Srovnání rozpustnosti HPMC v organických rozpouštědlech

5. března 2025
2:50

HPMC (hydroxypropylmethylcelulóza) je polymer hojně používaný ve stavebnictví, osobní péče, farmaceutickém a potravinářském průmyslu díky své jedinečné rozpustnosti a filmotvorným vlastnostem. Rozpustnost je jednou z hlavních vlastností, která ovlivňuje účinnost HPMC v různých formulacích. HPMC je známý svou rozpustností ve vodě, avšak jeho rozpustnost v organických rozpouštědlech se značně liší. Tento článek se zabývá interakcí HPMC s vodou, ethanolem, acetonem, methanolem, methylenchloridem a dalšími organickými rozpouštědly a poskytuje přehlednou tabulku rozpustnosti HPMC pro vaši informaci.

I.Proč je rozpustnost HPMC důležitá?

Funkčnost HPMC závisí na jeho schopnosti rozpouštět se nebo bobtnat v určitém rozpouštědle. Například nátěry léčiv vyžadují, aby se HPMC rozpouštěl v rychle se odpařující směsi rozpouštědel a zanechával rovnoměrný film; HPMC se musí rovnoměrně rozpouštět ve vodě nebo ve směsi ethanolu, aby působil jako stabilizátor nebo emulgátor; rozpustnost ve studené vodě zajišťuje, že HPMC je rovnoměrně rozptýlen v cementu bez aglomerace.

Rozpustnost HPMC je ovlivněna faktory, jako je teplota, substituce polymeru (methoxy a hydroxypropyl) a polarita rozpouštědla.

II.Rozpustnost HPMC ve vodě

HPMC je dobře rozpustný ve vodě, zejména ve studené vodě. Po přidání do vody HPMC disperguje a bobtná, poté se zcela rozpustí a vytvoří čirý nebo mírně zakalený roztok. Viskozita roztoku závisí na molekulové hmotnosti a koncentraci HPMC.

HPMC je volně rozpustný ve studené vodě. HPMC ve studené vodě rychle hydratuje a vytváří viskózní čirý roztok. To je ideální pro výrobu sirupů nebo očních kapek.

Roztok tvoří při vysokých teplotách gel a po ochlazení se znovu rozpouští. Na rozdíl od jiných derivátů celulózy je HPMC stabilní v širokém rozmezí pH (3-11).

III.Rozpustnost HPMC v organických rozpouštědlech

Přestože rozpustnost HPMC v organických rozpouštědlech je nižší než ve vodě, směsi organických rozpouštědel a vody se široce používají.

1.Rozpustnost HPMC v ethanolu

Vzhledem k nízké polaritě ethanolu je HPMC téměř nerozpustný. Směsi ethanolu a vody (30% ethanol + 70% voda) však mohou HPMC účinně rozpustit. Voda totiž může působit jako spoluspouštědlo.

Použití: Směsi etanolu se běžně používají v nátěrech tablet. Například roztok ethanolu 20% může urychlit schnutí a snížit viskozitu filmových povlaků.

Omezení: Vysoké koncentrace etanolu (>80%) mohou způsobit vysrážení HPMC.

2.Rozpustnost HPMC v acetonu

HPMC je nerozpustný v čistém acetonu.

Chování při otoku: Ve směsi acetonu a vody (50:50) může HPMC nabobtnat, ale zcela se nerozpustí. Toho se využívá v procesu mikroenkapsulace.

Zvláštní použití: Aceton se někdy používá k promývání výrobků na bázi HPMC, aby se odstranily nečistoty bez rozpuštění polymeru.

3.Rozpustnost HPMC v methanolu

Podobně jako ethanol má HPMC omezenou rozpustnost. Směsi methanolu a vody (např. methanol 40%) mohou zlepšit rozpustnost, ale jsou méně časté kvůli toxicitě methanolu.

Farmaceutické aspekty: Metanol by se neměl používat v perorálních nebo lokálních přípravcích, ale může se používat v průmyslovém prostředí pro lití rozpouštědel.

4.Rozpustnost HPMC v dichlormethanu (DCM)

Dichlormethan (DCM) je chlorované rozpouštědlo, které nerozpouští HPMC. Nepolární povaha a nedostatečná schopnost vodíkové vazby DCM jej činí nekompatibilním s HPMC.

Systémy s ko-rozpouštědly: DCM se často kombinuje s metanolem (70:30 DCM-metanol) k rozpouštění HPMC pro sušení rozprašováním nebo výrobu mikrosfér.

5.Ostatní organická rozpouštědla

Isopropylalkohol: chová se podobně jako ethanol, ale pro rozpuštění vyžaduje vyšší obsah vody.

Etylacetát: nerozpustný; používá se jako nerozpouštědlo při syntéze nanočástic HPMC.

6.HPMC Graf rozpustnosti

Rozpouštědlo	Rozpustnost	Poznámky
Voda	Vysoká (studená), gely (horká)	Primární rozpouštědlo pro většinu aplikací
Ethanol	Nízká (čistá), střední (s vodou)	Používá se v nátěrech s vodními směsmi
Aceton	Nerozpustné	Ve směsích může bobtnat
Metanol	Nízká (čistá), střední (s vodou)	Omezené použití z důvodu toxicity
Dichlormethan (DCM)	Nerozpustné	Používá se se spolurozpouštědly pro tvorbu filmu

IV.Klíčové faktory ovlivňující rozpustnost

Stupeň substituce: Vyšší obsah methoxy zvyšuje kompatibilitu s organickými rozpouštědly.
Teplota: Teplota: Zahřívání snižuje rozpustnost ve vodě (gelovatění), ale zlepšuje dispergovatelnost v organických směsích.
Velikost částic: Jemné prášky hydratují rychleji než hrubé částice.
Přídatné látky: Plastifikátory zvyšují rozpustnost HPMC v organických rozpouštědlech.
Polarita rozpouštědla: Polarita rozpouštědel: voda > metanol > etanol > aceton > dichlormethan.

V.Shrnutí

HPMC je nejlépe rozpustný ve vodě, ale pro speciální aplikace vyžaduje směsi organických rozpouštědel (např. ethanol-voda). Čistá organická rozpouštědla (např. aceton nebo methylenchlorid) HPMC nerozpouštějí, ale lze je použít ve složených systémech. Při navrhování formulací na bázi HPMC je důležité zvážit polaritu rozpouštědla, stupeň náhrady a teplotu. Pro průmyslová odvětví, která se spoléhají na systémy založené na rozpouštědlech, zajišťuje výběr správné kombinace rozpouštědel optimální fungování HPMC ve složení.