表面活性剂的概念、结构特征和分类表面活性剂的物理化学性质表面活性剂的生物学性质表面活性剂的应用概念结构特征吸附性表面活性－使液体表面张力降低的性质。表面活性剂－是指那些具有很强表面活性、能使液体的表面张力显著下降的物质。结构特征由极性的亲水基和非极性的亲油基组成，且两部分分处两端。表面活性剂具有亲水、亲油的两亲性质，但具有两亲性的分子不一定都是表面活性剂。例：肥皂是脂肪酸类(R-COO-)表面活性剂，其中的脂肪酸碳链(R-)为亲油基团，解离的脂肪酸根(COO-)为亲水基团。表面活性剂在溶液中的正吸附表面活性剂在固体表面的吸附表面活性剂在溶液中的正吸附表面活性剂在固体表面的吸附正吸附－表面活性剂在溶液表面层聚集的现象称为正吸附。表面活性剂浓度越低，而降低表面张力越显著，则表面活性越强，越容易形成正吸附。1.离子表面活性剂2.非离子表面活性剂阴离子表面活性剂阳离子表面活性剂两性离子表面活性剂脂肪酸甘油酯多元醇型聚氧乙烯型聚氧乙烯－聚氧丙烯共聚物极性亲水非极性疏水Na+-活性部位（-）（1）阴离子表面活性剂1.离子表面活性剂①高级脂肪酸盐②硫酸化物③磺酸化物④胆盐（1）阴离子表面活性剂①高级脂肪酸盐通式：(RCOO－)nMn＋脂肪酸链C11~C17碱金属皂：硬脂酸钠，硬脂酸钾碱土金属皂：Ca2＋，Mg2＋，Al3＋，有机胺皂：脂肪酸＋三乙醇胺（1）阴离子表面活性剂②硫酸化物主要是硫酸化油和高级脂肪醇硫酸酯类通式：ROSO3－M＋，脂肪烃链C12~C18十二烷基硫酸钠（SDS，月桂醇硫酸钠）十六烷基硫酸钠（鲸蜡醇硫酸钠）十八烷基硫酸钠（硬脂醇硫酸钠）特点：乳化性能强，较肥皂类稳定，较耐酸和钙、镁盐。缺点：与高分子阳离子药物发生作用而产生沉淀，对粘膜有刺激性，用途：外用软膏的乳化剂，片剂等固体制剂的润湿剂或增溶剂（1）阴离子表面活性剂③磺酸化物脂肪酸或脂肪醇经磺酸化后，用碱中和所得到的化合物。脂肪族磺酸化物和烷基芳基磺酸化物烷基磺酸盐通式：RSO3－M＋，如二己基琥珀酸磺酸钠烷基苯基磺酸盐通式：RC6H5SO3－M＋，如十二烷基苯磺酸钠（1）阴离子表面活性剂①胺盐型[RNH3+]X-，[R2NH2+]X-，如氯苄甲乙胺等。②季铵盐型特点：水溶性大；稳定；有杀菌作用。例：洁尔灭、新洁尔灭等。（2）阳离子表面活性剂R1NR2R3R4X-①氨基酸型通式：R＋NH2CH2CH2COO－②甜菜碱型通式：R(CH3)2N+CH2COO-③磷脂类天然表面活性剂，含有磷脂酰胆碱、磷脂酰乙醇胺、磷脂酰丝氨酸等。（3）两性离子表面活性剂CH2OOCR1CHOOCR2CH2OPOOCH2CH2NCH3CH3CH3HHH1.离子表面活性剂2.非离子表面活性剂阴离子表面活性剂阳离子表面活性剂两性离子表面活性剂脂肪酸甘油酯多元醇型聚氧乙烯型聚氧乙烯－聚氧丙烯共聚物结构：亲水基团是甘油、聚乙二醇和山梨醇等多元醇；亲油基团是长链脂肪酸或长链脂肪醇以及烷基或芳基等，以酯键或醚键与亲水基团结合。特点：毒性低，在水中不解离，不受溶液pH的影响能与多数药物配伍。用途：外用、口服制剂和注射剂，个别用于静脉注射剂。2.（1）脂肪酸甘油酯2.例：脂肪酸单甘油酯脂肪酸二甘油酯特点：表面活性较弱，HLB为3～4，主要用做W/O型辅助乳化剂（2）多元醇型2.①脂肪酸山梨坦②聚山梨酯③蔗糖脂肪酸酯①脂肪酸山梨坦（司盘型：Span）2OCH2OOCROHHOOHRCOO为脂肪酸根该表面活性剂为脂肪酸与山梨醇脱水而环合。span20（脱水山梨醇单月桂酸酯）span40(脱水山梨醇单棕榈酸酯)span60（脱水山梨醇单硬脂酸酯）span65（脱水山梨醇三硬脂酸酯）span80（脱水山梨醇单油酸酯）span85（脱水山梨醇三油酸酯）②聚山梨酯（Polysorbate）（吐温型：Tween）Tween20（聚氧乙烯脱水山梨醇单月桂酸酯）Tween40（聚氧乙烯脱水山梨醇单棕榈酸酯）Tween60（聚氧乙烯脱水山梨醇单硬脂酸酯）Tween80（聚氧乙烯脱水山梨醇单油酸酯）Tween85（聚氧乙烯脱水山梨醇三油酸酯）OCH2OORH(C2H4O)xOO(C2H4O)zHO(C2H4O)yH由失水山梨醇脂肪酸酯与环氧乙烷反应生成的亲水性化合物。