第4章表面活性剂课件.ppt

1、2022-6-10表面活性剂1第四章第四章 表面活性剂表面活性剂2022-6-10表面活性剂22022-6-10表面活性剂3n叶面上的水珠为什么成椭圆型？装有稍微过量的水杯，水为什么没有溢出？n水是具有表面张力的。n表面张力，是液体表面层由于分子引力不均衡而产生的沿表面作用于任一界线上的张力。通常，处于液体表面层的分子较为稀薄，其分子间距较大，液体分子之间的引力大于斥力，合力表现为平行与液体界面的引力。简而言之，促使液体表面收缩的力叫做表面张力。2022-6-10表面活性剂4n表面张力与药剂有什么关系？在制药中哪些情况会遇到表面张力的问题？n例1：片剂的包衣2022-6-10表面活性剂5包衣液

2、的表面张力过大润湿性差，不能及时在片剂表面铺展，导致衣膜不完整或上料率低（大部分包衣材料没法包在片剂表面，而变成了喷雾干燥成为细粉，）包衣液表面张力小，润湿性好，可形成完整衣膜，上料率高n对于这种表面张力过大引起的问题，该怎么处理？n降低表面张力n加入表面活性剂2022-6-10表面活性剂62022-6-10表面活性剂7第一节第一节 概述概述 一、表面活性剂的概念一、表面活性剂的概念 1、表面活性剂（表面活性剂（surfactant, surface active agent）指那些具有很强表面活性，能使液体的指那些具有很强表面活性，能使液体的表面张力显著下降表面张力显著下降的物质的物质l 表

3、面活性表面活性使液体表面张力降低的性质作为表面活使液体表面张力降低的性质作为表面活性性 2022-6-10表面活性剂8q 表面活性剂的含义表面活性剂的含义l表面活性剂：表面活性剂：能显著降低两相间两相间表面张力(或界面张力)的物质界面界面界面表面表面水NaCl肥皂表面张力表面张力 表面张力表面张力 2022-6-10表面活性剂9l 几个概念几个概念1界面界面：是指物质的相与相之间的交界面。相是指体：是指物质的相与相之间的交界面。相是指体系物理和化学性质均匀的部分，有固、液、气三相系物理和化学性质均匀的部分，有固、液、气三相有：液有：液/液（如乳剂）、液液（如乳剂）、液/气（如气雾剂）、固气（如

4、气雾剂）、固/气气（如散剂）、固（如散剂）、固/液（如混悬剂）、固液（如混悬剂）、固/固等。固等。2界面现象界面现象：是指物质在界面上发生：是指物质在界面上发生的物理化学现象的物理化学现象3表面表面：两相中有一相是气体的界面。：两相中有一相是气体的界面。气气/固；气固；气/液。液。4表面现象表面现象：液：液/气、固气、固/气界面上发生气界面上发生的物理化学现象。的物理化学现象。2022-6-10表面活性剂10一、表面活性剂一、表面活性剂l 一般来说，无机盐和糖类物质可使液体表面张力稍有升高，而一些有机酸、醇、醛则可使液体的表面张力稍有下降，如在溶液中加入肥皂、洗衣粉等时，可使液体表面张力(su

5、rface tension)产生显著显著的下降的下降2022-6-10表面活性剂11一、表面活性剂一、表面活性剂l 作为表面活性剂还应具有作为表面活性剂还应具有增溶增溶( (solubilization) )，乳化乳化( (emulsification) )，润湿，润湿( (wetting) )，去污，去污( (detergent) )，杀菌，杀菌( (sterilization) )，消泡，消泡( (antifoaming) )和起泡和起泡( (foaming) )等性质这是等性质这是与一与一般表面活性物质的重要区别般表面活性物质的重要区别，而无机盐和低级醇等物，而无机盐和低级醇等物质不具备

6、这些性质。质不具备这些性质。 表面活性剂是如何降低液体表面张力的？表面活性剂是如何降低液体表面张力的？2022-6-10表面活性剂12表面活性剂的表面活性剂的吸附性吸附性1、表面活性剂分子在溶液中的正吸附、表面活性剂分子在溶液中的正吸附l 在溶液中的在溶液中的正吸附正吸附( (positive adsorption) )：l原理原理:n表面活性剂溶解在水中时由于表面活性剂分子的极表面活性剂溶解在水中时由于表面活性剂分子的极性基团和非极性基团的两亲性性基团和非极性基团的两亲性(amphipathy)在水在水/空空气界面产生气界面产生定向（定向（orientation）排列）排列亲水基团向水而亲水

