3 курс / Фармакология / Фармацевтическая_технология_Том_2_НФаУ

ЭМУЛЬСИИ И СУСПЕНЗИИ

тивна в технологии группа четвертичных аммониевых соединений, так как эти вещества сочетают в себе поверхностно-активные и бактерицидные свойства. Но, необходимо помнить о том, что эта группа ПАВ является наиболее токсич­ ной, оказывает раздражающее действие на кожу и слизистые.

Амфолитные ПАВ (АмПАВ) содержат две функциональные группы, одна из которых имеет кислый, другая - основной характер, например, карбоксиль­ ную и аминную группы. В зависимости от рН водного раствора амфолитные со­ единения обладают анионоактивными или катионоактивными свойствами:

RNH(CH2 )nCOO' + H+ = RNH(CH2 )nCOOH = R-+[NH2 (CH2 )nCOOH]+

Амфотерные ПАВ имеют общий вид:

+

O

(протонодонорная группа)

Чаще всего амфотерные ПАВ содержат одновременно: карбоксильную и аминогруппу RN+H R1COO-; сульфоэфирную и аминогруппу RN+H R1OSO3-; сульфонатную и аминогруппу RN+H R1 S 0 3-.

Амфотерные ПАВ характеризуются тем, что могут отдавать или прини­

мать протон в зависимости от того, в какой среде они находятся:

В изоэлектрической точке заряды равны и молекула АмПАВ представля­

ет собой цвиттерион. Кислотные и основные константы ионизации истинных АмПАВ весьма низкие и не сильно отличаются. Такие вещества сравнительно редки. Чаще всего встречаются катионно-ориентированные цвиттерионные ПАВ (ЦПАВ) и анионно-ориентированные ЦПАВ. Катионной группой обычно служат первичная, вторичная или третичная аминогруппы, пиридиновая или

ЭМУЛЬСИИ И СУСПЕНЗИИ

имидазолиновая группы. Принципиально вместо азота применяют карбоксиль­ ную, сульфонатную, сульфоэфирную и фосфатную группы.

Необходимым условием амфотерности ПАВ является близость констант кислотной и основной ионизации.

Степень превращения в ту или иную форму зависит от рН среды. В на­ стоящее время амфотерные ПАВ применяются в растворах с рН 4,0-9,0.

Вкачестве катионной группы выступают первичная, вторичная и тритичная аминогруппы, пиридиновая, имидазолиновая. Вместо соединения азота мо­ гут применяться сера, фосфор, мышьяк содержащие соединения.

Анионная группа представлена карбоксильной, сульфонатной, сульфоэфирной и фосфорнокислотной.

ВСНГ промышленностью выпускаются и применяются карбоксибетаин, представляющий собой алкилдиметиламмонийацетат бетаин; циклимид - N- ацетил-НН'"-бис, натрийкарбоксиметил-Ы^-оксиэтилэтилендиамин-гидроксид; амидобетаин - тринатрий N, N, ^-триацетат-2 [М-ацетил-Ы-(2-гидроксиэтил)- амино] этиламмоний гидроксид и др.: карбоксибетаин в качестве активной ос­ новы для приготовления моющих композиций, стабилизаторов пен, дисперга­ тора кальциевых мыл, солюбилизатора, пенообразователя в жесткой воде, анти­ статика, эмульгатора, смачивателя и мягчителя в косметических композициях; циклимид - в качестве смачивателя в моющих композициях и шампунях, эмульгатора, моющего средства для посуды, гербицида и фунгицида; амидобе­ таин - в качестве пенообразователя и стабилизатора пены, эмульгатора, смачи­ вателя, бактерицида, компонента косметических препаратов.

Некоторые представители группы амфотерных ПАВ используются в кос­ метической практике. Благоприятное воздействие на кожу и слизистые оболоч­ ки обусловливает их использование для дерматологических препаратов, средств для ухода за детьми, а также шампуней, кремов.

