پلی وینیل پیرولیدون (PVP) که با نام پوویدون نیز شناخته می شود، یک پلیمر محلول در آب است که کاربردهای وسیعی در صنایع مختلف مانند داروسازی، آرایشی و بهداشتی و مواد غذایی دارد. PVP K15 یک درجه خاص از PVP با وزن مولکولی نسبتا کم است که به آن خواص منحصر به فردی می دهد و آن را برای بسیاری از مصارف تخصصی مناسب می کند. من به عنوان یک تامین کننده PVP K15، خوشحالم که به بررسی واکنش های شیمیایی درگیر در سنتز آن می پردازم.
انتخاب مونومر: 1 - وینیل - 2 - پیرولیدون
سنتز PVP K15 با انتخاب مونومر، 1 - وینیل - 2 - پیرولیدون (NVP) آغاز می شود. NVP یک بلوک اصلی برای PVP است. این یک آمید حلقوی با یک گروه وینیل متصل است که به آن اجازه می دهد تا تحت واکنش های پلیمریزاسیون قرار گیرد. ساختار شیمیایی NVP شامل یک حلقه لاکتام پنج عضوی و یک پیوند دوگانه وینیل است. حلقه لاکتام ویژگی های پایداری و حلالیت را برای پلیمر حاصل فراهم می کند، در حالی که پیوند دوگانه وینیل محل واکنش پلیمریزاسیون است.
تهیه NVP خود شامل چندین مرحله شیمیایی است. یکی از روش های رایج از بوتیرولاکتون و آمونیاک شروع می شود. ابتدا بوتیرولاکتون با آمونیاک واکنش می دهد و اسید آمینوبوتیریک 4 را تشکیل می دهد. سپس اسید آمینوبوتیریک 4 به چرخه تبدیل می شود و 2- پیرولیدون را تشکیل می دهد. در نهایت، 2 - پیرولیدون با استفاده از استیلن یا سایر عوامل وینیل کننده برای تولید 1 - vinyl - 2 - pyrrolidone وینیل می شود.
واکنش های پلیمریزاسیون
پلیمریزاسیون 1 - وینیل - 2 - پیرولیدون برای تشکیل PVP K15 معمولاً از طریق یک فرآیند پلیمریزاسیون رادیکال آزاد انجام می شود. پلیمریزاسیون رادیکال آزاد یک مکانیسم واکنش زنجیره ای است که از سه مرحله اصلی تشکیل شده است: شروع، انتشار و پایان.
شروع
در مرحله شروع، یک آغازگر رادیکال آزاد برای تولید رادیکال های آزاد استفاده می شود. آغازگرهای رایج برای پلیمریزاسیون NVP عبارتند از پراکسیدها، ترکیبات آزو و سیستم های ردوکس. به عنوان مثال، آزوبیسیزوبوتیرونیتریل (AIBN) یک آغازگر به طور گسترده استفاده می شود. هنگامی که AIBN گرم می شود، به دو رادیکال ایزوبوتیرونیتریل تجزیه می شود:
[ (CH_3)_2C(CN)-N=N - C(CN)(CH_3)_2\rightarrow2(CH_3)_2C(CN)^{\cdot}]
این رادیکال های آزاد سپس با پیوند دوگانه وینیل 1 - وینیل - 2 - پیرولیدون واکنش داده و فرآیند پلیمریزاسیون را آغاز می کنند. رادیکال به پیوند دوگانه حمله می کند، آن را می شکند و یک پیوند تک کربن - کربن جدید و یک رادیکال جدید در انتهای دیگر مولکول NVP تشکیل می دهد:
[(CH_3)_2C(CN)^{\cdot}+CH_2 = CH - C_4H_6NO\rightarrow(CH_3)_2C(CN)-CH_2 - CH^{\cdot}-C_4H_6NO]
تکثیر
هنگامی که مرحله شروع اتفاق افتاد، مرحله انتشار شروع می شود. در این مرحله، زنجیره پلیمری در حال رشد با یک رادیکال آزاد در انتهای خود با یک مونومر NVP دیگر واکنش می دهد. رادیکال روی زنجیره پلیمری به پیوند دوگانه وینیل مونومر NVP ورودی حمله می کند و آن را به زنجیره اضافه می کند و یک رادیکال جدید در انتهای زنجیره گسترش یافته تولید می کند. این فرآیند تکرار می شود، با هر افزودن یک مونومر NVP جدید، طول زنجیره پلیمری افزایش می یابد:
[\cdots - CH_2 - CH^{\cdot}-C_4H_6NO+CH_2 = CH - C_4H_6NO\arrow\cdots - CH_2 - CH - C_4H_6NO - CH_2 - CH^{\cdot}-C_4H_6NO]
مرحله انتشار تا زمانی که مرحله خاتمه رخ دهد ادامه می یابد. سرعت انتشار تحت تأثیر عواملی مانند غلظت مونومر، دما و ماهیت آغازگر است.
