藥劑學(xué)：2表面活性劑

1、第十章表面活性劑,第十章 表面活性劑,概述 分類 基本性質(zhì)和應(yīng)用 生物學(xué)性質(zhì),第一節(jié) 概述,概念 表面活性劑（surfactant）指那些具有很強(qiáng)表面活性，少量即能使液體的表面張力顯著下降的物質(zhì) A surfactant is briefly defined as a material that can greatly reduce the surface tension of water when used in very low concentrations.,一般來(lái)說(shuō)，無(wú)機(jī)鹽和糖類物質(zhì)可使液體表面張力稍有升高，而一些有機(jī)酸、醇、醛則可使液體的表面張力稍有下降，如在溶液中加入肥皂、洗衣粉等

2、時(shí)，可使液體表面張力(surface tension)產(chǎn)生顯著的下降。,表面活性劑具有增溶、乳化、潤(rùn)濕、殺菌、去污、消泡和起泡等性質(zhì)。這是與一般表面活性物質(zhì)的重要區(qū)別，而無(wú)機(jī)鹽和低級(jí)醇等物質(zhì)不具備這些性質(zhì)。,二、表面活性劑的結(jié)構(gòu)特征,親水基： 1） 羧酸及其可溶性鹽 2） 磺酸及其可溶性鹽 3） 硫酸酯及其可溶性鹽 4） 磷酸基及磷酸酯基 5） 氨基或胺及其鹽酸鹽 6） 羥基 7） 巰基 8） 酰胺基 9） 醚鍵 10）羧酸酯基,三、表面活性劑的吸附性 在濃度較稀時(shí),表面活性劑幾乎都集中在表面上形成單分子層, 表面活性劑在溶液表面層聚集的現(xiàn)象稱為正吸附(active , positive ad

3、sorption),第二節(jié) 分類,分類標(biāo)準(zhǔn)：根據(jù)極性基團(tuán)的解離性質(zhì) 離子型(水中解離) 陰離子型 陽(yáng)離子型 兩性離子型 非離子型(水中不解離),（一）陰離子表面活性劑,肥皂類 系高級(jí)脂肪酸的鹽，通式為 （RCOO-）nMn+ 脂肪酸烴鏈R一般在C11C17之間，M的不同可分為堿金屬皂（軟皂，硬皂）、堿土金屬皂和有機(jī)胺皂（如三乙醇胺皂）等 （注意高價(jià)金屬離子的鹽析作用） 磺酸化物 屬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，通式為 RSO3-M+,硫酸化物 主要是硫酸化油和高級(jí)脂肪醇硫酸酯類、通式為 ROSO3-M+，其中脂肪烴鏈R在C12C18范圍 十二烷基硫酸鈉（SDS，月桂酸

4、硫酸鈉） 十六烷基硫酸鈉（鯨蠟醇硫酸鈉） 十八烷基硫酸鈉（硬脂醇硫酸鈉）,（二）陽(yáng)離子表面活性劑,起作用部分是陽(yáng)離子(cation)，也稱陽(yáng)性皂。其分子結(jié)構(gòu)主要部分是一個(gè)五價(jià)的氮原子，所以稱為季銨化物。 在酸性與堿性溶液中較穩(wěn)定，具有良好的表面活性作用和殺菌作用。 常用陽(yáng)離子表面活性劑：苯扎氯銨（潔爾滅）、苯扎溴銨（新潔爾滅）,（三）兩性離子表面活性劑,這類表面活性劑的分子結(jié)構(gòu)中同時(shí)具有正、負(fù)電荷基團(tuán)，在不同pH值介質(zhì)中可表現(xiàn)出陽(yáng)離子或陰離子表面活性劑的性質(zhì) （1）卵磷脂（lecithin） 是天然的兩性離子表面活性劑主要來(lái)源是大豆和蛋黃，根據(jù)來(lái)源不同也可稱豆磷脂或蛋黃磷脂。 卵磷脂組成十分復(fù)

