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1、医科大学药学院 药剂学 药剂物化教研室,第十章 表面活性剂,一、概述,(一)概念,表面（Surface）：物质相与相之间的分界面称之为界面，包括气-液、气-固、液-液、固-固、固-液五种。其中包含气相的界面叫表面，即有液体表面和固体表面两种。,表面张力（Surface tension）：在物质内部，每个分子所受其周围分子的作用力是对称的，而处于界表面上的分子所受的作用力是不对称的。而这种不对称的合力就是界面张力.对液-气、固-气表面而言就称之为表面张力。液体表面有自动收缩的趋向，当重力可以忽略时，液体总是趋向于形成球形，这就是表面张力作用的结果。,表面张力（surface tension）,表
2、面张力（surface tension）,将一含有一个活动边框的金属线框架放在肥皂液中，然后取出悬挂，活动边在下面。由于金属框上的肥皂膜的表面张力作用，可滑动的边会被向上拉，直至顶部。,在两相(特别是气-液)界面上，处处存在着一种张力，它垂直与表面的边界，指向液体方向并与表面相切。,把作用于单位边界线上的这种力称为表面张力，用g 表示，单位是Nm-1。,任何纯液体在一定温度下都有一定的表面张力。 当水中加入无机盐或糖类物质时，水的表面张力会升高，当水中加入低级脂肪醇、脂肪酸时，水的表面张力会下降，此类能使表面张力下降的物质称水的表面活性物质。 表面活性（Surface activity）：溶质
3、使溶剂表面张力降低的性质称之为表面活性。 另外当水中加入油酸钠、肥皂、十二烷基磺酸钠时，水的表面张力会显著下降，这种物质称表面活性剂。 表面活性剂（surfactant)：指那些具有很强的表面活性，能使液体的表面张力显著下降的物质。,浓度,表面张力,表面非活性物质,表面活性物质,具有一定表面活性,表面活性剂(surfactant, surface active agent): 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)结构特征,两亲性，分子中既含有亲油基又含有亲水基，故称两亲分子。 表面活性剂非极性基团几个极性基团,
4、烃链、含杂环或芳香基的碳链,解离和非解离；羧盐、磺酸及其盐、硫酸酯（盐）、磷酸酯基、氨基、羟基、酰胺基、醚键、羧酸酯基等,亲油基团,亲水基团,表面活性剂,1、正吸附 2、固体表面吸附,（三）表面活性剂的吸附性,二、表面活性剂的种类,据来源分：天然、合成两大类。 据分子组成及是否解离分：离子型和非离子型。 据溶解性分：水溶性表活剂和油溶性表活剂。 高分子表面活性剂,表面活性剂的分类,离子型,非离子型,阴离子型,阳离子型,两性离子:卵磷脂、氨基酸型、甜菜碱型,肥皂类 硫酸化物 磺酸化物,脂肪酸甘油脂 蔗糖脂肪酸酯 脂肪酸山梨坦（spans） 聚山梨酯（Tweens） 聚氧乙烯脂肪酸酯（卖泽） 聚氧
5、乙烯脂肪醇醚（苄泽） 聚氧乙烯聚氧丙烯共聚物(泊洛沙姆),1、肥皂类（RCOO -）n Mn+ R：C11 C18 ，硬脂酸、油酸、月桂酸; 易被H+，Ca2+，Mg2+破坏，电解质可使之盐析。良好的乳化与分散油的能力，多用于外用制剂。 可分为碱金属皂(钾皂)：良好的乳化性，O/W乳化剂 碱土金属皂(单硬脂酸铝、硬脂酸钙)亲油性强，W/O型乳化剂。 有机胺皂(三乙醇胺)：乳膏O/W型乳化剂,一、阴离子型表面活性剂：起表面活性作用的是阴离子，带负电荷,2、硫酸化物 分类:硫酸化油，高级脂肪醇硫酸酯;ROSO3- M+;R： C12 C18 硫酸化蓖麻油(土耳其红油) 无刺激的去污剂、润湿剂洗涤皮
6、肤，增溶挥发油、水不溶的杀菌剂 十二烷基硫酸钠（SDS）、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 外用软膏的乳化剂，固体制剂的润湿剂与增溶剂,3、磺酸化物 R SO3- M+ 分类：二辛基琥珀酸磺酸钠（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） 用途：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,阴离子型,肥皂类,硫酸化物,磺酸化物,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),酸、钙、镁盐、电解质 乳化、分散油(外用)
