По химической природе эмульгаторы делятся на 3 класса: вещества с дифильным строением молекул, высокомолекулярные соединения, неоргани­ческие вещества.

По способу получения эмульгаторы могут быть синтетические, полу- синтетические и природные. Последние подразделяются на эмульгаторы жи­вотного и растительного происхождения.

Эмульгаторы можно разделить на низкомолекулярные и высокомолекулярные. К высокомолекулярным относится желатин, белки, поливиниловые спирты, полисахариды растительного и микробного происхождения и др. На поверхности раздела фаз они образуют трехмерную сетку с определенными параметрами и стабилизируют эмульсии за счет создания структурно­механического барьера в объеме дисперсионной среды. Наибольшее значение в качестве эмульгаторов имеют низкомолекулярные ПАВ.

По способности к ионизации в воде их делят на 4 класса' анионные, ка­тионные, амфолитные и неионогенные.

АНИОННЫЕ ПАВ содержат в молекуле полярные группы и диссоции­руют в воде с образованием огрицательно заряженных длинноцепочечных органических ионов, определяющих их поверхностную активность. Из ани­онных ПАВ для стабилизации фармацевтических эмульсий используют мыла (соли высших жирных кислот) и натриевые соли сульфоэфиров высших жир­ных спиртов, например, натрия лаурилсульфат. Свойства анионных ПАВ за­висят от природы катиона. Натриевые, аммониевые и триэтаноламиновые со­ли растворимы в воде и служат эмульгаторами м/в, а мыла с такими катиона­ми, как кальций, магний, алюминий и железо в воде нерастворимы и являют­ся эмульгаторами в/м.

КАТИОННЫЕ ПАВ диссоциируют в воде с образованием положитель­но заряженных органических ионов, определяющих их поверхностную ак­тивность. Катионоактивные ПАВ. особенно соли четвертичных аммониевых и пиридиниевых соединений, обладают сильным бактерицидным действием. Наибольшее применение в фармации и^ этого класса ПАВ нашли бензалко- ний хлорид, цетилпиридиний хлорид, этоний.

НЕИОНОГЕННЫЕ ПАВ не образуют ионов. Растворимость их в воде определяйся наличием полярных групп с сильным сродством к воде. К этому классу ПАВ относятся высшие жирные спирты и кислоты, сложные эфиры гликолсй и жирных кислот, спены (эфиры высших жирных кислот и сорбита). Наиболее распространены такие неионные эмульгаторы м/в, как полиокси- этиленгликолевые эфиры высших жирных спиртов, кислот, спенов - это ТВИН- 80, препарат ОС-20. Из эмульгаторов в/м наиболее часто применяются пентол, эмульгатор Т-2, МГД, МД, спирты синтетические жирные первичные фракции С 16"С21‘

К неионогенным ПАВ относятся также жиросахара, которые в зависи­мости от строения молекул могут выполнять роль эмульгаторов с образова­нием эмульсий типа м/в или в/м.

АМФОЛИТНЫЕ ПАВ содержат несколько полярных групп; в воде в за­висимости от pH они могут ионизироваться с образованием либо длинноце­почечных анионов, либо катионов, что придает им свойства анионных или катионных ПАВ. Амфолитные ПАВ обычно содержат одновременно амино­группу с сульфоэфирной, карбоксильной или сульфонатной группами. Ти­пичными представителями этого класса ПАВ являются бетаин и лецитин.

Среди синтетических ПАВ менее токсичны неионогенные ПАВ, катионные - самые токсичные, анионные ПАВ занимают промежуточное положение. Вопрос о раздражающем действии ПАВ на кожу и слизистые оболочки является очень важным при создании мягких лекарственных форм и эмульсий для парен игрального питания.

ПАВ содержат в молекуле одновременно гидрофильные и гидрофобные группы, т.е. обладают дифильным строением. Полярная (гидрофильная) группа - это функциональная группа с дипольным моментом, имеющая срод­ство к полярным средам и обусловливающая растворимость ПАВ в воде.

При попадании ПАВ в воду полярные группы сольватируются, а неполярные алкильные цепи окружаются льдоподобной структурой воды. Изме­нение структуры воды в сторону увеличения ее кристалличности приводит к уменьшению энтропии системы. Поэтому возникает движущая сила, вытес­няющая неполярную часть молекул ПАВ из воды. Этим обусловлены эффект адсорбции ПАВ на границе раздела фаз с понижением межфазной энергии и мицеллообразования - фазовый переход из молекулярного в коллоидно- мицеллярное состояние, который происходит при критической концемтрации мщеллообрачованш (ККМ). В зависимости от концентрации ПАВ форма ми­целл меняется.

