1、药药 剂剂 学学（Pharmaceutics）第四章主要内容第四章主要内容o 表面活性剂的概念、分类和结构特征 o 表面活性剂在溶液中形成胶束理论 o 表面活性剂的HLB值o 在药物制剂中的基本性质和应用1. 表面现象和表面张力表面现象和表面张力o 你想过为什么用肥皂水能吹出泡泡来呢？你用纯水吹能吹出来吗？盐水或是糖水可以吹出来吗？一、基本概念一、基本概念u 界面：界面：物体相之间的交界面称为界面；物体相之间的交界面称为界面；u 表面：表面：固体或液体与气体之间的界面通常称为表面；固体或液体与气体之间的界面通常称为表面；u 常见的界面有：常见的界面有：气气-液液界面界面(液体表面液体表面)，气
2、气-固固界面界面(固固体表面体表面)，液液-液液界面，界面，液液-固固界面，界面，固固-固固界面。界面。u 界面现象：物体相界面间发生的物理化学现象。界面现象：物体相界面间发生的物理化学现象。u 表面现象：表面现象：气气-固或气固或气-液之间的液之间的界面现象。界面现象。一、基本概念一、基本概念u 界面表面分子收到的作用力和界面表面分子收到的作用力和 内部分子受到的作用力和不同。内部分子受到的作用力和不同。u 表面张力表面张力：微观上表面分子受到垂直指向液体内部的合力，：微观上表面分子受到垂直指向液体内部的合力，宏观上液体表面上任何部分单位长度直线上的收缩力。宏观上液体表面上任何部分单位长度直
3、线上的收缩力。u 表面张力方向：表面张力的方向表面张力方向：表面张力的方向与液面相切与液面相切，并与液面的，并与液面的任何两部分分界线垂直。单位任何两部分分界线垂直。单位N/m。一、基本概念一、基本概念u 表面自由能：表面自由能：在表面张力作用下，液面发生收缩，液体在表面张力作用下，液面发生收缩，液体比表面积增加，表面分子增加的能量称为表面自由能。比表面积增加，表面分子增加的能量称为表面自由能。u 比表面自由能：比表面自由能：单位表面增加的能量。单位表面增加的能量。u 表面张力与比表面自由能表面张力与比表面自由能数值上相等并且具有相同的度数值上相等并且具有相同的度量单位量单位。u 界面现象与表
4、面张力在药剂学普遍存在：药物吸附、润界面现象与表面张力在药剂学普遍存在：药物吸附、润湿、铺展、溶解，乳剂、混悬剂稳定性，药物经皮吸收。湿、铺展、溶解，乳剂、混悬剂稳定性，药物经皮吸收。二、液体铺展二、液体铺展n 铺展：铺展：分子之间的相互作用使一种分子之间的相互作用使一种 液体覆盖在另一种液体表面并形成一层液膜。液体覆盖在另一种液体表面并形成一层液膜。n 铺展测试实验：铺展测试实验：将一些滑石粉或活性炭粉末撒在水面上，滴将一些滑石粉或活性炭粉末撒在水面上，滴入液滴，如果能够铺展，则固体粉末从液体滴入位置迅速向入液滴，如果能够铺展，则固体粉末从液体滴入位置迅速向四面散开。四面散开。u 铺展应用：
5、铺展应用： 添加表面活性剂增加油脂的铺展系数，使油脂性软膏在皮肤添加表面活性剂增加油脂的铺展系数，使油脂性软膏在皮肤上均匀涂抹药物吸附。上均匀涂抹药物吸附。 加入磷脂等脂质成分制成脂质体，帮助水溶性药物透过细胞加入磷脂等脂质成分制成脂质体，帮助水溶性药物透过细胞膜进入细胞。膜进入细胞。n润湿：润湿：液体在固体表面自发地铺展的一种界面现象，与界面张力密切相关。液体在固体表面自发地铺展的一种界面现象，与界面张力密切相关。n润湿形成的接触角与界面张力之间的关系满足杨氏方程：润湿形成的接触角与界面张力之间的关系满足杨氏方程：-dG=1-g(1+cos)dG为自由能降低；为自由能降低；1-g固体表面自由
6、能；固体表面自由能；界面切线与界面夹角界面切线与界面夹角(接触角接触角)n接触角越小，体系表面自由能降低得越多，固体表面越容易被液体润湿。接触角越小，体系表面自由能降低得越多，固体表面越容易被液体润湿。n润湿应用：润湿应用：滑石粉或活性炭密度比水大，却能漂浮于水面。滑石粉或活性炭密度比水大，却能漂浮于水面。崩解剂既提高片剂与水的润湿性，也促进水分子进入片芯，加快崩解。崩解剂既提高片剂与水的润湿性，也促进水分子进入片芯，加快崩解。硫磺不溶于水，难以分散，加入表面活性剂降低固硫磺不溶于水，难以分散，加入表面活性剂降低固-液界面的接触角，提高润湿性。液界面的接触角，提高润湿性。三、润湿三、润湿完全润
