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1、第十章表面活性剂,第十章 表面活性剂,概述 分类基本性质和应用生物学性质,第一节 概述,概念表面活性剂（surfactant）指那些具有很强表面活性，少量即能使液体的表面张力显著下降的物质 A surfactant is briefly defined as a material that can greatly reduce the surface tension of water when used in very low concentrations.,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
2、使液体表面张力(surface tension)产生显著的下降。,表面活性剂具有增溶、乳化、润湿、杀菌、去污、消泡和起泡等性质。这是与一般表面活性物质的重要区别，而无机盐和低级醇等物质不具备这些性质。,二、表面活性剂的结构特征,亲水基：1） 羧酸及其可溶性盐 2） 磺酸及其可溶性盐3） 硫酸酯及其可溶性盐4） 磷酸基及磷酸酯基5） 氨基或胺及其盐酸盐6） 羟基7） 巯基8） 酰胺基9） 醚键10）羧酸酯基,三、表面活性剂的吸附性 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, 表面活性剂在溶液表面层聚集的现象称为正吸附(active , positive adsorption),第二
3、节 分类,分类标准：根据极性基团的解离性质离子型(水中解离)阴离子型阳离子型两性离子型非离子型(水中不解离),（一）阴离子表面活性剂,肥皂类 系高级脂肪酸的盐，通式为 （RCOO-）nMn+脂肪酸烃链R一般在C11C17之间，M的不同可分为碱金属皂（软皂，硬皂）、碱土金属皂和有机胺皂（如三乙醇胺皂）等（注意高价金属离子的盐析作用）磺酸化物 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，通式为 RSO3-M+,硫酸化物 主要是硫酸化油和高级脂肪醇硫酸酯类、通式为 ROSO3-M+，其中脂肪烃链R在C12C18范围 十二烷基硫酸钠（SDS，月桂酸硫酸钠） 十六烷基硫酸钠（鲸蜡醇硫酸钠）
4、 十八烷基硫酸钠（硬脂醇硫酸钠）,（二）阳离子表面活性剂,起作用部分是阳离子(cation)，也称阳性皂。其分子结构主要部分是一个五价的氮原子，所以称为季铵化物。 在酸性与碱性溶液中较稳定，具有良好的表面活性作用和杀菌作用。 常用阳离子表面活性剂：苯扎氯铵（洁尔灭）、苯扎溴铵（新洁尔灭）,（三）两性离子表面活性剂,这类表面活性剂的分子结构中同时具有正、负电荷基团，在不同pH值介质中可表现出阳离子或阴离子表面活性剂的性质（1）卵磷脂（lecithin） 是天然的两性离子表面活性剂主要来源是大豆和蛋黄，根据来源不同也可称豆磷脂或蛋黄磷脂。 卵磷脂组成十分复杂包括各种甘油磷脂，如磷脂酰胆碱、磷脂酰乙
5、醇胺、丝氨酸磷脂、肌醇磷脂（2）氨基酸型和甜菜碱型两性离子表面活性剂,二、非离子表面活性剂,（一）脂肪酸甘油酯 主要有脂肪酸单甘酯和脂肪酸二甘油酯如单硬脂酸甘油酯等，通式为RCOOCH2CHOHCH2OH其表面活性较弱HLB为34，主要用作w/o型辅助乳化剂（二）多元醇型1、蔗糖脂肪酸酯2、脂肪酸山梨坦(失水山梨醇脂肪酸酯) 商品名为司盘(Spans)，包括司盘20、40、60、65、80，853、聚山梨酯（聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯） 商品名为吐温(Tweens)，吐温20、40、60、65、80、85,（三）聚氧乙烯型1、聚氧乙烯脂肪酸酯 商品名为卖泽(Myrij)，该类表面活性剂有较强水