Известными представителями группы амфотерных ПАВ являются Тего­ Бетаин Л7 (Германия), Тегобетаин С (США), идентичные отечественному ами­ добетаину; Мизанолы НМ, СМ (США) - аналоги циклимида; Сульфобетаин Сари (США); Протинол, Эгалисал (Германия) - идентичные белковым гидро­ лизатам и др.

Бетаин, в частности, Тего-Бетаин Л7, обычно комбинируют с другими ПАВ, преимущественно с НПАВ. Комбинации с некоторыми веществами, имеющими антимикробные свойства, часто приводят к их синергизму. Комби­

ЭМУЛЬСИИ И СУСПЕНЗИИ

нации Тего-Бетаина Л7 с ПАВ обладают высокой пенообразующей способно­ стью. Тего-Бетаин Л7 используется в дерматологической и косметической практике, 10 и 25 % водные растворы обладают хорошими очищающими свой­ ствами. У новорожденных детей после обработки ими раздражение кожи уменьшается без дополнительной терапии. 40 % водные растворы применяются как шампуни для волос детей, страдающих себорейной экземой. После аппли­ кации раствора не наблюдается раздражения даже в случае остро воспаленной кожи. 10 % растворы используются для смывания мазей и кремов, наносимых на кожу больных, страдающих псориазом и экземой.

Обычно Тего-Бетаин применяется в сочетании с натрия лаурилсульфатом, водным ланолином, пропиленгликолем и др. Исследование его пероральной пе­ реносимости показало, что, несмотря на присутствие в молекуле вещества чет­ вертичной аммониевой группы, оно оказывает действие на уровне НПАВ.

Карбоксибетаин в виде водного раствора имеет среднюю молекулярную массу 290±15, представляет собой прозрачную жидкость, содержащую 30 % основного вещества. Карбоксибетаин малотоксичное вещество. Применяется в качестве компонента жидких моющих средств и антистатика в текстильной промышленности. Входит в состав средств для мытья нормальных волос.

По химическому строению и по некоторому сходству в поведении АмПАВ можно разделить на пять основных групп.

1. Алкиламинокарбоновые кислоты (ААКК) RNH(CH2)nCOOH, алкиль­ ный радикал амина обычно прямоцепочечный, а между аминной группой и карбоксильной радикал иногда имеет разветвленный характер; алкиламинофе­ нилкарбоновые кислоты RNHCeH4COOH; ААКК с первичной, вторичной и третичной аминогруппами - RNH(NH2)COOH, RNH(NHR’)COOH,

RN(CHS)CH2COOH; ААКК с промежуточной гидроксильной группой, с эфир­ ной, сложноэфирной, амидной, сульфоамидной группами; ААКК с двумя и бо­ лее амино- и аминодогруппами; ААКК с несколькими аминными и гидро­ ксильными группами.

2. Алкилбетаины (АБ) представляют собой наиболее интересный раздел ЦПАВ. Их можно разделить на пять основных групп:

а) С-алкилбетаины RCH[N(CH3)3]COO и N-алкилбетаины RN(CH3)2CH2COO

б) сульфит-, сульфо- и фосфатбетаины:

ЭМУЛЬСИИ И СУСПЕНЗИИ

N

C2 H4 OR'

где R —углеводородный радикал C7 -C1 7 ; R’ - H, Na, CH2 COOMe. ИмАмПАВ являются производными 4,5-дигидро-1,3-диазола или 4,5-

дигидроимидазола:

H

I

1 N 2

5

По структуре и методам синтеза их можно разделить на два основных класса - небетаинные и бетаинные, каждый из которых включает соединения карбоксилатного, сульфоили сульфоэфирного характера.

Карбоксибетаинные ИмАмПАВ:

CH2COONa

I 2

Карбоксибетаинные ИмАмПАВ:

HOC2 H4\ + CH2 (CH2)nCOO

//

N

Сульфо- и сульфабетаинные ИмАмПАВ:

Сбалансированность ионизирующих групп обеспечивает этим соедине­ ниям хорошие санитарно-гигиенические и коллоидно-химические свойства.

