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1二、表面活性剂及其在药剂学中的应用首先区分一下界面和表面，多相体系中像上节课我们讲过溶胶溶液，乳浊液、混悬液，在这些多相分散体系中，相与相之间的交界面称为界面，其中只把不同形态的相之间的加界面称为表面，如气体和液体之间的交界面、液体和固体之间的界面，把他们称为表面。一、表面活性剂的概念及结构（一）概念：我们把凡是能降低两相间界面张力（或者表面张力）的物质称为表面活性剂。能过降低界面张力的这个性质称为表面活性。表面张力解释：在日常生活中,我们对见到的一些现象可能已经习以为常,认它们理应如此,但是为什么会这样,就没有过多地去想了．比如,下过雨后,我们可以见到树叶、草上的小水珠都接近於球形；不小心打碎了体温计后,里面的水银掉到地上,小水银滴也呈球形．那么,什么是表面张力呢?原来液体与气体相接触时,会形成一个表面层,在这个表面层内存在着的相互吸引力就是表面张力,它能使液面自动收缩．表面张力是由液体分子间很大的内聚力引起的．处於液体表面层中的分子比液体内部稀疏,所以它们受到指向液体内部的力的作用,使得液体表面层犹如张紧的橡皮膜,有收缩趋势,从而使液体尽可能地缩小它的表面面积．我们知道,球形是一定体积下具有最小的表面积的几何形体．因此,在表面张力的作用下,液滴总是力图保持球形,这就是我们常见的树叶上的水滴按近球形的原因．这是对表面张力的理解。表面活性剂除了有降低表面张力的性质外，还具有增容、乳化、润湿、去污、杀菌、消泡、起泡的作用，像上节课我就讲防腐剂时有一个新洁尔灭，也叫苯扎溴胺，可做防腐剂。虽然有的物质也能降低表面张力，但是由于他们不具有表面活性分子的结构，所以没有其他的像增容、起泡、消泡的作用，像一些低级醇和无机盐等，所以，他们不属于表面活性剂。因此表面活性剂之所能显著降低界面张力，主要取决于结构上的特点。下面学习它的结构特征（二）结构特征表面活性剂的分子结构是由亲水的极性基团和亲油的非极性基团组成，所以说，表面活性剂是即亲水又亲油的两亲物质。这两部分分别在两边，是不对称的，如图，右侧是亲水极性基团，分子结构具有两亲性：1、极性基团（亲水集团）：可以是解离的离子基团，也可以是非解离的亲水集团，羧酸及其盐、磺酸及其盐、硫酸酯及其可溶性盐、磷酸酯基、氨基或胺基及其盐，也可是羟基、酰胺基、醚键、羧酸酯基等。2、非极性烃链（亲油集团）：8个碳原子以上的直链烷烃或环烃或含有杂环或芳香族集团的碳链。由于表面活性剂的亲水基团和疏水基团分别选择性的作用于界面的两个极性不同物质，从而表现出降低表面张力的作用。二、表面活性剂的种类：表面活性剂的分类方法很多，通常根据极性基团的解离情况将表面活性剂分为离子表面活性剂和非离子表面活性剂两大类，其中离子表面活性剂根据所带电荷不同又分为阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂和两性离子表面活性剂。2（一）离子表面活性剂1.阳离子型表面活性剂：本类表面活性剂起作用的是阳离子部分，亦称阳性皂。结构：分子中含有一个五价氮原子，也称为季铵盐型阳离子表面活性。特点：水溶性大，在酸性和碱性溶液中较稳定具有良好的表面活性和杀菌作用。应用：杀菌；防腐；皮肤、粘膜手术器械的消毒。常用药物：①苯扎氯铵(洁尔灭)；②苯扎溴铵(新洁尔灭)2.阴离子型表面活性剂：起表面活性作用部分是阴离子，即带负电荷。像肥皂，长链烃基的硫酸盐。因为阴离子表面活性剂有溶血的现象，所以主要用在外用制剂。并且不能与阳离子表面活性剂一起使用，以为阴和阳在水中会生成沉淀而失去活性，主要包括肥皂类、硫酸化物和磺酸化物。（1）肥皂类：高级脂肪酸的盐，通式:（RCOO—）nMn+。常用脂肪酸的烃链的C数在11-18之间，以硬脂酸，油酸和月桂酸常见。