第2章基本理论2.ppt

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1、学习目标学习目标知识目标知识目标1、掌握表面活性剂的基本特性与在药剂中的应用。2、熟悉表面活性剂的种类。3、了解表面活性剂的生物学性质 能力目标能力目标l能正确选用和使用表面活性剂l会计算表面活性剂HLB值第三节 表面活性剂 一、概述（一）表面现象 1界面：是指物质的相与相之间的交界面。相是指体系中物理和化学性质均匀的部分，有固、液、气三相有：液/液（如乳剂）、液/气（如气雾剂）、固/气（如散剂）、固/液（如混悬剂）、固/固等。界面现象：是指物质在界面上发生的物理化学现象 表面：两相中有一相是气体的界面。气/固；气/液。表面现象：液/气、固/气界面上发生的物理化学现象。2.表面张力：是指一种使

2、表面分子具有向内运动的趋势，并使表面自动收缩至最小面积的力。这就是当一滴单一成分的液体在恒温、恒压条件下达平衡时，则总呈球状，即具有最小的表面积。由于表面分子受力不平衡而产生的张力。图图1 荷叶上的水珠的表面张力作用现象荷叶上的水珠的表面张力作用现象3.表面自由能：增加液体的表面积实际上是将液体内部分子拉倒表面的过程。由于表面分子有向内运动的趋势，因此必须克服分子间的吸引力，把分子拉开，才能将内部分子转移到表面而增加表面积,这个过程中外界所消耗的功则转化为表面层分子的位能,这种能量即称为表面能或表面自由能。4.铺展：一滴液体能在另一种不相溶的液体表面上自动形成一层薄膜的现象。液体能否铺展，取决

3、于铺展系数的大小S0 铺展；S0 不能铺展。规律：表面张力小的液体能铺展于表面张力大的液体表面上，反之则不铺展。5.润湿：液体在固体表面上的粘附现象。固体能否润湿，取决于接触角的大小=0 完全润湿 理想润湿90 能润湿 亲水性药物90180不能润湿 疏水性药物=180 完全不润湿机理：表面活性剂分子在固-液界面上定向吸附，降低了固-液界面的张力，排除了固体表面吸附的气体，降低了接触角，使固体被润湿。（二）表面活性剂1.概念：v表面活性：使液体表面张力下降的性质。v 表面活性物质：能使液体表面张力下降的物质。v 表面活性剂：具有很强的表面活性、能够显著降低液体表面张力的物质。OOOOOOOOWW

4、W（肥皂RCOO-）2.结构特征亲油的非极性烃链亲水的极性基团双亲性分子结构长度不少于8个碳原子羧酸磺酸硫酸及其盐或羟基酰胺基等 （1）在溶液中的正吸附。表面活性剂的吸附性（2）在固体表面的吸附。表面张力润湿性乳化性起泡性非极性固体表面单层吸附极性固体可发生多层吸附二、表面活性剂的分类 离子型阴离子型：苯扎溴铵、氯化苯甲氢铵、度灭芬等阴离子型两性离子型：卵磷脂、大豆磷脂、Tego等肥皂类：一价皂水溶性，二价皂油溶性硫酸化合物：土耳其红油磺酸化合物：洗涤剂非离子型脱水山梨醇脂肪酸酯（司盘类）：油溶性聚氧乙烯脂肪酸酯类（卖泽类）聚山梨酯（吐温类）聚氧乙烯脂肪醇醚类聚氧乙烯月桂醇醚（苄泽）聚氧乙烯十

5、六醇醚（西土马哥）聚氧乙烯（15）油醇醚（平平加O）聚氧乙烯（20）油醇醚（埃莫尔氟）聚氧乙烯聚氧丙烯共聚物（普朗尼克）表面活性剂种类一、阴离子表面活性剂起表面活性作用的部分是阴离子1、高级脂肪酸盐 肥皂类通式：(RCOO-)nMn+分类：一价皂：钾皂、钠皂O/W 二价皂：镁皂、钙皂W/O 有机胺皂：三乙醇胺皂性质：良好的乳化能力，易被酸破坏，一价皂易被钙、镁盐破坏，电解质可使盐析。应用：外用制剂。2、硫酸化物硫酸化油和高级脂肪醇硫酸酯通式：ROSO3-M+分类:硫酸化油-土耳其红油 高级脂肪醇硫酸酯-SLS(即十二烷基硫酸钠,SDS)、鲸蜡醇硫酸钠、硬脂醇硫酸钠2、硫酸化物性质：土耳其红油可

