药用高分子材料_第二版_姚日生

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1、姚日生主编 药用高分子材料 制药工程专业 目 录 第一章 绪论 第二章 高分子材料的结构与性能 第三章 高分子材料在药物制剂中的应用原理 第四章 天然药用高分子材料及其衍生物 第五章 药用合成高分子 第六章 高分子药物 第七章 药品包装与贮运材料 l第一章 绪 论 第一章 绪 论 l药用高分子材料作为药用辅料和药物时，主 要用于提高药剂的稳定性、药物的生物利用 度和药效，改善药物的成型加工性能，改变 给药途经以开发新药、实现智能给药，同时 大大促进医药科学的发展。 高分子也叫高 分子化合物， 是指分子量很 高并由多个重 复单元以共价 键连接的一类 化合物，并且 这些重复单元 实际上或概念 上是

2、由相应的 小分子衍生而 来 高分子化合物、大分子化合物、高高分子化合物、大分子化合物、高 分子、大分子、高聚物、聚合物分子、大分子、高聚物、聚合物 、 聚合物分子聚合物分子 这些术语一般可以通用这些术语一般可以通用 Macromolecules, Polymer 常用的高分子的分子量一般高达几万常用的高分子的分子量一般高达几万 、几十万，甚至上百万，范围在、几十万，甚至上百万，范围在1010 4 4 1010 6 6 什么是高分子？什么是高分子？ 高 分 子 基 本 概 念 聚氯乙烯 实际上 高 分 子 基 本 概 念 注意：聚乙烯醇（PVA） 聚乙烯醇 概念上的 单体，实 际并不存 在 高

3、分 子 基 本 概 念 高 分 子小 分 子 聚 合 反 应 Polymerization 单 体 单体 能够进行聚合反应，并构成高分子基本结构组成 单元的小分子。 Monomer 什么是单体？什么是单体？ 高 分 子 基 本 概 念 结 构 单 元Constitutional units 单 体 单 元 monomer Units 聚丙烯聚乙二醇 聚合物分子结构中出现的以单体结构为基础的原子团 聚合物分子结构中由单个单体分子生成的最大的结构单元 高 分 子 基 本 概 念 u 对于聚烯烃类采用加成聚合的高分子单体单元与单体 的结构是一致的，仅电子排布不同 u 对于缩聚，开环聚合或者在聚合中存

4、在异构化反应的 高分子单体单元与单体的结构不一致 Attention! 高 分 子 基 本 概 念 重复组成高分子的最小的结构单元。 重 复 单 元Repeating Units 单体单元，结构单元与重复单元一致 高 分 子 基 本 概 念 重复单元与结构单元不一致 重 复 单 元与结构单元 结构单元结构单元 重复单元 高 分 子 基 本 概 念 Attention! u对于均聚物，即使用一种单体聚合所得的 高分子，其结构单元与重复单元是相同的 u对于共聚物，即使用两种或者两者以上的 单体共同聚合所得的高分子，其结构单元 与重复单元是不同的 高 分 子 基 本 概 念 l l 重复单元数，也称

5、为链节数重复单元数，也称为链节数, , 用用n n 表示表示 高 分 子 基 本 概 念 聚合度聚合度（Degree of polymerizationDegree of polymerization） 聚合度单个聚合物聚合度单个聚合物分子所含单体单元的数目分子所含单体单元的数目 是衡量高分子大小的一个指标。是衡量高分子大小的一个指标。 主链元素（ 链原子）组 成 碳链高分子：主链（链原子）完全由C原子组成。 杂链高分子：链原子除C外，还含O,N,S等杂原子。 元素有机高分子：链原子由Si,B,Al,O,N,S,P等杂原子组成 。 高 分 子 的 分 类 无机高分子：主链和侧基均无碳原子。 碳

6、链高分子 杂链高分子 元素有机高分子 聚乙烯聚丙烯 聚乙二醇尼龙6 聚二甲基硅氧烷 高 分 子 的 分 类 性 质 和 用 途 塑 料 纤 维 橡 胶 涂 料 粘胶剂 功能高分子 以聚合物为基础，加入（或不加）各种助剂 和填料，经加工形成的塑性材料或刚性材料 。 具有可逆形变的高弹性材料。 纤细而柔软的丝状物，长度至少为直径的 100倍。 高 分 子 的 分 类 涂布于物体表面能成坚韧的薄膜、起装饰和 保护作用的聚合物材料 能通过粘合的方法将两种以上的物体连接在 一起的聚合物材料 具有特殊功能与用途但用量不大的精细 高分子材料 I. 习 惯 命 名 法 天然高分子 一般有与其来源、化学性能与作

