药剂学第四章表面活性剂

产生固-气/固-液界面吸附
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
产生液-气/液-液界面吸附
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液-液(气)吸附：
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，如无 机电解质与水分子具有良好的亲和力。
➢ 20溶21/1质/12 浓度的增加导致表面张力的缓慢降低，如11低
脂肪 单月 单棕 单硬 三硬 单油 三油 酸 桂酸 榈酸 脂酸 脂酸 酸 酸
性质： Spans20-40有一定水溶性，用作 O/W型乳化剂，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，
2021S/1/p12ans60以上用作W/O乳剂的乳化剂。酸、36
2.多元醇型
（2） 聚山梨酯：吐温[Tweens] 即聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯
一、基本概念
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。
表面张力：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。
表面张力方向：表面张力的方向与液面相切， 并与液面的任何两部分分界线垂直。单位N/m。
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一、基本概念 表面自由能：在表面张力作用下，液面发生收缩，
产品有:泊洛沙姆(poloxamer)，商品名普朗尼 克 (Pluronic),。
202性1/1/1质2 ：为淡黄色液体或固体；分子量
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2.多元醇型
该类表面活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。
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失水
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山梨醇
失水
1 O5
CH2 CH CH2 OH
表面活性剂一词来自英文Surfactant。 Surface（表面）+ Active（活性）+ Agent
（添加剂） 具有增溶、乳化、润湿、去污、杀菌、消泡、起
泡等应用性质。
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分子结构具有双亲性
亲水亲油两亲性
亲水基团
疏水基团
疏水基团 C8-C20的链烃
亲水基团: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、 醚基、巯基、氨基、酰胺基、聚氧乙烯基等。
钠、硬脂酸钾，pH=9以上稳定，作增溶剂和O/W型乳化剂，刺激性大，常用于 外用乳膏。 ②多价金属皂: 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，也不溶于乙醇和乙醚，水中不解离、不水解，作W/O型乳化剂及片剂的 疏水性润滑剂。 ③有机胺皂：脂肪酸与有机胺反应成皂，如硬脂酸三乙醇胺，作O/W型乳化剂。
HO CH CH OH
四氢吡喃
CH
OH
HO CH CHOH
1CH2O
CHCH CH
4
OH OH
四氢呋喃 35
2.多元醇型
（1）脂肪酸山梨坦：司盘类[Spans] 即失水山梨醇脂肪酸酯，是山梨糖醇及其单
酐和二酐与脂肪酸反应生成的酯(混合物)。 根据脂肪酸品种数量不同分为：
Spa -20 -40 -60 -65 -80 -85 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： 完全润湿
可润湿
不润湿 完全不润湿
-dG=б1-g(1+cosθ)
dG为自由能降低；б1-g固体表面自由能；θ界面切线
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与界面夹角(接触角)
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四、吸附
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达到稳态。
固体表面通过富集气体或溶液中的溶质实现稳态 平衡。
(4）磷酸酯盐类
一般式ROPO3Na2和（RO）2PO2Na
O N a
R O -P = O 单酯盐 O N a O
R R O OPO O N a双酯盐
性质与硫酸酯盐相近，抗电解质、硬化能力较强，洗净能力好，为低泡性表面 活性剂。可作为净洗剂、润湿剂、乳化剂、抗静电剂和抗蚀剂。缺点：污染环境、 影响水质。