7、,硫酸化蓖麻油(土耳其红油) 十二烷基硫酸钠（SDS） 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）,乳化、润湿剂与增溶剂,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(洗涤剂) 胆酸盐类（肝胆酸钠、牛黄胆酸钠,乳化剂、增溶剂 ）,乳化增溶洗涤,阳离子表面活性剂 起表面活性作用的部分是阳离子，带正电荷。 又称阳性皂、季铵化合物 水溶性好，稳定，良好的表面活性作用、杀菌、防腐作用；与大分子阴离子结合失活，毒性大，只外用。 分类：苯扎氯铵(洁尔灭)、苯扎溴铵(新洁尔灭) 用途：临床多用于皮肤、粘膜、器材消毒。,两性离子型是指分子中同时具有正、负电荷基
8、团的表面活性剂。这类表面性剂具有阴、阳离子两者结合在一起的特性，并随着介质的pH值不同可成为阳离子型，也可以成为阴离子型。,卵磷脂(天然) 分类：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 用于制备注射用乳剂、脂质微粒,氨基酸型(合成) 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) 咪唑啉型,阳离子部分为咪唑啉环，毒性、刺激性极低,根据其侧链上取代基团的大小不同，可获得各种不同亲水的或亲油的表面活性剂。毒性低，不解离，不受溶液pH影响，能与大多数药物配伍，
9、广泛用于外用、内服制剂，有的还可用于注射剂。,亲水基团,甘油、聚乙二醇和山梨醇等多元醇,亲油基团,长链脂肪酸或长链脂肪醇以及烷基或芳基等,（四）非离子型表面活性剂,水中不解离,蔗糖,甘油,山梨醇,聚氧乙烯,脂肪酸,脂肪醇,聚氧丙烯,（一）脂肪酸甘油酯,有脂肪酸单甘酯和二甘酯 常用单硬脂酸甘油酯 不溶于水，在水、热、酸、碱等作用下水解，表面活性弱。 用途：W/O型辅助乳化剂,（二）多元醇型,1、蔗糖脂肪酸酯：蔗糖与脂肪酸形成。按生成酯数目不同，分单酯、二酯、多酯。 主要做O/W型乳化剂、分散剂。,脱水山梨醇脂肪酸酯类 (Spans) 系由山梨醇与各种不同的脂肪酸所组成的酯类化合物，商品名称司盘类
10、 。,RCOO为脂肪酸根 山梨醇为六元醇，因脱水而环合,因所结合的脂肪酸种类和数量的不同而有不同的产品。常用的有:司盘20、司盘40、司盘60、司盘80和司盘85等。 本类由于亲油性较强，为油溶性，故一般用作水/油型乳剂的乳化剂，或油/水型乳剂的辅助乳化剂，多用于搽剂和软膏中，亦可用作注射用乳剂的辅助乳化剂。,聚氧乙烯脱水山梨醇脂肪酸酯类(Tweens) 这类表面活性剂是在司盘类的剩余一OH基上，再结合聚氧乙烯基而制得的醚类化合物，俗称为吐温类 ，是一种混合物。,C2H4On为聚氧乙烯基,本类仍因脂肪酸种类和数量的不同而有不同的产品，它们都是聚氧乙烯脱水山梨醇的酯类，常用有:吐温20、吐温40
11、、吐温60和吐温80。 本类分子中因增加了亲水性的聚氧乙烯基，因此大大增强了亲水性，成为水溶性的表面活性剂，目前常用于增溶和乳化等，（O/W型乳化剂）。,（三）聚氧乙烯型 聚氧乙烯脂肪酸酯类：商品名为卖泽（Myrij）类。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,聚氧乙烯脂肪醇醚类 ：商品名为苄泽(Brij)。苄泽30、35、72、92；西土马哥；平平加O；埃莫尔弗 增溶剂、O/W乳化剂,（四）聚氧乙烯聚氧丙烯共聚合物 系由聚氧乙烯和聚氧丙烯聚合而成，其产品中最有名的是泊洛沙姆，商品名普朗尼克 (Pluronic)。 乳化、润湿、分散、起泡消泡作用，增溶能力弱。 对皮肤无刺激
