Высокомолекулярные соединения

Содержание.

1. Введение……………………………………………………..……..….. 3 стр.
2. Историческая справка и раскрытие вопроса в литературных источниках……………………………………………………....……. 5 стр.
3. Характеристика свойств растворов высокомолекулярных соединений……………………………………………………...…….. 8 стр.

1. Общие сведения о растворах высокомолекулярных соединений………………………………………………….….……. 8 стр.

2. Особенности растворов высокомолекулярных соединений……………………………………………………….…. 12 стр.

3. Классификация высокомолекулярных соединений (пепсин, желатин, крахмал)……………………………………………………….…….. 14 стр.

4. Технологические процессы свойственные  растворам высокомолекулярных соединений ( набухание, растворение, высаливание)…………………………..……………………….……24 стр.

4. Технологические стадии изготовления  и контроль качества данных растворов………………………………………………………..…… 34 стр.

5. Практическая часть………………………………………………… 35 стр.
6. Вывод по курсовой работе………………………………..……..
7. Список литературы……………………………………….……..

 

 

 

 

 

 

Введение.        

           Стремительное развитие химии высокомолекулярных соединений

(ВМС) в последнее время  способствует их широкому использованию  в

различных отраслях промышленности. Особый интерес представляет

применение ВМС в фармации.

        В фармацевтической практике ВМС применяются в качестве

лекарственных (белки, гормоны, ферменты, полисахариды, растительные

слизи и т.д.), и вспомогательных  веществ, таро-укупорочных материалов.

Вспомогательные вещества широко используются в качестве

стабилизаторов, эмульгаторов, формообразователей, стабилизаторов

для создания более стойких  дисперсных систем при производстве

различных лекарственных  форм: суспензий, эмульсий, мазей, аэрозолей  и

т.д. Введение в технологию новых ВМС позволило создать  новые

лекарственные формы: многослойные таблетки длительного действия,

спансулы (гранулы, пропитанные  раствором ВМС) микрокапсулы;

глазные лекарственные пленки; детские лекарственные формыи т.д.

           Растворы ВМС – устойчивые системы, однако, при определенных

условиях возможно нарушение  устойчивости, что приводит к

высаливанию, коацервации, застудневанию. Поэтому для технолога очень

важны знания об интенсивности  взаимодействия между частицами

дисперсной фазы и дисперсионной  среды, так как это существенно  влияет

на выбор способа приготовления  лекарственного препарата.

           В современной фармацевтической практике находят применение

лекарственные вещества, представляющие собой защищенные коллоиды,

которые состоят из коллоидного  компонента и высокомолекулярного

вещества. Все эти вопросы очень актуальны  сейчас, именно поэтому мы рассмотрим данную тему в нашей курсовой работе.

       Таким образом, цель нашей работы изучение и освещение имеющихся данных по теме «Растворы высокомолекулярных соединений» и проведение практической работы по данному разделу фармацевтической технологии.

      В ходе данной работы мы подробно остановимся на решении следующих задач:

  изучение высокомолекулярных растворов, их описание, мы так же попытаемся дать определение, установить взаимосвязи данных соединений с другими веществами используемыми в фармацевтической практике, исследуем методы образования и разложения ВМС, рассмотрим различные точки зрения по данной теме в разных источниках литературы, опишем физико - химические свойства ВМС, проведем анализ полученных теоретических данных, на основе теоретического материала проведем практическую работу, сделаем выводы и обобщения.

      Объектом нашей работы будут являться растворы ВМС, а предметом их физико-химические  особенности, строение, технология приготовления, получения, способы разложения, их полезные и отрицательные свойства.

 

 

 

 

Историческая  справка и раскрытие вопроса  в литературных источниках.

         Термин "полимерия" введен в науку Й.Берцелиусом в 1833 для обозначения особого вида изомерии, при которой вещества одинакового состава имеют различную молекулярную массу, например этилен и бутилен, кислород и озон (таким образом, содержание термина не соответствовало современным представлениям о полимерах).

          Ряд высокомолекулярных соединений был получен, по-видимому, еще в 1-й половине 19 в. Однако в то время их рассматривали как нежелательные побочные продукты "осмоления". Первые упоминания о синтетических высокомолекулярных соединениях относятся к 1838 (поливинилхлорид) и 1839 (полистирол).

         До конца 20-х гг. 20 в. наука о высокомолекулярных соединениях развивалась главным образом в русле интенсивного поиска способов синтеза каучука (Г.Бушарда, У.Тилден, И.Л.Кондаков, С.В.Лебедев. и др.). В 30-х гг. было доказано существование свободнорадикального (Г.Штаудингер и др.) и ионного (Ф.Уитмор и др.) механизмов полимеризации. Большую роль в развитии представлений о поликонденсации сыграли работы У.Карозерса, который ввел в химию высокомолекулярных соединений понятия функциональности мономера, линейной и трехмерной поликонденсации. Он же в 1931 синтезировал совместно с Дж.А.Ньюландом хлоропреновый каучук (неопрен) и в 1937 разработал метод получения полиамида для формования волокна типа найлон.

