1、1第三章 表面活性劑2021/7/20 星期二一、概念界面：物體相之間的交界面稱為界面；表面：固體或液體與氣體之間的界面通常稱為表面；液-氣、液-液、固-液、氣-固界面存在一定的界面張力或表面張力；第一節(jié) 表面活性劑22021/7/20 星期二3表面張力：使液體表面分子向內(nèi)收縮至最小面積的一種力。表面活性：使液體表面張力降低的性質(zhì)。表面活性劑(surfactant)：能使液體的表面張力顯著下降的物質(zhì)。如肥皂水溶液。 2021/7/20 星期二分子結(jié)構(gòu)：兩親分子親水基hydrophilic group憎水基hydrophobic group能顯著降低水的表面張力的物質(zhì)為表面活性劑Surface

2、Active Material表面活性劑-概念非表面活性劑無(wú)機(jī)鹽，蔗糖，甘露醇非表面活性劑醇，醛，酸，酯表面活性劑肥皂濃度在0.2%時(shí)表面張力降至4042021/7/20 星期二5結(jié)構(gòu)特征：兩親性，一端為親油的非極性烴鏈，C數(shù)大于8；另外一端為親水的極性基團(tuán)，羧酸，磺酸，氨基或胺基及它們的鹽。CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2OSO3-1 Na+12021/7/20 星期二6 表面活性劑在溶液中的正吸附表面活性劑分子結(jié)構(gòu)含有親水基團(tuán)和親油基團(tuán)，當(dāng)被溶于水中時(shí)，在低濃度時(shí)幾乎集中于液體表面形成單分子層，其親水基團(tuán)插入水中，親油基團(tuán)向空中。表面活性劑在溶液表面

3、層聚集的現(xiàn)象稱為正吸附。 2021/7/20 星期二表面活性劑在溶液中的正吸附 72021/7/20 星期二表面活性劑的作用原理降低溶液表面張力的原理？82021/7/20 星期二分子間存在著一種較弱作用力，叫分子間力。分子間力源于分子的極性。表面張力是分子力的一種表現(xiàn)。它發(fā)生在液體和氣體接觸時(shí)的邊界部分。極性大分子間力大表面張力大表面活性劑：非極性部分代替了表面層液體分子（如水分子） 表面層分子極性顯著降低分子間力減小表面張力降低92021/7/20 星期二通常，由于環(huán)境不同，處于界面的分子與處于相本體內(nèi)的分子所受力是不同的。在水內(nèi)部的一個(gè)水分子受到周圍水分子的作用力的合力為0，但在表面的一

4、個(gè)水分子卻不如此。因上層空間氣相分子對(duì)它的吸引力小于內(nèi)部液相分子對(duì)它的吸引力，所以該分子所受合力不等于零，其合力方向垂直指向液體內(nèi)部，結(jié)果導(dǎo)致液體表面具有自動(dòng)縮小的趨勢(shì)，這種收縮力稱為表面張力。102021/7/20 星期二圖解表面張力112021/7/20 星期二12三、表面活性劑的種類根據(jù)極性基團(tuán)的解離性質(zhì)進(jìn)行分類：離子型表面活性劑(陰離子型活性劑；陽(yáng)離子型活性劑，兩性離子型)；非離子型表面活性劑。 混合型的2021/7/20 星期二13根據(jù)分子量大小進(jìn)行分類：低分子表面活性劑；高分子表面活性劑如海藻酸鈉、聚乙烯醇(PVA)、聚維酮(PVP)、聚氧乙烯-聚氧丙烯共聚物(Poloxamer，