根据其中的金属离子Mn+代表的不同，又可分为①碱金属皂如硬脂酸钠、硬脂酸钾等（一价皂，其降低水相表面张力的能力强于降低油相表面张力的能力，常用作O/W型乳化剂）；②碱土金属皂如单硬脂酸铝、硬脂酸钙（多价价皂，其降低油相表面张力的能力强于降低水相表面张力的能力，常用作W/O型乳化剂）；③有机胺皂如三乙醇胺皂等。肥皂类表面活性剂的共同特点是具有良好的乳化能力和油分散能力（手上有油用肥皂洗），容易被酸破坏，其中碱金属皂还可以被钙，镁盐的破坏，电解质也可以使之盐析，具有一定的刺激性，一般用于外用制剂。（2）硫酸化物：硫酸化油和高级脂肪醇硫酸酯类（RO-SO3-M+），其中的R的C数在12-18之间。常用的有①硫酸化蓖麻油（土耳其红油），为黄色或橘黄色液体，有臭味，可与水混合，为无刺激性的去污剂和润湿剂，可替代肥皂清洁皮肤，也可作载体使挥发油或水不溶性杀菌剂溶于水中；②高级脂肪醇硫酸脂类，如十二烷基硫酸钠（月桂醇硫酸钠）、十六烷基硫酸钠、十八烷基硫酸钠等。其乳化能力较强，较肥皂类稳定，受酸，钙、镁盐的影响小。主要用作软膏的乳化剂。磺酸化物：通式：R·SO3-M+。脂肪族磺酸化物、烷基芳基磺酸化物、烷基苯磺酸化物、胆酸盐分类：①脂肪族磺酸化物，如二辛基琥珀酸磺酸钠（商品名阿洛索-OT）、二乙基琥珀酸磺酸钠；②烷基芳基磺酸化物，如十二烷基苯磺酸钠，常用洗涤剂。性质：水溶性,耐酸、钙、镁盐性比硫酸化物差,不易水解，特别是在酸性水溶液中。应用：用作胃肠脂肪的乳化剂和单脂肪酸甘油酸的增溶剂；较好的洗涤剂。3.两性离子型表面活性剂分子结构上同时具有正负电荷基团的表面活性剂，随介质的pH不同可表现出阳或阴离子型表面活性剂的性质。最大优点：适用于任何PH溶液，在等电点时也无沉淀。性质：碱性水溶液中呈阴离子性质，起泡性良好、去污力亦强；酸性水溶液中呈阳离子性质，杀菌力很强，毒性小。常用品种：天然的两性离子表面活性剂：包括卵磷脂和豆磷脂，其中卵磷脂3常用，它的分子结构中阴离子的部分分是磷酸脂型，阳离子部分是季铵盐型，因为卵磷脂有两个疏水集团，不溶于水，但对油脂的乳化能力，可制成油滴很小不易被破坏的乳剂。常用于注射用的乳剂和脂质体的制备。合成两性离子表面活性：本类表面活性剂的阴离子部分是羧酸盐，阳离子部分主要是胺盐或季铵盐。由胺盐构成的为氨基酸型，由季铵盐构成的为甜菜碱型。（二）非离子型表面活性剂：在水溶液中不解离。1.结构组成：①亲水基团(甘油、聚乙二醇、山梨醇等多元醇)；②亲油基团(长链脂肪酸、长链脂肪醇、烷基或芳基)；③亲油基团合亲水基团以酯键或醚健相结合，所以导致它的品种较多2.性质：化学上不解离，不易受电解质，pH值的影响；毒性，溶血作用较小，能与大多数药物配伍，应用广泛，常作增溶剂、分散剂、乳化剂、混悬剂。（可供外用、内服、个别品种可作注射剂的附加剂）。1、脂肪酸山梨坦：为脱水山梨醇脂肪酸酯，由山梨醇和脂肪酸组成的脂类化合物，即山梨醇于各种不同的脂肪酸所组成的脂类化合物，商品名为司盘。品种见表格。应用：HLB1.8~8.6，因其亲油性较强，一般用作水/油乳剂的乳化剂或水包油乳剂的辅助乳化剂。用于搽剂，软膏，亦可作为乳剂的辅助乳化剂。Span-20-40-60-65-80-85脂肪酸单月桂单棕榈单硬脂三硬脂单油三油2、聚山梨酯(polysorbate)：吐温[Tweens]，即聚氧乙烯脱水山梨醇脂肪酸酯，脱水山梨醇脂肪酸酯剩余的羟基上，结合聚氧乙烯→Tweens醚类化合物(亲水性化合物)。因也有一次和二次脱水，故为混合物。脂肪酸品种和数量不同分为：见表格。应用：由于分子中含有大量亲水性的聚氧乙烯基，所以亲水性大大增加，为水溶性表面活性剂，用作增溶剂、水包油型乳化剂、分散剂和润湿剂。3、其他：①聚氧乙烯脂肪酸脂：系聚乙二醇与长链脂肪酸缩合而成的酯。商品名为卖泽类[Myrj]。该类表面活性剂的水溶性和乳化性很强，常作为油/水型乳化剂；②聚氧乙烯脂肪醇醚，其商品名为苄泽(Brij)；③聚氧乙烯-聚氧丙烯共聚物：又称泊洛沙姆，国外的商品名普朗尼克。由聚氧乙烯和聚氧丙烯聚合而成。常用的有泊洛沙姆188，是一种O/W型乳化剂，是目前能应用于静脉注射乳剂的一种合成乳化剂，用泊洛沙姆188作乳化剂的的乳剂能耐受热压灭菌和低温冰冻。