第三章表面活性剂

1、第三章第三章表面活性剂表面活性剂基本要求：基本要求：1.掌握表面活性剂的概念和分类；掌握表 面活性剂的基本性质和应用。2.熟悉表面活性剂的生物性质。3.了解表面活性剂的结构。重点：重点：表面活性剂的概念、分类及其基本性质和应用难点：难点：表面活性剂的基本性质第一节第一节 概述概述第二节第二节 表面活性剂的分类表面活性剂的分类 亲水性亲水性 据亲水与亲油性强弱分据亲水与亲油性强弱分 亲油性亲油性 无机无机 动物动物分类分类 化学组成分化学组成分 有机有机 天然天然 植物植物 合成合成第二节第二节 表面活性剂的分类表面活性剂的分类常用的表面活性剂分类如下：（一）阴离子表面活性剂1.高级脂肪酸盐 通

2、式：RCOOM, 如硬脂酸钠、钙、镁等。2.硫酸盐 通式：ROSO3M，如十二烷基硫酸钠、十六醇硫酸钠等。3.磺酸盐 烷基磺酸盐通式：RSO3M，如二己基琥珀酸磺酸钠。烷基苯基磺酸盐通式：RC6H5SO3M，如十二烷基苯磺酸钠等。4.胆盐 如甘胆酸钠、牛胆磺酸钠等。 （二）阳离子表面活性剂 1.1.胺盐型胺盐型 RNH3+X-，R2NH2+X-，如氯，如氯苄甲乙胺等。苄甲乙胺等。 2.季铵盐型季铵盐型 R1R2N+R3R4X-，如洁尔灭、，如洁尔灭、新洁尔灭等。新洁尔灭等。 （三）两性离子表面活性剂 1.氨基酸型氨基酸型 RNH2CH2CH2COO 2.磷脂类 磷脂类表面活性剂可用于医药品、营

3、养品、化妆品、食品中，有广泛的应用前途。磷脂可用于静注用乳剂与脂质体的制备，具有更重要的意义。磷脂是天然表面活性剂，含有磷脂酰胆碱、磷脂酰乙醇胺、磷脂酰丝氨酸等，将磷脂中主要的分子结构式表示如下： 磷脂酰部分磷脂酰部分 头基头基 名称名称 缩写缩写磷脂酰胆碱磷脂酰胆碱 PC磷脂酰乙醇胺 PE磷脂酰色氨酸 PS磷脂酰甘油 PG磷脂酸 PA磷脂酰肌醇 PI其中，其中，R1与与R2是是C14至至C20羧酸，有时是不饱和酸。油酸和软脂酸羧酸，有时是不饱和酸。油酸和软脂酸是这些位置上最常见的取代基。一般常见的是这些位置上最常见的取代基。一般常见的X取代基是乙醇胺、取代基是乙醇胺、-O-(CH2)2-NH

4、2和胆碱、和胆碱、-O-(CH2)2-N+(CH3)3，磷脂酰胆碱也叫卵磷，磷脂酰胆碱也叫卵磷脂。脂。3.甜菜碱型甜菜碱型 通式：通式：R(CH3)2N+CH2COO-（四）非离子型表面活性剂 1.多元醇型 (1) 脱水山梨醇脂肪酸酯类（司盘型：Span）通式： 该表面活性剂为脂肪酸与山梨醇脱水而环合。其系列品种有span 20（脱水山梨醇单月桂酸酯），span 40 (脱水山梨醇单棕榈酸酯)；span 60（脱水山梨醇单硬脂酸酯）；span 65（脱水山梨醇三硬脂酸酯）；span 80 （脱水山梨醇单油酸酯）；span 85 （脱水山梨醇三油酸酯）。 OOHOHOHCH2OOCR(2) 聚氧

5、乙烯脱水山梨醇脂肪酸酯类（吐温型：聚氧乙烯脱水山梨醇脂肪酸酯类（吐温型：Tween）通式：通式： 其系列品种有Tween 20（聚氧乙烯脱水山梨醇单月桂酸酯），Tween 40（聚氧乙烯脱水山梨醇单棕榈酸酯），Tween 60（聚氧乙烯脱水山梨醇单硬脂酸酯），Tween 80（聚氧乙烯脱水山梨醇单油酸酯），Tween 85（聚氧乙烯脱水山梨醇三油酸酯）。 OCH2OOCRO(C2H4O)yHO(C2H4O)zHH(C2H4O)xO2.聚氧乙烯型(1) 酯型 通式：RCOOCH2(CH2OCH2)nCH2OH是聚氧乙烯二醇基；n是聚合度；是卖泽(Myrij)类表面活性剂，如聚氧乙烯40硬脂酸酯(

