聚乙二醇-聚己二酸酐的合成

第1期化学世界聚乙二醇聚己二酸酐的合成李先红,崔萍,王高芳(襄樊学院化学与生物科学系,潮北襄樊441053)摘要:采用熔融缩聚法合成了PEG(1)-己二酸酐(2)聚合物。考查了反应温度、反应时间、真空度及物料配比等因素的影响,实验结果表明:在反应温度为200°C,反应时间为90min,真空度22.7Pa,n(1):n(2)=1:20条件下,聚合物的相对分子质量达6000以上。通过rTIR对合成产物进行了表征。关键词:聚乙二醇;己二酸酐;聚乙二醇聚己二酸酐;合成中图分类号:TQ323.4文献标识码:A文章编号: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聚酸酐是一类新型的医用高分子材料,分子中好、无毒、免疫原性低等特点,可通过肾排出体外,在含有的酸酐键具有不稳定性,能水解成羧酸,具有生体内不会有积累。常用来修饰蛋白质、多肽、酶等生物降解特性。聚酸酐对生物体具有良好的相容性,化药物4和生物医用材料。经过PEG修饰,从降解过程只发生在材料的表面。用作医药材料(如而将PEG许多优异性能赋予被修饰的物质。通过药物载体材料、组织替代材料)可在药物释放完后降聚乙二醇与二酸单体共聚合,将聚乙二醇引入到聚解成小分子参与代谢或直接排出体外2。目前合酸酐主链上。可望聚酸酐有低的玻璃化温度和结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。该实验以己二酸和酸酐(PPA)、聚十二酸酐(PDA)、富马酸酐(PFA)等。PEG为原料合成了PEG聚己二酸酐,用红外光谱进目前合成的各种聚酸酐主要是期望得到具有溶解性行表征,并探讨了反应温度、反应时间、真空度等对好,熔点和降解速率适中,机械加工性能优良,降解聚合反应的影响。速率在降解过程中保持不变的高性能生物材料。1实验PEG作为一种两亲性聚合物,PEG既可溶于水,1.1主要试剂与仪器又可溶于绝大多数的有机溶剂,且具有生物相容性聚乙二醇(2000),日本进口分装;已二酸,乙酸收稿日期:200605-25;修回日期:200609基金项目:湖北省教育厅重点科研项目(2001A69005)作者简介;李先红(1963-),女高级工程师,主要从事化学合成的教学和科研工作。化学世界2007酐,马来酸酐,上海化学试剂有限公司; NEXUS470洗液流出速度为1mL/min,相对分子质量及其分布型傅里叶红外光谱仪,美国 Nicole公司; Waters510以聚苯乙烯标准样品为基准进行计算。型凝胶渗透色谱仪(GPC),美国。2结果与讨论12聚合物的制备2.1红外光谱表征1.21双端羧基聚乙二醇( CT-PEG)的制备6聚合物在R图谱中比较典型的特征峰是酸酐称取一定量的聚乙二醇、马来酸酐和催化剂吡中羰基的双峰,分别位于1806cm1,1735cm1啶于带有冷疑管、搅拌、测温和通N2保护的四口瓶2950、2870cm'为C-H特征吸收峰,1240、1180中混合,通入N2,加热,在170C下反应约6h后冷cm为C—0的吸收峰,110、%60cm为聚乙二醇却至室温,分离出产物。产物用乙醚萃取提纯3次,链段的特征吸收峰。去除掉未反应的马来酸酐。所得产物为棕色固体。2,2影响聚合物相对分子质量的因素产物通过洗涤、萃取或重结晶将未反应的马来酸酐聚合物的制备将酸酐预聚物通过高真空熔融缩分离。产率:86.7%。聚来实现的。影响聚合物相对分子质量的因素比较IR(KBr,νlcm-)179,1728(酸基中羰基的特多,如单体纯度,聚合温度,聚合时间,真空度等。现征吸收峰;1639(C=C键的伸缩振动峰)。分述如下12.2预聚物的制备22,1聚合温度对相对分子质量的影响1.22.1 CT-PEG预聚物(1)的制备反应温度是熔融缩聚反应很重要的因素之一。取10g二元酸单体与150mL的乙酸酐,回流反较高的聚合温度有利于聚合反应的进行,但温度太应30~60min,反应结束后,除去部分乙酸酐,将溶高又会产生副反应,降低了相对分子质量。表1列液浓缩一半。剩余液置0°下放置一段时间后,有出了反应时间为90min,真空度为2.7Pa时,分别固体析出,过滤收集固体,将固体置干燥的乙醚中搅在不同温度条件下聚合反应所得数据。结果表明,拌,除去少量的乙酸酐残余液,过滤,干燥,得产物在保持其他条件不变的情况下,聚合物的相对分子1。产率:69.5%。质量随着温度的升高而增加,当聚合温度达到IR(KBr,y=/cm)1812,1742(酸酐的羰基吸收200°C时,相对分子质量达到最大。但是温度再升峰);1730cm-为酯基中羰基的特征吸收峰高,聚合物相对分子质量反而下降,这可能是因为温1.222己二酸酐(2)的制备度太高,聚合过程产生了副反应终止了聚合,比如分分别取05mol已二酸与500mL乙酸酐,在N2子间酸酐键交换等。保护下回流反应4h,待反应液冷却后,用旋转蒸发表1聚合温度对相对分子质量的影响仪在60°C蒸去乙酸及多余的乙酸酐,剩余液在室温反应温度PCMw/M下变成乳白色块状固体。