6、与水混合、无刺激的去污剂和润湿剂、油类增溶剂。高级脂肪醇硫酸酯：与水混溶、乳化能力强、耐酸和钙镁盐，与高分子阳离子药物发生作用产生沉淀，对粘膜有一定刺激刺激性。应用：外用软膏、片剂等固体制剂的润湿剂或增溶剂。3、磺酸化物脂肪族磺酸化物和烷基芳基磺酸化物通式：RSO3-M+和 RC6H5SO3M+常用品种：十二烷基苯磺酸钠、牛黄胆酸钠等性质：水溶性及耐酸、耐钙、镁盐性比硫酸化物差，在酸性水溶液中也不易水解。应用：洗涤剂、胃肠道脂肪乳化剂和单甘脂增溶剂（胆酸盐）。二、阳离子表面活性剂起表面活性作用的是阳离子部分。结构：含有一个五价氮原子，也称季胺化物。常用品种：苯扎氯胺（洁尔灭）、苯扎溴胺（新洁尔

7、灭）。性质：水溶性大，酸碱溶液较稳定，良好表面活性作用和杀菌作用。应用：常用做杀菌剂。三、两性离子表面活性剂分子结构中同时具有正、负电荷基团，在不同pH值介质中可表现出阳离子或阴离子表面活性剂的性质。碱性水溶液中呈阴离子，酸性水溶液中呈阳离子。1、卵磷脂来源蛋磷脂豆磷脂组成复杂CH2OOCR1CHOOCR1 O-CH3CH2OPOCH2CH2N+-CH3 O CH3 基本结构性质：对热十分敏感，在酸性碱性条件下及脂酶作用下易水解，不溶于水，溶于氯仿、乙醚、石油醚等有机溶剂。应用：注射用乳剂及脂质微粒制剂辅料。卵磷脂和泊洛沙姆188是目前仅能用于静脉注射的表面活性剂。氨基酸型：铵盐+羧酸盐甜菜碱

8、型：季铵盐+羧酸盐应用：碱性水溶液中阴离子型-起泡、去污 酸性水溶液中阳离子型-强杀菌能力2、氨基酸型和甜菜碱型四、非离子表面活性剂1、结构组成亲水基团：甘油、聚乙二醇、山梨醇亲油集团：长链脂肪酸、长链脂肪醇、烷基、芳基等。酯键、醚键2、性质毒性、溶血作用较小、化学上不解离、不易受电解质和溶液pH值的影响、能与大多数药物配伍。3、常用品种（一）脂肪酸甘油酯主要有脂肪酸单甘油酯、脂肪酸二甘油酯如：单硬脂酸甘油酯-表面活性较弱，HLB34，主要做W/O型辅助乳化剂。（二）蔗糖脂肪酸酯（三）脂肪酸山梨坦及失水山梨醇脂肪酸酯OCH2OOCROHOHHO常用的W/O型乳化剂，O/W型乳剂的辅助乳化剂商品

9、名：司盘(Spans)HLB1.83.8 亲油性强（四）聚山梨酯 聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯OCH2OOCRO(C2H4O)yHO(C2H4O)ZHH(C2H4O)xO商品名：吐温(Tween)亲水性强常用的O/W型乳化剂、增溶剂、润湿剂（五）聚氧乙烯型1、聚氧乙烯脂肪酸酯 卖泽（Myrij）较强水溶性，乳化能力强，O/W型乳化剂2、聚氧乙烯脂肪醇醚 苄泽(Brij)、西土马哥、平平加O、聚氧乙烯蓖麻油。（六）聚氧乙烯-聚氧丙烯共聚物又称泊洛沙姆(Poloxamer)，商品名普朗尼克(Pluronic)通式：HO(C2H4O)a-(C3H6O)b-(C2H4O)aH(C2H4O)a 比例增加则

10、亲水性增强(C3H6O)b 比例增加则亲油性增强应用:乳化、润湿、分散、起泡、消泡Poloxamer188(PluronicF68)：O/W型乳化剂，用于静脉乳剂，耐受热压灭菌和低温冷冻。三、表面活性剂的特性（一）胶束的形成1.胶团（胶束,micelles)：表面活性剂分子相互聚集，形成亲油基团向内，亲水基团向外、在水中稳定分散、大小在胶体粒子范围的缔合体，称为胶束。临界胶束浓度（CMC）：表面活性剂形成胶束的最底浓度。不同表面活性剂，CMC不同 28F2.胶束的结构胶束的结构29（二）亲水亲油平衡值（HLB值）根据经验，将HLB值范围限定在040，其中非离子型表面活性剂的HLB值在120之间

11、。HLB值应 用HLB值应 用36W/O型乳化剂1318增溶剂79作润湿剂与铺展剂13消泡剂818O/W型乳化剂1316去污剂表面活性剂亲水或亲油能力的大小HLB值越小亲油性越强，而HLB值越大则亲水性越 强。混合后的表面活性剂的HLB值可按下式进行计算:例 HLB值的计算：用司盘80（HLB值4.3）和聚山梨酯20（HLB值16.7）制备HLB值为9.5的混合乳化剂100g，问两者应各用多少克？该混合物可作何用？BABBAAABWWWHLBWHLBHLB 100)-(100 16.7 4.3 9.5AAWW应使用司盘应使用司盘80 58.180 58.1克，聚山克，聚山梨酯梨酯20 41.9