6、polyoxyl 40 stearate)。(2) 醚型 通式：RO(CH2OCH2)nH，是苄泽(Brij)类表面活性剂。如Brij 30与Brij 35是不同分子量的聚合物等。 3.聚氧乙烯聚氧丙烯型 泊洛沙姆，国外商品名（普朗尼克 pluronic）美国NF名Poloxamer，本品为聚氧乙烯丙烯嵌段共聚物，其化学结构式为HO-(C2H4O)a-(CHCH2(CH3)O)b-(C2H4O)a-H其中b至少为15，(C2H4O)a，a为化合物总量的1080。 本品有很多种，从分子量1000到7000以上。泊洛沙姆是新型的优良乳化剂、食品添加剂、增溶剂、分散剂、高级化妆品辅助剂，由于其无毒、

7、无抗原性、无致敏性、无刺激性、化学性质稳定、不溶血，是目前能应用于静脉注射乳剂的一种合成的乳化剂，在药物制剂中得到普遍的重视和广泛的应用。 泊洛沙姆是各种不同分子量的聚氧乙烯聚氧丙烯的嵌段共聚物的一系列产品的总称，但其单体比例可以调节变化，理论上可以有无数种此类产品，目前实际应用的不下几十种，其中以F68（Poloxamer188）最为常用。 泊洛沙姆以聚氧丙烯为亲油基，聚氧乙烯为亲水基。化合物分子量以及分子中环氧乙烷或环氧丙烷含量的比例不同，其物理性质也不同。4.蔗糖脂肪酸酯 药用蔗糖脂肪酸酯(sucrose esters，简称SE)是国内研制成功的一类非离子型表面活性剂。 这类化合物由蔗糖

8、分子中一个或数个羟基与脂肪酸（硬脂酸、软脂酸、棕榈酸等）酯化而成。SE是单酯、双酯及三酯的混合物，改变其比例，其亲水性就发生变化，同时HLB值也可在116内范围变化。由于SE分子中同时存在性质相反的两亲性基团结构，且保持一定的均衡性，因此具有较好的降低表面张力的作用。 其最大特点是无毒、无味、无嗅、无刺激性，在体内能降解成脂肪酸和蔗糖，兼具营养价值。SE已被广泛用于食品、日用化学及制糖等工业。五）高分子型表面活性剂 这类表面活性剂的相对分子质量往往在数千以上，有时达数十万；分子内有极性和非极性部分，它又可分为非离子型、阴离子型、阳离子型和两性离子型。 聚氧乙烯聚氧丙烯二醇醚是非离子型： 聚丙烯

9、酸钠是阴离子型: CHCH3CH2O(C3H6O)m(C2H4O)nHO(C3H6O)m(C2H4O)nH(CH2CH)nCOONa聚-4-乙烯溴化十二烷基吡啶是阳离子型表面活性剂。常用的水溶性高分子化合物，如蛋白质、树脂、海藻酸钠、羧甲基纤维素钠、聚丙烯酰胺、聚乙二醇等，都是高分子表面活性剂。表面活性剂在溶液中超过一定浓度时会从单体（单个离子或分子）缔合成为胶态聚合物，即胶束（或称胶团）。开始形成胶束的浓度称为临界胶束浓度 (critical micelle concentration) 或称临界胶团浓度，用CMC表示。当溶液中形成胶束后溶液的性质如渗透压、浓度、界面张力、摩尔电导等都存在突

10、变现象，P38如图3-1。现在认为胶束的大小范围相当窄，每个胶束约含有50200个单体。例如十二烷基硫酸钠的胶束量在12000到40000之间，胶束量的大小随离子强度的增加而增大。 图 胶态电解质溶液十二烷基硫酸钠的性质 离子型表面活性剂胶束离子型表面活性剂胶束 非离子型表面活性剂胶束非离子型表面活性剂胶束 高分子型表面活性剂胶束高分子型表面活性剂胶束 混合胶束混合胶束 （实线为在纸的水平面上，虚线为在纸的垂直面上）（实线为在纸的水平面上，虚线为在纸的垂直面上） 表面活性剂是由亲水基团和亲油基团所组成，其亲水性和亲油性的强弱是影响表面活性剂性能的主要因素。 每一种表面活性剂都有一定的亲水基团具