5、Pluronic)等 高分子表面活性劑降低表面張力的能力較小，增溶能力和滲透力弱，乳化能力較強(qiáng)。2021/7/20 星期二14(一)陰離子型表面活性劑 起表面活性作用部分是陰離子，即帶負(fù)電荷。1、肥皂類 通式：(RCOO)n-Mn+脂肪酸鹽。分類：一價(jià)金屬皂(鉀、鈉皂)；二價(jià)或多價(jià)皂(鉛、鈣、鋁皂)；有機(jī)胺皂(三乙醇胺皂) 。性質(zhì)：具有良好的乳化能力，易被酸及多價(jià)鹽破壞，電解質(zhì)使之鹽析。應(yīng)用：具有一定的刺激性，只供外用。 一 離子表面活性劑2021/7/20 星期二152、硫酸化物 通式：ROSO3-M+硫酸化油，高級(jí)脂肪醇硫酸脂類。 分類：硫酸化油(硫酸化蓖麻油稱土耳其紅油)；硫酸化脂肪醇脂

6、(十二烷基硫酸鈉，SDS，SLS) 。 性質(zhì)：可與水混溶，為無(wú)刺激的去污劑和潤(rùn)濕劑；乳化性很強(qiáng)，穩(wěn)定、耐酸、鈣，易與一些大分子陽(yáng)離子藥物發(fā)生沉淀。 應(yīng)用：代替配皂洗滌皮膚；有一定刺激性，用于外用軟膏的乳化劑。 2021/7/20 星期二163、磺酸化物 通式：RSO3-M+ 分類：脂肪族磺酸化物，如二辛琥珀酸脂磺酸鈉；烷基芳基磺酸化物，如十二烷基苯磺酸鈉，常用洗滌劑；烷基苯磺酸化物；膽酸鹽，如牛磺膽酸鈉。 性質(zhì)：水溶性, 耐酸、鈣、鎂鹽性比硫酸化物差, 不易水解。 應(yīng)用：用作胃腸脂肪的乳化劑和單脂肪酸甘油酸的增溶劑；較好的洗滌劑。 2021/7/20 星期二17(二)陽(yáng)離子型表面活性劑 起作用

7、的是陽(yáng)離子稱陽(yáng)性皂。 1、結(jié)構(gòu)：含有一個(gè)五價(jià)氮原子。 2、特點(diǎn)：良好的表面活性，很強(qiáng)的殺菌作用。 3、應(yīng)用：殺菌、防腐、皮膚、粘膜手術(shù)器械的消毒。 4、常用品種：苯扎氯銨(潔爾滅)：常用濃度0.01-0.02%殺菌力強(qiáng)穩(wěn)定可降低溶液的表面張力。 苯扎溴銨 (新潔爾滅) 2021/7/20 星期二18(三)兩性離子型表面活性劑分子上同時(shí)具有正負(fù)電荷的表面活性劑，隨介質(zhì)的pH可成陽(yáng)或陰離子型。分類及常用品種卵磷脂： 天然的，注射用乳劑和脂質(zhì)體的主要輔料。氨基酸型和甜菜堿型兩性離子型表面活性劑：合成的。2021/7/20 星期二19最大優(yōu)點(diǎn)：適用于任何pH溶液，在等電點(diǎn)時(shí)也無(wú)沉淀。 性質(zhì)： 堿性水溶

8、液中呈陰離子性質(zhì)，起泡性良好、去污力亦強(qiáng)；酸性水溶液中呈陽(yáng)離子性質(zhì)，殺菌力很強(qiáng)，毒性小。 2021/7/20 星期二20二 非離子型表面活性劑 在水溶液中不是解離狀態(tài)故稱之。 1、結(jié)構(gòu)組成：親水基團(tuán)(甘油、聚乙二醇、山梨醇)；親油基團(tuán)(長(zhǎng)鏈脂肪酸、長(zhǎng)鏈脂肪醇、烷基或芳基)；酯鍵、醚健。2、性質(zhì)：毒性、溶血作用較小，化學(xué)上不解離，不易受電解質(zhì)、pH值的影響；能與大多數(shù)藥物配伍，應(yīng)用廣泛(外用、內(nèi)服、個(gè)別可注射)。 3 、親水親油平衡值：HLB小，親脂性強(qiáng)。2021/7/20 星期二脂肪酸甘油酯脂肪酸山梨坦（司盤、Span ）聚山梨酯（吐溫、Tween)聚氧乙烯脂肪酸酯（賣澤、Myrij）聚氧乙烯