7、湿完全润湿可润湿可润湿不润湿不润湿完全不润湿完全不润湿四、吸附四、吸附p 固体和液体表面层存在表面张力与自由能，体系趋向于降低自由固体和液体表面层存在表面张力与自由能，体系趋向于降低自由能以能以达到稳态。达到稳态。p 固体表面通过富集气体或溶液中的溶质实现稳态平衡。固体表面通过富集气体或溶液中的溶质实现稳态平衡。n产生固产生固-气气/固固-液界面吸附液界面吸附p 液体表面依靠吸附于体系的溶质以降低自由能活表面张力液体表面依靠吸附于体系的溶质以降低自由能活表面张力 n产生液产生液-气气/液液-液界面吸附液界面吸附p 吸附分为物理吸附和化学吸附吸附分为物理吸附和化学吸附(离子交换、氢键吸附离子交换
8、、氢键吸附)。p 影响吸附的因素：比表面积、溶解介质、影响吸附的因素：比表面积、溶解介质、pH、温度和溶质的溶解、温度和溶质的溶解度。度。p 液液-液液(气气)吸附：吸附：p 溶质分子在界面聚集或反聚集，导致溶液表面张力的变化。溶质分子在界面聚集或反聚集，导致溶液表面张力的变化。溶质浓度的增加导致表面张力的缓慢增加，如溶质浓度的增加导致表面张力的缓慢增加，如无机电解质无机电解质与水分子与水分子具有良好的亲和力。具有良好的亲和力。溶质浓度的增加导致表面张力的缓慢降低，如溶质浓度的增加导致表面张力的缓慢降低，如低分子量的极性有机低分子量的极性有机化合物化合物，亲水基亲水性较弱且亲水性随烷基链长的增
9、加而降低。，亲水基亲水性较弱且亲水性随烷基链长的增加而降低。溶质分子少量存在导致表面张力快速降低，但浓度到达一定值时，溶质分子少量存在导致表面张力快速降低，但浓度到达一定值时，表面张力变化很小，如表面张力变化很小，如表面活性剂表面活性剂。p 固固-液吸附：固体从溶液中吸附溶质液吸附：固体从溶液中吸附溶质(溶剂分子或其他组分溶剂分子或其他组分)p 吸附规则：非极性吸附剂优先吸附极性溶剂溶剂中的非极性吸附规则：非极性吸附剂优先吸附极性溶剂溶剂中的非极性成分。成分。p 固固-液吸附液吸附应用：吸附脱色、色谱分离、蛋白质吸附。应用：吸附脱色、色谱分离、蛋白质吸附。p 吸附作用对处方设计和吸收与药效的影
10、响：吸附作用对处方设计和吸收与药效的影响： 掩盖气味：地西泮吸附于硅酸铝镁颗粒上掩盖苦味掩盖气味：地西泮吸附于硅酸铝镁颗粒上掩盖苦味 增溶与促吸收：表面活性剂吸附于难溶性药物颗粒上增溶与促吸收：表面活性剂吸附于难溶性药物颗粒上 疗效下降：季铵盐类化合物与处方中其它组分吸附作用导致疗效下降：季铵盐类化合物与处方中其它组分吸附作用导致药物活性降低。药物活性降低。2. 表面活性剂表面活性剂 随着表面活性剂的发展和整个工业水平的提高，表面活性剂已从随着表面活性剂的发展和整个工业水平的提高，表面活性剂已从日常生活中的家用洗涤剂与个人护理用品，进入了国民经济各个领域。日常生活中的家用洗涤剂与个人护理用品，
11、进入了国民经济各个领域。洗涤剂洗涤剂医药医药造纸和消防造纸和消防纺织、印染纺织、印染石油工业石油工业农药农药塑料和建材塑料和建材食品加工业食品加工业生物化工生物化工化妆品化妆品表面活性剂表面活性剂一、表面活性剂的概念和结构特点一、表面活性剂的概念和结构特点o 表面活性剂表面活性剂(surfactant)是指能使液体的表面张力是指能使液体的表面张力发生明显降低的物质发生明显降低的物质(SAA) 。o 表面活性剂表面活性剂一词来自英文一词来自英文Surfactant。 Surface（表面）（表面）+ Active（活性）（活性）+ Agent（添加剂）（添加剂）o 具有增溶、乳化、润湿、去污、杀
12、菌、消泡、起具有增溶、乳化、润湿、去污、杀菌、消泡、起泡等应用性质。泡等应用性质。 亲水亲油两亲性 亲水基团疏水基团p分子结构具有分子结构具有双亲性双亲性疏水基团疏水基团C8-C20的链烃的链烃亲水基团亲水基团:电负性较强的原子团或原子，电负性较强的原子团或原子，如硫酸基、磺酸基、磷酸基、羟基、羧基、如硫酸基、磺酸基、磷酸基、羟基、羧基、醚基、巯基、氨基、酰胺基、聚氧乙烯基等醚基、巯基、氨基、酰胺基、聚氧乙烯基等。 1) 疏水基团引入碳链分支，提高降低表面张力能力疏水基团引入碳链分支，提高降低表面张力能力 2) 亲水基团在分子中间比在末端的润湿性作用强，亲水基团在分子中间比在末端的润湿性作用强
13、， 在末端的比在中间的去污作用强。在末端的比在中间的去污作用强。 20二、表面活性剂的种类二、表面活性剂的种类o 根据来源：根据来源： 天然表面活性剂和合成表面活性剂天然表面活性剂和合成表面活性剂o 根据溶解性：根据溶解性： 水溶性表面活性剂和油溶性表面活性剂水溶性表面活性剂和油溶性表面活性剂o 根据相对分子质量：根据相对分子质量： 高分子表面活性剂和低分子表面活性剂高分子表面活性剂和低分子表面活性剂 高分子表面活性剂高分子表面活性剂：降低表面张力、增溶力、渗透力：降低表面张力、增溶力、渗透力等较等较低分子表面活性剂弱低分子表面活性剂弱，乳化力强，常作保护胶体。，乳化力强，常作保护胶体。如海藻
