人卫版第七版药剂学-第三章-表面活性剂

第三章表面活性剂1.掌握掌握表面活性剂的概念、结构特征、分类、物理化学性质；2.熟练表面活性剂对药物吸收的影响；表面活性剂的应用；。3.了解表面活性剂的吸附性；表面活性剂的毒性、刺激性和生物降解。学习要求第一节概述一、定义•表面活性剂：(surfactant)是指具有很强表面活性、加入少量就能使液体的表面张力显著下降的物质。•还有增溶、乳化等作用，区别于表面活性物质。•两亲结构二、表面活性剂的结构特点亲油基（碳氢链R-、C8~C18之间）亲水基（-OH、COO-、-NH2、-COOR)亲油基亲水基•(1)表面活性剂在溶液的表面层聚集的现象称为正吸附。•(2)正吸附改变了溶液表面的性质，最外层呈现出碳氢链性质，体现出较低的表面张力，进而产生较好的润湿性、乳化性、起泡性等。•(3)当表面活性剂浓度低时，降低表面张力很显著，它的表面活性越强。三、表面活性剂的吸附性1.表面活性剂分子在溶液中的正吸附•表面活性剂溶液与固体接触时，表面活性剂分子可能在固体表面发生吸附，使固体表面性质发生改变。•对于极性固体物质在表面活性剂浓度较低时形成单层吸附，当其达到临界胶束浓度时，转为双层吸附。对于非极性固体，一般只发生单分子层吸附。三、表面活性剂的吸附性2.表面活性剂在固体表面的吸附表面活性剂在溶液表面的吸附水根据分子组成特点和剂型基团的解离性质：一、离子表面活性剂（一）阴离子表面活性剂：高级脂肪酸盐、硫酸化物、磺酸化物，胆酸盐（二）阳离子表面活性剂：季铵化物、新洁尔灭（三）两性离子表面活性剂：卵磷脂，氨基酸型和甜菜碱型二、非离子表面活性剂（一）脂肪酸甘油酯（二）多元醇型（三）聚氧乙烯型（四）聚氧乙烯-聚氧丙烯共聚物第二节表面活性剂的分类表面活性剂离子型（水中能电离）非离子型（水中不电离）脂肪酸甘油酯多元醇型聚氧乙烯型聚氧乙烯-聚氧丙烯型阴离子型阳离子型两性离子型一、离子表面活性剂1、高级脂肪酸盐：①通式：(RCOO-)nMn+②分类：一价金属皂(钾、钠皂)；二价或多价皂(铅、钙、铝皂)；有机胺皂(三乙醇胺皂)③性质：具有良好的乳化能力，易被酸及多价盐破坏，电解质使之盐析。④应用：具有一定的刺激性，用于外用制剂。不可口服。（一）阴离子表面活性剂2、硫酸化物①通式：R·O·SO3-M+②分类：硫酸化油(硫酸化蓖麻油)；高级脂肪醇硫酸酯(十二烷基硫酸钠)。③性质：可与水混溶，乳化性很强，稳定、耐酸、钙，易与一些高分子阳离子药物发生沉淀。④应用：代替肥皂洗涤皮肤；有一定刺激性，主要用于外用软膏的乳化剂。有时也用于片剂等固体制剂的润湿剂或增溶剂。3、磺酸化物①通式：R·SO3-M+②分类：脂肪族磺酸化物，如二辛琥珀酸磺酸钠；烷基芳基磺酸化物，如十二烷基苯磺酸钠，常用洗涤剂；烷基苯磺酸化物；胆酸盐，如牛磺胆酸钠。③性质：水溶性,耐酸、钙、镁盐性比硫酸化物差,不易水解。④应用：黏度低、去污力、油脂分散力都强，常用优良洗涤剂。1.结构：含有一个五价氮原子，带正电荷。2.特点：水溶性大，在酸性和碱性溶液中较稳定，具有良好的表面活性和杀菌作用。但易与一些大分子阴离子药物发生沉淀。3.应用：杀菌；防腐；毒性大，主要用于皮肤、粘膜和手术器械的消毒。4.常用品种：①苯扎氯铵(洁尔灭)；②苯扎溴铵(新洁尔灭)（二）阳离子表面活性剂阳离子表面活性剂苯扎氯铵(洁尔灭)和苯扎溴铵(新洁尔灭)等。苯扎溴铵：十二烷基二甲基苄基溴化铵CH3(CH2)11N+Me2C7H7Br-（R1R2N+R3R4X-）分子结构上同时具有正负电荷基团的表面活性剂，随介质的pH可成阳或阴离子型。卵磷脂：不溶于水，可作注射用乳剂的乳化剂、脂质体主要原料；氨基酸型和甜菜碱型两性离子型表面活性剂。后者最大优点：适用于任何pH溶液，在等电点时也无沉淀。性质：碱性水溶液中呈阴离子性质，去污力强；酸性水溶液中呈阳离子性质，杀菌力强。（三）两性离子表面活性剂1.结构组成①亲水基团(甘油、聚乙二醇、山梨醇)；②亲油基团(长链脂肪酸、长链脂肪醇、烷基或芳基)；③亲水基和亲油基以酯键、醚键结合2.