聚乙二醇-聚己二酸酐的合成

第1期化學(xué)世界聚乙二醇聚己二酸酐的合成李先紅,崔萍,王高芳(襄樊學(xué)院化學(xué)與生物科學(xué)系,潮北襄樊441053)摘要:采用熔融縮聚法合成了PEG(1)-己二酸酐(2)聚合物?？疾榱朔磻獪囟?、反應時(shí)間、真空度及物料配比等因素的影響,實(shí)驗結果表明:在反應溫度為200°C,反應時(shí)間為90min,真空度22.7Pa,n(1):n(2)=1:20條件下,聚合物的相對分子質(zhì)量達6000以上。通過(guò)rTIR對合成產(chǎn)物進(jìn)行了表征。關(guān)鍵詞:聚乙二醇;己二酸酐;聚乙二醇聚己二酸酐;合成中圖分類(lèi)號:TQ323.4文獻標識碼:A文章編號:0367-6358(2007)01-023-03Synthesis of Poly(PEG-adipic anhydride)LI Xian-hong, CUI Ping, WANG Gao-fangDepartment of Chemistry and Biological Science, Xiangfan University, Hubei Xiangfan 441053, China)Abstract: Poly(PEG(1)-adipic anhydride(2))was synthesized by melt polycondensation. The affects of vacuumtemperature, reaction time and molar ratio of the raw materials on the reaction were studied. The experimental resultsshowed that the optimum conditions were as follows: the reaction temperature was 200C, the reaction time was 90 min,thevacuum was 22. 7the molar ratio of (1)to(2)was 1: 20. Under these conditions, the molecular weight of theproduct can be aboThe polymer was characterized by means of FTIP.Key words: polyethylene glycol; adipic anhydride; PEG-polyadipic anhydride; synthesis聚酸酐是一類(lèi)新型的醫用高分子材料,分子中好、無(wú)毒、免疫原性低等特點(diǎn),可通過(guò)腎排出體外,在含有的酸酐鍵具有不穩定性,能水解成羧酸,具有生體內不會(huì )有積累。常用來(lái)修飾蛋白質(zhì)、多肽、酶等生物降解特性。聚酸酐對生物體具有良好的相容性,化藥物4和生物醫用材料。經(jīng)過(guò)PEG修飾,從降解過(guò)程只發(fā)生在材料的表面。用作醫藥材料(如而將PEG許多優(yōu)異性能賦予被修飾的物質(zhì)。通過(guò)藥物載體材料、組織替代材料)可在藥物釋放完后降聚乙二醇與二酸單體共聚合,將聚乙二醇引入到聚解成小分子參與代謝或直接排出體外2。目前合酸酐主鏈上?？赏鬯狒械偷牟ＡЩ瘻囟群徒Y晶成出的脂肪族聚酸酐有聚癸二酸酐(PAS)、聚已二性,并加速聚合物的降解速度。該實(shí)驗以己二酸和酸酐(PPA)、聚十二酸酐(PDA)、富馬酸酐(PFA)等。PEG為原料合成了PEG聚己二酸酐,用紅外光譜進(jìn)目前合成的各種聚酸酐主要是期望得到具有溶解性行表征,并探討了反應溫度、反應時(shí)間、真空度等對好,熔點(diǎn)和降解速率適中,機械加工性能優(yōu)良,降解聚合反應的影響。速率在降解過(guò)程中保持不變的高性能生物材料。1實(shí)驗PEG作為一種兩親性聚合物,PEG既可溶于水,1.1主要試劑與儀器又可溶于絕大多數的有機溶劑,且具有生物相容性聚乙二醇(2000),日本進(jìn)口分裝;已二酸,乙酸收稿日期:200605-25;修回日期:200609基金項目:湖北省教育廳重點(diǎn)科研項目(2001A69005)作者簡(jiǎn)介;李先紅(1963-),女高級工程師,主要從事化學(xué)合成的教學(xué)和科研工作?；瘜W(xué)世界2007酐,馬來(lái)酸酐,上?；瘜W(xué)試劑有限公司; NEXUS470洗液流出速度為1mL/min,相對分子質(zhì)量及其分布型傅里葉紅外光譜儀,美國 Nicole公司; Waters510以聚苯乙烯標準樣品為基準進(jìn)行計算。