14、酸钠、羧甲基纤维素钠、甲基纤维素、聚乙烯如海藻酸钠、羧甲基纤维素钠、甲基纤维素、聚乙烯醇、聚维酮等。醇、聚维酮等。表面活性剂表面活性剂 离子型离子型 （水中能电离）（水中能电离） 非离子型非离子型（水中不电离）（水中不电离）脂肪酸甘油酯脂肪酸甘油酯多元醇型多元醇型聚氧乙烯型聚氧乙烯型聚氧乙烯聚氧乙烯- -聚氧丙烯型聚氧丙烯型阴离子型阴离子型阳离子型阳离子型两性离子型两性离子型p 根据极性基团的解离性质进行分类根据极性基团的解离性质进行分类221.阴离子型表面活性剂阴离子型表面活性剂 o阴离子表面活性剂在水中解离成阴离子表面活性剂在水中解离成疏水基烃链疏水基烃链和和亲水基阴离子组成的表面活亲水基
15、阴离子组成的表面活性部分性部分。o按亲水基分为按亲水基分为高级脂肪酸盐、硫酸酯盐、磺酸盐、磷酸盐。高级脂肪酸盐、硫酸酯盐、磺酸盐、磷酸盐。o该类表面活性剂在该类表面活性剂在pH=7以上活性较强，以上活性较强，pH=5以下活性较弱。以下活性较弱。o该类表面活性剂常用作去污剂，由于该类表面活性剂常用作去污剂，由于毒性较大毒性较大，在制剂中应用较少。，在制剂中应用较少。（1）高级脂肪酸盐：）高级脂肪酸盐： 通式通式(RCOO)nMn+，R为为C11-C17长烃链，长烃链，M为为金属离子。俗称肥皂，以油脂与碱皂化制造。金属离子。俗称肥皂，以油脂与碱皂化制造。(一一) 离子表面活性剂离子表面活性剂CH
16、OCOR22ROCOCH ROCOCH +NaOH3CH OC ORCH OCOR22ROCOCH NaNaNa+OHOHOH（1）高级脂肪酸盐）高级脂肪酸盐p 根据根据M的不同的不同 碱金属皂碱金属皂(一价皂一价皂): 可溶性皂，可溶性皂，通式通式RCOOM+，一般为，一般为钾钾盐、钠盐盐、钠盐，如，如硬脂酸钠、硬脂酸钾，硬脂酸钠、硬脂酸钾，pH=9以上稳定，作增以上稳定，作增溶剂和溶剂和O/W型乳化剂，刺激性大，常用于外用乳膏。型乳化剂，刺激性大，常用于外用乳膏。 多价金属皂多价金属皂: 不溶性皂，多价金属的高级脂肪酸，如硬脂酸不溶性皂，多价金属的高级脂肪酸，如硬脂酸钙、硬脂酸镁，不溶于水
17、，也不溶于乙醇和乙醚，水中不钙、硬脂酸镁，不溶于水，也不溶于乙醇和乙醚，水中不解离、不水解，解离、不水解，作作W/O型乳化剂型乳化剂及片剂的疏水性润滑剂。及片剂的疏水性润滑剂。 有机胺皂：脂肪酸与有机胺反应成皂，如硬脂酸三乙醇胺，有机胺皂：脂肪酸与有机胺反应成皂，如硬脂酸三乙醇胺，作作O/W型乳化剂型乳化剂。（2）硫酸酯盐）硫酸酯盐p 通式为通式为ROSO3-M+，R为为C11-C18。p 分类：硫酸化油分类：硫酸化油(硫酸化蓖麻油称土耳其红油硫酸化蓖麻油称土耳其红油)；高级脂肪醇；高级脂肪醇硫酸酯类硫酸酯类 (十二烷基硫酸钠十二烷基硫酸钠/月桂醇硫酸钠月桂醇硫酸钠SDS、月桂醇硫、月桂醇硫酸
18、镁酸镁) 。p 高级脂肪醇硫酸酯类以高级脂肪醇硫酸酯类以高级脂肪醇高级脂肪醇与与硫酸酯化剂硫酸酯化剂酯化制备。酯化制备。ROSO Na H ONaOH+HClClSO H+ROSO H3ROH+ROSO H33.24333ROSO H(H SO SO )SO+ROH23p 通式：通式：RSO3-M+ ，为脂肪酸或脂肪醇，为脂肪酸或脂肪醇 或不饱和脂肪油经或不饱和脂肪油经磺化磺化后，用后，用碱中和碱中和所得。所得。p 分类：分类：脂肪族磺酸化物脂肪族磺酸化物，如二辛琥珀酸脂磺酸钠；，如二辛琥珀酸脂磺酸钠；烷基芳烷基芳基磺酸化物基磺酸化物，如十二烷基苯磺酸钠，常用洗涤剂；，如十二烷基苯磺酸钠，常用
19、洗涤剂；烷基苯烷基苯磺酸化物磺酸化物；胆酸盐胆酸盐，如牛磺胆酸钠。，如牛磺胆酸钠。p 性质：水溶性，在酸性条件下不易水解，遇热较稳定。性质：水溶性，在酸性条件下不易水解，遇热较稳定。p 应用：用作胃肠脂肪的乳化剂和单脂肪酸甘油酸的增溶剂；应用：用作胃肠脂肪的乳化剂和单脂肪酸甘油酸的增溶剂；较好的洗涤剂。较好的洗涤剂。 （3）磺酸盐）磺酸盐RSO H33SO Na94C H94C Hp 一般式ROPO3Na2和（RO）2PO2Na RO-P=O O ONa ONa RO RO P O ONa 单酯盐双酯盐p 性质与硫酸酯盐相近，抗电解质、硬化能力较强，洗净能性质与硫酸酯盐相近，抗电解质、硬化能力
