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[基础课程] 表面活性剂 教案

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发表于 2013-1-23 09:23:49 | 显示全部楼层 |阅读模式
  
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    号:
  
  
  
  
  
  
  
  
课程名称
  
药剂学
专   业
药学
班       级
2008-1
主讲教师
王玲
计划时数
2学时
专业层次
本科
专业职称
讲师
编写时间
20118
章节名称
第十章  表面活性剂
使用时间
20119
教学目的   与 要 求
教学目的:通过介绍表面活性剂的有关知识,学习表面活性剂的概念种类、性质应用等
  教学要求
  
1、掌握表面活性剂的概念、基本结构和种类。
  
2、掌握表面活性剂的基本性质与应用。
  
3、熟悉表面活性剂的生物学性质。
  
4、了解表面现象、表面张力产生机理。
重点与难点
重点:离子表面活性剂、非离子表面活性剂结构特点、特性;胶束、CMC的概念;HLB值的计算;表面活性剂的增溶作用及其应用。
  
难点:表面活性剂的增溶作用及其应用。
教学内容  更新情况
讲述新剂型中使用的特殊表面活性剂
教学方法       与 组 织
教学方法:讨论式、交互式及“问题式”教学方法
教学内容:表面活性剂的概述、表面活性剂的分类及特点、应用。
教学组织:总结上节课内容5分钟,表面活性剂的概述讲授45分钟;表面活性剂的分类讲授40分钟,小结10分钟。
教学手段
自制电子讲义,以板书与多媒体相结合方式讲解。
教材和     参考书
    材:普通高等教育“十一五”国家级重点教材《药剂学》(第七版),参考《药剂学》(屠锡德  2002年第三版)、《现代药剂学》(平其能  20017月第一版)
集体备课
集体备课时间:2009年5月22号      主持:李岩                                                                               主讲:滕亮         副教授                                                                                     其讨论结果:1、 结合例题讲解混合HLB值的计算。
  2、 注意结合乳剂、混悬剂有关知识点讲解表面活性剂的用途。
教研室       审查意见
 
教研室主任签字:
 



教学目的:通过介绍表面活性剂的有关知识,学习表面活性剂的概念种类、性质应用。
教学要求
1、掌握表面活性剂的概念、基本结构和种类。
2、掌握表面活性剂的基本性质与应用。
3、熟悉表面活性剂的生物学性质。
4、了解表面现象、表面张力产生机理。
第十章 表面活性剂     
§1  概述
一、表面活性剂的概念
1、表面张力:一种液体收缩性表面力,借以使其倾向于呈球形及显出最小可能的表面积。
2、表面活性剂(surfactant, surface activeagent):是指那些具有很强表面活性、能使液体的表面张力显著下降的物质,还具有增溶、乳化、去污、消泡、润湿、杀菌等应用性质。
二、表面活性剂的结构特征
表面活性剂=非极性烃链(8个碳原子以上)+几个极性基团(解离的离子基团或非解离的亲水基团)
三、表面活性剂的吸附性
1、在溶液中的正吸附:表面活性剂在溶液表面层的聚集现象。亲水基向外,疏水基向内,改变溶液表面性质。
2、在固体表面的吸附:降低表面张力的吸附称之为正吸附.
极性固体+离子表活  低浓度,单分子层,疏水链向外;高浓度,双层吸附,温度升高,吸附量减少。
非极性固体   单分子层,亲水链向外,浓度增加,吸附量不增加。
非离子表活   吸附量随温度升高而增加,单分子层转变为多分子层。
§2表面活性剂的分类
  
类别
  
代表物
组成
性质
应用
阴离子表面活性剂
肥皂类
高级脂肪酸盐(RCOO-)nMn+C11~17
可分为碱金属皂(钾皂)、碱土金属皂(单硬脂酸铝、硬脂酸钙)、有机胺皂(三乙醇胺)。易被酸破坏,碱金属皂易被钙、镁盐破坏,电解质可使之盐析。
良好的乳化性与分散油的能力,多用于外用制剂。
硫酸化物
硫酸化油、高级脂肪醇硫酸酯
  
R·O·SO3-M+C12~18
1硫酸化蓖麻油(土耳其红油),无刺激的去污剂、润湿剂2十二烷基硫酸钠(SDS、SLS)、十六烷基硫酸钠(鲸蜡醇硫酸钠)、十八烷基硫酸钠(硬脂醇硫酸钠),稳定、强乳化性,+阳离子药物↓,对粘膜有刺激性。
1洗涤皮肤,增溶挥发油、水不溶的杀菌剂2外用软膏的乳化剂,固体制剂的润湿剂与增溶剂
磺酸化物
脂肪族磺酸化物、
  