7、基团向水而亲油基团朝向空气亲油基团朝向空气2022-6-10表面活性剂13l在浓度较稀时表面活性剂几乎都集中在在浓度较稀时表面活性剂几乎都集中在表面上形成单分子层表面上形成单分子层表面层的浓度与本体溶液中的浓度明显不同并表面层的浓度与本体溶液中的浓度明显不同并将溶液的表面张将溶液的表面张力降低到纯水的表面张力以下力降低到纯水的表面张力以下表面活性剂在溶液表面层聚集表面活性剂在溶液表面层聚集(aggregation)的现象称为的现象称为正吸附正吸附(active , positive adsorption)n正吸附改变了溶液表面的性质，可产生较好的正吸附改变了溶液表面的性质，可产生较好的润湿性润

8、湿性(wettability)、乳化性、乳化性(emulsifibility)、起泡性起泡性(foamingability)等。等。 u何谓溶液中的正吸附？何谓溶液中的正吸附？1 1、表面活性剂分子在溶液中的、表面活性剂分子在溶液中的正吸附正吸附 （1 1）在溶液中的正吸附）在溶液中的正吸附l表面活性剂的吸附性表面活性剂的吸附性表面张力表面张力润湿性润湿性乳化性乳化性起泡性起泡性2022-6-10表面活性剂152、表面活性剂在固体表面的吸附表面活性剂在固体表面的吸附l 在固体表面在固体表面( (solid surface) )的的吸附吸附( (adsorption) )：u固体表面与表面活性剂

9、溶液接触时，表面活性剂分子固体表面与表面活性剂溶液接触时，表面活性剂分子很容易在固体表面发生吸附，由于这种吸附，固体的表面很容易在固体表面发生吸附，由于这种吸附，固体的表面状态和性质可以发生很大的变化，在药剂制备中有状态和性质可以发生很大的变化，在药剂制备中有很大的应用价值很大的应用价值l 如固体疏水性药物粉末(solid hydrophobic powders)表面吸附亲水性表面活性剂有利于药物的润湿润湿和溶解溶解2022-6-10表面活性剂16l 润湿剂 n润湿：液体在固体表面充分铺展或固体被液体充分湿润的过程 n润湿剂：促进液体和固体间润湿过程的物质 n机理：降低固液界面的表面张力 小小

10、大大 l 表面活性剂的润湿作用表面活性剂的润湿作用 第二节第二节 表面活性剂的分类表面活性剂的分类l根据溶解性质根据溶解性质油溶性油溶性水溶性水溶性l根据极性基团的解离性质根据极性基团的解离性质离子表面活性剂离子表面活性剂非离子表面活性剂非离子表面活性剂n离子表面活性剂根据所带电荷又可分为：离子表面活性剂根据所带电荷又可分为：l阳离子表面活性剂阳离子表面活性剂 (cationic surfactant)n阴离子表面活性剂阴离子表面活性剂 (anionic surfactant)l两性离子表面活性剂两性离子表面活性剂 (amphoteric surfactant)2022-6-10表面活性剂18

11、l 常用的表面活性剂常用的表面活性剂离子型离子型羧酸根离子 磺酸根离子 硫酸根离子 季铵阳离子 阴离子+阳离子烃链酯键或醚键2022-6-10表面活性剂19一、离子表面活性剂一、离子表面活性剂( (ionic surfactants) )（一）阴离子表面活性剂（一）阴离子表面活性剂（anionic surfactants）l起表面活性作用的部分是阴离子起表面活性作用的部分是阴离子n如肥皂、长链烃基的硫酸盐等如肥皂、长链烃基的硫酸盐等l肥皂类肥皂类(soap-like)系高级脂肪酸的盐通式为系高级脂肪酸的盐通式为（RCOO-）nMn+l脂肪酸烃链脂肪酸烃链R一般在一般在C11C17之间之间n常见

12、的有硬脂酸、油酸、月桂酸常见的有硬脂酸、油酸、月桂酸2022-6-10表面活性剂20（一）阴离子表面活性剂（一）阴离子表面活性剂l 根据M的不同可分为碱金属皂、碱土金属皂和有机胺皂（如三乙醇胺皂）等u它们均具有良好的乳化性能和分散油的能力但易被酸破坏碱金属皂还可被钙、镁盐等破坏电解质可使之盐析(salting out)一般用于外用制剂一般用于外用制剂 2022-6-10表面活性剂21（一）阴离子表面活性剂（一）阴离子表面活性剂l肥皂类肥皂类n为高级脂肪酸盐，分子结构通式为为高级脂肪酸盐，分子结构通式为(RCOO-)nM+其中脂肪烃链其中脂肪烃链R在在C11C18范围，以硬脂酸、油酸、月桂酸范围