20、较强，洗净能力好，为低泡性表面活性剂。可作为净洗剂、润湿剂、乳化力好，为低泡性表面活性剂。可作为净洗剂、润湿剂、乳化剂、抗静电剂和抗蚀剂。剂、抗静电剂和抗蚀剂。缺点：污染环境、影响水质。缺点：污染环境、影响水质。(4）磷酸酯盐类2.阳离子型表面活性剂阳离子型表面活性剂 o阳离子表面活性剂在水中解离成阳离子表面活性剂在水中解离成疏水基烃链疏水基烃链和和亲水基阳离子组成的表面亲水基阳离子组成的表面活性部分活性部分，又称阳性皂或逆行肥皂。，又称阳性皂或逆行肥皂。o结构：亲水基团一般为五价氮原子，少数含磷、硫、砷。结构：亲水基团一般为五价氮原子，少数含磷、硫、砷。 胺盐型，通式：胺盐型，通式：RNHR
21、NH3 3+ +XX- -，RR2 2NHNH2 2+ +XX- -，如氯苄甲乙胺；，如氯苄甲乙胺； 季铵盐型，通式：季铵盐型，通式：RR1 1R R2 2N N+ +R R3 3R R4 4XX- -，如新洁尔灭，如新洁尔灭。o性质：水溶性好，在酸性、碱性溶液中较稳定，虽具有增溶、乳化、分性质：水溶性好，在酸性、碱性溶液中较稳定，虽具有增溶、乳化、分散等作用，但毒性较大，一般不单独用作制剂辅料。散等作用，但毒性较大，一般不单独用作制剂辅料。o特点：良好的表面活性，很强的杀菌作用。特点：良好的表面活性，很强的杀菌作用。o应用：杀菌、防腐、皮肤、粘膜手术器械的消毒。应用：杀菌、防腐、皮肤、粘膜手
22、术器械的消毒。 o常用品种：苯扎氯铵常用品种：苯扎氯铵(洁尔灭洁尔灭)：常用浓度：常用浓度0.01-0.02%杀菌力强稳杀菌力强稳定 可 降 低 溶 液 的 表 面 张 力 。 苯 扎 溴 铵定 可 降 低 溶 液 的 表 面 张 力 。 苯 扎 溴 铵 ( 新 洁 尔 灭新 洁 尔 灭 ) 。CH3(CH2)11N+Me2C7H7Br-o分子结构中同时具有阴离子和阳离子的亲水基团。o两性表面活性剂在水中电离时，因同时存在两种电荷，因此有一个等电点 pI；o溶液的pH 值低于pI 时(酸性介质酸性介质)，呈正电性，具有阳离子表面活性剂作用，具有很强的杀菌能力具有很强的杀菌能力；o当pH 高于p
23、I 时(碱性介质碱性介质)，呈负电性，具有阴离子表面活性剂的作用，具有良好的起泡、去污作用具有良好的起泡、去污作用。o在等电点附近时则呈非离子型表面活性剂性质。(二二)两性离子表面活性剂两性离子表面活性剂n 属天然表面活性剂属天然表面活性剂n 结构：亲水基由一个结构：亲水基由一个磷酸基团磷酸基团和和季铵盐碱基季铵盐碱基组成，组成，疏水基团含两个较长的烃链。疏水基团含两个较长的烃链。n 卵磷脂是一混合物，包含甘油磷脂（脑磷脂、磷卵磷脂是一混合物，包含甘油磷脂（脑磷脂、磷脂酰胆碱、磷脂酰乙醇胺等，各组分的比例不同，脂酰胆碱、磷脂酰乙醇胺等，各组分的比例不同，影响其性能。影响其性能。n 磷脂酰胆碱含
24、量高：磷脂酰胆碱含量高：O/W型乳化剂，肌醇磷脂含型乳化剂，肌醇磷脂含量高：量高：W/O型乳化剂。型乳化剂。n 对热十分敏感，酸、碱、酯酶作用下易水解，不对热十分敏感，酸、碱、酯酶作用下易水解，不溶于水，易溶于氯仿、乙醚、石油醚等。溶于水，易溶于氯仿、乙醚、石油醚等。n 制备制备注射用乳剂注射用乳剂、脂质微粒剂主要辅料。、脂质微粒剂主要辅料。(1)卵磷脂n 合成化合物合成化合物n 结构：阴离子部分主要是羧酸盐，结构：阴离子部分主要是羧酸盐，其阳离子部分分为：其阳离子部分分为： 氨基酸型氨基酸型胺盐（胺盐（RNH2CH2CH2COO） 甜菜碱型甜菜碱型季胺盐（季胺盐（RN(CH3)2CH2COO
25、）n 氨基酸型在等电点时亲水性减弱，可能沉淀，甜菜碱型氨基酸型在等电点时亲水性减弱，可能沉淀，甜菜碱型易溶于酸、碱、中性溶液，适用于任何易溶于酸、碱、中性溶液，适用于任何pH溶液，在等电点溶液，在等电点时也无沉淀。时也无沉淀。 n 常用的氨基酸两性离子表面活性剂常用的氨基酸两性离子表面活性剂TegoTego杀菌作用强而毒杀菌作用强而毒性小于阳离子表面活性剂。性小于阳离子表面活性剂。（2）氨基酸型与甜菜碱型）氨基酸型与甜菜碱型31(三三) 非离子型表面活性剂非离子型表面活性剂 o 在水溶液中不是解离状态故称之。在水溶液中不是解离状态故称之。 o 结构组成：结构组成：亲水基团亲水基团(羟基羟基OH