فسخ
راه های مختلفی برای پایان دادن به واکنش پلیمریزاسیون وجود دارد. یکی از مکانیسمهای پایانی متداول ترکیبی است، که در آن دو زنجیره پلیمری در حال رشد با رادیکالهای آزاد در انتهای خود با یکدیگر واکنش میدهند و یک زنجیره پلیمری منفرد بدون رادیکال آزاد را تشکیل میدهند:
[\cdots - CH_2 - CH^{\cdot}-C_4H_6NO+\cdots - CH_2 - CH^{\cdot}-C_4H_6NO\rightarrow\cdots - CH_2 - CH - C_4H_6NO - CH - CH_2-\cdots]
یکی دیگر از مکانیسم های خاتمه، عدم تناسب است. در این فرآیند، یک اتم هیدروژن از یک زنجیره پلیمری در حال رشد به زنجیره پلیمری دیگر منتقل می شود. یک زنجیره اشباع می شود، در حالی که زنجیر دیگر یک پیوند دوگانه در انتها تشکیل می دهد:
[\cdots - CH_2 - CH^{\cdot}-C_4H_6NO+\cdots - CH_2 - CH^{\cdot}-C_4H_6NO\rightarrow\cdots - CH_2 - CH_2 - C_4H_6NO+\cdots - CH = CH - C_4]
کنترل وزن مولکولی: دستیابی به PVP K15
وزن مولکولی پلیمر PVP حاصل یک فاکتور حیاتی است و برای PVP K15، باید محدوده وزن مولکولی خاصی به دست آید. مقدار K یک اندازه گیری تجربی مربوط به ویسکوزیته محلول پلیمر است که به نوبه خود با وزن مولکولی مرتبط است. برای کنترل وزن مولکولی و به دست آوردن PVP K15، چندین عامل را می توان در طول فرآیند پلیمریزاسیون تنظیم کرد.
غلظت آغازگر نقش مهمی دارد. غلظت بیشتر آغازگر منجر به تعداد بیشتری از مکانهای شروع میشود و در نتیجه زنجیرههای پلیمری بیشتری تشکیل میشود. از آنجایی که مقدار کل مونومر ثابت است، زنجیره های بیشتر به طور متوسط به معنای زنجیره های کوتاه تر و در نتیجه وزن مولکولی کمتر است. دما نیز بر وزن مولکولی تأثیر می گذارد. دماهای بالاتر معمولاً سرعت واکنش پلیمریزاسیون را افزایش میدهند، اما میتوانند سرعت واکنشهای پایانی را نیز افزایش دهند که ممکن است منجر به وزن مولکولی کمتر شود.
برای کنترل وزن مولکولی نیز می توان از عوامل انتقال زنجیره ای استفاده کرد. عامل انتقال زنجیره ای ترکیبی است که می تواند با زنجیره پلیمری در حال رشد واکنش نشان دهد و رادیکال آزاد را از زنجیره پلیمری به عامل انتقال زنجیره ای منتقل کند. این رشد زنجیره پلیمری فعلی را متوقف می کند و رشد زنجیره جدیدی را آغاز می کند. با انتخاب دقیق نوع و غلظت عامل انتقال زنجیر، می توان وزن مولکولی PVP را به دقت کنترل کرد تا به K-مقدار 15 مورد نظر دست یافت.
کاربردها و اهمیت PVP K15
PVP K15 به دلیل ویژگی های منحصر به فرد خود دارای کاربردهای گسترده ای است. در صنعت داروسازی، از آن به عنوان چسب در فرمولاسیون قرص، حل کننده داروهای کم محلول و تثبیت کننده برای سوسپانسیون های دارویی استفاده می شود. وزن مولکولی کم آن به آن اجازه می دهد تا به سرعت حل شود و آن را برای محصولات دارویی سریع الاثر مناسب می کند.
در صنایع آرایشی و بهداشتی، PVP K15 در اسپری های مو، شامپوها و لوسیون ها استفاده می شود. این می تواند یک لایه نازک و انعطاف پذیر بر روی مو یا پوست ایجاد کند و خاصیت نگه داشتن و حفظ رطوبت را فراهم کند. در صنایع غذایی می توان از آن به عنوان یک عامل شفاف کننده برای نوشیدنی ها و یک عامل پوشش دهنده برای محصولات غذایی استفاده کرد.
به عنوان یک تامین کننده PVP K15، ما اهمیت ارائه محصولات با کیفیت بالا را درک می کنیم. PVP K15 ما با استفاده از فرآیندهای پیشرفته ای سنتز می شود که کیفیت ثابت و وزن مولکولی مطلوب را تضمین می کند. ما متعهد به پاسخگویی به نیازهای متنوع مشتریان خود در صنایع مختلف هستیم.
اگر علاقه مند به کسب اطلاعات بیشتر در مورد1 - وینیل - 2 - هموپلیمر پیرولیدون،هموپلیمر خطی وینیل پیرولیدون، یاPovidone K30 Pharma Grade، یا اگر به دنبال خرید PVP K15 برای برنامه های خاص خود هستید، لطفاً برای اطلاعات بیشتر و شروع مذاکره خرید با ما تماس بگیرید.
مراجع
- اودیان، جی. اصول پلیمریزاسیون. جان وایلی و پسران، 2004.
- Rowe, RC, Sheskey, PJ, & Quinn, ME Handbook of Pharmaceutical Excipients. انتشارات دارویی، 2009.
- پنل تخصصی بررسی مواد آرایشی. ارزیابی ایمنی پلی وینیل پیرولیدون که در لوازم آرایشی استفاده می شود. مجله بین المللی سم شناسی، 2002، 21 (ضمیمه 3)، 9 - 21.