性质：毒性小，不解离，不受pH的影响；能与大多数药物配伍，广泛应用于外用、内服、注射制剂。二、非离子表面活性剂（一）脂肪酸甘油酯•种类：有脂肪酸单甘油酯和脂肪酸二甘油酯。•性质：不溶于水，在水、热、酸、碱及酶等作用下易水解成甘油和脂肪酸，HLB为3~4。•应用：主要用作W/O型辅助乳化剂。常用品种（二）多元醇型1.蔗糖脂肪酸酯•种类：单酯、二酯、三酯及多酯。•性质：在酸、碱及酶等作用下易水解成游离脂肪酸和蔗糖，HLB为5~13。溶于丙二醇、乙醇，但不溶于水，但在水和甘油中加热可形成凝胶。•应用：主要用作O/W型乳化剂、分散剂。常用品种2.脂肪酸山梨坦（司盘类Span）不溶于水，易溶于乙醇，酸、碱和酶作用易水解，HLB值小，常用作W/O型乳化剂。司盘20（月桂山梨坦）司盘40（棕榈山梨坦）司盘60（硬脂山梨坦）司盘65（三硬脂山梨坦）司盘80（油酸山梨坦）司盘85（三油酸山梨坦）司盘分子通式常用品种3.聚山梨酯(吐温Tween)易溶于水和乙醇，酸、碱和酶作用易水解，HLB值大，常用作O/W型乳化剂、增溶剂。聚山梨酯20(吐温20)聚山梨酯40(吐温40)聚山梨酯60(吐温60)聚山梨酯65(吐温65)聚山梨酯80(吐温80)聚山梨酯85(吐温85)吐温分子通式常用品种1.聚氧乙烯脂肪酸酯（卖泽类，Myrij）•通式：R·COO·CH2(CH2OCH2)nCH2·OH•品种：Myrij-45Myrij-49Myrij-51Myrij-52Myrij-53•应用：具有较强水溶性，乳化能力强，作增溶剂和O/W型乳化剂。（三）聚氧乙烯型常用品种2.聚氧乙烯脂肪醇醚•通式：R·O·(CH2OCH2)nH•产品:（1）苄泽类(Brij)，如Brij-30、Brij-35，作O/W乳化剂。（2）西土马哥(cetomacrogol)为O/W型乳化剂或挥发油增溶剂。（3）平平加O(perogolO)（4）埃莫尔弗(emlphor)易溶于水和醇及多种有机溶剂，HLB为12~18，具有较强亲水性，乳化能力强，作增溶剂和O/W型乳化剂。常用品种•又泊洛沙姆(poloxamer)，商品名普朗尼克(Pluronic)•通式：HO(C2H4O)a-(C3H6O)b-(C2H4O)cH•性质：为淡黄色液体或固体；分子量1000~10000以上；HLB值为0.5~30；聚氧丙烯为亲油基；聚氧乙烯为亲水性基；具有乳化、润湿、分散、起泡和消泡等多种优良性能，但增溶能力较弱。•Poloxamer188(pluronicF68)特点：无毒、无抗原性、无致敏性、无刺激性、化学性质稳定，可作为静脉乳剂o/w型乳化剂，用本品制备的乳剂能耐受热压灭菌和低温冰冻而不改变其物理稳定性。（四）聚氧乙烯-聚氧丙烯共聚物常用品种泊洛沙姆的命名规则•1.根据聚合反应中环氧丙烷和环氧乙烷的配比。命名规则是在Poloxamer后附三位数字，前两位表示聚氧丙烯链段的分子量，后一位表示聚氧乙烯链段分子量在共聚物中所占的比例。比如：Poloxamer188：18代表聚氧丙烯链段的分子量＝18*100＝1800（实际为1750，取整数）；8代表聚氧乙烯链段分子量在共聚物中所占的比例80％；由此可以推算Poloxamer188的分子量为9000（实际为8350）。2.在Poloxamer命名规则中，尾数为7或8的共聚物均为固体，5以下为半固体或液体。第三节表面活性剂的基本性质（一）临界胶束浓度•胶束（micelles)：当水溶液内表面活性剂分子数目不断增加时，依靠自身的范德华力相互聚集，形成亲油基向内，亲水基向外的分子缔合体，称为胶束。一、表面活性剂胶束（掌握CMC、HLB的定义和HLB的计算）第三节表面活性剂的基本性质临界胶束浓度（criticalmicellconcentration,CMC）：表面活性剂分子缔合形成胶束的最低浓度。