Гидрофильно-липофильный баланс эмульгаторов и методы его определения

Свойства ПАВ зависят не только от общей величины гидрофильной и липофильной час1ей их молекул, но также и от соотношения между ними, ко­торое выражается через ГИДРОФИЛЬНО-ЛИПОФИЛЬНЫЙ БАЛАНС (ГЛБ).

ГЛБ был введен для характеристики неионогенных ПАВ и показывал для них 1/5 массового процентного содержания гидрофильной части в моле­куле. ГЛБ 0 имеют неионные полностью липофильные вещества, например, углеводороды. ГЛБ 20 присущ неионным полностью гидрофильным продук­там, например, полиэтиленгликолями (ПЭГ), которые еще иногда называют полиэтиленоксидами (ПЭО). ПАВ с различной степенью оксиэтилирования имеют промежуточные значения ГЛБ, которые могут быть вычислены, если известно содержание в молекуле ПАВ полиэтиленоксида: ГЛБ =Е +5 где Е - процентное массовое содержание гидрофильной части.

Величина ГЛБ тесно связана со свойствами ПАВ и областью их приме­нения. IIAB с ГЛБ 1,5-3 - пеногасители, 3-6 - эмульгаторы типа в/м, 7-9 - сма­чиватели, 8-18 - эмульгаторы типа м/в, 13-15 - пенообразователи, 15-18 - со­любилизаторы.

Все методы определения Г’ЛБ можно разделить на:

-расчетные по формулам, которые базируются на молекулярной структуре ПАВ,

-экспериментальные или косвенные, основаны на измерении каких-либо свойств или параметров ПАВ, связанных с их ГЛБ, и позволяющих его вычислить.

Из расчетных методов наиболее широкое распространение получил МЕТОД ДЭВИСА, согласно которому различные функциональные группы и сочетания атомов, входящих в молекулы ПАВ, имеют определенные гидро­фильные коэффициенты, которые называются "групповыми числами". Они положительны для гидрофильных групп и отрицательны для липофильных.

МЕТОД GRIFFINA основан на нескольких уравнениях, которые он вы­вел для НПАВ, где за основу взята их молекулярная структура. Эти уравне­ния отражают процентное весовое содержание гидрофильных и липофильных групп в молекуле ПАВ.

Для легкоокисляющихся эфиров^кирных кислот ГЛБ может быть рас­считан по формуле: ГЛБ = 20 (1-40/Кч) где 40 - число омыления эфиров;

Кч - кислотное число жирной кислоты.

Для трудноомыляемых эфиров, например, оксиэтилированных произ­водных Griffin предложил другую формулу расчета: ГЛБ = (E+P)/5

где Р - весовой процент гидрофильной части, приходящийся на много­атомный спирт (глицерин, сорбит и др.);

Е - весовой процент полиэтиленоксидной части

В случае эфиров, гидрофильная часть которых состоит только из одно­го полиэтиленоксидного остатка, например оксиэтилированных кислот и од­ноатомных жирных спиртов, формула приобретает вид:

ГЛБ = (М.в. гидрофильной части 100) /5М.в.ПАВ = Е/5

К расчетным методам относятся также методы KAWAKAMI, МОСЖЕ- ВЕ1Х и др.

Система ГЛБ рекомендуется для оценки области применения ПАВ, их возможных свойств и способствует эффективной организации поиска опти­мальных эмульгирующих составов. При этом суммарный ГЛБ смеси ПАВ можно рассчитать по формуле: ГЛБ смеси ПАВ = (X^ ГЛБ /+ ГЛБ^ /100 где Х| и Х2 - процентное содержание первого и второго ПАВ в смеси.

ГЛБ( и ГЛБ₂ - гидрофильно-липофильный батане первого и второго эмульгатора.

К экспериментальным методам определения ГЛБ относятся:

1.Методы, основанные на растворимости ПАВ, которые подразделяются на определение растворимости ПАВ и водное титрование.

2.Хроматографические методы: хроматография на бумаге и газожидкостная.

3.Методы, основанные на определении некоторых поверхностно-активных и коллоидно-мицеллярных свойств ПАВ:

а) определение ГЛБ ПАВ на основании коэффициента межфазного на­тяжения;

б) определение ГЛБ с помощью коэффициента растекания;

в) определение ГЛБ по критической концентрации мицеллообразования (ККМ).

4.Определение ГЛБ по температуре помутнения растворов ПАВ.

5.Определение ГЛБ по тестам эмульгирования и инверсии фаз эмульсий.

6.Определение ГЛБ по диэлектрической константе.