发明内容
本发明的目的是提供一种高纯度山梨酯-80(I)的合成方法。高纯度山梨酯-80(I)为失水山梨醇聚氧乙烯醚-20,即失水山梨醇和大约20摩尔倍数的环氧乙烷共聚物,与主要为油酸的脂肪酸(油酸含量大于90%)部分酯化的混合物。
众所周知:高分子聚合物的摩尔倍数不可能是十分严格的具体比例,所以本申请请求保护的聚氧乙烯(20)中的失水山梨醇和环氧乙烷共聚的“20摩尔倍数”是指“大约20摩尔倍数”。
其特征在于,合成步骤为:
首先使山梨醇在酸性催化剂的作用和真空状态下部分失水,得到失水山梨醇(II)。
其次,失水山梨醇(II)在碱性催化剂的作用下,与环氧乙烷聚合,得到失水山梨醇聚氧乙烯醚(III)。
再次,失水山梨醇聚氧乙烯醚(III)与油酸在酯化催化剂作用下反应,再用传统方法精制后,得到聚山梨酯-80(I)。
所述山梨醇失水用的酸性催化剂为硫酸、磷酸、亚磷酸或者是对甲苯磺酸;或者是硫酸、磷酸、亚磷酸的酸式盐,或者是富含氢质子的固体酸;催化剂的加入量为山梨醇重量的0.5~5%;反应温度50~180℃,真空度为700~759mmHg;所得的失水山梨醇羟值为1000~1300mgKOH/g,最好为1050~1200mg KOH/g。
所述失水山梨醇与环氧乙烷聚合所用的碱性催化剂为碱金属(C1~C4)烷氧基化合物、碱金属氢化物或碱金属氢氧化物;催化剂的加入量为山梨醇重量的0.1%~2.0%,优化比例为0.5~1.5%,最好为0.9~1.2%;环氧乙烷与失水山梨醇的重量比为1∶0.15~0.18,最好为1∶0.16~0.17;环氧乙烷与失水山梨醇的反应温度为90~170℃,优化温度为100~150℃,最好为110~120℃。
所述失水山梨醇聚氧乙烯醚的羟值为145~155mgKOH/g,平均分子量为1020~1050。
所述油酸的纯度不小于90%;失水山梨醇聚氧乙烯醚(III)与油酸的重量比为1∶0.28~0.35,最好是1∶0.30~0.33;所用的酯化催化剂为氢氧化钠、磷酸钠、亚磷酸二氢钠、亚磷酸,或者是对甲苯磺酸;催化剂的使用量为失水山梨醇聚氧乙烯醚(III)与油酸重量之和的0.1~2.0%,最好为0.5~1.2%;酯化反应温度随所用催化剂的不同而有所变化,为80~240℃;酯化反应时间通常为6~12小时。
本发明所述的聚山梨酯-80(I)的新合成方法与以往工艺相比有以下优点:
一、本发明聚山梨酯-80(I)生产过程中,失水山梨醇中聚合物(糖苷)含量≤0.5%,聚乙二醇含量≤0.01%,聚氧乙烯油酸酯含量≤0.01%;二是油酸的含量≥90%;三是产品的色度(APHA)≤50。纯度高、有害杂质少、色泽浅等优越性质,使产品的乳化和增溶性能更加完美,产品质量容易达到注射级的要求。
二、本发明合成聚山梨酯-80(I),具有工艺操作方便、可控性强、产品质量容易控制和稳定性好等优点。
三、本发明合成的聚山梨酯-80(I),与市售同类产品相比相同浓度下具有更低的溶血率,作为注射用辅料具有可以预见的、更好的临床使用安全性。
为了进一步说明本发明,列举了比较例,即用传统方法合成聚山梨酯-80;列举了比较例、实施例、进口产品及市售产品溶血性研究数据。为了便于比较,比较例及实施例相关物化数据列于表1;溶血性研究数据和结果列于表2及附图1。
比较例1 聚山梨酯-80的合成
比较例1.1 失水山梨醇单油酸酯的合成
将350g70%山梨醇投入酯化釜中,在100~120℃脱水3h,降温至80℃时,加入2.45g亚磷酸,在750mmHg真空度和105~110℃下搅拌反应5小时,得到失水山梨醇;再在酯化釜中加入440g油酸(纯度95.6%)和5gNa0H,在200℃下进行酯化反应10小时,得到失水山梨醇单油酸酯。
比较例1.2 聚山梨酯-80的合成
将220克失水山梨醇单油酸酯和1.5gKOH投入聚合反应釜中,在110℃下加入环氧乙烷462g,进行加成反应,通过中和、过滤等后处理,得到聚山梨酯-80。