6、溶性，乳化能力强，为水包油型乳化剂。常用的有聚氧乙烯40硬脂酸酯2、聚氧乙烯脂肪醇醚 商品名为苄泽(Brij)，平平加O (Perogol O)是一类聚氧乙烯蓖麻油化合物，HLB值在1218间，具有较强的亲水性质，常用作增溶剂及o/w型乳化剂（四）聚氧乙烯聚氧丙烯共聚物 又称泊洛沙姆(poloxamer)，商品名为普流罗尼克(pluronic)。Poloxamer 188(Pluronic F68)作为一种水包油型乳化剂，是目前用于静脉乳剂极少数合成乳化剂之一,用本品制备的乳剂能够耐受热压灭菌和低温冰冻而不改变其物理稳定性。,第三节 表面活性剂的基本性质和应用 一、表面活性剂胶束 当表面活性剂
7、在溶液表面的正吸附达到饱和时,如继续增加表面活性剂的浓度,不能在表面定向排列的表面活性剂分子则转入体相。这些过剩的表面活性剂分子依赖范德华力聚集在一起形成亲油基团向内亲水基团向外在水中稳定分布的胶束(micelle)。 表面活性剂分子缔合形成胶束的最低浓度称为临界胶束浓度(CMC)。,(二) 胶束的结构,（三）CMC测定,处于CMC时：,溶液的,表面张力（surface tension）,摩尔电导(moleconductance),粘度 (viscosity),渗透压(osmotic pressure),密度(density),光散射(light scattering),等多种物理性质发生急剧
8、变化,换句话说，溶液物理性质发生急剧变化时的浓度即该表面活性剂的CMC,测定CMC常用的几种方法：1）表面张力法2）电导法3）光散射法4）染料法,二、亲水亲油平衡值（一）HLB值的概念 表面活性剂分子中亲水和亲油基团对水的综合亲合力称为HLB，一般将表面活性剂的HLB值范围限定在040间，对于一个已知的或给定的油相，用不同HLB值的乳化剂将其乳化时，必有一个HLB值为最适HLB值，此时形成的乳剂最稳定。 亲水性表面活性剂有较高的HLB值，亲油性表面活性剂有较低的HLB值。表面活性剂的HLB值与其应用性质有密切关系HLB值在36的表面活性剂适合用作W/O型乳化剂HLB值在818的表面活性剂适合于
9、O/W型乳化剂,第三节 基本性质和应用,HLB值的加和性（非离子型）,举例：45司盘 60（HLB 4.7）和55吐温 60（HLB 14.9）组成的混合表面活性剂的HLB值?(454.7+5514.9)/(45+55)10.31注意：不能用于混合离子型表面活性剂HLB值的计算,第三节 基本性质和应用,（二）理论计算法 分子的HLB值=分子中各个基团的HLB值的贡献之和，这些数值称为HLB基团数(group number)。将每个HLB基团数代入下式即可求出表面活性剂的HLB值该计算值与一些实验测定法的结果有很好的一致性HLB = (亲水基HLB数) (亲油基HLB数) 7,HLB值的测定和计
10、算方法,2、多元醇脂肪酸类的HLB值计算 HLB20（1S/A）,1、界面张力法,3、混合乳化剂HLB值的计算,4、天然乳化剂的测定方法HLB=R-（HS）/N,5、搅拌离心法,6、计算乳化剂HLB值公式：HLB711.7lgMw/Mo,三、表面活性剂的增溶作用(Solubilization)（一）胶束增溶(micellar solubilizing) 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，这种作用即是增溶。起增溶作用的表面活性剂称为增溶剂,被增溶的物质称为增溶质。例子：甲酚在水中溶解度仅2左右，但在肥皂溶液中增加到50 当表