26、、醚键、醚键R-O-R1)；亲油基亲油基团团(长链脂肪酸、长链脂肪醇、烷基或芳基长链脂肪酸、长链脂肪醇、烷基或芳基)；o 亲水亲油平衡值：亲水亲油平衡值：HLB小，亲脂性强。小，亲脂性强。o 性质：稳定性高，化学上不解离，不易受电解质、性质：稳定性高，化学上不解离，不易受电解质、pH值的影值的影响，毒性低、溶血作用较小响，毒性低、溶血作用较小o 应用广泛：能与大多数药物配伍，可作增应用广泛：能与大多数药物配伍，可作增溶、乳化、分散剂溶、乳化、分散剂 (外用制剂、口服制剂、个别可注射剂外用制剂、口服制剂、个别可注射剂)。o 按亲水基团不同分为按亲水基团不同分为聚乙二醇型聚乙二醇型和和多元醇型多元
27、醇型。(1)(1)聚氧乙烯脂肪醇醚与聚氧乙烯烷基酚醚聚氧乙烯脂肪醇醚与聚氧乙烯烷基酚醚o系聚乙二醇与脂肪醇系聚乙二醇与脂肪醇/酚缩合而成的醚酚缩合而成的醚。 o通式通式: RO(CH2O CH2)nH与与RC6H5O(CH2O CH2)nH o产品有产品有: o1）苄泽类苄泽类(Brij)，如，如Brij-30 和和-35分别为不同分子量的聚乙二醇与月桂分别为不同分子量的聚乙二醇与月桂醇的缩合物。醇的缩合物。 2）西土马哥西土马哥(Cetomacrogol)为聚乙二醇与十六醇的缩合为聚乙二醇与十六醇的缩合物。物。3）平平加平平加0-20(Perogol O)为为15单位聚氧乙烯与油醇的缩合物。
28、单位聚氧乙烯与油醇的缩合物。 4）埃莫尔弗埃莫尔弗(Emlphor)为一类聚氧乙烯蓖麻油化合物，由为一类聚氧乙烯蓖麻油化合物，由20个单位以上的个单位以上的聚氧乙烯与油醇缩合而成。聚氧乙烯与油醇缩合而成。 如如Cremophore EL为聚氧乙烯蓖麻油甘油为聚氧乙烯蓖麻油甘油醚，氧乙烯单位为醚，氧乙烯单位为3540，HLB1214。 o该表面活性剂主要是该表面活性剂主要是增溶剂和增溶剂和O/W型乳化剂型乳化剂。1.聚氧乙烯型聚氧乙烯型ROH+R NaOHCat.OO22CH CHn(CH CH O) n22HO ROHR+O22CH CHn(CH CH O) n22H(2)(2)聚氧乙烯脂肪酸
29、酯聚氧乙烯脂肪酸酯o 系聚乙二醇与长链脂肪酸缩合而成的系聚乙二醇与长链脂肪酸缩合而成的酯。酯。 o 通式通式: RCOOCH2(CH2O CH2)nCH2OH o 产品有产品有: 卖泽卖泽Myri类、聚乙二醇类、聚乙二醇-15-羟基硬脂酸酯、聚乙二羟基硬脂酸酯、聚乙二醇醇1000维生素维生素E琥珀酸酯琥珀酸酯。 o 应用：具有较强水溶性，乳化能力强，作增溶剂和应用：具有较强水溶性，乳化能力强，作增溶剂和O/W型型乳化剂。乳化剂。1.聚氧乙烯型聚氧乙烯型+OHO22CH CHn(CH CH O) n22HRCOORCOO聚乙二醇的醚键为何具有亲水性？聚乙二醇的醚键为何具有亲水性？(3)(3)聚氧
30、乙烯聚氧乙烯- -聚氧丙烯共聚物聚氧丙烯共聚物o 系系1000-2500聚氧丙烯聚氧丙烯PO与聚氧乙烯与聚氧乙烯EO缩合而成的缩合而成的酯。酯。 o 通式通式: 亲水基亲水基 憎水基憎水基 亲水基亲水基o产品有产品有:泊洛沙姆泊洛沙姆(poloxamer)，商品名普朗尼克，商品名普朗尼克 (Pluronic),。 o性质：为淡黄色液体或固体；分子量性质：为淡黄色液体或固体；分子量100014000；随聚氧丙烯比例增加，；随聚氧丙烯比例增加，则亲油性增强；随聚氧乙烯比例增加，则亲水性增强；具有乳化、润湿、则亲油性增强；随聚氧乙烯比例增加，则亲水性增强；具有乳化、润湿、分散、起泡和消泡等多种优良性
31、能，但增溶能力较弱。分散、起泡和消泡等多种优良性能，但增溶能力较弱。o应用：应用：Poloxamer188 毒性、刺激性较小，不易引起过敏反应，可作为毒性、刺激性较小，不易引起过敏反应，可作为o/w型乳化剂，是目前用于型乳化剂，是目前用于静脉乳剂静脉乳剂少数合成的乳化剂之一，用本品制备少数合成的乳化剂之一，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。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。1.聚氧乙烯型聚氧乙烯型22(CH CH O) 22(CH CH O) 2(CH CH O) HOCH3abcH甲基空间阻碍，甲基空间阻碍，不易形成氢键不易形成氢键p 该类表面活