烷基芳基磺酸化物、烷基萘磺酸化物
  
R·SO3-M+
二辛基琥珀酸磺酸化钠(阿洛索—OT)、二己基琥珀酸磺酸化钠、十二烷基苯磺酸钠、胆酸盐类(肝胆酸钠、牛黄胆酸钠)
十二烷基苯磺酸钠为洗涤剂;胆酸盐类常用作胃肠道脂肪乳的乳化剂和单甘酯的增溶剂
阳离子表面活性剂
又称阳性皂、季铵化合物
五价氮原子
水溶性好,稳定,良好的表面活性作用、杀菌作用;苯扎氯铵(洁尔灭)、苯扎溴铵(新洁尔灭)
杀菌剂
两性离子表面活性剂
卵磷脂
  
(天然)
包括各种甘油磷脂;豆磷脂、蛋磷脂
使用性能与各组分比例有关,磷脂酰胆碱↑O/W;肌醇磷脂↑W/O;不稳定(热、酸、碱酯酶);不溶于水,溶于乙醚、氯仿、石油醚
用于制备注射用乳剂、脂质微粒
氨基酸型(合成)
羧酸盐+胺盐
  
(R·+NH2·CH2CH2·COO-)
等电点(微酸)时亲水性减弱并可能↓
Tego 杀菌力强、毒性小
甜菜碱型
  
(合成)
羧酸盐+季铵盐
  
(R·+N·(CH3)2CH2·COO-)
在酸、碱、中性液中溶解
  
注:碱性液中为阴离子表活,起泡、去污
  
酸性液中为阳离子表活,杀菌
咪唑啉型,阳离子部分为咪唑啉环,毒性、刺激性极低。
非离子表面活性剂
脂肪酸甘油脂
单甘酯、二甘酯
不溶于水,易水解,表面活性弱,HLB3—4
W/O辅助乳化剂
蔗糖脂肪酸酯
多元醇,单、二、三、多酯
不溶于水,易水解,室温稳定,HLB 5—13,高温下焦化,酸、碱、酶作用水解
O/W乳化剂、分散剂,高脂肪酸时可为阻滞剂
脂肪酸山梨坦(spans)
失水山梨醇脂肪酸酯
不溶于水,易水解,HLB 1.8—3.8
W/O乳化剂,spans20or40+Tween  O/W
  
Spans60or65+Tween W/O
聚山梨酯(Tweens)
聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯
溶于水,对热稳定,酸、碱、酶作用易水解,低浓度时成胶束,增溶不受pH影响
增溶剂、乳化剂、分散剂、润湿剂
聚氧乙烯脂肪酸酯(卖泽)
聚乙二醇+长链脂肪酸
较强水溶性,乳化能力强,如聚氧乙烯40硬脂酸酯
O/W乳化剂
聚氧乙烯脂肪醇醚(苄泽)
聚乙二醇+脂肪醇
苄泽30、35;西土马哥;平平加O;埃摩尔佛
增溶剂、O/W乳化剂
聚氧乙烯—聚氧丙烯共聚物(泊洛沙姆)
HO(C2H4)a-(C3H6O)b-(C2H4O)aH
聚氧乙烯↑,亲水性↑;聚氧丙烯↑,亲油性↑乳化、润湿、分散、起泡、消泡,增溶能力弱
泊洛沙姆188,静脉乳乳化剂


  
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课程名称
  
药剂学
专   业
药学
班       级
2008-1
主讲教师
王玲
计划时数
2学时
专业层次
本科
专业职称
讲师
编写时间
20118
章节名称
第十章  表面活性剂
使用时间
2011 9
教学目的   与 要 求
教学目的:通过介绍表面活性剂的有关知识,学习表面活性剂的概念种类、性质应用等
  教学要求
  
1、掌握表面活性剂的概念、基本结构和种类。
  
2、掌握表面活性剂的基本性质与应用。
  
3、熟悉表面活性剂的生物学性质。
  
4、了解表面现象、表面张力产生机理。
重点与难点
重点:表面活性剂的增溶作用及其应用。
  
难点:表面活性剂的增溶作用及其应用。
教学内容  更新情况
采用图表法讲解重点
教学方法       与 组 织
教学方法:“问题式”教学方法
教学内容:表面活性剂的基本性质和应用;表面活性剂的生物学性质。
教学组织:总结上节课内容5分钟,表面活性剂的基本特性及应用55分钟;表面活性剂的生物学性质讲授30分钟,小结10分钟。
教学手段
自制电子讲义,以板书与多媒体相结合方式讲解。
教材和     参考书
    材:普通高等教育“十一五”国家级重点教材《药剂学》(第七版),参考《药剂学》(屠锡德  2002年第三版)、《现代药剂学》(平其能  20017月第一版)
集体备课
集体备课时间:2009年5月22号       主持:李岩                                                                               主讲:滕亮       副教授                                                                                     其讨论结果:1、 结合例题讲解混合HLB值的计算。
  2、 注意结合乳剂、混悬剂有关知识点讲解表面活性剂的用途。
教研室       审查意见
 