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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。
洗涤剂
化妆品
生物化工
医药 造纸和消防
表面活性剂
食品加工业 塑料和建材
纺织、印染
石油工业
农药
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一、表面活性剂的概念和结构特点
表面活性剂(surfactant)是指能使液体的表面张 力发生明显降低的物质(SAA) 。
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一、基本概念 界面：物体相之间的交界面称为界面； 表面：固体或液体与气体之间的界面通常称为
表面； 常见的界面有：气-液界面(液体表面)，气-固
界面(固体表面)，液-液界面，液-固界面，固固界面。 界面现象：物体相界面间发生的物理化学现象。 20表21/1/面12 现象：气-固或气-液之间的界面现象。 5
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洁尔灭。
(二)两性离子表面活性剂
分子结构中同时具有阴离子和阳离子的亲水基团。
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；
溶液的pH 值低于pI 时(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；
当pH 高于pI 时(碱性介质)，呈负电性，具有阴
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(一) 离子表面活性剂
1.阴离子型表面活性剂
阴离子表面活性剂在水中解离成疏水基烃链和亲 水基阴离子组成的表面活性部分。
按亲水基分为高级脂肪酸盐、硫酸酯盐、磺酸盐、 磷酸盐。
该类表面活性剂在pH=7以上活性较强，pH=5以
下活性较弱O 。
CH2 O C R
O R C ONa CH 2 OH
液体覆盖在另一种液体表面并形成一层液膜。
铺展测试实验：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四面散开。
铺展应用：
➢ 添加表面活性剂增加油脂的铺展系数，使油脂
20性21/1/软12 膏在皮肤上均匀涂抹药物吸附。
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三、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。
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(三) 非离子型表面活性剂
在水溶液中不是解离状态故称之。
结构组成：①亲水基团(羟基OH、醚键R-O-R1)； ②亲油基团(长链脂肪酸、长链脂肪醇、烷基或 芳基)；
亲水亲油平衡值：HLB小，亲脂性强。
性质：稳定性高，化学上不解离，不易受电解质、
pH值的影响，毒性低、溶血作用较小
该类表面活O 性剂常用作去污O剂，由于毒性较大，
CH O C R' + 3NaOH
R' C ONa + CH OH
在202制1/1/剂12 中应O 用较少。
CH2 O C R''
O R'' C ONa
CH2 OH
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（1）高级脂肪酸盐
根据M的不同 ①碱金属皂(一价皂): 可溶性皂，通式RCOOˉM+，一般为钾盐、钠盐，如硬脂酸
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应用广泛：能与大多数药物配伍，可作增溶、乳30
1.聚氧乙烯型
(1)聚氧乙烯脂肪醇醚与聚氧乙烯烷基酚醚
系聚乙二醇与脂肪醇/酚缩合而成的醚。
通式R:OHRR+OnC(HC2 OHCHH2+2nOCNHCa2OCatH. CHHR22 )On(HCRH与2CRH2COO)6n(CHHH2C5HO2O()nCHH2O
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2.阳离子型表面活性剂
阳离子表面活性剂在水中解离成疏水基烃链和 亲水基阳离子组成的表面活性部分，又称阳性 皂或逆行肥皂。
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：[RNH3+]X-，[R2NH2+]X-， 如氯苄甲乙胺；
季铵盐型，通式：[R1R2N+R3R4]X-，如新
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（2）硫酸酯盐
通式为ROSO3-M+，R为C11-C18。 分类：硫酸化油(硫酸化蓖麻油称土耳其红油)；高级脂肪醇硫酸酯类 (十二烷基硫
酸钠/月桂醇硫酸钠SDS、月桂醇硫酸镁) 。 高级脂肪醇硫酸酯类以高级脂肪醇与硫酸酯化剂酯化制备。
ROH+ SO3 (H2SO4. SO3 ) ROSO3H