（掌握CMC的定义，p37）[或：在水中的表面活性剂低浓度时呈分子状态，分散在水中；当浓度逐渐增大到一定程度时，许多表面活性剂分子立刻结合成大基团，形成“胶束”，表面活性剂在水中形胶束所需的最低浓度称为临界胶束浓度，即CMC。]一、表面活性剂胶束（二）胶束的结构•CMC时，溶液表面张力基本达到最低值，溶液的多种物理性质如摩尔电导、粘度、渗透压、密度、光散射等多种物理性质发生急剧变化。利用这些性质与表面活性剂浓度之间的关系，可推测出表面活性剂的临界胶束浓度。•温度、浓度、电解质、pH值等因素对测定结果也会产生影响。（三）临界胶束浓度的测定二、亲水亲油平衡值（一）HLB值的概念•亲水亲油平衡值(hydrophile-lipophilebalance，HLB)系表面活性剂分子中亲水和亲油基团对油或水的综合亲合力。•数值范围：HLB值范围为0~40，其中非离子表面活性剂HLB值范围为0~20。•HLB值愈大，亲水性愈强；HLB值愈大，亲水性愈强；HLB值愈小，亲油性愈强。值愈小，亲油性愈强。（掌握HLB值的定义，熟练掌握其计算)阿拉伯胶，西黄蓍（shī）胶，明胶表面活性剂的HLB值应用范围HLB=3~8(6)可作为W/O型乳化剂HLB=7~9可作为润湿剂HLB=8~18可作为O/W型乳化剂HLB=15以上可作为增溶剂1815129630增溶剂去污剂O/W乳化剂润湿剂W/O乳化剂消泡剂图3-2不同HLB表面活性剂适用范围(1)非离子型表面活性剂的HLB值具有加和性，混合后的HLB值可通过经验式求得：HLBab=(HLBa×Wa+HLBb×Wb)/(Wa+Wb)(2)理论计算法：如果HLB值是由表面活性剂分子中各结构基团贡献的总和，则每个基团对HLB值的贡献可用HLB基团数表示，则：HLB=∑(亲水基团HLB)+∑(亲油基团HLB)+7HLB值的计算(熟练掌握，p39)HLB值的计算实例•1.乳化硅油所需HLB值为10.5，若选用55%的聚山梨酯60（HLB值为14.9）与45%另一待测表面活性剂混合取得最佳乳化效果，试计算该表面活性剂的HLB值？•解：由乳化硅油的HLB值知，•HLB=(HLB1×W1+HLB2×W2)/(W1+W2)•=(14.9×0.55+HLB2×0.45)/(0.55+0.45)•=10.5•由此，HLB2=5.12•答：该表面活性剂的HLB值5.12。（2分）（1分）（1分）（1分）三、表面活性剂的增溶作用（一）胶束增溶•一些挥发油、脂溶性维生素、甾体激素等许多难溶性药物在表面活性剂溶液中增溶，形成澄明溶液及提高浓度。•胶束增溶体系是热力学稳定体系，也是热力学平衡体系。•胶束增溶•表面活性剂用量为1g时增溶药物达到饱和浓度即为最大增溶浓度(maximumadditiveconcentration,MAC)。一定条件下，增溶浓度是恒定值。•举例：（1）1g吐温80可增溶0.19g丁香油。（2）煤酚在水中的溶解度仅3%左右，但在肥皂溶液中，却能增加到50%左右，此即“煤酚皂”溶液。（3）甲酚，p40（4）非洛地平，黄体酮，丁香油，p41（掌握）（二）温度对增溶的影响1.krafft点（熟练掌握定义）•krafft点（克拉夫特点）：离子表面活性剂在水中的溶解度随温度升高，当至某一温度时，其溶解度急剧升高，该温度称为krafft点，相对应的溶解度即为该离子表面活性剂的临界胶束浓度(CMC)。•krafft点亦是离子表面活性剂应用温度的下限，即只有高于krafft点，表面活性剂才能更大程度地发挥作用。如SDS例题•（A型选择题）下列那种表面活性剂具有Krafft点()•A.十二烷基硫酸钠;•B.Span80;•C.Tween80;•D.Poloxamer188•E.平平加O2.起昙与昙点•某些含聚氧乙烯基的非离子表面活性剂，温度升高至某一温度时，其溶解度急剧下降并析出，溶液出现混浊，此现象称为起昙，此时温度称为昙点(或浊点）。（熟练掌握昙点的定义）•原因：温度升高到一定程度时，可导致聚氧乙烯链与水之间的氢键断裂，聚氧乙烯链发生强烈的脱水