13、，以硬脂酸、油酸、月桂酸等较为常用。等较为常用。2022-6-10表面活性剂22（一）阴离子表面活性剂（一）阴离子表面活性剂l硫酸化物（硫酸化物（sulfates）n主要是硫酸化油和高级脂肪醇硫酸酯类主要是硫酸化油和高级脂肪醇硫酸酯类l通式为通式为ROSO3-M+l其中脂肪烃链其中脂肪烃链R在在C12C18范围范围l硫酸化油的代表是硫酸化油的代表是硫酸化蓖麻油硫酸化蓖麻油又称土耳其红油又称土耳其红油为黄色或桔黄色粘稠液含为黄色或桔黄色粘稠液含48.5的总脂肪油的总脂肪油可与水混合为无刺激性的去污剂和润湿剂可与水混合为无刺激性的去污剂和润湿剂也可用于挥发油或水不溶性杀菌剂的增溶也可用于挥发油或水

14、不溶性杀菌剂的增溶(solubilization)2022-6-10表面活性剂23（一）阴离子表面活性剂（一）阴离子表面活性剂n 高级脂肪醇类：高级脂肪醇类：l 十二烷基硫酸钠十二烷基硫酸钠（SDS，月桂酸硫酸钠），月桂酸硫酸钠）l 十六烷基硫酸钠（鲸蜡醇硫酸钠）十六烷基硫酸钠（鲸蜡醇硫酸钠）l 十八烷基硫酸钠（硬脂醇硫酸钠）十八烷基硫酸钠（硬脂醇硫酸钠）n这些是常用的这些是常用的高级脂肪醇硫酸酯类高级脂肪醇硫酸酯类它们的乳化性很强它们的乳化性很强较肥皂类稳定较耐酸和钙、镁盐较肥皂类稳定较耐酸和钙、镁盐但可与一些高分子阳离子药物发生作用而但可与一些高分子阳离子药物发生作用而产生沉淀对粘膜有一定

15、刺激性产生沉淀对粘膜有一定刺激性u主要用作主要用作外用软膏的乳化剂（外用软膏的乳化剂（emulsifier)有时有时也用于片剂等也用于片剂等固体制剂的润湿剂或增溶剂固体制剂的润湿剂或增溶剂n水杨酸乳膏处方：水杨酸 50g 硬脂酸甘油酯 70g 硬脂酸 100g 白凡士林 120g 液状石蜡 100g 甘油 120g 十二烷基硫酸钠 10g 羟苯乙酯 1g 蒸馏水 480ml制备：将水杨酸研细后通过60目筛，备用。取硬脂酸甘油酯，硬脂酸，白凡士林及液体石蜡加热熔化为油相。另将甘油及蒸馏水加热至90度，再加入十二烷基硫酸钠及羟苯乙酯溶解为水相。然后将水相缓慢倒入油相中，边加边搅拌，得到水包油型乳剂

16、基质，再将过筛后的水杨酸加入基质中搅拌均匀，即得水杨酸乳膏。 2022-6-10表面活性剂242022-6-10表面活性剂25（一）阴离子表面活性剂（一）阴离子表面活性剂l 磺酸化物磺酸化物 （sulfonates） l属于有脂肪族磺酸化物、烷基芳属于有脂肪族磺酸化物、烷基芳基磺酸化物和烷基萘磺酸化物等，基磺酸化物和烷基萘磺酸化物等，通式为通式为RSO3-M+n它们的水溶性、耐钙和耐镁盐性比硫酸化物稍差，它们的水溶性、耐钙和耐镁盐性比硫酸化物稍差，但即使在但即使在酸性水溶液中也不易水解酸性水溶液中也不易水解2022-6-10表面活性剂26（一）阴离子表面活性剂（一）阴离子表面活性剂l 常用的品