4. Алкиламиноалкансульфонаты, -сульфаты (АААС). Анионно­

ориентированные ЦПАВ легко переходят в цвиттерионную форму, что позво­ ляет легко выделять их в чистом виде. Константа ионизации кислотной группы гораздо больше, чем основной, поэтому они применяются в щелочной среде. Однако в случае нескольких основных групп и при наличии рядом с кислотной других гидрофильных групп, они по свойствам и областям применения сходны с другими амфолитными ПАВ и обладают бактерицидным действием. В зави­ симости от констант ионизации их можно разделить на группы:

а) соли АААС i - RN(R')R"'SO3 Me; б) соли АААС2 - RN(R')R"O3 Me;

в) производные ароматических аминосульфокислот -

RN(R')C6 H4 SO3 Me;

г) аминосульфонаты с атомом азота в гетероциклах -

H

I

д) другие аминосоединения (фосфаты, фосфонаты и т.д.) - RH(R')R"R(0)(0H) 2 ; RH(R')R"0P(0)(0H) 2

где R - длинный углеводородный радикал; R’ - короткий углеводород-

ЭМУЛЬСИИ И СУСПЕНЗИИ

ный радикал; R” - короткий двухвалентный радикал.

е) аминокислоты с двумя кислотными группами - RN(CH2 CH2 SO3 Na)2 .

Их отличием является хорошая способность диспергировать кальциевые мыла и устойчивость к солям жесткости воды.

5. Полимерные амфолитные ПАВ (ПАмПАВ) можно разделить на три основные группы:

1)природные - белки, протеины, нуклеиновые кислоты и т.д.;

2)модифицированные природные: а) олигомерные гидролизаты белковых веществ; б) сульфатированный хитин; в) продукты последовательной ступенча­ той конденсации аминов, формальдегида, альбумина и жирных кислот; г) про­ изводные целлюлозы, полученные введением карбоксильных и диэтаноламидоэтильных групп;

3)синтетические, в молекулах которых сочетаются структурные призна­ ки всех приведенных выше классов АмПАВ. Например:

АмПАВ представляют собой наименее распространенную в промышлен­ ности группу ПАВ. В настоящее время из применяют преимущественно для получения косметических препаратов. Тем не менее, динамика роста их произ­ водства свидетельствует о том, что у них наибольшие перспективы развития. Основными преимуществами амфолитных ПАВ перед традиционными является удовлетворительные потребительские свойства (низкая токсичность, слабое

ЭМУЛЬСИИ И СУСПЕНЗИИ

раздражающее действие на кожу, высокая биоразлагаемость), высокие антиста­ тические свойства, возможность создавать на их основе бесфосфатных моющих средств. АмПАВ хорошо совмещаются в составах почти со всеми известными ПАВ и обладают слабым бактерицидным действием. Химическое строение АмПАВ предусматривает наличие в их структуре многих разнохарактерных функциональных групп и возможность построения их в различных комбинаци­ ях. При этом малейшее изменение в структуре отражается на химических и коллоидно-химических свойствах. Поэтому при появлении новых направлений в применении ПАВ и исследовании возможностей получения препаратов с за­ данными свойствами АмПАВ являются наиболее перспективными.

К группе неионогенных ПАВ (НПАВ) относятся спирты, продукты оксиэтилирования длинноцепочечных жирных кислот, спиртов, аминов, алкилфе­ нолов [RCOO(C2 H2 O)n H, RCH2 O(C2 H4 O)nH, RCe Hs O ^ ^ O ^ O H ] .

Неионогенные ПАВ имеют общую формулу: R-X(CH2 CH2 O)nH

где R - алкил; Х - может быть атомом кислорода, азота, серы или функ­ циональной группой -COO-, -CONH, -C6 H4 O-.