型凝膠滲透色譜儀(GPC),美國。2結果與討論12聚合物的制備2.1紅外光譜表征1.21雙端羧基聚乙二醇( CT-PEG)的制備6聚合物在R圖譜中比較典型的特征峰是酸酐稱(chēng)取一定量的聚乙二醇、馬來(lái)酸酐和催化劑吡中羰基的雙峰,分別位于1806cm1,1735cm1啶于帶有冷疑管、攪拌、測溫和通N2保護的四口瓶2950、2870cm'為C-H特征吸收峰,1240、1180中混合,通入N2,加熱,在170C下反應約6h后冷cm為C—0的吸收峰,110、%60cm為聚乙二醇卻至室溫,分離出產(chǎn)物。產(chǎn)物用乙醚萃取提純3次,鏈段的特征吸收峰。去除掉未反應的馬來(lái)酸酐。所得產(chǎn)物為棕色固體。2,2影響聚合物相對分子質(zhì)量的因素產(chǎn)物通過(guò)洗滌、萃取或重結晶將未反應的馬來(lái)酸酐聚合物的制備將酸酐預聚物通過(guò)高真空熔融縮分離。產(chǎn)率:86.7%。聚來(lái)實(shí)現的。影響聚合物相對分子質(zhì)量的因素比較IR(KBr,νlcm-)179,1728(酸基中羰基的特多,如單體純度,聚合溫度,聚合時(shí)間,真空度等?，F征吸收峰;1639(C=C鍵的伸縮振動(dòng)峰)。分述如下12.2預聚物的制備22,1聚合溫度對相對分子質(zhì)量的影響1.22.1 CT-PEG預聚物(1)的制備反應溫度是熔融縮聚反應很重要的因素之一。取10g二元酸單體與150mL的乙酸酐,回流反較高的聚合溫度有利于聚合反應的進(jìn)行,但溫度太應30~60min,反應結束后,除去部分乙酸酐,將溶高又會(huì )產(chǎn)生副反應,降低了相對分子質(zhì)量。表1列液濃縮一半。剩余液置0°下放置一段時(shí)間后,有出了反應時(shí)間為90min,真空度為2.7Pa時(shí),分別固體析出,過(guò)濾收集固體,將固體置干燥的乙醚中攪在不同溫度條件下聚合反應所得數據。結果表明,拌,除去少量的乙酸酐殘余液,過(guò)濾,干燥,得產(chǎn)物在保持其他條件不變的情況下,聚合物的相對分子1。產(chǎn)率:69.5%。質(zhì)量隨著(zhù)溫度的升高而增加,當聚合溫度達到IR(KBr,y=/cm)1812,1742(酸酐的羰基吸收200°C時(shí),相對分子質(zhì)量達到最大。但是溫度再升峰);1730cm-為酯基中羰基的特征吸收峰高,聚合物相對分子質(zhì)量反而下降,這可能是因為溫1.222己二酸酐(2)的制備度太高,聚合過(guò)程產(chǎn)生了副反應終止了聚合,比如分分別取05mol已二酸與500mL乙酸酐,在N2子間酸酐鍵交換等。保護下回流反應4h,待反應液冷卻后,用旋轉蒸發(fā)表1聚合溫度對相對分子質(zhì)量的影響儀在60°C蒸去乙酸及多余的乙酸酐,剩余液在室溫反應溫度PCMw/M下變成乳白色塊狀固體。向該固體中加入少量的鋅粉作催化劑,減壓(45Pa)蒸餾,收集60-130°C之間82的餾分,得到含有少量白色固體的淡黃色液體,過(guò)濾除去白色沉淀(己二酸),濾液再次減壓蒸餾282.2.2聚合時(shí)間對相對分子質(zhì)量的影響Pa),收集80°C餾分,得產(chǎn)物2。產(chǎn)率:65%表2列出了反應溫度為200°C,真空度為22.7IR(KBr,v=lem2)180,1751(酸酐的羰基吸收Pa時(shí),分別在不同反應時(shí)間下聚合反應所得數據。峰)。結果表明,反應時(shí)間越長(cháng),反應進(jìn)行的程度越大,聚123聚合反應合物相對分子質(zhì)量越高。當反應一定時(shí)間后,再延按照一定摩爾配比,將兩種預聚物在氮氣保護長(cháng)反應時(shí)間,相對分子質(zhì)量增加不大,甚至有所下下加入聚合管中,置于200°油浴,在25Pa以下聚降。而且反應時(shí)間過(guò)長(cháng),產(chǎn)物的顏色加深。合90min,粗產(chǎn)品溶于CHCl3,在干燥乙醚中沉淀得2.2.3真空度對相對分子質(zhì)量的影響到PEG聚己二酸酐。熔融縮聚反應中真空度對聚合物相對分子質(zhì)量1.3聚合物表征起著(zhù)重要的影響,表3列出了200°C的溫度下,不同采用KBr壓片法,測定紅外光譜。真空度時(shí),1和2聚合90min的相對分子質(zhì)量。結相對分子質(zhì)量(M)及其分布測試:用GPC使用果表明,真空度越高,聚合物的相對分子質(zhì)量越大。