32、性剂为疏水性脂肪酸与亲水性多元醇如甘油、季戊四醇、失水山梨醇作用生成的酯。2.多元醇型多元醇型 CH OHCH OH2 CH OH2 HOCH 2COHCH 2OHCH 2OHCH 2OHCH 2CH OH22CH OHCH OHCH OHCH OHCHHOCHCHCHCHCHOOHOHHO2CH OH2CHCHCHOHCHCHOCHOH OHHO21515失水失水失水失水441山梨醇山梨醇四氢吡喃四氢吡喃四氢呋喃四氢呋喃（1 1）脂肪酸山梨坦：）脂肪酸山梨坦：司盘类司盘类Spans o 即即失水山梨醇脂肪酸酯失水山梨醇脂肪酸酯，是山梨糖醇及其单酐和二，是山梨糖醇及其单酐和二酐酐与与脂肪酸反应
33、生成的酯脂肪酸反应生成的酯(混合物混合物)。 o 根据脂肪酸品种数量不同分为：根据脂肪酸品种数量不同分为：o 性质：性质： Spans20-40有一定水溶性，用作有一定水溶性，用作O/W型型乳化乳化剂，随着脂肪酸链长的增加和脂肪酸基团数量的增剂，随着脂肪酸链长的增加和脂肪酸基团数量的增多，疏水性变大，多，疏水性变大， Spans60以上以上用作用作W/O乳剂的乳乳剂的乳化剂。化剂。酸、碱、酶的作用下易水解。酸、碱、酶的作用下易水解。o 应用：一般用于搽剂，软膏，亦可作为乳剂的辅助应用：一般用于搽剂，软膏，亦可作为乳剂的辅助乳化剂乳化剂。Span-20-40-60-65-80-85脂肪酸脂肪酸单
34、月桂单月桂酸酸单棕榈单棕榈酸酸单硬脂单硬脂酸酸三硬脂三硬脂酸酸单油酸单油酸三油酸三油酸2.多元醇型多元醇型 （2） 聚山梨酯：吐温聚山梨酯：吐温Tweens p即即聚氧乙烯失水山梨醇聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯脂肪酸酯 p在司盘类的剩余羟基上结合聚氧乙烯得到的酯在司盘类的剩余羟基上结合聚氧乙烯得到的酯(亲水性化合亲水性化合物物)。因也有一次和二次脱水，故为混合物。因也有一次和二次脱水，故为混合物。p脂肪酸脂肪酸品种和数量不同分为：品种和数量不同分为：p应用：亲水性大大增加，聚山梨酯易溶于水，为应用：亲水性大大增加，聚山梨酯易溶于水，为O/W型型乳化乳化剂，用作增溶剂、乳化剂、分散剂和润湿剂。剂，
35、用作增溶剂、乳化剂、分散剂和润湿剂。2.多元醇型多元醇型 Tween-20-40-60-65-80-85脂肪酸脂肪酸单月桂单月桂酸酸单棕榈单棕榈酸酸单硬脂单硬脂酸酸三硬脂三硬脂酸酸单油酸单油酸三油酸三油酸p 通常指分子量在通常指分子量在10001000以上，结构中同时存在亲水与疏水结构的材料称为高以上，结构中同时存在亲水与疏水结构的材料称为高分子表面活性剂。分子表面活性剂。p 可分为天然的、天然物质改性的和合成的三类。可分为天然的、天然物质改性的和合成的三类。 天然及改性的，如淀粉、羟甲基淀粉、羟乙基淀粉、丙烯睛接枝淀粉、天然及改性的，如淀粉、羟甲基淀粉、羟乙基淀粉、丙烯睛接枝淀粉、丙烯酸接枝
36、淀粉、羟甲基纤维素等。丙烯酸接枝淀粉、羟甲基纤维素等。 合成高分子表面活性剂：阴离子型、阳离子型、非离子型和两亲型。合成高分子表面活性剂：阴离子型、阳离子型、非离子型和两亲型。p 性能：降低表面张力的能力较弱，渗透性差，但乳化作用、分散性和稳定性能：降低表面张力的能力较弱，渗透性差，但乳化作用、分散性和稳定性较强。性较强。p 主要有：主要有：PEGPEG嵌段共聚物如聚己内酯嵌段共聚物如聚己内酯- -聚乙二醇；氨基糖类如疏水性基团修聚乙二醇；氨基糖类如疏水性基团修饰的壳聚糖；羧甲基纤维素衍生物。饰的壳聚糖；羧甲基纤维素衍生物。（四）高分子表面活性剂（四）高分子表面活性剂CHCH3CH2O(C3H
37、6O)m(C2H4O)nHO(C3H6O)m(C2H4O)nH(CH2CH)nCOONap 表面活性剂在溶液的表面层聚集的现象称为表面活性剂在溶液的表面层聚集的现象称为正吸附正吸附。p 当水中当水中表面活性剂表面活性剂浓度很低时，分子聚集在水溶液表浓度很低时，分子聚集在水溶液表面，在水面，在水-空气界面产生定向排列，空气界面产生定向排列，亲水基亲水基朝向内部，朝向内部，亲油基亲油基朝向空气，在表面形成朝向空气，在表面形成单分子层单分子层，由于水分子，由于水分子和非极性疏水基团的作用力小于水分子间的作用力，和非极性疏水基团的作用力小于水分子间的作用力，因此表面收缩力降低，因此表面收缩力降低，表面