Многие соединения, содержащие подвижный водород (кислоты, спирты, фенолы, амины), конденсируясь с оксидом этилена, приводят к получению. НПАВ:

ROH + n ^ C ^ —► RO(CH2 CH2 O)nH

O

Особую группу среди неионогенных ПАВ составляют защищенные коллои­ ды, обладающие сильной стабилизирующей способностью. К ним относятся про­ изводные целлюлозы, сапонины, лигносульфоновые кислоты, соли альгиновой кислоты и др. Между составом и коллоидно-химическими свойствами ПАВ суще­ ствует определенная зависимость. Так, наиболее выраженным смачивающим дей­ ствием обладают ПАВ с разветвленной структурой и с R=C1 0 -C1 2 , а стабилизи­ рующей способностью - более высокие гомологи с прямолинейными цепями.

Неионогенные ПАВ по ассортименту и объемам потребления значитель­ но превосходят ПАВ других классов. Это связано с их наименьшей токсично­ стью в сравнении с другими ПАВами. К ним относятся оксиэтилированные спирты, кислоты, фенолы, амины и амиды, алкилсульфаты, эфиры полиолов (глицерина, сорбита, пентаэритрита) и жирных кислот, эфиры ди- и триэти-

ЭМУЛЬСИИ И СУСПЕНЗИИ

ленгликоля и жирных кислот и т.д.

В производстве фармацевтических и косметических препаратов приме­ няются масло- и водорастворимые НПАВ. К преимуществам НПАВ по сравне­ нию с ПАВ других классов следует отнести: возможность широкого изменения ГЛБ; стойкость к воздействию электролитов, солей; совместимость с ПАВ всех классов; низкая пенообразуюшая способность и высокая поверхностная актив­ ность; минимальная токсичность.

К этой же группе относятся и высокомолекулярные соединения (ВМС), которые кроме эмульгирующей способности обладают и рядом других положи­ тельных качеств (пленкообразующая, структурообразующая и т.д.).

НПАВ можно разделить на одиннадцать групп, различающихся строени­ ем гидрофобной части молекулы, т.е. в зависимости от того, какие исходные вещества послужили основой получения их полигликолевых эфиров:

1.Спирты - предельные и непредельные, первичные, вторичные, цикли­ ческие RO(CH2 CH2O)nH;

2.Карбоновые кислоты - RCOO(CH2CH2O)nH;

3.Алкилфенолы и алкилнафтоны - RC6H4O(CH2CH2O)nH, RCioHsO(CH2CH2O)nH;

4.Амины, амиды, имидазолины -

ЭМУЛЬСИИ И СУСПЕНЗИИ

7. Алкилацетиленгликоли -

R' R'

H(OCH2CH2)O-C-C C-C-O(OCH2CH2)H

R" R"

8. Эфиры фосфорной кислоты -

O

OR-P-O(CH2CH2O)nH

OR

9. Эфиры пентаэритрита -

(RCOOCH2)y-C[CH2O(CH2CH2O)xH]z z + y = 4

10. Продукты конденсации гликозидов с жирными спиртами, карбоновы­ ми кислотами и оксидом этилена. К этому классу можно отнести группу твинов - продуктов присоединения оксида этилена к моноэфиру сорбитана и жирной кислоты -

H(° CH2CH2)nOH^ —CHO(CH2CH2O)nH

H2C .CHCHCOOR

OO-(CH2CH2O)NH

11.Кремнийорганические НПАВ, например аддукты диметилполисилок-

санов -

Si(CH3)3[OSi(CH3)2]n(CH2)3O(C2 H4O)mH

Основные классы ПАВ, используемых в качестве эмульгаторов приведе­

ны в табл. 15.1.

Вдисперсных системах с водной средой эффективность действия ПАВ во многом зависит от их поверхностного натяжения, гидрофильно-липофильного баланса, критической концентрации мицеллообразования, способности образо­ вывать структурированные адсорбционные слои.

Вразличных системах, особенно кремах, пенах, одно и тоже ПАВ может оказывать противоположное действие в зависимости от его концентрации и других условиях применения, хотя его действие часто основано на одном и том же физико-химическом принципе. Молекулярный механизм действия ПАВ яв­ ляется основой, раскрывающей сущность процессов, что позволяет определить оптимальные рецептуры фармацевтических и косметических препаратов и ус­