化說(shuō)新語(yǔ):聚乙二醇PEG的制備及用途
聚乙二醇 聚乙二醇PEG 乙二醇聚氧乙烯醚 聚氧化乙烯 PEO-LS 聚氧化乙烯(PEO-LS)
2021-02-24
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背景及概述
- 聚乙二醇為環(huán)氧乙烷水解產(chǎn)物的聚合物，無(wú)毒、無(wú)刺激性，廣泛應(yīng)用于各種藥物制劑中。低分子量的聚乙二醇毒性相對(duì)較大，綜合來(lái)看，二醇類(lèi)的毒性相當(dāng)?shù)汀＞垡叶季植繎?yīng)用特別是黏膜給藥可導(dǎo)致刺激性疼痛。在外用洗劑中，本品能增加皮膚的柔韌性，并具有與甘油類(lèi)似的保濕作用。室溫下，級(jí)別為聚乙二醇200～600是液體；級(jí)別為聚乙二醇1000及1000以上是固體。
- 液態(tài)級(jí)別的聚乙二醇是透明、無(wú)色或淡黃色黏性液體，微有異臭。聚乙二醇略有吸濕性，較甘油不易揮發(fā)，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，不易水解破壞，有強(qiáng)親水性。能溶于丙酮、乙醇、苯、甘油和二醇類(lèi)化合物，并能溶解許多水溶性無(wú)機(jī)鹽和水不溶性有機(jī)物；固體級(jí)別的聚乙二醇為白色或近白色，其黏度呈糊狀至蠟樣片狀不一，微有甜味。能溶于丙酮、二氯甲烷、乙醇和甲醇；在脂肪烴和醚中微溶，在脂肪、脂肪油和礦物油中不溶。所有級(jí)別的聚乙二醇均溶于水，聚乙二醇相互間以及與水可以任意比例混合，高分子量的聚乙二醇水溶液可以形成凝膠。
制備
- 工業(yè)上由環(huán)氧乙烷與水，或由乙二醇經(jīng)分步反應(yīng)制取聚乙二醇，制備分子量較大的聚合物時(shí)，常用分子量較低的聚乙二醇PEG作為引發(fā)劑。
1. 乙二醇合成工藝進(jìn)展
- 目前乙二醇的工業(yè)生產(chǎn)方法主要是石油乙烯經(jīng)氣相氧化得環(huán)氧乙烷，再經(jīng)液相催化水合制得(稱乙烯路線)。非乙烯路線生產(chǎn)乙二醇技術(shù)是CO 和醇先合成草酸酯，再經(jīng)加氫生成乙二醇。主要有兩種合成方法。成電解液時(shí)，電流效率達(dá)到90 %，乙二醇含量由15 %～ 20 %提高到23 %。
1）甲醛偶聯(lián)法
- 將30 %的甲醛水溶液與等體積的氫氧化鈉溶液混合，將此混合液滴入裝有沸石催化劑的固定床反應(yīng)器內(nèi)，反應(yīng)器上部及下部為瓷環(huán)，用電感應(yīng)加熱，控制反應(yīng)條件為溫度94 ℃，壓力0.1kPa、空速(LHS V)1.21~2.36，在此條件下縮合，甲醛轉(zhuǎn)化率100 %，生成乙醇醛的選擇性為75 %。
- 美國(guó)Du Pont 公司在1968 年工業(yè)化的方法是使HCHO 與CO 在硫酸溶液中，在150~225 ℃，50～ 100MPa 下反應(yīng)生成乙醇酸，再在210~215 ℃、3kPa 下催化加氫制取乙二醇。目前改進(jìn)的制法是采用多聚甲醛，在三乙胺催化劑存在下，使多聚甲醛、水和二氧雜環(huán)己烷于高壓釜內(nèi)，在氫壓10MPa 和150 ℃下反應(yīng)3h 后，一步反應(yīng)生成乙二醇，其中乙二醇占17.9 %，甘油占16.1 %，1，2，3，4 -丁四醇占5.5 %。改進(jìn)后的工藝使二步并為一步完成，用三乙胺代替了硫酸，大大減輕了設(shè)備腐蝕性，反應(yīng)壓力也大幅度降低，副產(chǎn)甘油也是有用的產(chǎn)品。
2. 聚乙二醇的合成
- 聚合反應(yīng)可采用氣相或液相聚合，工業(yè)上大都采用液相聚合，用氫氧化鈉或氫氧化鉀做催化劑，反應(yīng)在裝有循環(huán)泵和外熱交換器的鋼質(zhì)反應(yīng)器或帶機(jī)械攪拌的間歇反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行。
藥理作用
- 大分子聚乙二醇(4000)是線性長(zhǎng)鏈聚合物，通過(guò)氫鍵固定水分子，使水分保留在結(jié)腸內(nèi)，增加糞便含水量，進(jìn)而軟化糞便，恢復(fù)糞便體積和重量至正常，促進(jìn)排便的最終完成，從而改善便秘癥狀。
適應(yīng)癥
- 臨床主要用于成人便秘的對(duì)癥治療；術(shù)前腸道清潔準(zhǔn)備；腸鏡、鋇灌腸及其他檢查前的腸道清潔準(zhǔn)備。
其他用途及市場(chǎng)
- 聚乙二醇除用于多種藥物制劑，如注射劑、局部用制劑、眼用制劑、口服和直腸用制劑外，聚乙二醇作為相轉(zhuǎn)移催化劑，目前已獲得廣泛應(yīng)用。它具有螺旋結(jié)構(gòu)，可折疊成不同大小的空穴，能與不同半徑的離子絡(luò)合而進(jìn)行相轉(zhuǎn)移催化反應(yīng)，亦可作Williamson 的相轉(zhuǎn)移催化劑，操作極為方便。
- 聚乙二醇具有水溶性，對(duì)多種藥物具有優(yōu)良的溶解性能，廣泛用于軟膏基質(zhì)和活性組分的載體。固體聚乙二醇可作為水溶性的栓劑基質(zhì)，聚乙二醇具有廣泛的配伍性，可作為許多藥物制劑的媒介物和粘合劑，聚乙二醇具有增容作用，適用于各種優(yōu)質(zhì)化妝品的生產(chǎn)。
- 聚乙二醇還可用作非油脂潤(rùn)滑劑、噴發(fā)劑中的柔軟劑與抗靜電劑、制皂的乳化助劑和增塑劑等。聚乙二醇經(jīng)交聯(lián)后吸收自身重量10~100 倍的水份，在必要時(shí)又能釋放出來(lái)，利用這一特性，可作為高吸水樹(shù)脂使用。聚乙二醇能與許多物質(zhì)形成締合型絡(luò)合物，如酚醛樹(shù)脂、木質(zhì)素衍生物、聚羧酸、聚脂等，形成的絡(luò)合物拓展了它在新領(lǐng)域的應(yīng)用。
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