38、张力降低表面张力降低。p 正吸附改变了溶液表面的性质，最外层呈现出碳氢链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。性、乳化性、起泡性等。p 当表面活性剂浓度很低，但降低表面活性张力很显著，当表面活性剂浓度很低，但降低表面活性张力很显著，则它的表面活性越强，越容易形成正吸附。则它的表面活性越强，越容易形成正吸附。 三、表面活性剂的性质三、表面活性剂的性质1.1.表面活性剂分子在溶液中的正吸附表面活性剂分子在溶液中的正吸附p溶液的表面正吸附达到饱和后，当溶液内表面活性剂分子数目不断
39、增加溶液的表面正吸附达到饱和后，当溶液内表面活性剂分子数目不断增加时，时，分子转入溶液中分子转入溶液中，因亲油基团的存在使水分子与因亲油基团的存在使水分子与表面活性剂表面活性剂分子间分子间的斥力远大于引力，的斥力远大于引力，其疏水部分相互吸引，缔合在一起。其疏水部分相互吸引，缔合在一起。p表面活性剂分子自身依靠范德华力相互聚集，形成表面活性剂分子自身依靠范德华力相互聚集，形成亲油基向内亲油基向内，亲水基亲水基向外向外，在水相中稳定分散，大小在胶体粒子范围的缔合体，称为胶束，在水相中稳定分散，大小在胶体粒子范围的缔合体，称为胶束(micelles)。p一定温度、浓度范围内，胶束有一定的分子缔合数
40、，不同一定温度、浓度范围内，胶束有一定的分子缔合数，不同表面活性剂表面活性剂有有差异。离子型差异。离子型表面活性剂表面活性剂的缔合数的缔合数10100，非离子型，非离子型表面活性剂表面活性剂缔合数缔合数较大（月桂醇聚氧乙烯醚，较大（月桂醇聚氧乙烯醚，25 oC缔合缔合5000） 。p临界胶束浓度临界胶束浓度(critical micell concentration, CMC)： 表面活性剂分子缔合形成胶束的表面活性剂分子缔合形成胶束的最低浓度最低浓度。 2.胶束的形成与结构胶束的形成与结构OOOWWOOOWWOOOWWOOOWWOOOWWOOOWWOOOWWOOOWW临界胶束浓度临界胶束浓度
41、(critical micelle concentration)表面活性剂浓度变大表面活性剂浓度变大C CMC溶液中的分子的憎水溶液中的分子的憎水基相互吸引，分子自基相互吸引，分子自发聚集，形成发聚集，形成球状、球状、层状胶束层状胶束，将憎水基，将憎水基埋在胶束内部埋在胶束内部胶束的结构胶束的结构a.球状球状b.棒状棒状c.束状束状d.板状板状e.层状层状表面活性剂性质与CMCp 当溶液达到CMC后，胶束数量与表面活性剂的总浓度成正比。p达到CMC后，表面活性剂很多性质，如电导率、去污作用、渗透压、密度、表面张力和界面张力等都存在突变现象。根本原因是两亲性物质自身缔合形成胶束所致。00.20.
42、40.60.81.0界面张力表面张力临界胶束浓度去污作用密度改变电导率摩尔电导率渗透压浓度浓度表面活性剂溶液的性质表面活性剂溶液的性质o 由于表面活性剂的物理性质在临界胶束浓度附由于表面活性剂的物理性质在临界胶束浓度附近的较小范围内会发生突变，所以利用此特性，近的较小范围内会发生突变，所以利用此特性，可测定可测定CMC值。值。o 测定方法主要有电导法、表面张力法、光散射测定方法主要有电导法、表面张力法、光散射法、染料法、增溶法以及荧光探针法。法、染料法、增溶法以及荧光探针法。临界胶束浓度临界胶束浓度CMC的测定的测定 tCMCCMC的测定的测定1.1.表面张力法：表面张力法：以表面张力对浓度的
43、对以表面张力对浓度的对数作图，曲线的转折点即为数作图，曲线的转折点即为CMCCMC值。值。适合于离子表面活性剂和非离子型适合于离子表面活性剂和非离子型表面活性剂。表面活性剂。2.2.电导法：电导法：以表面活性剂溶液的摩尔电以表面活性剂溶液的摩尔电导率对浓度或浓度的平方根作图，导率对浓度或浓度的平方根作图，曲线的转折点即曲线的转折点即CMCCMC值。适合于离子值。适合于离子表面活性剂表面活性剂。3.3.染料法：染料法：表面活性剂溶液增溶染料前表面活性剂溶液增溶染料前后吸收光谱的变化。后吸收光谱的变化。4.4.光散射法：光散射法：胶束形成与散射光强度成胶束形成与散射光强度成正比正比。 庚基乙二醇十
44、二烷基醚的表面庚基乙二醇十二烷基醚的表面张力与浓度的关系张力与浓度的关系 十二烷基磺酸水溶液的十二烷基磺酸水溶液的电导率与浓度的关系电导率与浓度的关系o CMC值与表面活性剂的结构和组成有关，同值与表面活性剂的结构和组成有关，同时时温度、浓度、电解质、温度、浓度、电解质、pH值等因素对值等因素对CMC也会产生影响。也会产生影响。o 在胶束形成的过程中，表面活性剂分子的热在胶束形成的过程中，表面活性剂分子的热运动和胶束外部的亲水基之间的静电排斥都运动和胶束外部的亲水基之间的静电排斥都不利于胶束的形成。所以，增加不利于胶束的形成。所以，增加亲油基、降亲油基、降低温度和加入无机盐低温度和加入无机盐都
