双端氨基聚乙二醇制备工艺优化及表征

柏 猛，叱干家助，曹 伟，纪 桢

(安康学院 化学化工学院化工系，陕西 安康 725000)

聚乙二醇(Polyethylene glycol，PEG)，其结构式是H(OCH2CH2)nOH，是由环氧乙烷与水或乙二醇逐步加成聚合而成，是相对分子质量不同的PEG高聚物总称。由于其良好的生物相容性，无免疫原性,亲水性[1-2],PEG及其衍生物常常在化妆品、医药及建筑等行业作为保湿剂、乳化剂、载体修饰剂、抗体拮抗剂使用，对人们的健康生活具有重要的意义[3]。由于其双端羟基反应活性较低，不易发生反应，故此在其衍生物的合成研究应用中，主要采用不同的活性基团取代其羟基，例如：羧基、对甲苯磺酸基、醛基、氨基等[4-12]。本研究采用对甲苯磺酸酯法对其羟基进行活化，并采用水热法与氨水反应，合成双端氨基聚乙二醇[6-7]，并对其合成工艺路线进行优化，为今后工业化生产提供理论参考。

1 实验部分

1.1 化学试剂及仪器

聚乙二醇6000(PEG-6000)购自广东光华化学厂有限公司，二氯甲烷(CH2Cl2)、吡啶、四氢呋喃(THF)、乙醚购自天津市百世化工有限公司，对甲苯磺酰氯(TsCl)购自成都市科龙化工试剂厂，碳酸氢钠、氢氧化钠购自西安拓荣化工科技有限公司，氨水25%～28%购自天津市天力化学试剂有限公司，盐酸(12 mol/L)购自郑州龙达化工产品有限公司。所有试剂均为分析纯。

FT-IR200傅立叶红外光谱仪(美国Nicolet公司)；KH-150反应釜(西安安泰仪器科有限公司)；AVANCF 300MHz型超导傅立叶数字化核磁共振仪(德国Bruker公司)，CDCl3为溶剂，TMS为内标；DMSO为溶剂，TMS为内标。

1.2 实验步骤

图1 聚乙二醇二胺(PEG-bis-amino)合成工艺

1.2.1 PEG-bis-amino合成

取4.2 g PEG6000溶于CH2Cl2，按物质的量比加入一定量的TsCl和吡啶，充分混合，25℃反应24 h，用3 mol/L的HCl洗涤3次，取上清液(有机层)，有机层加入过量碳酸氢钠搅拌，过滤，滤液蒸干得到白色粉末状PEG-対苯磺酸酯粗品(PEG-OTs),将PEG-OTs在室温下溶于THF中，加入过量乙醚在0℃下冷冻12 h，析出大量沉淀后过滤，回收乙醚，再将过滤后的固体减压干燥后，放于高压釜中，加入过量氨水，于140℃左右密闭反应约6 h后，冷却至室温，再用CH2Cl2多次萃取水相(上层为有机相)，合并有机相后加入氢氧化钠水溶液，搅拌4 h，用蒸馏水多次洗涤至中性pH值=7，真空干燥得到白色固体，即为PEG-bis-amino。

1.2.2 红外光谱

取合成的PEG-bis-amine样品，与KBr压片，在傅立叶红外光谱仪(FTIR)上，检测其红外光谱，并和PEG6000的谱图进行比较。

1.2.3 正交试验设计

根据文献资料[6-7]的实验结果表明，PEG与TsCl的物质的量比(PEG∶TsCl)、温度及反应时间对PEG-bis-amino的产率影响较大，因此进行L9(33)正交设计，即3因素3水平的正交设计(表1)，确定PEG-bis-amino的最佳工艺。按正交实验设计，共进行9组实验，每组实验重复3次。

表1 PEG-bis-amino合成L9(33)正交实验设计(n=3)

2 实验结果及讨论

2.1 红外光谱

PEG-bis-amine红外光谱(图2A)表明，相较于PEG6000，其在2887 cm-1、1467 cm-1、843cm-1的C-H的伸缩振动、弯曲振动和摇摆振动所形成的特征峰均有减弱；有-NH2在3500 cm-1和3400 cm-1附近有两条弱的吸收带，图2B -NH2在3400 cm-1的吸收强度低于图2A-OH的吸收强度。1957cm-1处形成的峰有可能是PEG-NH2的N-H键的的特征峰。

图2 PEG6000(A)和PEG-bis-amine(B)的红外光谱

2.2 正交设计实验分析

表2 正交设计实验结果分析(Mean±S.D.n=3)

从正交结果中可以看出A2B3C1的反应条件产率最高，即n(PEG)∶n(TsCl)为1∶2的物质的量比配制溶液，当氨基化时间为6 h，温度为140 ℃时所得到双端氨基聚乙二醇的收率最高

为54.28%。实验过程中吡啶为缚酸剂，其一是为了加快酯化反应速率；其二是吡啶本身结构较稳定，并且呈无色透明的溶液状态，不会对反应液与反应物造成不良影响。PEG-OTs与氨水反应生成PEG-bis-amino时，以氢氧化钠为缚酸剂，其作用是加快反应速率并中和过量的对甲苯磺酸。从实验结果看，温度对PEG-bis-amino的产量影响最i大，物质的量比次之，反应时间再次之。

从实际得率上看，与文献[6-7]的得率相比相对较低，可能是由于PEG6000分子量较大，其空间位阻效应影响了产率。

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