9、脂肪醇醚（芐澤、Brij）聚氧乙烯-聚氧丙烯共聚物（泊洛沙姆、Poloxamer） 商品 名為普朗尼克（Pluronic） 4非離子表面活性劑主要用作W/O型輔助乳化劑HLB值：1.88.6 W/O型乳化劑HLB值：8增溶劑、潤(rùn)濕劑、 O/W型乳化劑HLB值較高，作增溶劑、O/W型乳化劑Poloxamer188系O/W型乳化劑，可用于靜脈乳劑 212021/7/20 星期二22脂肪酸山梨坦：司盤類Span ，即脫水山梨醇脂肪酸酯山梨糖醇及其單酐和二酐+各種脂肪酸Spans(混合物)根據(jù)脂肪酸品種數(shù)量不同分為：應(yīng)用：HLB 1.83.8，因其親油性較強(qiáng)，一般用作W/O乳劑的乳化劑。用于搽劑，軟膏

10、，亦可作為乳劑的輔助乳化劑。 酸堿酶的作用下易水解。Span-20-40-6065-80-85脂肪酸單月桂單棕櫚單硬脂三硬脂單油三油 2021/7/20 星期二23聚山梨酯(polysorbate)：吐溫Tweens： 即聚氧乙烯脫水山梨醇脂肪酸酯脫水山梨醇脂肪酸酯+環(huán)氧乙烷Tweens(親水性化合物), 有一次和二次脫水，故為混合物。 脂肪酸品種和數(shù)量不同分為：應(yīng)用：親水性大大增加，一般用作O/W乳劑的乳化劑，用作增溶劑、分散劑和潤(rùn)濕劑。HLB值: 8-16.吐溫類由于聚氧乙烯基的存在易與尼泊金、潔爾滅、苯甲酸等防腐劑絡(luò)合而失活。 酸堿酶的作用下易水解。Tween-20-40-6065-80

11、-85脂肪酸單月桂單棕櫚單硬脂三硬脂單油三油 2021/7/20 星期二242021/7/20 星期二25第二節(jié) 表面活性劑的基本特性一、膠束(micelles)溶液的表面正吸附達(dá)到飽和后，當(dāng)溶液內(nèi)表面活性劑分子數(shù)目不斷增加時(shí)，分子轉(zhuǎn)入溶液中，其疏水部分相互吸引，締合在一起。表面活性劑分子自身依靠范德華力相互聚集，形成親油基向內(nèi)，親水基向外，在水相中溫度分散，大小在膠體粒子范圍的締合體，稱為膠束。 2021/7/20 星期二臨界膠束濃度(critical micell concentration，CMC)：表面活性劑形成膠束的最低濃度。CMC與物質(zhì)的結(jié)構(gòu)、組成有關(guān)。 親水基相同，親油基越大，C

12、MC越小。262021/7/20 星期二臨界膠束濃度(critical micelle concentration)表面活性劑濃度變大C CMC溶液中的分子的憎水基相互吸引，分子自發(fā)聚集，形成球狀、層狀膠束，將憎水基埋在膠束內(nèi)部272021/7/20 星期二28膠體溶液的性質(zhì)2021/7/20 星期二膠束的結(jié)構(gòu)球形：碳?xì)滏湡o(wú)序纏繞形成疏水內(nèi)核，與親水基相鄰的次甲基整齊排列形成柵狀層，親水基分布在球狀膠束表面發(fā)生一定程度的水合作用。對(duì)離子型表面活性劑，其反離子吸附在膠束表面。棒形：表面活性劑濃度繼續(xù)增加的結(jié)果，具有一定柔順性。六角束狀：濃度再增加。層狀：濃度再大，呈液晶狀。292021/7/20

13、 星期二302021/7/20 星期二31膠束的結(jié)構(gòu)2021/7/20 星期二322021/7/20 星期二33二、親水親油平衡值HLB (一)定義：HLB(hydrophile-lipophile balance)系表面活性劑中親水和親油基團(tuán)對(duì)油或水的綜合親合力，是用來(lái)表示表面活性劑的親水親油性強(qiáng)弱的數(shù)值。(二)數(shù)值范圍：HLB 040，其中非離子表面活性劑HLB020，即石蠟為0，聚氧乙烯為20，十二烷基硫酸鈉為40。 2021/7/20 星期二342021/7/20 星期二35三 特性與應(yīng)用親水性表面活性劑的HLB高；親油性表面活性劑的HLB低，HLB值在36的表面活性劑適合作W/O型乳