45、能使都能使缔合度缔合度增大，增大，CMC值减小。值减小。3. 影响临界胶束浓度的因素影响临界胶束浓度的因素o 表面活性剂的分子结构表面活性剂的分子结构n疏水基团：疏水基团： CMC随碳链的增加而降低。随碳链的增加而降低。 相同碳原子数的疏水基团，相同碳原子数的疏水基团，含支链结构的比直链的含支链结构的比直链的CMC大大。 疏水基中引入羟基等极性基团疏水基中引入羟基等极性基团CMC增大，且极性基团增大，且极性基团CMC的位的位置越靠近中间置越靠近中间CMC越大。越大。n亲水基团亲水基团 聚氧乙烯型聚氧乙烯型SAA，聚氧乙烯链增加，聚氧乙烯链增加CMC增大增大nSAA种类：碳原子数相同，种类：碳原
46、子数相同，CMC(直链离子型直链离子型SAA) CMC(直链非离子型直链非离子型SAA) n反离子：对于离子型反离子：对于离子型SAA，反离子与胶束的结合会降低离子间，反离子与胶束的结合会降低离子间的排斥力，显著降低的排斥力，显著降低CMC3.影响临界胶束浓度的因素影响临界胶束浓度的因素二辛基二甲基二辛基二甲基氯化铵氯化铵十六烷基三甲十六烷基三甲基氯化铵基氯化铵CMC2.710-2mol/L1.410-3mol/L十二烷基硫酸十二烷基硫酸钠钠蔗糖十二烷酸蔗糖十二烷酸酯酯CMC8.610-3mol/L2.410-5mol/Lo 电解质电解质n离子型离子型SAA ：加入无机电解质降低：加入无机电解
47、质降低CMCn非离子型非离子型SAA ：加入无机电解质：加入无机电解质 对疏水基团的盐溶对疏水基团的盐溶: CMC 增加增加 盐析效应：盐析效应：CMC 降低降低o 氢离子浓度氢离子浓度n肥皂类肥皂类SAA在低在低pH时会降低时会降低CMC(脂肪酸解离减少脂肪酸解离减少)n阴离子型阴离子型SAA ：降低：降低pH时会降低时会降低CMC(有助于形成胶束有助于形成胶束)n两性离子型两性离子型SAA ：降低：降低pH时会增加时会增加CMC(阳离子促进解离阳离子促进解离)n聚乙二醇型聚乙二醇型SAA ：降低：降低pH时会增加时会增加CMC(增加聚乙二醇基增加聚乙二醇基的亲水性，促进醚键形成离子的亲水性
48、，促进醚键形成离子)3.影响临界胶束浓度的因素影响临界胶束浓度的因素o 醇醇n 少量乙醇增加胶束稳定性，降低少量乙醇增加胶束稳定性，降低CMCn 大量乙醇抑制胶束形成，大量乙醇抑制胶束形成，CMC增大增大o 温度温度n 非离子型非离子型SAA ：温度上升，减少分子水合，降：温度上升，减少分子水合，降低低CMC。n 离子型离子型SAA ：温度升高，热振动使胶束解离增：温度升高，热振动使胶束解离增加，分子缔合减少，加，分子缔合减少，CMC增加。增加。3.影响临界胶束浓度的因素影响临界胶束浓度的因素uCMC是表面活性剂表面活性的一种度量。是表面活性剂表面活性的一种度量。达到表面饱和吸附的浓度愈低；达
49、到表面饱和吸附的浓度愈低；使表面张力降到最低值所需浓度愈低；使表面张力降到最低值所需浓度愈低；也就是表面活性愈高。也就是表面活性愈高。 在使用表面活性剂时，浓度一般比在使用表面活性剂时，浓度一般比CMC稍大些，稍大些，否则表面性能不能充分发挥。否则表面性能不能充分发挥。形成胶束所需要的浓度愈低；形成胶束所需要的浓度愈低；CMC愈小愈小4.表面活性剂的溶解度u Krafft point 离子型表面活性剂离子型表面活性剂的溶解度的溶解度随温度变化的特点是在足够随温度变化的特点是在足够低的温度下，溶解度随温度低的温度下，溶解度随温度升高而慢慢增大，当温度达升高而慢慢增大，当温度达到某一定值后，溶解度
50、会突到某一定值后，溶解度会突然增大然增大。该该温度称为温度称为Krafft 温度温度,也叫也叫K.P点点.离子型表面活性剂的溶离子型表面活性剂的溶解度曲线及解度曲线及K.P点点利用K.P点判断SAA的亲水亲油性烷基硫酸钠烃链长度与烷基硫酸钠烃链长度与K.P点之间的关系点之间的关系n 在同系物中，烃链越长，在同系物中，烃链越长， K.P点越高，亲油性越好，点越高，亲油性越好， 亲水性越差，亲水性越差，CMC值越小。值越小。n K.P点越低，点越低， 亲油性越差，亲油性越差， 其亲水性越好。其亲水性越好。 阳离子型表面活性剂溶解度与温度关系，1，2，3分别为:14-烷基三甲基溴化铵，16-烷基三甲