固-液吸附：固体从溶液中吸附溶质(溶剂分子或 其他组分)
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。
固-液吸附应用：吸附脱色、色谱分离、蛋白质吸 附。
吸附作用对处方设计和吸收与药效的影响： ➢ 20掩21/1盖/12 气味：地西泮吸附于硅酸铝镁颗粒上掩盖12苦
§2. 表面活性剂
液体比表面积增加，表面分子增加的能量称为表 面自由能。 比表面自由能：单位表面增加的能量。 表面张力与比表面自由能数值上相等并且具有相 同的度量单位。 界面现象与表面张力在药剂学普遍存在：药物吸 20附21/1/、12 润湿、铺展、溶解，乳剂、混悬剂稳定学第四章表面活性剂
第四章主要内容
表面活性剂的概念、分类和结构特征 表面活性剂在溶液中形成胶束理论 表面活性剂的HLB值 在药物制剂中的基本性质和应用
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§1. 表面现象和表面张力
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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？
在司盘类的剩余羟基上结合聚氧乙烯得到的酯 (亲水性化合物)。因也有一次和二次脱水，故为 混合物。
（2）氨基酸型与甜菜碱型
合成化合物 结构：阴离子部分主要是羧酸盐，其阳离子部分分为：
氨基酸型——胺盐（RN＋H2CH2CH2COO－） 甜菜碱型——季胺盐（RN＋(CH3)2CH2COO－） 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pH溶液，在等电点时也无沉淀。 常用的氨基酸两性离子表面活性剂Tego杀菌作用强而毒性小于阳离子表面活 性剂。
ROH+ ClSO3H ROSO3H+HCl
ROSO H+ NaOH 2021/1/12
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ROSO3 Na+H2O 23
（3）磺酸盐 通式：R·SO3-M+ ，为脂肪酸或脂肪醇
或不饱和脂肪油经磺化后，用碱中和所得。 分类：脂肪族磺酸化物，如二辛琥珀酸脂磺酸
钠；烷基芳基磺酸化物，如十二烷基苯磺酸钠， 常用洗涤剂；烷基苯磺酸化物；胆酸盐，如牛 磺胆酸钠。 性质：水 2021/1/12 溶性，在酸性条件下不易水解，遇2热4
1) 疏水基团引入碳链分支，提高降低表面张力能力
2022)1/亲在1/1水末2 基端团的在比分在子中中间间的比去在污末作端用的强润。湿性作用强，
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二、表面活性剂的种类
根据来源：
➢ 天然表面活性剂和合成表面活性剂
根据溶解性：
➢ 水溶性表面活性剂和油溶性表面活性剂
根据相对分子质量：
O
O
CH2)nH
产品有: 2021/1/12
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1.聚氧乙烯型
(2)聚氧乙烯脂肪酸酯
系聚乙二醇与长链脂肪酸缩合而成的酯。
通式: RCOOCH2(CH2O CH2)nCH2OH
RCOOH+nCH2 CH2
RCOO (CH2CH2O)n H
O
产品有: 卖泽Myri类、聚乙二醇-15-羟基硬脂 202酸1/1/1酯2 、聚乙二醇1000维生素E琥珀酸酯。 32
聚乙二醇的醚键为何具有亲水性？
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1.聚氧乙烯型 (3)聚氧乙烯-聚氧丙烯共聚物
甲基空间阻碍，不易形 成氢键
系1000-2500聚氧丙烯PO与聚氧乙烯EO缩合
而成的酯。
CH3
HO
通式:
(CH2 CH2
Oa) (CH2 CHO)b (CH2 CH2 O)c H
亲水基 憎水基 亲水基
离子表面活性剂的作用，具有良好的起泡、去污
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(1)卵磷脂
属天然表面活性剂 结构：亲水基由一个磷酸基团和季铵盐碱
基组成，疏水基团含两个较长的烃链。 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，影响其性能。 磷脂酰胆碱含量高：O/W型乳化剂，肌醇 磷脂含量高：W/O型乳化剂。 对热十分敏感，酸、碱、酯酶作用下易水 2021/解1/12，不溶于水，易溶于氯仿、乙醚、石油 28
➢ 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：降低表面张力、增溶力、渗
透力等较低分子表面活性剂弱，乳化力强，常作
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根据极性基团的解离性质进行分类
阴离子型
离子型
阳离子型
表
（水中能电离）
两性离子型
面
活
性
剂
非离子型 （水中不电离）
脂肪酸甘油酯 多元醇型 聚氧乙烯型 聚氧乙烯-聚氧丙烯型