教研室主任签字:
 


§3基本性质与应用
一、表面活性剂胶束
表面老化:表面活性剂溶液从开始发生表面吸附到取得恒定表面过剩浓度或稳定表面张力的时间和程度。
凡影响表面活性剂扩散或定向的因素(电解质、温度、表面活性剂添加方法)都影响老化。
正吸附饱和后继续加入表面活性剂则形成胶束。
(一)临界胶束浓度(cmc): 表面活性剂分子缔合形成胶束的最低浓度。
相同亲水基的同系列表面活性剂,若亲油基团越大,cmc↓;cmc时表面张力最小;在cmc到达后的一定范围内,单位体积内胶束数量和表面活性剂的总浓度几乎成正比。
(二)胶束结构:随着浓度↑,由球形→棒状→六角束状→板(层)状,由液态→液晶态
(三)cmc的测定:物理化学性质测定法(似真溶液→似胶体溶液)、吸收光谱法(微量第三成分,其吸收光谱与表面活性物质缔合状态有关, cmc附近明显光谱变化)
(四)影响胶团形成的因素:化学结构(碳氢基团;极性基团;反粒子);电解质(一般增加离子表面活性剂胶团的缔合数,降低cmc,对非离子表面活性剂影响较小);氢离子浓度;非电解质(极性有机物、水溶性化合物);温度(非离子表活,50℃;离子表活,25℃)。
二、亲水亲油平衡值(HLB)
(一)亲水亲油平衡值(HLB):表面活性剂分子中亲水和亲油基团对油或水的综合亲和力
HLB↑,亲水性↑;反之,亲油性↑。太大或太小,降低表面张力的作用减弱。
HLB
0.8—3
3—6
7—9
8—18
13—16
15—19
作用
消泡
W/O乳化剂
润湿剂、铺展剂
O/W化剂
去污剂
增溶剂
HLB的加和(权重法):HLBab=(HLBa×Wa+ HLBb×Wb)/( Wa+Wb)
(二)HLB的理论计算法:HLB=∑(亲水基团HLB数)-∑(亲油基团HLB数)+7
三、增溶作用
(一)胶束增溶
1、增溶(Solubilization):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,形成透明胶体溶液。
增溶剂:起增溶作用的表面活性剂。增溶质:被增溶的物质
2、最大增溶浓度(MAC):当表面活性剂用量固定时,增溶达到的饱和浓度。cmc↓、缔合数↑,MAC↑
(二)温度对增溶的影响:
Ⅰ影响胶束的形成;Ⅱ影响增溶质的溶解;Ⅲ影响表面活性剂的溶解度.
1、对于离子表面活性剂为ⅡⅢ作用。Krafft点为离子表活的特征值。Krafft点↑,cmc↓;Krafft点是离子表面活性剂应用温度的下限。
  
        
曲折型(在水溶液中)
   
   
   
2、对于大多数聚氧乙烯型的非离子表面活性剂,温度↑至一定程度时,溶液发生混浊现象,称为起昙,此时的温度称为昙点(浊点,cloud point)。聚氧乙烯链相同时,碳氢链越长cp越低;碳氢链相同时,聚氧乙烯链越长cp越高(亲水性决定cp),泊洛沙姆在常压下无起昙现象。
原因:]
  
        
锯齿型(无水状态)
   
   
   
            
  