向该固体中加入少量的锌粉作催化剂,减压(45Pa)蒸馏,收集60-130°C之间82的馏分,得到含有少量白色固体的淡黄色液体,过滤除去白色沉淀(己二酸),滤液再次减压蒸馏282.2.2聚合时间对相对分子质量的影响Pa),收集80°C馏分,得产物2。产率:65%表2列出了反应温度为200°C,真空度为22.7IR(KBr,v=lem2)180,1751(酸酐的羰基吸收Pa时,分别在不同反应时间下聚合反应所得数据。峰)。结果表明,反应时间越长,反应进行的程度越大,聚123聚合反应合物相对分子质量越高。当反应一定时间后,再延按照一定摩尔配比,将两种预聚物在氮气保护长反应时间,相对分子质量增加不大,甚至有所下下加入聚合管中,置于200°油浴,在25Pa以下聚降。而且反应时间过长,产物的颜色加深。合90min,粗产品溶于CHCl3,在干燥乙醚中沉淀得2.2.3真空度对相对分子质量的影响到PEG聚己二酸酐。熔融缩聚反应中真空度对聚合物相对分子质量1.3聚合物表征起着重要的影响,表3列出了200°C的温度下,不同采用KBr压片法,测定红外光谱。真空度时,1和2聚合90min的相对分子质量。结相对分子质量(M)及其分布测试:用GPC使用果表明,真空度越高,聚合物的相对分子质量越大。1期化学世界物的重均相对分子质量达到62703结论衰2聚合时间对相对分子质量的影响3.1在反应温度为200°C,反应时间为90min反应时间/minMw/M,真空度为227Pa,n(1):n(2)=1:20时,聚合物的452相对分子质量达6000以上。32通过IR对合成产物进行了表征,基本表明该产物为目标化合物。表3真空度对相对分子质量的影响真空度/Pa参考文献naterials in drug delivery and tissue1,45engineering: one laboratorys experience [J]. Acc Chem76280Res,2000,33(2):94[2]陈先红,郑建华生物降解高分子材料—聚酸酐的研224物料配比对相对分子质量的影响究进展[J].高分子材料科学与工程,2003,19(3):31-34物料配比也是影响聚合物相对分子质量的一个[3]姚日生董岸杰刘永琼药用高分子材料[M].北京:重要因素,表4列出了200°C的温度下,真空度22.7化学工业出版社,2003:186-19Pa时,1和2聚合2h的相对分子质量。结果表明,[4]常远唐微郑仲承,等氨基PEG化试剂的合成及随着己二酸酐量的增加,聚合物相对分子质量有所其修饰能力的测定[J].生物化学杂志,1996,12(4)增加。综合考虑,选择物料配比n(1):n(2)=1:20。396-500衰4物料配比对相对分子质量的彩响[5]周文孝,袁庆辉聚乙二醇在生化药物化学修饰中的应用[J].中国药学杂志,1997,32(3):132-1341:2/摩尔比[6]李先红,崔萍,刘榛榛.双端羧基聚乙二醇的合成[J].化学与生物工程,12(10):4243[7]张志琴,苏新梅,白毓,等功能型二元酸的制备[J1:3065951.34武汉大学学报,2004,50(4):463-466(上接第44页)条件为:醇酸摩尔比1:1.1、催化剂量1.5%、微波功27最优化酯化条件的重复率270±10W(根据仪器的技术指标,功率与电流的从上述讨论中得出了最佳反应条件:醇酸摩尔对应关系(具体功率和电流关系图略)辐射时间20比为1:1.1、催化剂量为15%微波功率为85±3min。产率达95%以上。mA、辐射时间为20min。按照此条件进行重复试验,结果见表4参考文献衰4最佳反应条件的量复实验结果[1] Kokai Tokkyo Koho. Octadecanoic dodecyl ester[ P].JP: 59次数6152.1984[2] Odawara Kasei K. Octadecanoic dodecyl ester[ P].JP:59145259.19843结论(1)提出了一个新的观点:微波对于极性比较(3]张荷丽,葛飞固体超强酸S0/ZO2催化合成硬脂酸月桂醇酯[精细石油化工进展,20012(9):46小的高级醇与高级酸的反应有很好的促进作用。这[4]冯瑞,魏发展,冯天瑛,等。硬脂酸月桂醇酯的合成研为微波广泛应用于有机合成提供了一个新思路。究[J]河南师范大学学报(自然科学版),1994,22(2)(2)微波辐射无溶剂固态合成反应时间短、产率高、无污染、操作简便。较传统合成方法更优越。[5]张力学,丁金昌,谷享杰微波技术在有机合成中的应(3)对甲苯磺酸对合成硬脂酸月桂醇酯有良好用[J].合成化学,1996,4(1):23-30的催化活性,实验后处理简单,污染小。便于操作控61李汝雄,王建基绿色溶剂一离子液体的制备与应用[J].化工进展,2002,21(1):43-48制[7]李汝雄,王建基无溶剂有机合成[J].化学通报,2003,(4)产品经红外光谱、核磁共振氢谱、元素分析测定,被确定为硬脂酸月桂醇酯,熔点为39~41℃。[8]田中孝[日].无溶剂有机合成[M]北京:化学工业出(5)经正交分析,合成硬脂酸月桂醇酯的最佳版社