14、化劑；HLB值在818的表面活性劑適合作O/W型乳化劑；HLB值在1318的表面活性劑適合作增溶劑；HLB值在79(11)的表面活性劑適合作潤(rùn)濕劑。2021/7/20 星期二362021/7/20 星期二37四 HLB值計(jì)算非離子表面活性劑的HLB具有加和性。(1) 對(duì)非離子型表面活性， 可能過(guò)經(jīng)驗(yàn)式求得:HLBab=(HLBaWa+HLBbWb)/(Wa+Wb)(2)理論計(jì)算法：如果HLB值是由表面活性劑分子中各種結(jié)構(gòu)基團(tuán)貢獻(xiàn)的總和，則每個(gè)基團(tuán)對(duì)HLB值的貢獻(xiàn)可用數(shù)值表示，此數(shù)值稱為HLB基團(tuán)數(shù)(group number)。HLB=(親水基團(tuán)HLB)-(親油基團(tuán)HLB)+72021/7/20

15、 星期二今測(cè)知花生油所須HLB值為9.8，擬用司盤60（HLB值=4.7）與吐溫60（HLB值=14.9）作乳化劑，總用量為2.2%，計(jì)算配制100ml花生油乳需兩種乳化劑各多少？382021/7/20 星期二392021/7/20 星期二40五 表面活性劑的增溶作用1、膠束增溶表面活性劑在水中達(dá)到CMC后，一些水不溶性或微溶性物質(zhì)在膠束溶液中得溶解度可顯著增加，形成透明膠體溶液，這種作用稱為增溶作用當(dāng)表面活性劑用量固定和增溶達(dá)到飽和的增溶質(zhì)的濃度即為最大增溶濃度CMC越低， MAC就越高。2021/7/20 星期二412 、溫度對(duì)增溶的影響(1)溫度對(duì)增溶存在三方面的影響影響膠束的形成影響增

16、溶質(zhì)的溶解影響表面活性劑的溶解度(2)Krafft點(diǎn)對(duì)于離子表面活性劑，溫度上升主要是增加增溶質(zhì)在膠束中的溶解度以及增加表面活性劑的溶解度。2021/7/20 星期二42當(dāng)溫度升高至某一溫度時(shí)，離子表面活性劑在水中的溶解度急劇升高，該溫度稱為krafft點(diǎn)，相對(duì)應(yīng)的溶解度即為該離子表面活性劑的臨界膠束濃度(CMC)。krafft點(diǎn)是離子表面活性劑的特征值，krafft點(diǎn)越高，則CMC越小。krafft點(diǎn)亦是離子表面活性劑應(yīng)用溫度的下限，即只有高于krafft點(diǎn)，表面活性劑才能更大地發(fā)揮作用。2021/7/20 星期二432021/7/20 星期二44(3)濁點(diǎn)或曇點(diǎn)(cloud point)對(duì)

17、聚氧乙烯型非離子表面活性劑，溫度升高可導(dǎo)致聚氧乙烯鏈與水之間的氫鍵斷裂，當(dāng)溫度上升到一定程度時(shí)，聚氧乙烯鏈可發(fā)生強(qiáng)烈的脫水和收縮，使增溶空間減小，增溶能力下降，表面活劑溶解度急劇下降和析出，溶液出現(xiàn)混濁，此現(xiàn)象稱為起曇，此時(shí)溫度稱為曇點(diǎn)。2021/7/20 星期二45在聚氧乙烯鏈相同時(shí)，碳?xì)滏溤介L(zhǎng)，濁點(diǎn)越低；碳?xì)滏滈L(zhǎng)相同時(shí)，聚氧乙烯鏈越長(zhǎng)，濁點(diǎn)越高。如 tween20為90，tween60為76，tween80為94 。大多數(shù)聚氧乙烯表面活性劑的濁點(diǎn)在70100。2021/7/20 星期二46六 表面活性劑的生物學(xué)性質(zhì) 1、對(duì)藥物吸收的影響表面活性劑的存在可能增加藥物吸收，也可能降低藥物的吸收

