匀，反应产物结构不均一.如：聚脂肪烯烃很难找到一种既溶解反应原料又溶解反应产物的溶剂，反应在非均相中进行 Guangxi Normal University 7 高分子的化学反应影响因素：高分子的化学反应影响因素：化学因素化学因素 （1 1）几率效应）几率效应 高分子链上的相邻基团作无规成对反应时，中间往往留有孤立基团,最高转化率受到几率的限制，称为几率效应（P16 P16 成双反应）成双反应）例如，例如，PVCPVC与与ZnZn粉共热脱氯，按几率计算只能达到粉共热脱氯，按几率计算只能达到86.5%86.5%，与，与实验结果相符实验结果相符 CH2CH2CH2CH2CH2CHCHCHCHCHCl Guangxi Normal University 8 高分子的化学反应影响因素：高分子的化学反应影响因素：化学因素化学因素 （2）邻近基团效应邻近基团效应 高分子链上的邻近基团，包括反应后的基团都可以改变改变未反应基团的活性，这种影响称为邻基效应。净电荷与位阻净电荷与位阻 如聚甲基丙烯酸酯类碱性水解有自动催化作用 CH2 C CH2 CCOCH3CH3COOORORCH2 C CCH2COCOOCH3CH3OHOHOCOCH3CH3COCH2 C CH2 C Guangxi Normal University 9 高分子的化学反应影响因素：高分子的化学反应影响因素：物理因素物理因素 （1）聚集态的影响聚集态的影响 晶态高分子 低分子很难扩散入晶区，晶区不能反应 官能团反应通常仅限于非晶区 非晶态高分子 玻璃态，链段运动冻结，难以反应 高弹态：链段活动增大，反应加快 粘流态：可顺利进行 Guangxi Normal University 10 高分子的化学反应影响因素：高分子的化学反应影响因素：物理因素物理因素 （2 2）链构象的影响）链构象的影响 高分子链在溶液中可呈螺旋形或无规线团状态 溶剂改变，链构象亦改变，官能团的反应性会发生明显的变化 （3 3）溶解度或溶胀度）溶解度或溶胀度 提高聚合物溶解度或溶胀度，可以增加反应程度，反之，降低反应速度.如：轻度交联的聚合物，须适当溶剂溶胀，才易进行反应 苯乙烯二乙烯基苯共聚物，用二氯乙烷溶胀后，才易磺化 Guangxi Normal University 11 高分子化学反应的类型高分子化学反应的类型 取代，加成，消除，水解，酯化，氢化等等 表面反应：反应仅仅小于高聚物的表面 改变触感性，耐磨性，生物相容性改变触感性，耐磨性，生物相容性 固相合成固相合成 按照聚合度按照聚合度 1 1 聚合度基本不变的反应聚合度基本不变的反应：侧基和端基变化：侧基和端基变化 2 2 聚合度变大的反应聚合度变大的反应：交联、接枝、嵌段、扩链：交联、接枝、嵌段、扩链 3 3 聚合度变小的反应聚合度变小的反应：降解、解聚：降解、解聚 Guangxi Normal University 12 聚合度相似的化学转变聚合度相似的化学转变 纤维素的化学反应 纤维素是第一个进行化学改性的天然高分子 纤维素有许多重要衍生物 OHCH2OHOHOOOHCH2OHOHOO粘胶纤维 纤维素硝酸酯 纤维素醋酸酯 纤维素醚类：甲基、乙基、羧甲基纤维素 Guangxi Normal University 13 聚醋酸乙烯酯制备聚乙烯醇 聚乙烯醇缩醛化反应可得到重要的高分子产品 CH2 CHOCOCH3OHCH3OHCH2 CHOH缩甲醛：维尼纶 缩丁醛：良好的玻璃粘合剂 Guangxi Normal University 14 包括：交联、接枝、嵌段、扩链 线型高分子链之间进行化学反应，成为以共价键连接的网状或体形高分子，这就是交联反应 交联反应交联反应 聚烯烃（聚乙烯、乙丙橡胶）在过氧化物、高能幅射作用下可发生交联。聚烯烃（聚乙烯、乙丙橡胶）在过氧化物、高能幅射作用下可发生交联。过氧化物交联如下：过氧化物交联如下：CH2CH2CH2CH2R+CH2CHCH2CH2CH2CHCH2CH22CH2CHCH2CH2CH2CHCH2CH2 聚合度变大的反应聚合度变大的反应 Guangxi Normal University 15 扩链反应是指以适当的方法，将分子量为几千的低聚物连接起来，使分子量成倍或几十倍提高 遥爪预聚物分子量一般在36千，常呈液体状，通过扩链，可得到高分子量产物 近年来发展的液体橡胶是这一反应的典型应用 对于不同的活性端基，相应的扩链剂也不相同 聚合度变大的反应：扩链反应聚合度变大的反应：扩链反应 Guangxi Normal University 16 降解是聚合物分子量变小的化学反应的总称 聚合物降解的因素：化学因素：水、醇、酸化学因素：水、醇、酸 淀粉，蛋白质的水解淀粉，蛋白质的水解 物理因素：机械力、热、光、幅射物理因素：机械力、热、光、幅射 机械力和超声波搅拌搅拌 物理化学因素：热氧、光氧物理化学因素：热氧、光氧 生物降解：生物降解：酶降解 聚合度变小的反应：聚合度变小的反应：降解降解 Guangxi Normal University 第四节第四节 药用药用高分子材料通论高分子材料通论 药品生产和制造加工工程中使用的高分子材料 药物制剂成分中的辅料 能将药理活性物质制备成药物制剂的各种高分子。