1期化學(xué)世界物的重均相對分子質(zhì)量達到62703結論衰2聚合時(shí)間對相對分子質(zhì)量的影響3.1在反應溫度為200°C,反應時(shí)間為90min反應時(shí)間/minMw/M,真空度為227Pa,n(1):n(2)=1:20時(shí),聚合物的452相對分子質(zhì)量達6000以上。32通過(guò)IR對合成產(chǎn)物進(jìn)行了表征,基本表明該產(chǎn)物為目標化合物。表3真空度對相對分子質(zhì)量的影響真空度/Pa參考文獻naterials in drug delivery and tissue1,45engineering: one laboratorys experience [J]. Acc Chem76280Res,2000,33(2):94[2]陳先紅,鄭建華生物降解高分子材料—聚酸酐的研224物料配比對相對分子質(zhì)量的影響究進(jìn)展[J].高分子材料科學(xué)與工程,2003,19(3):31-34物料配比也是影響聚合物相對分子質(zhì)量的一個(gè)[3]姚日生董岸杰劉永瓊藥用高分子材料[M].北京:重要因素,表4列出了200°C的溫度下,真空度22.7化學(xué)工業(yè)出版社,2003:186-19Pa時(shí),1和2聚合2h的相對分子質(zhì)量。結果表明,[4]常遠唐微鄭仲承,等氨基PEG化試劑的合成及隨著(zhù)己二酸酐量的增加,聚合物相對分子質(zhì)量有所其修飾能力的測定[J].生物化學(xué)雜志,1996,12(4)增加。綜合考慮,選擇物料配比n(1):n(2)=1:20。396-500衰4物料配比對相對分子質(zhì)量的彩響[5]周文孝,袁慶輝聚乙二醇在生化藥物化學(xué)修飾中的應用[J].中國藥學(xué)雜志,1997,32(3):132-1341:2/摩爾比[6]李先紅,崔萍,劉榛榛.雙端羧基聚乙二醇的合成[J].化學(xué)與生物工程,12(10):4243[7]張志琴,蘇新梅,白毓,等功能型二元酸的制備[J1:3065951.34武漢大學(xué)學(xué)報,2004,50(4):463-466(上接第44頁(yè))條件為:醇酸摩爾比1:1.1、催化劑量1.5%、微波功27最優(yōu)化酯化條件的重復率270±10W(根據儀器的技術(shù)指標,功率與電流的從上述討論中得出了最佳反應條件:醇酸摩爾對應關(guān)系(具體功率和電流關(guān)系圖略)輻射時(shí)間20比為1:1.1、催化劑量為15%微波功率為85±3min。產(chǎn)率達95%以上。mA、輻射時(shí)間為20min。按照此條件進(jìn)行重復試驗,結果見(jiàn)表4參考文獻衰4最佳反應條件的量復實(shí)驗結果[1] Kokai Tokkyo Koho. Octadecanoic dodecyl ester[ P].JP: 59次數6152.1984[2] Odawara Kasei K. Octadecanoic dodecyl ester[ P].JP:59145259.19843結論(1)提出了一個(gè)新的觀(guān)點(diǎn):微波對于極性比較(3]張荷麗,葛飛固體超強酸S0/ZO2催化合成硬脂酸月桂醇酯[精細石油化工進(jìn)展,20012(9):46小的高級醇與高級酸的反應有很好的促進(jìn)作用。這[4]馮瑞,魏發(fā)展,馮天瑛,等。硬脂酸月桂醇酯的合成研為微波廣泛應用于有機合成提供了一個(gè)新思路。究[J]河南師范大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版),1994,22(2)(2)微波輻射無(wú)溶劑固態(tài)合成反應時(shí)間短、產(chǎn)率高、無(wú)污染、操作簡(jiǎn)便。較傳統合成方法更優(yōu)越。[5]張力學(xué),丁金昌,谷享杰微波技術(shù)在有機合成中的應(3)對甲苯磺酸對合成硬脂酸月桂醇酯有良好用[J].合成化學(xué),1996,4(1):23-30的催化活性,實(shí)驗后處理簡(jiǎn)單,污染小。便于操作控61李汝雄,王建基綠色溶劑一離子液體的制備與應用[J].化工進(jìn)展,2002,21(1):43-48制[7]李汝雄,王建基無(wú)溶劑有機合成[J].化學(xué)通報,2003,(4)產(chǎn)品經(jīng)紅外光譜、核磁共振氫譜、元素分析測定,被確定為硬脂酸月桂醇酯,熔點(diǎn)為39~41℃。[8]田中孝[日].無(wú)溶劑有機合成[M]北京:化學(xué)工業(yè)出(5)經(jīng)正交分析,合成硬脂酸月桂醇酯的最佳版社