5、雜包括各種甘油磷脂，如磷脂酰膽堿、磷脂酰乙醇胺、絲氨酸磷脂、肌醇磷脂 （2）氨基酸型和甜菜堿型兩性離子表面活性劑,二、非離子表面活性劑,（一）脂肪酸甘油酯 主要有脂肪酸單甘酯和脂肪酸二甘油酯如單硬脂酸甘油酯等，通式為RCOOCH2CHOHCH2OH其表面活性較弱HLB為34，主要用作w/o型輔助乳化劑 （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) 商品名為司盤(pán)(Spans)，包括司盤(pán)20、40、60、65、80，85 3、聚山梨酯（聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯） 商品名為吐溫(Tweens)，吐溫20、40、60、65、80、85,（三）聚氧乙烯型 1、聚氧乙烯脂肪酸

6、酯 商品名為賣澤(Myrij)，該類表面活性劑有較強(qiáng)水溶性，乳化能力強(qiáng)，為水包油型乳化劑。常用的有聚氧乙烯40硬脂酸酯 2、聚氧乙烯脂肪醇醚 商品名為芐澤(Brij)，平平加O (Perogol O)是一類聚氧乙烯蓖麻油化合物，HLB值在1218間，具有較強(qiáng)的親水性質(zhì)， 常用作增溶劑及o/w型乳化劑 （四）聚氧乙烯聚氧丙烯共聚物 又稱泊洛沙姆(poloxamer)，商品名為普流羅尼克(pluronic)。Poloxamer 188(Pluronic F68)作為一種水包油型乳化劑，是目前用于靜脈乳劑極少數(shù)合成乳化劑之一,用本品制備的乳劑能夠耐受熱壓滅菌和低溫冰凍而不改變其物理穩(wěn)定性。,第三節(jié)

7、表面活性劑的基本性質(zhì)和應(yīng)用 一、表面活性劑膠束 當(dāng)表面活性劑在溶液表面的正吸附達(dá)到飽和時(shí),如繼續(xù)增加表面活性劑的濃度,不能在表面定向排列的表面活性劑分子則轉(zhuǎn)入體相。這些過(guò)剩的表面活性劑分子依賴范德華力聚集在一起形成親油基團(tuán)向內(nèi)親水基團(tuán)向外在水中穩(wěn)定分布的膠束(micelle)。 表面活性劑分子締合形成膠束的最低濃度稱為臨界膠束濃度(CMC)。,(二) 膠束的結(jié)構(gòu),（三）CMC測(cè)定,處于CMC時(shí)：,溶液的,表面張力（surface tension）,摩爾電導(dǎo)(moleconductance),粘度 (viscosity),滲透壓(osmotic pressure),密度(density),光散射

8、(light scattering),等多種物理性質(zhì)發(fā)生急劇變化,換句話說(shuō)，溶液物理性質(zhì)發(fā)生急劇變化時(shí) 的濃度即該表面活性劑的CMC,測(cè)定CMC常用的幾種方法： 1）表面張力法 2）電導(dǎo)法 3）光散射法 4）染料法,二、親水親油平衡值 （一）HLB值的概念 表面活性劑分子中親水和親油基團(tuán)對(duì)水的綜合親合力稱為HLB，一般將表面活性劑的HLB值范圍限定在040間，對(duì)于一個(gè)已知的或給定的油相，用不同HLB值的乳化劑將其乳化時(shí)，必有一個(gè)HLB值為最適HLB值，此時(shí)形成的乳劑最穩(wěn)定。 親水性表面活性劑有較高的HLB值，親油性表面活性劑有較低的HLB值。表面活性劑的HLB值與其應(yīng)用性質(zhì)有密切關(guān)系HLB值在

9、36的表面活性劑適合用作W/O型乳化劑HLB值在818的表面活性劑適合于O/W型乳化劑,第三節(jié) 基本性質(zhì)和應(yīng)用,HLB值的加和性（非離子型）,舉例：45司盤(pán) 60（HLB 4.7）和55吐溫 60 （HLB 14.9）組成的混合表面活性劑的HLB值? (454.7+5514.9)/(45+55)10.31 注意：不能用于混合離子型表面活性劑HLB值的計(jì)算,第三節(jié) 基本性質(zhì)和應(yīng)用,（二）理論計(jì)算法 分子的HLB值=分子中各個(gè)基團(tuán)的HLB值的貢獻(xiàn)之和，這些數(shù)值稱為HLB基團(tuán)數(shù)(group number)。將每個(gè)HLB基團(tuán)數(shù)代入下式即可求出表面活性劑的HLB值該計(jì)算值與一些實(shí)驗(yàn)測(cè)定法的結(jié)果有很好的一