11、有亲水能力，并对亲油基团的亲油能力具有一定的平衡关系，这种关系称亲水亲油平衡值9。(Hydrophile-lipophile balance)即HLB值，是个相对值。 Griffin提出用HLB值来表示某些非离子表面活性剂的亲水性的大小。规定不含疏水基团的聚乙二醇HLB=20，而无亲水基的石蜡的HLB=0。并以下式计算其它非离子表面活性剂的HLB值。 可以看出，亲水基重量所占的比例越大时亲水性也愈大。 也有规定亲油性强的油酸的HLB值为1，而亲水性强的油酸钠的HLB值为18，由此可以相对地定出其他表面活性剂的HLB值。根据HLB值就可以大致估计该表面活性剂的用途。 HLB= 5)(100亲水基

12、重量疏水基重量亲水基重量 非离子型表面活性剂的HLB值约处于120之间，离子型表面活性剂的HLB值约处于140之间。HLB值是指定数，它反映的是表面活性剂分子中两种基团的作用大小和平衡后的相互关系。表面活性剂的HLB值小则亲油性强，HLB值大，则亲水性强。 HLB值大小可以确定乳剂的类型，HLB值小的油溶性乳化剂可形成W/O型乳剂；HLB值较大的水溶性乳化剂可形成O/W型乳剂，但HLB值不能说明乳化能力的大小。 混合乳化剂的HLB值，对非离子型表面活性剂可按组成乳化剂的各成分重量百分比加以计算。 HLBA,B = HLBAA% + HLBBB%对于一个已知的或给定的油相，用不同HLB值的乳化剂

13、将其乳化时，必有一个HLB值为最适HLB值，此时形成的乳剂最稳定。常用表面活性剂的HLB值如表9-1。HLB的测定方法，BABBAAABWWWHLBWHLBHLB化学组成化学组成商品名称商品名称HLB油酸油酸 1.0脱水山梨醇三油酸酯脱水山梨醇三油酸酯Span 851.8脱水山梨醇硬脂酸酯脱水山梨醇硬脂酸酯Span 652.1脱水山梨醇单油酸酯脱水山梨醇单油酸酯Span 804.3脱水山梨醇单硬脂酸酯脱水山梨醇单硬脂酸酯Span 604.7聚氧乙烯月桂酸酯聚氧乙烯月桂酸酯-2LAE-26.1脱水山梨醇单棕榈酸酯脱水山梨醇单棕榈酸酯Span 406.7脱水山梨醇单月桂酸酯脱水山梨醇单月桂酸酯Sp

14、an 208.6聚氧乙烯油酸酯聚氧乙烯油酸酯-4OE 47.7聚氧乙烯十二醇醚聚氧乙烯十二醇醚-4MOA 49.5二二十二烷基十二烷基二甲基氯化二甲基氯化铵铵 10.0十四烷基苯磺酸钠十四烷基苯磺酸钠ABS11.7油酸三乙醇胺油酸三乙醇胺FM12.0聚氧乙烯壬基苯酚醚聚氧乙烯壬基苯酚醚-9OP-913.0聚氧乙烯十二胺聚氧乙烯十二胺-5 13.0聚氧乙烯辛基苯酚醚聚氧乙烯辛基苯酚醚-10TritonX-10(Tx-10)13.5聚氧乙烯脱水山梨醇单硬脂酸聚氧乙烯脱水山梨醇单硬脂酸酯酯Tween 6014.9聚氧乙烯脱水山梨醇单油酸酯聚氧乙烯脱水山梨醇单油酸酯Tween 8015.0十二烷基三甲

15、基氯化铵十二烷基三甲基氯化铵DTC15.0聚氧乙烯十二烷聚氧乙烯十二烷-15 15.3聚氧乙烯脱水山梨醇棕榈酸单聚氧乙烯脱水山梨醇棕榈酸单酯酯Tween 4015.6聚氧乙烯硬脂酸酯聚氧乙烯硬脂酸酯-30SE 3016.0聚氧乙烯硬脂酸酯聚氧乙烯硬脂酸酯-40SE 4016.7聚氧乙烯脱水山梨醇月桂聚氧乙烯脱水山梨醇月桂酸单酯酸单酯Tween 2016.7聚氧乙烯辛基苯酚醚聚氧乙烯辛基苯酚醚-30Tx-3017.0油酸钠油酸钠钠皂钠皂18.2油酸钾油酸钾钾皂钾皂20.0十六烷基乙基吗啉基乙基十六烷基乙基吗啉基乙基硫酸盐硫酸盐阿特拉斯阿特拉斯G2632530十二烷基硫酸钠十二烷基硫酸钠AS40