辅料有可能改变能将药理活性物质制备成药物制剂的各种高分子。辅料有可能改变药物从药剂中的释放速度或者稳定性，从而影响其生物利用度药物从药剂中的释放速度或者稳定性，从而影响其生物利用度 高分子药物：早期的药物都是天然高分子 与药物接触的包装贮运材料 Guangxi Normal University 药用高分子辅料药用高分子辅料 没有辅料不能形成剂型，含量少 左右稳定性，药效发挥以及制药质量 固体制剂，如胶囊，片剂：粘合剂，稀释剂，崩解，润滑，包衣材料等 液体制剂：共溶，助悬，分散，增溶等等 不同的辅料改变剂型，给药途径改变 贴膜，包衣，缓控等 注射，口服，药膏，栓剂等等 不同的辅料改变疗效 Guangxi Normal University 高分子药物：中草药高分子药物：中草药 海德堡 草药博物馆 Guangxi Normal University 海德堡 草药博物馆 早的多？Guangxi Normal University 高分子药物的分类：材料的来源高分子药物的分类：材料的来源 天然高分子：来自于天然动植物 淀粉，多糖，蛋白质 合成高分子：聚乳酸，聚乙烯 聚丙烯等等 生物高分子：微生物发酵或者生物酶催化合成 生物多糖 右旋糖苷等等 Guangxi Normal University 医药对高分子材料的基本要求：辅料医药对高分子材料的基本要求：辅料 国际药用辅料协会 IPEC的定义：药用辅料是在药物制剂中经过合理的安全评价的不包括生理有效成分或前提的组分。有利于成品的加工 加强药物的稳定性，提高利用率或病人的适应性 有助于药物外观的鉴别 增强贮藏或应用时候的安全性和有效性 Guangxi Normal University 医药对高分子材料的基本要求医药对高分子材料的基本要求 无毒：不能引起炎症或溶血反应 无凝血作用：生物体亲和性：材料在生物体内不被感到是异物 一定的物理力学性能 Guangxi Normal University 高分子材料的基本特点高分子材料的基本特点 安全 无毒，催化剂，添加剂，单体，材料及降解产物 能够进行消毒处理 导入式的药物 水溶性或者亲水，生物可降解，能被吸收或者排出体外，口服药物 可以不被吸收，最好有生物可降解性 适宜的载药那里和释药能力 包装贮运的高分子 无毒，物理机械性能 Guangxi Normal University 靶向制剂靶向制剂 具体的要求随用途不同而异 靶向制剂特性 病灶停留时间长 药物在聚合物内部扩散或降解，缓释或者可控 载药 可生物降解，避免载体在体内的集聚和毒副作用 Guangxi Normal University 靶向制剂的要求靶向制剂的要求 性质稳定 合适释药速率 无毒无刺激 能够于药物配伍 有一定的物理强度和可塑性 符合要求的粘度，渗透性，亲水性等 生物降解与生物相容性 Guangxi Normal University 高分子在制药工业中的发展高分子在制药工业中的发展 1964年微囊 1970缓释眼用治疗 1973毫微囊，体外避孕器 1974透皮吸收制剂 1980骨架控释，靶向制剂等等 近年来的纳米制药，多肽与基因工程 我国：起步晚，发展快，还有差距 Guangxi Normal University 第二章第二章 高分子高分子材料的性能材料的性能 高分子的分子运动 不同尺度的结构对应这不同尺度的运动 高分子的玻璃化转变 玻璃态 高弹态 粘流态 Tg Tf 形变 玻璃态 高弹态 粘流态 非晶态高聚物形变-温度关系曲线 温度 Guangxi Normal University 高分子的粘性运动高分子的粘性运动 牛顿流体与非牛顿流体 剪切应力=剪切速率*粘度 剪切变稀 剪切变稠：膨胀效应 Guangxi Normal University 高聚物的物理性能：热性能高聚物的物理性能：热性能 晶体的熔点 热焓 热膨胀：热传导：主键 热性能与温度有关，不是严格意义的材料常数 Tm,Tg,Tf决定了材料的使用温度 Guangxi Normal University 高聚物的物理性能：电性能高聚物的物理性能：电性