10、致性 HLB = (親水基HLB數(shù)) (親油基HLB數(shù)) 7,HLB值的測(cè)定和計(jì)算方法,2、多元醇脂肪酸類的HLB值計(jì)算 HLB20（1S/A）,1、界面張力法,3、混合乳化劑HLB值的計(jì)算,4、天然乳化劑的測(cè)定方法 HLB=R-（HS）/N,5、攪拌離心法,6、計(jì)算乳化劑HLB值公式： HLB711.7lgMw/Mo,三、表面活性劑的增溶作用(Solubilization) （一）膠束增溶(micellar solubilizing) 表面活性劑在水溶液中達(dá)到CMC后，一些水不溶性或微溶性物質(zhì)在膠束溶液中的溶解度可顯著增加形成透明膠體溶液，這種作用即是增溶。起增溶作用的表面活性劑稱為增溶劑,

11、被增溶的物質(zhì)稱為增溶質(zhì)。 例子：甲酚在水中溶解度僅2左右，但在肥皂溶液中增加到50 當(dāng)表面活性劑用量固定和增溶達(dá)到飽和的濃度即為最大增溶濃度(MAC) 例子： 1g十二烷基硫酸鈉可增溶0.262g黃體酮 1g吐溫 80或吐溫 20可分別增溶0.19g和0.25g丁香油,（二）溫度對(duì)增溶的影響,1）影響膠束的形成性質(zhì)； 2）影響增溶質(zhì)的溶解性質(zhì)； 3）影響表面活性劑的溶解度,對(duì)于離子表面活性劑受影響的主要是2）和3）,1、Krafft點(diǎn),從圖中可看出隨溫度升高，離子表面活性劑的溶 解度在某一溫度急劇升高，此轉(zhuǎn)折點(diǎn)（拐點(diǎn)）相對(duì)應(yīng) 的溫度稱為Krafft點(diǎn),而此點(diǎn)對(duì)應(yīng)的溶解度即為該離子表面活性劑的C

12、MC。 當(dāng)溶液中表面活性劑的濃度未超過(guò)溶解度時(shí)，溶液為真溶液， 當(dāng)繼續(xù)加入表面活性劑時(shí)，則有過(guò)量表面活性劑析出,而此 時(shí)升高溫度，體系又成為澄明溶液。,但與I相不同，III相是表面活性劑的 膠束溶液、膠束相和固相共存的溫度,對(duì)于每一種離子表面活性劑,Krafft點(diǎn)是一特值。Krafft點(diǎn)越高，CMC越小,在Krafft點(diǎn)以上，隨溫度升高，分子熱運(yùn)動(dòng)加劇，形成的膠束可能發(fā)生離散而使CMC升高。換句話說(shuō)Krafft點(diǎn)是表面活性劑使用溫度的下限或者說(shuō)只有在溫度高于Krafft點(diǎn)時(shí)表面活性劑才能最大限度地發(fā)揮效能。例如十二烷基硫酸鈉的Krafft點(diǎn)為8左右而十二烷基磺酸鈉的Kraafft點(diǎn)為70，顯然

13、后者在室溫的表面活性不夠理想。,Krafft點(diǎn)小節(jié) Krafft點(diǎn)是離子型表面活性劑的特征值。 只有溫度超過(guò)K點(diǎn)，才能形成膠團(tuán)增溶。 K點(diǎn)越低，增溶能力越好。,2、起曇與曇點(diǎn) 與離子表面活性劑相反，對(duì)于聚氧乙烯型非離子表面活性劑，隨溫度升高，導(dǎo)致聚氧乙烯鏈與水之間的氫鍵斷裂，水合能力下降，臨界膠束濃度（CMC）降低，膠束數(shù)量增加，對(duì)增溶質(zhì)的增溶量增大。但當(dāng)溫度上升到一定程度時(shí)，聚氧乙烯鏈脫水發(fā)生強(qiáng)烈收縮，使增溶空間減小，增溶能力下降，溶解度急劇下降表面活性劑從溶液中析出溶液出現(xiàn)混濁的溫度即為濁點(diǎn)或曇點(diǎn)(cloud point)。 濁點(diǎn)時(shí)聚氧乙烯型非離子表面活性劑的一個(gè)特征值，在聚氧乙烯鏈相同時(shí)