16、注注表中化学名称后的阿拉伯数代表氧乙烯基团数表中化学名称后的阿拉伯数代表氧乙烯基团数 （三）表面活性剂的刺激性：（三）表面活性剂的刺激性：外用制剂使用中考虑虽然各类表面活性剂都可以用于外用制剂，但长期应用或高浓度使用可能出现皮肤或粘膜损害。例如季铵盐类化合物浓度高于1%即可对皮肤产生损害，十二烷基硫酸钠产生损害浓度为20%以上。吐温类对皮肤和粘膜的刺激性很低，但一些聚氧乙烯醚类表面活性剂浓度在5%以上即产生损害作用。（四）表面活性剂的生物降解：（四）表面活性剂的生物降解：19天内降解80%（二）影响增溶作用的因素：（二）影响增溶作用的因素：1.增溶剂性质：具有相同亲油基的表面活性剂增溶剂性质：

17、具有相同亲油基的表面活性剂对烃类及极性对烃类及极性有机物增溶大小顺序有机物增溶大小顺序非离子型非离子型 阳离子型阳离子型 阴离子型阴离子型属于同系物，在相同浓度溶液中CMC值愈低或胶束体积愈大、碳链愈长，其增溶能力愈强。2.2.增溶质（药物）的性质：增溶质（药物）的性质：（1 1）极性的影响：）极性的影响： HLBHLB值值强极性、非极性药物非离子型 增溶效果；极性小药物非离子型 增溶效果；（2 2）结构的影响：）结构的影响：同一增溶剂随药物同系物烃链的同一增溶剂随药物同系物烃链的增溶能力增溶能力；不饱和化合物比对应的饱和物更易溶解；不饱和化合物比对应的饱和物更易溶解；药物的环状化合物的支链药

18、物的环状化合物的支链使增溶量使增溶量，但碳氢链支，但碳氢链支链链对溶解度影响小。对溶解度影响小。3 3）加入顺序：）加入顺序： 药药+ +增溶剂增溶剂混匀混匀+ +水稀释水稀释二者效果不同二者效果不同 增溶剂增溶剂+ +水水混匀混匀+ +药药4 4）增溶剂）增溶剂HLBHLB值：药物性质不同（极性）增溶值：药物性质不同（极性）增溶效果不同。效果不同。5 5）增溶剂用量：三元相图可说明）增溶剂用量：三元相图可说明。3.温度的影响：温度的影响：离子型温度离子型温度增溶量增溶量；含聚氧乙烯基的非离子型温度含聚氧乙烯基的非离子型温度增溶量增溶量 。 （三）对化学稳定性的影响：与多方面因素有（三）对化学

19、稳定性的影响：与多方面因素有关关（四）表面活性剂的复配（四）表面活性剂的复配复配定义：复配定义：表面活性剂相互间或与其他化合物的配合使用称为复配。使用目的：使用目的：能大大增加增溶能力，减少表面活性剂使用量。1.与中性无机盐的配伍与中性无机盐的配伍2.有机添加物有机添加物3.水溶性高分子水溶性高分子4.表面活性剂混合体系表面活性剂混合体系二、乳化剂：二、乳化剂：EmulsifierEmulsifier乳化：在二种（或二种以上）不相混溶或部分混乳化：在二种（或二种以上）不相混溶或部分混溶液体组成的体系中，由于第三种成分的存在，溶液体组成的体系中，由于第三种成分的存在，使其中一种液体以细小液滴均匀分散在另一种液使其中一种液体以细小液滴均匀分散在另一种液体中，此过程体中，此过程乳化。乳化。 天然二亲性物质天然二亲性物质具有乳化作用物质具有乳化作用物质乳化剂乳化剂 表面活性剂表面活性剂表面活性剂表面活性剂HLBHLB值决定乳浊液类型值决定乳浊液类型HLBHLB值：值： 3 38 W/O8 W/OHLBHLB值：值： 8 818 O/W18 O/