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1042.常见的高分子：塑料，橡胶，纤维高分子命名1.单体：PE2.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）链结链结构构聚集聚集态结态结构构三三级结级结构构晶态、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 University3按按单单体和聚合物的体和聚合物的组组成成结结构构变变化分化分类类 按聚合机理分按聚合机理分类类 加聚反加聚反应应 缩缩聚反聚反应应 逐步聚合逐步聚合 连锁连锁聚合聚合聚合反聚合反应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 University4高高分子的化学反应分子的化学反应高聚物在物理及化学等因素下，高聚物在物理及化学等因素下，发发生引起化学生引起化学结结构和构和化学性化学性质变质变化的反化的反应应1839 1839 天然橡胶硫化天然橡胶硫化 1845 1845 硝酸硝酸纤维纤维等等等等意意意意义义：1 1引入反引入反应应活性基活性基团团及功能基及功能基团团2 2制制备备新材料新材料 不能通不能通过单过单体直接聚合得到的高分子：体直接聚合得到的高分子：PVA PVA 嵌段聚合物，接枝聚合物等嵌段聚合物，接枝聚合物等3 3了解和了解和证证明高分子的明高分子的结结构构4 4了解高分子老化及裂解的原因了解高分子老化及裂解的原因Guangxi Normal University5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:Guangxi Normal University6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 University7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，例如，例如，PVCPVCPVCPVC与与与与ZnZnZnZn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%86.5%86.5%，与实，与实，与实，与实验结果相符验结果相符验结果相符验结果相符Guangxi Normal University8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Guangxi Normal University9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官能团反应通常仅限于非晶区 非晶非晶态态高分子高分子玻璃态，链段运动冻结，难以反应玻璃态，链段运动冻结，难以反应高弹态：链段活动增大，反应加快高弹态：链段活动增大，反应加快粘流态：可顺利进行粘流态：可顺利进行Guangxi Normal University10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 University11高分子化学反高分子化学反应应的的类类型型取代，加成，消除，水解，酯化，氢化等等取代，加成，消除，水解，酯化，氢化等等表面反应：表面反应：反应仅仅小于高聚物的表面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固相合成固相合成按照聚合度按照聚合度 1 1 1 1 聚合度基本不变的反应聚合度基本不变的反应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：侧基和端基变化：侧基和端基变化 2 2 2 2 聚合度变大的反应聚合度变大的反应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：交联、接枝、嵌段、扩链：交联、接枝、嵌段、扩链 3 3 3 3 聚合度变小的反应聚合度变小的反应聚合度变小的反应聚合度变小的反应：降解、解聚：降解、解聚：降解、解聚：降解、解聚Guangxi Normal University12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粘胶纤维粘胶纤维纤维素硝酸酯纤维素硝酸酯纤维素醋酸酯纤维素醋酸酯纤维素醚类：纤维素醚类：甲基、乙基、羧甲基纤维素甲基、乙基、羧甲基纤维素Guangxi Normal University13 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缩甲醛：维尼纶缩丁醛：良好的玻璃粘合剂Guangxi Normal University14 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：聚合度变大的反应聚合度变大的反应Guangxi Normal University15 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 University16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搅拌搅拌 物理化学因素：热氧、光氧物理化学因素：热氧、光氧物理化学因素：热氧、光氧物理化学因素：热氧、光氧 生物降解：生物降解：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能将药理活性物理活性物质制制备成成药物制物制剂的各种高分子。的各种高分子。辅料有可能改料有可能改变药物从物从药剂中的中的释放速度或者放速度或者稳定性，从而影响其生物利用度定性，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TgTf 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：电性能差异极大介电常数：静电场中的可以极化程度电阻率：20个数量级耐压：100万伏Guangxi Normal University高聚物的物理性能：光性能高聚物的物理性能：光性能光折射晶体与非晶的双折射透光率有机玻璃光反射和传导光导管，手术照明溶液的光学特性：各向异性，双折射，双散射Guangxi Normal University