17、种有： 二辛基琥珀酸磺酸钠 二己基琥珀酸硫酸钠 十二烷基苯磺酸钠等 其中后者是目前广泛应用的洗涤剂广泛应用的洗涤剂洗洁精主要成分： 直链烷基苯磺酸钠直链烷基苯磺酸钠、烷基醇酰胺、烷基糖苷、烷基甜菜碱等。2022-6-10表面活性剂27（二）阳离子表面活性剂（二）阳离子表面活性剂（cationic surfactants）l起作用部分是起作用部分是阳离子阳离子(cation)也称阳性皂其分子结构主要部分是一个五价的氮原子也称阳性皂其分子结构主要部分是一个五价的氮原子所以称为季铵化物所以称为季铵化物n其特点是其特点是水溶性大、水溶性大、在酸性与碱性溶液中较在酸性与碱性溶液中较稳定稳定、具有良好的表

18、面活性作用和杀菌作用具有良好的表面活性作用和杀菌作用2022-6-10表面活性剂28（二）阳离子表面活性剂（二）阳离子表面活性剂l医药中的应用：医药中的应用： 阳离子型表面活性剂具有良好的表面活性，还具有强大的杀菌作用，但毒性较大，临床一般作为皮肤、黏一般作为皮肤、黏膜和手术器材的消毒膜和手术器材的消毒。 外用消毒制剂：苯扎氯胺（洁尔灭）、苯扎溴铵（新洁尔灭）、度米芬等。用于手术前皮肤消毒，粘膜和伤口消毒，手术器械消毒。2022-6-10表面活性剂29第八章液体制剂CH2OOCR1CHOOCR2CH2OPOCH2CH2N+CH3O O-CH3CH3磷酸酯盐型磷酸酯盐型阴离子部分阴离子部分季铵盐

19、型季铵盐型阳离子部分阳离子部分磷脂类通式l卵磷脂注射用乳化剂 l通式： l存在存在等电点（等电点（pI）： （pHpIpHpI）碱性）碱性阴离子，乳化、去污阴离子，乳化、去污 （pHpIpH0.1mol/L）可破坏表面活性剂）可破坏表面活性剂聚氧乙烯等亲水基与水分子的结合，使浊点降低，聚氧乙烯等亲水基与水分子的结合，使浊点降低，CMC下降，增溶量增加下降，增溶量增加u但多价离子及但多价离子及H+、Ag+、Li+和和I-、SCN-等则等则升高升高浊点浊点(cloud point)，这是因为聚氧乙烯基上，这是因为聚氧乙烯基上的氧可与这些电性较强的阳离子结合而使之带正电性，的氧可与这些电性较强的阳离

20、子结合而使之带正电性，与水分子仍有牢固结合与水分子仍有牢固结合（一）与中性无机盐的配伍（一）与中性无机盐的配伍2022-6-10表面活性剂75（一）与中性无机盐的配伍（一）与中性无机盐的配伍l一般而言，钠盐的影响比钾盐更大一般而言，钠盐的影响比钾盐更大一价离子比二价离子有更大影响一价离子比二价离子有更大影响n一些不溶性无机盐如硫酸钡能化学吸附一些不溶性无机盐如硫酸钡能化学吸附(adsorption)阴离子表面活性剂使溶液中表面活性剂浓度下降阴离子表面活性剂使溶液中表面活性剂浓度下降而皂土、白陶土、滑石粉等具有负电荷的固体也可与而皂土、白陶土、滑石粉等具有负电荷的固体也可与阳离子表面活性剂生成不

21、溶性复合物阳离子表面活性剂生成不溶性复合物2022-6-10表面活性剂76（二）有机添加剂（二）有机添加剂1 1）脂肪醇）脂肪醇 l脂肪醇对表面活性剂增溶的影响与其碳链长度及浓度有关脂肪醇对表面活性剂增溶的影响与其碳链长度及浓度有关脂肪醇与表面活性剂分子形成的脂肪醇与表面活性剂分子形成的混合胶束混合胶束(mixedmicell)体积增大，对碳氢化合物的增溶量增加脂肪醇碳链越长，体积增大，对碳氢化合物的增溶量增加脂肪醇碳链越长，极性极小。增溶效果越大极性极小。增溶效果越大n但使用时一般以碳原子数但使用时一般以碳原子数在在12以下的长链为宜，因为更长链的醇以下的长链为宜，因为更长链的醇受溶解度的限

