纤维素衍生物

化合物
纤维素衍生物(cellulosederivatives)是指纤维素分子中的羟基发生[zhǐ]化或醚化反应后的生成物。按照反应生成物的结构特点,可以将纤维素衍生物分为纤维素醚、纤维素酯和纤维素醚酯三大类;纤维素酯类有硝酸纤维素醋酸纤维素、醋酸纤维素酞酸酯、醋酸纤维素丁酸酯和磺酸纤维素等;纤维素醚类有甲基纤维素、乙基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素和羟丙基甲基纤维素等,此外,还有醚酯混合衍生物。[1]
全世界每年来自天然产物的纤维素有千亿吨以上,被工业利用约有几十亿吨,硝酸纤维素是最早被合成的纤维素酯,醋酸纤维素也已应用于生命科学领域,但是纤维素衍生物在药学领域的应用仍非常有限,原因是纤维素衍生物的制剂工艺和药物传递过程中的特殊性能限制了纤维素衍生物的应用。[1]

性质和用途

通过取代试剂的选择和工艺设计,使产品能溶于水、稀碱溶液或有机溶剂,或具有热塑性等性能,用来制造化学纤维、薄膜、片基、塑料、绝缘材料、涂层、浆料、聚合分散剂、食品添加剂和日用化工产品。纤维素衍生物的性质与取代基的性质、葡萄糖基上三个羟基被取代的程度DS以及取代基沿大分子链的分布状态有关。由于反应的无规性,除了三个羟基都被取代(DS为 3)时可得均匀取代的产品外,在其他情况下(均相反应或异相反应),都得到以下三种取代位置不同和未取代的葡萄糖基的混合产品:①单取代物(DS为1,C、C或C位置被取代, 结构式见纤维素);②二取代物(DS为2,C、C,C、C或C、C位置被取代);③全取代物(DS为3)。因此,具有相同取代值的同一种纤维素衍生物的性质也可能大不相同。例如,直接酯化到DS为2的纤维素二乙酸酯不溶于丙[tóng],但经完全酯化的纤维素三乙酸酯皂化所得的纤维素二乙酸酯能完全溶于丙酮中。这种取代的非均一性与纤维素酯、醚化反应的基本规律有关。
纤维素酯化、醚化反应的基本规律 在纤维素分子中,三个羟基葡萄糖基中所处的位置不同,受邻近取代基的影响和空间阻碍作用也各不相同。三个羟基的相对酸性和离解的程度为:C>C>C在碱性介质中进行醚化反应时,C羟基首先反应,然后是C羟基, 最后才是C伯羟基。在酸性介质中进行酯化反应时,各羟基反应的难易与醚化反应的顺序相反。与体积较大的取代试剂反应时,空间阻碍作用有重要影响,空间阻碍作用较小的C羟基比C、C羟基容易反应。