氧乙烯链节数约为20，可加成在山梨醇的多个羟基上。结构：由蔗糖分子中一个或数个羟基与脂肪酸（硬脂酸、软脂酸、棕榈酸等）酯化而成。SE是单酯、双酯及三酯的混合物，改变其比例，其亲水性就发生变化，HLB值5～13。由于SE分子中同时存在性质相反的两亲性基团结构，且保持一定的均衡性，因此具有较好的降低表面张力的作用。特点：是无毒、无味、无嗅、无刺激性，在体内能降解成脂肪酸和蔗糖，兼具营养价值。(sucroseestersSE)3①脂肪酸酯型②脂肪醇醚型2.①脂肪酸酯型由聚乙二醇与长链脂肪酸缩合而成的酯，通式：RCOOCH2(CH2OCH2)nCH2OH；例：卖泽(Myrij)类，如聚氧乙烯40硬脂酸酯。种类：由于乙二醇部分的分子量和脂肪酸品种不同而有不同品种。特点：水溶性较强，乳化能力强，为O/W型乳化剂。2.②脂肪醇醚型由聚乙二醇与脂肪醇缩合而成的醚，通式：RO(CH2OCH2)nH例：苄泽(Brij)类CremophoreEL为聚氧乙烯蓖麻油甘油醚， 氧乙烯单位为35～40，HLB=12～14。 2. 泊洛沙姆，Poloxamer 结构：由聚氧乙烯和聚氧丙烯聚合而成，结构式： HO-(C 2 H 4 O) a -(CHCH 2 (CH 3 )O) b -(C 2 H 4 O) a -H 其中b至少为15，a为化合物总量的10~80％。 特点： 无毒、无抗原性、无致敏性、无刺激性、化学性质稳定、 不溶血，能用于静脉注射乳剂的一种合成的乳化剂。 2. （4）聚氧乙烯－聚氧丙烯型 2. （4）聚氧乙烯－聚氧丙烯型 1. 离子表面活性剂 2. 非离子表面活性剂 阴离子表面活性剂 阳离子表面活性剂 两性离子表面活性剂 脂肪酸甘油酯 多元醇型 聚氧乙烯型 聚氧乙烯－聚氧丙烯共聚物 相对分子质量在数千以上，或达数十万；分子内有极 性和非极性部分。 分为非离子型、阴离子型、阳离子型和两性离子型： ① 聚氧乙烯聚氧丙烯二醇醚是非离子型： ② 聚丙烯酸钠是阴离子型: ③ 聚-4-乙烯溴化十二烷基吡啶是阳离子型表面活性剂 CH CH 3 CH 2 O (C 3 H 6 O)m(C 2 H 4 O)nH O (C 3 H 6 O)m(C 2 H 4 O)nH (CH 2 CH)n COONa 常用的水溶性高分子化合物： 蛋白质、树脂、海藻酸钠、羧甲基纤维素钠、 聚丙烯酰胺、聚乙二醇等。 表面活性剂的概念、结构特征和分类 表面活性剂的物理化学性质 表面活性剂的生物学性质 表面活性剂的应用 1. 表面活性 2. 胶束（胶团） 3. 亲水亲油平衡值（HLB） 4. 克氏点和昙点 5. 表面活性剂的配伍 1. 表面活性 使液体表面张力降低的性质。 影响表面活性的因素： 浓度 分子结构 碳链的长短 不饱和程度 解离程度 1. 表面活性 2. 胶束（胶团） 3. 亲水亲油平衡值（HLB） 4. 克氏点和昙点 5. 表面活性剂的配伍 表面活性剂溶液表面吸附层结构示意图 临界胶束浓度 Ciritical micell concentration（CMC） 2. 胶束（胶团） 临界胶束浓度(critical micelle concentration) 表面活性剂在溶液中超过一定浓度时会从单体缔合 成为胶态聚合物，即胶束(或称胶团)。开始形成胶束的 浓度称为临界胶束浓度(critical micelle concentration) 或称临界胶团浓度(CMC)。 形成胶束后溶液的性质如渗透压、浓度、界面张力、 摩尔电导等都存在突变现象。 胶 束 的 结 构 – CMC的测定 表面张力法 电导法 染料吸收光度法 荧光光度法 核磁共振法 A B 影响CMC的因素 – 碳氢链链长 – 碳氢链支链结构 – 极性基团的位置 – 亲水基团的种类 – 疏水基团的种类与结构 – 表面活性剂的种类 – 温度 – 表面活性剂混合体系 – 添加物 1. 