四、表面活性剂的复配:表面活性剂之间或与其他化合物的配合使用
(一)与中性无机盐的配伍:
1、离子表活+可溶性中性无机盐(反离子效应),反离子结合率越高和浓度越大cmc↓越显著,缔合数↑,烃类增容质的增容量↑,栅状层分子间电斥力减小,排列紧密,增容空间↓,极性物质的增容量↓;注意阴离子表活与Ga2+、Mg2+的配伍(盐析)。
2、非离子表活+可溶性中性无机盐,影响小,中性无机盐高浓度时破坏亲水基与水分子的结合,cp↓。
3、表活+不溶性中性无机盐,带电吸附相反电荷表活(硫酸钡-阴离子表活;皂土、白陶土、滑石粉-阳离子表活)
(二)有机添加剂:
1、脂肪醇(C6—C12)+表活分子→混合胶束,烃核体积增大,碳氢化合物增容质的增容量;
2、极性有机物(尿素、N—甲基乙酰胺、乙二醇)+表活分子,cmc↑(与水分子发生强烈竞争性结合;助溶),影响胶束的形成。
(三)水溶性高分子
1、水溶性高分子(明胶、聚乙烯醇、聚乙二醇、聚维酮)可吸附表活,cmc↑
2、阳离子表活+含羧基与含磷酸根的水溶性高分子形成不溶性复凝聚物,一旦形成胶束则显著增容。
(四)表面活性剂的混合体系
1、同系物混合体系 二同系物等量混合,cmc小者影响大。
2、非离子表活+离子表活易形成混合胶束,cmc在二者之间或小于其中任何一种。
阴离子表活+聚氧乙烯型非离子表活,聚氧乙烯数↑,协同作用↑,电解质可减弱作用。阴离子表活+聚氧乙烯型非离子表活〉阳离子表活+聚氧乙烯型非离子表活
3、阴离子表活+阳离子表活
适当配伍可形成具有很高表面活性的分子复合物;二者碳氢链长度越接近、碳氢链越长,增效作用↑;混合比例、方法均影响增效作用。
五、增溶作用的应用
1、增溶相图:通过绘制增溶相图来确定三元体系(溶剂、增溶剂、增溶质)的最佳配比。
2、解离药物的增溶
解离药物+带相反电荷的离子表活可出现增溶、可溶性复合物、不可溶性复合物;
解离药物(弱酸性、弱碱性、两性)+非离子表活时,pH有较大影响。
3、多组分增溶质的增溶:对主药的增溶效果取决于各组分与表面活性剂的相互作用。
4、抑菌剂的增溶  抑菌剂被增溶,需加大抑菌剂浓度。
5、表活溶液的化学稳定性与胶束表面的性质、结构和胶束缔合体的反应性、药物本身的降解途径、环境pH、离子强度有关。
例:酯类药物碱水解,中间产物为阴离子,则阴离子表面活性剂抑制水解,反之阳离子表面活性剂则促进。
β-内酰胺类药物酸水解可被阳离子及非离子表面活性剂抑制而被阴离子表面活性剂催化。
聚氧乙烯类表面活性剂发生水解和自氧化,生成的过氧化物促进药物氧化降解。(聚氧乙烯脂肪醇醚+苯佐卡因)
6、增溶剂加入顺序:组分的加入顺序:一般为(增溶剂+增溶质)+溶剂;
六、其他应用
1、乳化、润湿、助悬
2、起泡剂(foaming agent)与消泡剂(antifoaming agent): 起泡剂HLB高,亲水性强;消泡剂反之。
3、去污剂(detergent): HLB13—16,多为阴离子表面活性剂(如油酸钠)
4、消毒剂与杀菌剂:大多数阳离子表活、两性离子表活和少数阴离子表活(甲酚皂、甲酚磺酸钠),使生物膜蛋白质变性。
§4表面活性剂的生物学性质
一、对药物吸收的影响   
1、可能↑吸收,也可能↓吸收;药物在胶束中的扩散、生物膜的通透性改变、对胃空速率的影响、粘度等。
2、药物被增溶于胶束,则药物从胶束内扩散速度或胶束本身与胃肠粘膜融合速度会影响吸收(Tween-80促进螺内酯口服吸收;cmc以上的去氧胆酸增加水杨酸的胃肠转运率)。
3、表面活性剂浓度有很重要的作用(0.01%Tween-80增加司可巴比妥的吸收,1%则降低吸收)。
4、表面活性剂溶解生物膜脂质增加上皮细胞的通透性,改善吸收,长期应用造成肠粘膜损害。
5、高粘度团块降低胃排空率,增加吸收,但粘度过大会影响药物扩散,降低吸收。
二、与蛋白质的相互作用  可能在不同条件下发生电性结合,也可能使蛋白质变性(破坏盐键、氢键、疏水键)。
三、毒性 阳离子>阴离子〉非离子;阳离子〉两性离子;静脉〉口服;阴阳离子表活均有较强溶血作用;非离子溶血作用较弱。
四、刺激性   长期或高浓度应用可能出现皮肤或粘膜损害。

思考题:
1、何谓表面活性剂?具有何种结构特征
2、简述表面活性剂的分类方法,并举例说明
3、简述表面活性剂增溶的原理
4、配制100gHLB值为10.31的混合表面活性剂,问需Span60(HLB=4.7)和Tween60(HLB=14.9)各多少克?

小结:结合日常生活常识讲解表面活性剂的概念、特点、分类及应用。在讲解分类时抓住重点,讲解常用表面活性剂。


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