11、面活性剂用量固定和增溶达到饱和的浓度即为最大增溶浓度(MAC)例子： 1g十二烷基硫酸钠可增溶0.262g黄体酮 1g吐温 80或吐温 20可分别增溶0.19g和0.25g丁香油,（二）温度对增溶的影响,1）影响胶束的形成性质；2）影响增溶质的溶解性质；3）影响表面活性剂的溶解度,对于离子表面活性剂受影响的主要是2）和3）,1、Krafft点,从图中可看出随温度升高，离子表面活性剂的溶解度在某一温度急剧升高，此转折点（拐点）相对应的温度称为Krafft点,而此点对应的溶解度即为该离子表面活性剂的CMC。当溶液中表面活性剂的浓度未超过溶解度时，溶液为真溶液，当继续加入表面活性剂时，则有过量表面活
12、性剂析出,而此时升高温度，体系又成为澄明溶液。,但与I相不同，III相是表面活性剂的胶束溶液、胶束相和固相共存的温度,对于每一种离子表面活性剂,Krafft点是一特值。Krafft点越高，CMC越小,在Krafft点以上，随温度升高，分子热运动加剧，形成的胶束可能发生离散而使CMC升高。换句话说Krafft点是表面活性剂使用温度的下限或者说只有在温度高于Krafft点时表面活性剂才能最大限度地发挥效能。例如十二烷基硫酸钠的Krafft点为8左右而十二烷基磺酸钠的Kraafft点为70，显然后者在室温的表面活性不够理想。,Krafft点小节Krafft点是离子型表面活性剂的特征值。只有温度超过K
13、点，才能形成胶团增溶。K点越低，增溶能力越好。,2、起昙与昙点 与离子表面活性剂相反，对于聚氧乙烯型非离子表面活性剂，随温度升高，导致聚氧乙烯链与水之间的氢键断裂，水合能力下降，临界胶束浓度（CMC）降低，胶束数量增加，对增溶质的增溶量增大。但当温度上升到一定程度时，聚氧乙烯链脱水发生强烈收缩，使增溶空间减小，增溶能力下降，溶解度急剧下降表面活性剂从溶液中析出溶液出现混浊的温度即为浊点或昙点(cloud point)。 浊点时聚氧乙烯型非离子表面活性剂的一个特征值，在聚氧乙烯链相同时，碳氢链越长，浊点越低，相反则越高。说明：1聚氧乙烯型非离子表面活性剂具有浊点 2聚氧乙烯链脱水收缩，溶解度急剧
14、下降导致析出,表面活性剂的生物学性质1 表面活性剂对药物吸收的影响 表面活性剂溶解生物膜脂质，增加上皮细胞的通透性，从而改善吸收。 如十二烷基硫酸钠改进头孢菌素钠、四环素、磺胺脒、氨基苯磺酸等药物的吸收2 表面活性剂与蛋白质的相互作用 蛋白质分子是两性分子，在不同的情况下电离带有正电荷或是负电荷，在这两种带电情况下，可与阳离子或阴离子表面活性剂发生电性结合。,3 表面活性剂的毒性 阳离子型毒性 阴离子型 非离子型 两性离子型 阳离子型 表面活性剂用于静脉给药的毒性大于口服4 表面活性剂的刺激性 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1即可对皮肤产生损害十二烷基硫酸钠浓度
15、在20以上也有损害作用。,表面活性剂增溶作用的应用,1、增溶相图,2、解离药物的增溶,不解离的极性药物和非极性药物易为表面活性剂增溶并有较明显的增溶效果。,而解离药物往往因其水溶性，进一步增溶的可能性较小甚至溶解度降低。,3、多组份增溶质的增溶,例如：苯甲酸增加羟苯甲酯在聚氧乙烯脂肪醇醚溶液中的溶解，而二氯酚则减少其溶解,制剂中存在多种组份时，对主药的增溶效果取决于各组份与表面活性剂的相互作用。当多种组份与主药竞争同一增溶位置或某一组分吸附或结合表面活性剂分子 而使主药的增溶量减小，若某些组份可扩大胶束体积从而增加主药的增溶。,4、抑菌剂的增溶,抑菌剂或其它抗菌药物在表面活性剂溶液中往往被增溶而降低活性，这种情况下必须增加用量。抑菌剂增加量的多少与其被增溶的量有关，如其溶解度越高，要求的抑菌浓度越大,