18、。(1)若藥物系被增溶在膠束內(nèi)，且能順利從膠束內(nèi)擴(kuò)散或膠束本身迅速與胃腸粘膜融合，則可增加吸收，如吐溫80促進(jìn)螺內(nèi)酯口服吸收。(2)表面活性劑的濃度亦有重要影響，如0.01%吐溫80可增加司可巴妥吸收，而1%吐溫80反而降低了司可巴妥吸收。2021/7/20 星期二47(3)若表面活性劑溶解了生物膜脂質(zhì)，則可增加上皮細(xì)胞的通透性，從而改善吸收，如SDS改進(jìn)頭孢菌素鈉、四環(huán)素、磺胺脒、氨基苯磺酸等的吸收。(4)若形成高粘度團(tuán)塊，降低胃空速率，增加藥物吸收，如吐溫80 和吐溫85能增加一些難溶性藥物的吸收。但聚氧乙烯類和纖維類表面活性劑增加胃液粘度而阻止藥物向膜面擴(kuò)散，藥物吸收隨粘度上升而下降。2

19、021/7/20 星期二482、表面活性劑與蛋白質(zhì)的反應(yīng)離子型表面活性劑在酸性或堿性介質(zhì)中都可能與蛋白質(zhì)結(jié)合。在堿性中，羧基解離，蛋白質(zhì)-+表面活性劑+電性結(jié)合；在酸性中，胍基、氨基解離，蛋白質(zhì)-+表面活性劑+ 電性結(jié)合。 蛋白質(zhì)構(gòu)象中的次級(jí)鍵(鹽鍵、氫鍵、疏水鍵)+表面活性劑鹽鍵、氫鍵、疏水鍵破壞蛋白質(zhì)內(nèi)部變成無(wú)秩序的疏松狀態(tài)破壞螺旋結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)變性。2021/7/20 星期二493、表面活性劑的毒性 表面活性劑毒性大小：一般是陽(yáng)離子型陰離子型非離子型 口服給藥呈慢性毒性：大小順序也是陽(yáng)陰非，非離子型表面活性劑口服相對(duì)是沒(méi)有毒性的。 靜脈給藥與口服比較具有較大的毒性。 2021/7/20 星期

20、二50陰、陽(yáng)離子表面活性劑不僅毒性較大，而且有溶血作用；非離子型表面活性劑也有溶血作用，但一般較小。 吐溫類的溶血作用通常比其它聚氧乙烯類表面活性劑為小，其溶血作用的順序是： (1)聚氧乙烯烷基醚聚氧乙烯烷芳香醚聚氧乙烯脂肪酸類吐溫類 (2)吐溫類的溶血作用是：Tween-20Tween-60Tween-40Tween-80 。2021/7/20 星期二515、外用：對(duì)表面活性劑毒性方面的要求可以降低，都可采用，仍以非離子型的對(duì)皮膚，粘膜的刺激性為最小。2021/7/20 星期二522021/7/20 星期二53七 表面活性劑的應(yīng)用1、增溶劑增溶：系指物質(zhì)由于界面活性劑膠團(tuán)的作用，而增大溶解度

21、的過(guò)程。增溶劑：用于增溶的表面活性劑，用非離子型表面活性劑作增溶劑的最適HLB值為15-18。 增溶作用舉例：甲酚在水中溶解度為2%，在肥皂溶液中可增加到50%。2021/7/20 星期二54增溶機(jī)理：增溶劑濃度CMC，形成膠束。影響因素：增溶劑，CMC越小，膠束聚集數(shù)越多，增溶劑的增溶作用越強(qiáng)。增溶質(zhì)，溫度的影響。藥物增溶體系與膠束和藥物的穩(wěn)定性相關(guān)表面活性劑的復(fù)配：減少用量，提高增溶能力。2021/7/20 星期二55影響增溶的因素1、增溶劑的性質(zhì)碳?xì)滏?CMC。同系物中，每增C原子，CMC近減半，同時(shí)增加分子締合數(shù)。碳數(shù)相同時(shí)，含支鏈或不飽和鍵多者，CMC。2、增溶質(zhì)的性質(zhì)極性的影響結(jié)構(gòu)