表面活性 2. 胶束（胶团） 3. 亲水亲油平衡值（HLB） 4. 克氏点和昙点 5. 表面活性剂的配伍 亲水亲油平衡值(hydrophile-lipophile balance, HLB) 表面活性剂分子中亲水和亲油基团对油或水的综合亲和力。 规定：将表面活性剂的HLB值范围限定在0～40: • 非离子表面活性剂的HLB值范围为0～20； • 完全由疏水碳氢基团组成的石蜡的HLB＝0； • 完全由亲水性的氧乙烯基组成的聚氧乙烯的HLB＝20； • 既有碳氢链又有氧乙烯链的表面活性剂的HLB值介于两者之间。 3. HLB 根据HLB值可确定乳剂类型： HLB值小的油溶性乳化剂--W/O型乳剂 HLB值较大的水溶性乳化剂--O/W型乳剂 HLB HLB值不能说明乳化能力的大小 值不能说明乳化能力的大小 HLB值的理论计算法 表面活性剂的HLB值是分子中各种结构基团贡献的总 和，则每个基团对HLB值的贡献可以用数值表示，这些数 值称为HLB基团数（group number），按下式可求得： HLB = Σ(亲水基团HLB数) –Σ(亲油基团HLB数) + 7 试计算十二烷基硫酸钠的HLB值？ HLB HLB值的理论计算法 值的理论计算法 HLB HLB值的理论计算法 值的理论计算法 HLB=Σ(亲水基团HLB数) –Σ(亲油基团HLB数) + 7 十二烷基硫酸钠的HLB值为： HLB=38.7-（0.475×12）+7=40.0 混合乳化剂的 混合乳化剂的HLB HLB值的计算 值的计算 非离子型表面活性剂 非离子型表面活性剂的的HLB HLB值具有加和性： 值具有加和性： a a b b a b HLB W HLB W HLB W W 注意： 注意： 该式不能用于 该式不能用于混合离子型表面活性剂 混合离子型表面活性剂HLB HLB值的计算。 值的计算。 混合乳化剂的 混合乳化剂的HLB HLB值的计算 值的计算 例例 用 用40 40％％司盘 司盘60 60 (HLB= (HLB=44..7 7)) 和和60 60％％的吐温 的吐温60 60 (HLB= (HLB=14 14..9 9)) 组成的混合表面活性剂的 组成的混合表面活性剂的HLB HLB值是多少 值是多少？？ HLB HLB AB AB ==44..77××40 40%%++14 14..99××60 60%%==10 10. .82 82 a a b b a b HLB W HLB W HLB W W 1. 表面活性 2. 胶束（胶团） 3. 亲水亲油平衡值（HLB） 4. 克氏点和昙点 5. 表面活性剂的配伍 4. 4. Krafft点 十二烷基硫酸钠在水中的溶解度与温度关系 3. 3. Krafft点 对于离子型表面活性剂，温度升高，表面活性剂 的溶解度增加，当温度升高至某一温度时，其溶解度 急剧升高，该温度成为Krafft点。 注：Krafft点是离子型表面活性剂的特征值。 Krafft点是离子表面活性剂的特征值； Krafft点是表面活性剂应用温度的下限，只有在温度 高于Krafft点时表面活性剂才能更大程度地发挥作用。 十二烷基硫酸钠的溶解度曲线 思考题： 在室温下，下列哪个表面活性剂作为增溶剂较好？为什么？ 十二烷基硫酸钠 8℃ 十二烷基磺酸钠 70℃ Krafft点 3. 3. 昙点（cloud point） 对于聚氧乙烯型非离子表面活性剂，温度升高可导 致聚氧乙烯链与水之间的氢键断裂，当温度上升到一定 程度时，聚氧乙烯链可发生强烈脱水和收缩，使增溶空 间减小，增溶能力下降，表面活性剂溶解度急剧下降和 析出，溶液出现混浊，这种因加热聚氧乙烯型非离子表 面活性剂溶液而发生混浊的现象称为起昙，此时的温度 称为浊点或昙点（cloud point）。 3. 3. 聚氧乙烯链相同时，碳氢链越长，浊点越低； 碳氢链长相同时，聚氧乙烯链越长则浊点越高。