22、制进入胶束的量减少受溶解度的限制进入胶束的量减少u与之相反，一些短链醇不仅不能与表面活性剂形成混合与之相反，一些短链醇不仅不能与表面活性剂形成混合胶束，还可能破坏胶束的形成，如胶束，还可能破坏胶束的形成，如C1C6的醇等的醇等2022-6-10表面活性剂77（二）有机添加剂（二）有机添加剂 2 2）其它极性有机物）其它极性有机物 l如尿素、如尿素、N甲基乙酰胺、乙二醇等均升高表面活性剂的甲基乙酰胺、乙二醇等均升高表面活性剂的CMC一方面这些有机极性分子与水分子发生强烈竞争性结合，一方面这些有机极性分子与水分子发生强烈竞争性结合，另一方面这些物质也是表面活性剂的助溶剂，另一方面这些物质也是表面活

23、性剂的助溶剂，增加了表面活性剂的溶解度这些均使表面活性剂增加了表面活性剂的溶解度这些均使表面活性剂浊点浊点(cloudpoint)升高并影响胶束形成升高并影响胶束形成u例如：尿素可使十二醇聚氧乙烯（例如：尿素可使十二醇聚氧乙烯（6）醚的）醚的CMC升高升高10倍之多倍之多一些多元醇如果糖、木糖、山梨醇可使非离子表面活性剂一些多元醇如果糖、木糖、山梨醇可使非离子表面活性剂CMC下降下降2022-6-10表面活性剂78（三）（三）水溶性高分子水溶性高分子l如明胶、聚乙烯醇、聚乙二醇及聚乙烯吡咯烷酮等如明胶、聚乙烯醇、聚乙二醇及聚乙烯吡咯烷酮等水溶性高分子加入至表面活性剂溶液中水溶性高分子加入至表面

24、活性剂溶液中可对表面活性剂分子产生吸附可对表面活性剂分子产生吸附n高分子浓度越大吸附量越多高分子浓度越大吸附量越多减少了溶液中游离表面活性剂分子数量减少了溶液中游离表面活性剂分子数量因而表面活性剂的因而表面活性剂的CMC也随之升高也随之升高2022-6-10表面活性剂79l阳离子表面活性剂与含羧基的羧甲基纤维素、阳离子表面活性剂与含羧基的羧甲基纤维素、阿拉伯胶、果胶酸、海藻酸以及阿拉伯胶、果胶酸、海藻酸以及含磷酸根的核糖核酸、去氧核糖核酸等生成不溶性复凝聚物含磷酸根的核糖核酸、去氧核糖核酸等生成不溶性复凝聚物u但在含有高分子的溶液中，只要有胶束形成，但在含有高分子的溶液中，只要有胶束形成，其增

25、溶效果却显著增强，这可能是由于高分子其增溶效果却显著增强，这可能是由于高分子与表面活性剂分子的疏水链与表面活性剂分子的疏水链(hydrophobic chain)之间的相互结合使胶束烃核增大之间的相互结合使胶束烃核增大但也可能是但也可能是电性效应电性效应(electric effect)（三）（三）水溶性高分子水溶性高分子2022-6-10表面活性剂80n一些中性水溶性大分子与阴离子表面活性剂的作用强弱次序为：一些中性水溶性大分子与阴离子表面活性剂的作用强弱次序为：聚乙烯醇聚乙烯醇聚乙二醇聚乙二醇甲基纤维素甲基纤维素聚乙烯吡咯烷酮聚乙烯吡咯烷酮l与阳离子表面活性剂作用强弱次序为：与阳离子表面活

26、性剂作用强弱次序为：聚乙烯吡咯烷酮聚乙烯吡咯烷酮聚乙二醇聚乙二醇聚乙烯醇聚乙烯醇阴离子型阴离子型非离子型非离子型n两性离子型两性离子型聚氧乙烯烷芳基醚聚氧乙烯烷芳基醚聚氧乙烯脂肪酸酯聚氧乙烯脂肪酸酯吐温类吐温类n吐温吐温20吐温吐温60吐温吐温40吐温吐温80目前吐温类表面活性剂仍只用于某些肌肉注射液中目前吐温类表面活性剂仍只用于某些肌肉注射液中2022-6-10表面活性剂127四、四、表面活性剂的刺激性表面活性剂的刺激性 l长期应用或高浓度使用可能出现皮肤或粘膜损害长期应用或高浓度使用可能出现皮肤或粘膜损害如季铵盐类化合物高于如季铵盐类化合物高于1即可对皮肤产生损害即可对皮肤产生损害十二烷基硫酸钠浓度在十二烷基硫酸钠浓度在20以上也有损害作用以上也有损害作用2022-6-10表面活性剂128 The End - - 表面活性剂表面活性剂