           Автором принципиально новых представлений о высокомолекулярных соединениях как о веществах, построенных из макромолекул, был Штаудингер. Победа его идей (к нач. 40-х гг. 20 в.) привела к тому, что высокомолекулярные соединения стали рассматривать как качественно новый объект исследования химии и физики. В 40-60-х гг. значительный вклад в исследование закономерностей поликонденсации, теорию растворов высокомолекулярных соединений и статистическую механику макромолекул внес П.Флори.

          Развитие химии и физики высокомолекулярных соединений в СССР связано с именами: С.С.Медведева, который в 30-х гг. впервые установил свободнорадикальную природу активных центров роста цепи при инициированииполимеризации пероксидами и сформулировал понятие передачи цепи; А.П.Александрова, впервые развившего в 30-х гг. представления о релаксационной природе деформации полимерных тел; В.А.Каргина, установившего в конце 30-х гг. факт термодинамической обратимости растворов полимеров и сформулировавшего систему представлений о трех физических состояниях аморфных высокомолекулярных соединений; К.А.Андрианова, впервые синтезировавшего в 1937 полиорганосилоксаны, и др.

          Последние пару десятилетий   растворы из высокомолекулярных  соединений интересны огромному  количеству исследователей  - химикам,  физикам, математикам и др., поэтому  печатных изданий на эту тему  довольно много. Кабанов В.  А « Практикум по высокомолекулярным  соединениям» 2001г., Агеев А. В.  « Растворы высокомолекулярных  соединений» 2008г., А.А. Абрамзон, Л.П. Зайченко, С.И. Файнгольд «Поверхностно-активные вещества. Синтез, анализ, свойства, применение», Д. Браун, Г. Шердрон, В. Керн «Практическое руководство по синтезу и исследованию свойств полимеров». В фармацевтической деятельности и не только, качество растворов из ВМС  регламентируется законом, хранение, изготовление, упаковка, транспортировка, способы реализации указаны в приказах МЗ РФ. Данные сведения можно найти в Приказе МИНЗДРАВА РФ от 21.10.97 N 308 «Об УТВЕРЖДЕНИИ ИНСТРУКЦИИ по ИЗГОТОВЛЕНИЮ в АПТЕКАХ ЖИДКИХ ЛЕКАРСТВЕННЫХ ФОРМ», Приказ №214 «О контроле качества лекарственных средств изготавливаемых в аптеке».  Приказ № 785 «О порядке отпуска лекарственных средств» и Приказ № 110 «О порядке назначения и выписывания лекарственных средств, изделий медицинского назначения и специализированных продуктов лечебного питания»,  от 2007 года.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Характеристика  свойств растворов высокомолекулярных соединений.

Общие сведения о  растворах высокомолекулярных соединений.

         Высокомолекулярными соединениями (ВМС) называются вещества с молекулярной массой от нескольких тысяч до миллиона и более. Молекулы этих соединений - гигантские образования, состоящие из сотен и даже тысяч отдельных атомов, связанных друг с другом силами главных валентностей. Молекулы ВМС обычно имеют линейное, нитевидное строение, т. е. резко анизодиаметричны. Например, длина молекулы целлюлозы может достигать 400-500 нм, в то время как в поперечнике она всего 0,3-0,5 нм. Поскольку поперечник молекул указанных соединений значительно меньше 1 нм, они, будучи приведены в соприкосновение с соответствующим растворителем, образуют истинные (молекулярные) растворы.

         Из-за больших размеров молекул этих соединений диффузия в их растворах, естественно, протекает медленно. По этой же причине они неспособны проникать через полупроницаемые мембраны. Эти особенности растворов ВМС сближают их с коллоидными растворами, но не дают оснований ставить между ними знак равенства.

       Огромные размеры молекул являются причиной значительного своеобразия свойств и поведения растворов указанных соединений. Несмотря на то что макромолекулы не обнаруживаются в ультрамикроскопе, эти растворы обладают способностью светорассеяния, приводящей к опалесценции или некоторой мутности раствора. Растворы ВМС не подчиняются закону Вант-Гоффа и характеризуются небольшим по абсолютной величине, но аномально высоким осмотическим давлением. Такие растворы отличаются высокой вязкостью и способностью к тиксо-тропин. Последнее свойство говорит о том, что они должны быть отнесены к структурированным системам.