14、，碳?xì)滏溤介L(zhǎng)，濁點(diǎn)越低，相反則越高。 說(shuō)明：1聚氧乙烯型非離子表面活性劑具有濁點(diǎn) 2聚氧乙烯鏈脫水收縮，溶解度急劇下降導(dǎo)致析出,表面活性劑的生物學(xué)性質(zhì) 1 表面活性劑對(duì)藥物吸收的影響 表面活性劑溶解生物膜脂質(zhì)，增加上皮細(xì)胞的通透性，從而改善吸收。 如十二烷基硫酸鈉改進(jìn)頭孢菌素鈉、四環(huán)素、磺胺脒、氨基苯磺酸等藥物的吸收 2 表面活性劑與蛋白質(zhì)的相互作用 蛋白質(zhì)分子是兩性分子，在不同的情況下電離帶有正電荷或是負(fù)電荷，在這兩種帶電情況下，可與陽(yáng)離子或陰離子表面活性劑發(fā)生電性結(jié)合。,3 表面活性劑的毒性 陽(yáng)離子型毒性 陰離子型 非離子型 兩性離子型 陽(yáng)離子型 表面活性劑用于靜脈給藥的毒性大于口服 4

15、表面活性劑的刺激性 長(zhǎng)期應(yīng)用或高濃度使用可能出現(xiàn)皮膚或粘膜損害如季銨鹽類化合物高于1即可對(duì)皮膚產(chǎn)生損害十二烷基硫酸鈉濃度在20以上也有損害作用。,表面活性劑增溶作用的應(yīng)用,1、增溶相圖,2、解離藥物的增溶,不解離的極性藥物和非極性藥物 易為表面活性劑增溶并有較明顯 的增溶效果。,而解離藥物往往因其水溶性，進(jìn)一步 增溶的可能性較小甚至溶解度降低。,3、多組份增溶質(zhì)的增溶,例如：苯甲酸增加羥苯甲酯在聚氧乙烯脂肪醇醚 溶液中的溶解，而二氯酚則減少其溶解,制劑中存在多種組份時(shí)，對(duì)主藥的增溶效果取決于各組份 與表面活性劑的相互作用。當(dāng)多種組份與主藥競(jìng)爭(zhēng) 同一增溶位置或某一組分吸附或結(jié)合表面活性劑分子 而

16、使主藥的增溶量減小，若某些組份可擴(kuò)大 膠束體積從而增加主藥的增溶。,4、抑菌劑的增溶,抑菌劑或其它抗菌藥物在表面活性劑溶液中往往 被增溶而降低活性，這種情況下必須增加用量。 抑菌劑增加量的多少與其被增溶的量有關(guān)， 如其溶解度越高，要求的抑菌濃度越大,換句話，如抑菌劑分配在膠束中越多， 則其抑菌效力受到越大的影響,四、表面活性劑的復(fù)配 （一）與中性無(wú)機(jī)鹽的配伍 （二）有機(jī)添加劑 1）脂肪醇 2）其它極性有機(jī)物 （三）水溶性高分子 （四）表面活性劑混合體系 1、同系物混合體系（如硬脂酸鈉、棕櫚酸鈉或月桂酸鈉） 2、非離子與離子表面活性劑混合體系 3、陽(yáng)離子和陰離子表面活性劑的混合體系 注意：陰、陽(yáng)離子表面活性劑混合使用有嚴(yán)格的比例、混合方法，否則只能通過(guò)靜電中和形成溶解度很小的離子化合物從溶液中沉淀出來(lái)。,本章重點(diǎn),掌握表面活性劑的定義及結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 掌握表面活性劑的分類：陰離子表面活性劑，陽(yáng)離子表面活性劑，兩性離子型表面活性劑，非離子型表