7、用、主要用途相关的专 用名称。如纤维素（来源）、核酸（来源与化学性能） 、酶（化学作用）。 合成高分子 （1）由一种单体合成的高分子：“聚”+ 单体名称 如聚氯乙烯、聚乙烯等 高 分 子 的 命 名 （2）由两种单体通过缩聚反应合成的高分子：表明或不表明 产物类型 表明产物类型：“聚”+ 两单体生成的产物名称，如 对苯二甲酸和乙二醇的缩聚产物叫“聚对苯二甲酸乙二酯” 己二酸和己二胺的缩聚产物叫“聚己二酸己二胺” 不表明产物类型：两单体名称或简称加后缀“树脂”，如 苯酚和甲醛的缩聚产物叫“酚醛树脂” 尿素和甲醛的缩聚产物叫“脲醛树脂” 高 分 子 的 命 名 （3）由两种单体通过链式聚合反应合成

8、的共聚物： 两单体名称或简称之间 +“-”+“共聚物”：如 乙烯和乙酸乙烯酯的共聚产物叫“乙烯-乙酸乙烯酯共聚物” （4） “聚”+高分子主链结构中的特征功能团： 指的是一类的高分子，而非单种高分子，如： 聚酯： 聚酰胺： 高 分 子 的 命 名 早期，根据单体与其生成的聚合物之间在分子组成与结构上的 变化把聚合反应分为加聚反应和缩聚反应。 加聚反应是指聚合产物的重复结构单元的组成与单体相同的聚 合反应，其聚合产物称加聚物； 缩聚反应是指聚合产物的分子组成比单体分子少若干原子，即 在聚合反应过程中伴随有水等小分子副产物生成，其聚合产物 称缩聚物。 开环聚合 异构化聚合 聚加成 聚 合 反 应

9、的 类 别 根据反应机理和动力学性质的不同，分为逐步聚合反应(Step- Growth Polymerization)和链式聚合反应(Chain-Growth polymerization)。 逐步聚合反应是指在反应过程中，聚合物链是由体系中所有聚 合度分子之间通过缩合或加成反应生成的。其中通过缩合反应 生成聚合物链的称缩合聚合反应（Polycondensation），简 称缩聚反应；如果聚合物链是通过加成反应生成的称逐步加成 聚合反应（Polyaddition）. 连锁聚合反应是指在聚合反应过程中，聚合物链是仅由单体和 聚合物链上的反应活性中心之间的反应生成，并且在新的聚合 物链上再生反应活

10、性点。 聚 合 反 应 的 类 别 逐步缩合反应 ，反应中有小 分子物质生成 聚 合 反 应 的 类 别 连锁聚合历程 链引发： 链增长： 链终止： * 整个过程瞬间完成 聚 合 反 应 的 类 别 自由基聚合：自由基聚合：活性中心为自由基活性中心为自由基 阳离子聚合：阳离子聚合：活性中心为阳离子活性中心为阳离子 阴离子聚合：阴离子聚合：活性中心为阴离子活性中心为阴离子 配位离子聚合配位离子聚合：活性中心为配位离子：活性中心为配位离子 JJ聚合过程由链引发、链增长和链终止几步基元反应组成，各步聚合过程由链引发、链增长和链终止几步基元反应组成，各步 反应速率和活化能差别很大反应速率和活化能差别很

11、大 JJ反应体系中只存在单体、聚合物和微量引发剂反应体系中只存在单体、聚合物和微量引发剂 JJ进行连锁聚合反应的单体主要是烯类、二烯类化合物进行连锁聚合反应的单体主要是烯类、二烯类化合物 JJ根据活性中心不同，连锁聚合反应又分为根据活性中心不同，连锁聚合反应又分为： 聚 合 反 应 的 类 别 逐步聚合反应的特征逐步聚合反应的特征 JJ反应早期反应早期, , 单体很快转变成二聚体、三聚体、四聚体等中间产物单体很快转变成二聚体、三聚体、四聚体等中间产物 ，以后反应在这些低聚体之间进行，以后反应在这些低聚体之间进行 JJ聚合体系由单体和分子量递增的中间产物所组成聚合体系由单体和分子量递增的中间产物