22、的影響解離度的影響等2021/7/20 星期二（2）增溶的原理一般認(rèn)為是由于表面活性劑在水中形成膠團(tuán)（膠束）的結(jié)果。 （1）非極性藥物的增溶：藥物分子鉆到膠團(tuán)內(nèi)部非極性中心區(qū)，使藥物被包圍在疏水基內(nèi)部而被增溶。562021/7/20 星期二（2）極性藥物的增溶：與增溶劑的親水基團(tuán)絡(luò)合，而被完全吸附在膠團(tuán)表面的親水基之間而被增溶。（3）半極性藥物的增溶：其分子中非極性部分插入膠團(tuán)的油滴（非極性中心區(qū)）中，其極性部分則伸入到表面活性劑的親水基之間而被增溶。572021/7/20 星期二膠束對(duì)油脂的增溶作用582021/7/20 星期二表面活性劑的復(fù)配與中性無(wú)機(jī)鹽的配伍離子型表面活性劑：少量的無(wú)機(jī)鹽

23、可引起CMC（主要是反離子結(jié)合率），膠束數(shù)量，烴核體積，非極性增溶質(zhì)增溶量：極性增溶質(zhì)有效增溶空間 增溶量高濃度反離子可使離子型表面活性劑溶解度下降而發(fā)生沉淀(鹽析)。592021/7/20 星期二表面活性劑的復(fù)配非離子型表面活性劑：低濃度鹽對(duì)CMC 影響較小，但在高濃度鹽的存在下出現(xiàn)鹽析（影響親水鏈的水化）或鹽溶（帶較強(qiáng)電性、本身水化能力強(qiáng)的離子促使親水鏈的水化）。602021/7/20 星期二表面活性劑的復(fù)配與有機(jī)添加劑脂肪醇及多元醇（果糖、木糖、山梨醇）：與表面活性劑分子形成混合膠束，烴核體積增大，非極性增溶質(zhì)增溶量增加。短鏈醇：破壞膠束形成極性有機(jī)物：表面活性劑的助溶劑，增加溶解度，可

24、升高CMC。612021/7/20 星期二表面活性劑的復(fù)配與水溶性高分子明膠、PEG和PVP等：吸附表面活性劑分子，游離表面活性劑分子減小，CMC升高含羧基基團(tuán)的高分子：+陽(yáng)離子表面活性劑，沉淀；高分子溶液中膠束一旦形成，其增溶效果顯著增強(qiáng)。622021/7/20 星期二表面活性劑混合體系同系物混合體系：混合物的表面活性介于兩者之間，而更趨于活性較高（即碳鏈更長(zhǎng)）的同系物。非離子與離子表面活性劑混合體系：離子表面活性劑分子間電斥力減弱，非離子表面活性劑通過(guò)極化作用對(duì)離子表面活性劑實(shí)現(xiàn)電吸引，增強(qiáng)分子間作用力，增強(qiáng)膠束形成能力，更容易形成混合膠束。632021/7/20 星期二陽(yáng)離子與陰離子表面活性劑混合體系：適當(dāng)配伍可形成表面活性很高的復(fù)合物。不恰當(dāng)可產(chǎn)生沉淀。642021/7/20 星期二652、乳化劑(Emulsifiers) 在油、水混合液中，加入界面活性劑后，界面活性劑分子定向排列在油與水的界面上，使油-水界面張力降低，并在分散相液滴的周圍形成了一層保護(hù)膜，防止了分散相相互碰撞時(shí)的聚結(jié)合并，這一過(guò)程稱為乳化，加入的表面活性叫作乳化劑。2021/7/20 星期二Continuous phase / domainoil in water type O/W emulsionwater i