12、20 41.9克。克。该混合物可作油该混合物可作油/水型乳化剂、水型乳化剂、润湿剂等使用。润湿剂等使用。（三）表面活性剂的增溶作用 表面活性剂在水溶液中达到CMC后，一些水不溶性或微溶性物质在胶束溶液中的溶解度可显著增加并形成透明胶体溶液，称为增溶增溶。起增溶作用的表面活性剂称增溶剂增溶剂。表面活性剂能够增溶，一般认为是由于表面活性剂在水中形成胶束的结果。表面活性剂药 物温度对增溶的影响：温度影响胶束的形成，影响增溶质的溶解，影响表面活性剂的溶解度。（1）非极性药物：包藏在胶团中心区（2）极性药物：吸附在胶团栅状层（3）半极性药物：极性部分伸入栅状层，非极性部分插入中心区。1 Krafft点点

13、：温度 离子表面活性剂溶解度 增溶质在胶束中的浓度 当升高到某一温度时，表面活性剂的溶解度急剧增大，这一温度称为Krafft点点。应用时高于Krafft点温度为宜注意 2.昙点昙点：对于一些聚氧乙烯类非离子表面活性剂，当温度升高到一定程度时，聚氧乙烯链与水之间的氢键断裂，致使其在水中的溶解度急剧下降并析出，溶液由清变浊，这一现象称为起昙起昙，此温度称为昙点昙点。当温度降低到昙点以下时，溶液恢复澄明。吐温类有起昙现象，但某些聚氧乙烯类如泊洛沙姆188等在常压下观察不到昙点。四表面活性剂的生物学性质对药物吸收的影响。可能增加或减少吸收。与蛋白质的相互作用。蛋白质在酸性条件下可与阴离子表面活性剂发生

14、电性结合；在碱性条件下可与阳离子表面活性剂起反应。此外，离子型表面活性剂还可能使蛋白质变性失活。毒性。一般阳离子型阴离子型非离子型。吐温类的溶血作用小。刺激性。长期或高浓度使用可能出现皮肤黏膜损害。五、表面活性剂的应用 表面活性剂的增溶作用起泡剂和消泡剂去污剂消毒剂和杀菌剂润湿剂、乳化剂等（一）增溶：物质由于表面活性剂胶团的作用而增大溶解度的过程。甲酚水中溶解度2%，甲酚皂溶液50%增溶机理：增溶剂为表面活性剂，在水中形成胶束，其亲油基团向内，形成胶束烃核（非极性中心区），亲水基团向外形成栅状层（亲水区），药物被胶束包藏或吸附，溶解度增大。（二）乳化两种互不相溶的液体，加入表面活性剂生成稳定乳

15、剂的过程。机理：乳化剂在油水界面定向排列，亲油基团伸向油层，亲水基团伸向水层，形成吸附薄膜。如果乳化剂亲水性强，则可强烈降低水的界面张力，而对油的界面张力降低不多，此时油呈球形，形成O/W型乳剂，反之，形成W/O型乳剂乳化要点乳化剂水溶性 O/W型油溶性 W/O型起泡剂起泡剂指可产生泡沫的表面活性剂，一般具有较强的亲水性和较高HLB值，在溶液中可降低溶液的表面张力而使泡沫稳定。在产生稳定泡沫的情况下，加入一些HLB值为13的亲油性较强的表面活性剂，其可使泡沫破坏，这种表面活性剂称消泡剂消泡剂。（五）起泡剂和消泡剂（六）去污剂 去污剂或洗涤剂去污剂或洗涤剂是指用于除去污垢的表面活性剂，HLB值一

16、般为1316。常用的有油酸钠和其他脂肪酸的钠皂、钾皂、十二烷基硫酸钠或烷基磺酸钠等阴离子性表面活性剂。去污机理：包括对污物表面的润湿、分散、乳化或增溶、起泡等多种过程。（七）消毒剂和杀菌剂 大部分阳离子表面活性剂和两性离子表面活性剂都可用作消毒剂，少数阴离子表面活性剂也有类似作用，如甲酚皂、甲酚磺酸钠等。可根据浓度用于皮肤消毒、伤口或粘膜消毒、器械和环境消毒等。表面活性剂还常用做乳化剂、助悬剂和润湿剂等。小 结 1、表面活性剂的主要性质：形成胶团、HLB值、起昙、毒性2、表面活性剂的应用：增溶、乳化、润湿、起泡和消泡、去污 复习思考题 1、举例说明表面活性剂的分类。2、哪类表面活性剂具有昙点？为什么？3、结合实例简述表面活性剂在药剂制备上的应用。4.甲酚水中溶解度2%，甲酚皂溶液50%，试述其机理。答：甲酚皂溶液中加有软皂，为表面活性剂，在此用作增溶剂。软皂分子中既有亲水基团，也有亲油基团。在水中达到某一浓度时，形成胶束，其亲油基团向内，形成胶束中心的疏水区，亲水基团向外，伸入水中并与水缔合形成亲水区，甲酚为半极性物质，其极性部分（酚-OH）伸入亲水区，非极性部分（苯环）插入中心区而被