12、性和过敏性，对粘膜的刺激性极小，毒性也比其他非离子型表面活性剂为小，所以认为是可用作静脉注射用的乳化剂（常用泊洛沙姆188（普朗尼克F68）,蔗糖,甘油,山梨醇,聚氧乙烯,脂肪酸,脂肪醇,聚氧丙烯,第三节 基本性质,1、表面活性,一、物理化学性质,2、 胶团,当浓度较大时许多表面活性剂分子的疏水部分相互吸引、缔合在一起，形成了缔合体，这种缔合体称为胶团或胶束 。,CMC,在表面张力对浓度绘制的 曲线 上会出现转折。继续增 加活性剂浓度，表面张力不再 降低，,临界胶束浓度 ( CMC )(Critical Micelle Concentration),表面活性剂溶液中开始形成胶束的最低浓度称为
13、临界胶束浓度。,表面活性剂浓度变大,C CMC 溶液中的分子的憎水基相互吸引，分子自发聚集，形成球状、层状胶束，将憎水基埋在胶束内部,开始形成胶团时溶液的浓度称为临界胶团浓度(CMC)。每一种表面活性剂有它自己的临界胶团浓度，这和表面活性剂的结构与组成有关。,胶束的结构,随着亲水基不同和浓度不同，形成的胶束可呈现棒状、层状或球状等多种形状。,球形胶束,棒状胶束,层状胶束,影响临界胶束浓度的因素,CMC大小与分子结构有关 亲水性强的分子CMC较大，亲油性较强者CMC较小 同系物，碳氢链中碳原子数目越多，CMC越小 通常离子型表活的CMC非离子型的CMC,3、亲水亲油平衡值 （ HLB，从0 至
14、40）,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。 一般非离子表面活性剂的HLB值范围为0-20，完全疏水的碳氢链组成的石蜡为0，完全亲水的氧乙烯链组成的聚氧乙烯为20，既有碳氢链又有氧乙烯链的表面活性剂的HLB值介于两者之间 表活剂亲水亲油性的强弱，是以亲水亲油平衡值 来表示的，简称为HLB值。表面活性剂的HLB值愈高，其亲水性愈强;HLB值愈低，某亲油性愈强。,表活剂分子由亲水基团和亲油基团所组成，如果分子过分亲水或过分亲油，表活剂就会完全溶解在水相或油相中，很少存在于界面上，就难以降低界面张力。因此，表活剂分子的亲水和亲油基团的适当平衡尤为重要。,不同HLB值的表面活性剂适合于
15、不同的用途， 增溶剂HLB值的最适范围为:1518以上; 去污剂为1316; 油/水乳化剂为816; 润湿剂与铺展剂为79; 水/油乳化剂为38; 大部分消泡剂为0.83等。,调节HLB值,WAA的重量（或百分重量）； WBB的重量（或百分重量）；HLBAA的HLB值；HLBBB的HLB值。,混合表面活性剂、加和性,只适用于非离子表面活性剂,举例,例1 将司盘80（HLB4.3)与聚山梨酯80(HLB15.0)等量混合,问混合物的HLB值应为多少?HLBab=(4.3115.01)/(11)=9.65例2用聚山梨酯(HLB16.7)和司盘80(HLB4.3)制备HLB值为9.5的混合乳化剂10
16、0g,问两者应各用多少克? 解:设聚山梨酯20为a,司盘80为b 因WaWb=100g,故Wb=100-Wa,代入公式: 9.5=16.7Wa+4.3(100-Wa)/100 Wa=42g Wb=100-42=58g,HLB理论计算法 把表活剂的HLB值看成是分子中各种结构基团贡献的总和，则每个基团对HLB值的贡献可用数值表示，这些数值称HLB基团数，将基团数代入公式： HLB=（亲水基团HLB数）- （亲油基团HLB数）+7,二、表面活性剂的生物学性质,对药物吸收的影响：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。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。 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)。 毒性：阳离子阴离子非离子；阳离子两性离子；静脉口服；阴阳离子表活均较强溶血作用；非离子溶血作用较弱。 刺激性：长期或高浓度应用可能出现皮肤或粘膜损害。,