      Растворению такого соединения предшествует его набухание. Это явление характерно для всех ВМС и никогда не наблюдается у низкомолекулярных веществ. Набухание заключается в следующем: молекулы низкомолекулярной жидкости-растворителя проникают в погруженное в нее ВМС, заполняя свободные пространства между макромолекулами. Это вполне возможно, так как цепочки макромолекул «упакованы» неплотно. Проникнув вначале благодаря капиллярным силам, растворитель дальше начинает поступать внутрь набухающего тела уже в нарастающем количестве благодаря гидратации полярных групп указанных соединений. Основное значение гидратации заключается в ослаблении межмолекулярных связей, разрыхлении этих соединений. Образующиеся просветы заполняются новыми молекулами растворителя. Раздвиганию звеньев и цепей макромолекул способствуют и осмотические явления, протекающие одновременно с гидратацией полярных групп высокомолекулярных соединений.

       После того как будут разрушены связи между макромолекулами, т. е. когда нити их будут достаточно отодвинуты друг от друга, макромолекулы, получив способность к тепловому движению, начинают медленно диффундировать в фазу растворителя. Набухание переходит в растворение.

       Процесс набухания указанных соединений нужно рассматривать как протекающий в две стадии. Первая стадия (сольватация - гидратация) сопровождается выделением тепла, т. е. убылью свободной энергии, и объемным сжатием (объем набухшего соединения оказывается меньше, чем суммарный объем его и поглощенного растворителя). Во второй стадии набухания жидкость поглощается без выделения тепла. Растворитель просто диффузно всасывается в петли сетки, образуемой спутанными нитями макромолекул. В этой стадии происходит поглощение большого количества растворителя, а в связи с этим и весьма значительное (в 10-15 раз) увеличение объема набухающего ВМС.

          Набухание такого соединения не всегда заканчивается его растворением. Набухание может быть неограниченным и ограниченным. Неограниченное набухание заканчивается растворением: соединение сначала поглощает растворитель, а затем при той же температуре переходит в раствор. При ограниченном набухании высокомолекулярное соединение поглощает растворитель, а само в ней не растворяется, сколько бы времени оно ни находилось в контакте. Ограниченное набухание такого соединения всегда заканчивается образованием эластического геля (студня).

         Набухание высокомолекулярных соединений носит избирательный характер. Они набухают лишь в жидкостях, которые близки им по химическому строению. Так, указанные соединения, имеющие полярные группы, набухают в полярных растворителях, а углеводородные - только в неполярных жидкостях (бензин, бензол и т. п.).

         В аптечной практике растворы подобных соединений встречаются повседневно. Большей частью это растворы природных ВМС (животные и растительные белки, крахмал, пектины, камеди, растительные слизи и т. д.). Эти соединения в разнообразных сочетаниях содержатся в экстракционных галеновых препаратах (настойки, экстракты), которые вводятся в разнообразные микстуры.

 

 

Особенности строения высокомолекулярных соединений.

Отметим две особенности.

1. Существование двух типов связи:

• химические связи, соединяющие атомы в полимерной цепи (энергия связи порядка десятков и сотен кДж/моль);

• межмолекулярные силы Ван-дер-Ваальса, связывающие между собой макромолекулярные цепи и звенья, водородные связи (энергия связи порядка единиц и десятков кДж/моль).

2. Гибкость цепей, обусловленная  внутренним вращением звеньев.  Благодаря этому макромолекула  может принимать различные конформации.

Конформациями называют пространственные энергетически  неравноценные формы макромолекул, возникающие в результате вращения звеньев вокруг химических связей (без  их разрыва).

В результате конформационных изменений  макромолекулы могут принимать  различную форму: линейную, клубка, глобул.

Глобула - это частица, образованная из скрученной макромолекулы, в которой осуществляется связь между сходными звеньями. Конформации  и различные состояния макромолекул объясняются стремлением к самопроизвольному  уменьшению энергии Гиббса, которое  происходит при условии: ТДS >ДН.

           Таким образом, конформация представляет собой пространственную форму макромолекул, соответствующую максимуму энтропии.

 

Особенности растворов  высокомолекулярных соединений

         По некоторым признакам растворы ВМС сходны с золями. Размер частиц в растворах ВМС соответствует коллоидной степени дисперсности (10-6-10-7 см). Частицы этих растворов, как и золей, задерживаются полупроницаемыми перегородками при диализе, обладают сравнительно небольшой скоростью диффузии, способны под влиянием внешних факторов коагулировать. Все это послужило основанием причислять такие растворы к золям. Однако исследованиями В. А. Каргина и С. М. Липатова было показано, что растворы ВМС представляют собой гомогенные истинные растворы, содержащие отдельные макромолекулы или макроионы растворенных веществ. Отличительной особенностью растворов ВМС (по сравнению с золями) является способность частиц взаимодействовать с молекулами растворителя, что выражается термином лиофильность. Вследствие этого такие растворы образуются самопроизвольно путем неограниченного набухания, переходящего в обычное растворение.