12、所组成 JJ大部分的缩聚反应（反应中有低分子副产物生成）都属于逐步聚大部分的缩聚反应（反应中有低分子副产物生成）都属于逐步聚 合，合， JJ单体通常是含有官能团的化合物单体通常是含有官能团的化合物 两种聚合机理的区别：两种聚合机理的区别：主要反映在平均每一个主要反映在平均每一个 分子链增长所需要的时间上分子链增长所需要的时间上 聚 合 反 应 的 类 别 高 分 子 反 应的 影 响 因 素 l静电荷与位阻 l结晶结构 l溶解度或溶胀度 l其他因素 高 分 子 反 应 类 型 l一般的有机反应 l高分子的表面反应 l高分子的降解反应及络合反应 药 用 高 分 子 的 由 来 与 发 展 我国是

13、医药文明古国，中草药用于治疗生物体疾 病的历史十分悠久，天然药用高分子的使用要比西方 国家早得多。东汉张仲景（公元142219）在伤寒 论和金匮要略中记载的栓剂、洗剂、软膏剂、 糖浆剂及脏器制剂等十余种制剂中，首次记载了采用 动物胶汁、炼蜜和淀粉糊等天然高分子为多种制剂的 赋形剂，并且至今仍然沿用。 早在公元前1500年开始，人们就开始有意识地 利用植物和动物治病。高分子化合物在医药中的 应用虽然也有相当长的历史，但早期使用的都是 天然高分子化合物，如树胶、动物胶、淀粉、葡 萄糖、甚至动物的尸体等。如今，尽管天然高分 子药物在医药中仍占有一定的地位，但无论从原 料的来源、品种的多样化以及药物本

14、身的物理化 学性质和药理作用等方面看，都有一定的局限性 ，远远满足不了医疗卫生事业发展的需要。 近一个多世纪以来，通过有机合成的方法获得 了大量的低分子药物，为推动全球医疗事业起了 巨大的作用，在医学史上有着不可磨灭的贡献。 但是，低分子药物却同时存在着很大的副作用。 此外，低分子药物在生物体内新陈代谢速度快， 半衰期短，易排泄，因而在发病期间要频繁进药 。过高的药剂浓度常常带来过敏、急性中毒和其 他副作用。另一方面，低分子药物对进入体内指 定的部位也缺乏选择性，这也是使进药剂量增多 、疗效较低的原因之一。 在这种背景下，药用高分子的研究受到了人们 的重视。高分子药物具有低毒、高效、缓释和长

15、效等特点。与生物体的相容性好，停留时间长。 还可通过单体的选择和共聚组分的变化，调节药 物的释放速率，达到提高药物的活性、降低毒性 和副作用的目的。进入人体后，可有效地到达症 患部位。 合成高分子药物的出现，不仅改进了某些传统 药物的不足之外，而且大大丰富了药物的品种， 为攻克那些严重威胁人类健康的疾病提供了新的 手段。因此以合成高分子药物取代或补充传统的 低分子药物，已成为药物学发展的重要方向之一 。 药用高分子的定义至今还不甚明确 按其应用目的不同分为： 药用辅助材料和高分子药物 按其来源分为： 天然药用高分子和合成药用高分子 药用高分子的定义和类型 药用辅助材料 药用辅助材料是指在药剂制

16、品加工时所用的和 为改善药物使用性能而采用的高分子材料， 例如稀释剂、润滑剂、粘合剂、崩解剂、糖包衣、胶囊壳 等。 药用辅助材料本身并不具有药理作用，只是在药品的制造 和使用中起从属或辅助的作用。因此这类高分子从严格 意义上讲不属于功能高分子，但显 然属于特种高分子的 范畴。 高分子药物，它依靠连接在聚合物分子链上的药理活性基团 或高分子本身的药理作用，进入人体后，能与肌体组织发 生生理反应，从而产生医疗效果或预防性效果。 高分子药物 由于药用高分子的使用对象是生物体，通过口服 或注射等方式进入消化系统、血液或体液循环系统， 因此必须具备一些基本的特性。对高分子药物的要求 包括： (1) 高分子药