应用：对皮肤无刺激和过敏性，对粘膜刺激性很大，毒性中较小，可用于静脉注射剂的乳化剂。三、表面活性剂的特性（一）胶团的形成1.临界胶团浓度：当浓度达到一定值时，表面活性剂分子中非极性部分会自相结合，形成聚集体，使憎水基向里、亲水基向外，这种多分子聚集体称为胶团临界胶束浓度（criticalmicellconcentration,CMC）：表面活性剂分子缔合形成胶束的最低浓度。一般性成交团的临界浓度在0.02-0.5﹪.单4位体积内胶团数量几乎与表面活性剂的总浓度成正比。到达临界角团浓度时，分散系统由真溶液变成胶体溶液，同时会发生表面张力降低，增溶作用增强，起泡性能和去污能力加大，渗透压、导电度、密度和年度等突变，出现丁达尔现象等理化性质变化。2.胶团的结构：表面活性剂的浓度不同，所形成的胶团的结构不同，当表面活性剂在一定浓度范围内时（稍高于CMC值），在溶液中的胶团成球状结构，随着表面活性剂的浓度的增加，球状结构转变成具有更高分子缔合数的的棒状胶团，浓度进步增大，则胶团合并为板状或层状胶团。（二）亲水亲油平衡值1.概念亲水亲油平衡值(hydrophile-lipophilebalance，HLB)系表面活性剂分子中亲水和亲油基团对油或水的综合亲合力，是用来表示表面活性剂的亲水亲油性强弱的数值。表面活性剂的（HLB)值越高，其亲水性越强；表面活性剂的HLB)值越低，亲油性越强。根据经验，将表面活性剂的HLB值范围限定在0-40，其中非离子型表面活性剂的HLB值在0-20。不同的HLB的表面活性剂有不同的用途HLB值在3~8的表面活性剂适合作W/O型乳化剂；HLB值在8~16的表面活性剂适合作O/W型乳化剂；HLB值在15~18的表面活性剂适合作增溶剂；HLB值在7~9的表面活性剂适合作润湿剂。2.计算非离子表面活性剂的HLB值有加和性，可以使用下面这个公式进行计算：HLBab=（HLBaWa+HLBb/Wb）/（Wa+Wb）公式中HLBa是A表面活性剂的HLB值，Wa是A表面活性剂的量（重量或比重量），HLBb是B表面活性剂的HLB值，Wb是B表面活性剂的量（重量或比重量）,HLBab是混合表面活性剂的HLB值.常用表面活性剂的HLB值见教材19页2-2表。同学自己算一下书中19页的，看看会不会（三）表面活性剂的增溶作用1.胶束增溶增容指溶液中的表面活性剂达到CMC后，能使溶质在原饱和浓度的基础上增加其溶解度的作用。这里起到增容作用的表面活性剂称增溶剂，被增容的物质称增溶质。一些挥发油、脂溶性维生素、甾体激素等许多难溶性药物常借此增溶，形成澄明溶液及提高浓度。胶团增溶体系是热力学稳定体系也是热力学平衡体系。在CMC以上，随着表面活性剂用量的增加，胶团数量增加，增溶量也相应增加。当表面活性剂用量固定而增溶又达到平衡时，增溶药物达到饱和的浓度即为最大增溶浓度(maximumadditiveconcentration,MAC)。表面活性剂CMC及缔合数不同，增溶MAC就不同。CMC越低、缔合数越多，MAC就越高。2.温度对增溶的影响①影响胶束的形成②影响增溶质的溶解5③影响表面活性剂的溶解度对于离子表面活性剂，温度上升主要是增加增溶质在胶束中的溶解度以及增加表面活性剂的溶解度。krafft点：当温度升高至某一温度时，离子表面活性剂在水中的溶解度急剧升高，该温度称为krafft点，相对应的溶解度即为该离子表面活性剂的临界胶束浓度(CMC)。krafft点是离子表面活性剂的特征值，krafft点越高，则CMC越小。krafft点亦是离子表面活性剂应用温度的下限，即只有高于krafft点，表面活性剂才能更大地发挥作用。起昙与昙点：含聚氧乙烯基的非离子表面活性剂的溶解度，随温度的升高而增大，当达到某一温度后，其溶解度急剧下降，溶液变浑浊或分层，但冷却后又恢复澄明这种溶液有澄明变浑浊的现象称为起昙现象，起昙现象发生的温度称为昙点（浊点）。昙点是非离子表面活性剂的特征值，昙点在70-100，但有的含聚氧乙烯基的表面活性剂就没有昙点，像聚氧乙烯聚