比较例2 聚山梨酯-80的合成
比较例2.1 失水山梨醇单油酸酯的合成
将350g70%山梨醇、480g油酸、2.8g亚磷酸、4.2gNaOH投入酯化釜中,在100~120℃脱水3h,然后逐步升温至230℃下进行酯化反应10小时,得到失水山梨醇单油酸酯。
比较例2.2 聚山梨酯-80的合成
与比较例1.2一致。
表1.相同原料、不同工艺条件下制备的聚山梨酯-80的质量比较
试验例 |
油酸(%) |
糖苷(%) |
聚乙二醇(%) |
聚氧乙烯油酸酯(%) |
羟值(mgKOH/g) |
皂化值(mgKOH/g) |
色度(APHA) |
V25(mm2/s) |
实施例3.1 |
90.5 |
0.15 |
0.006 |
0.004 |
72.80 |
51.20 |
<50 |
355.3 |
实施例3.2 |
90.5 |
0.09 |
0.002 |
未检测出 |
70.20 |
52.30 |
<30 |
358.6 |
实施例3.3 |
90.5 |
0.20 |
0.003 |
0.001 |
71.50 |
51.60 |
<50 |
356.2 |
实施例3.4 |
95.6 |
0.19 |
0.002 |
未检测出 |
70.20 |
52.30 |
<20 |
358.6 |
实施例3.5 |
95.6 |
0.14 |
0.004 |
0.003 |
73.20 |
53.00 |
<20 |
357.5 |
实施例3.6 |
95.6 |
0.14 |
0.005 |
0.003 |
74.10 |
52.80 |
<30 |
360.8 |
实施例3.7 |
90.5 |
0.10. |
0.005 |
0.004 |
71.08 |
52.50 |
<50 |
372.3 |
实施例3.8 |
90.5 |
0.13 |
0.008 |
0.005 |
73.50 |
51.80 |
<50 |
375.5 |
比较例1 |
95.6 |
9.60 |
4.40 |
2.30 |
73.03 |
53.20 |
<300 |
442.1 |
比较例2 |
95.6 |
10.20 |
3.60 |
2.20 |
71.15 |
53.60 |
<450 |
459.6 |
具体实施方式
为了更好的说明本发明,我们列举下列实施例,但本发明并不仅限于下述实施例。
实施例1 失水山梨醇的合成
实施例1.1 将3500g70%山梨醇投入釜中,100~120℃脱水3h,降温至80℃时,加入120ml20%硫酸水溶液,在750mmHg真空度和105~110℃下搅拌反应5小时;用20%的氢氧化钠水溶液中和至中性,活性碳脱色,过滤,减压蒸干水份,真空干燥,得到白色固体失水山梨醇,羟值1100mgKOH/g。
实施例1.2 与实施例1.1基本相同,但有如下改变,用24.5g亚磷酸代替120ml20%硫酸水溶液,得到的失水山梨醇羟值为1092mgKOH/g。
实施例1.3 与实施例1.1基本相同,但有如下改变,用24.5g对甲苯磺酸代替120ml20%硫酸水溶液,得到的失水山梨醇羟值为1051mgKOH/g。
实施例1.4 与实施例1.1基本相同,但有以下改变,所用的酸性催化剂为磷酸,加入量为12.3g;反应温度50~60℃,真空度为700mmHg,得到的失水山梨醇羟值为1064mgKOH/g。
实施例1.5 与实施例1.1基本相同,但有以下改变:所述酸性催化剂的加入量为36.8g;反应温度170~180℃,真空度为759mmHg,得到的失水山梨醇羟值为1096mgKOH/g。
实施例1.6 与实施例1.1基本相同,但有以下改变:所述酸性催化剂的加入量为19.6g,得到的失水山梨醇羟值为1076mgKOH/g。
实施例2 失水山梨醇聚氧乙烯醚的合成
实施例2.1 在耐压反应釜中加入102g失水山梨醇和1.0g NaOH(或KOH)固体,用氮气置换后升温至90℃,慢慢加入环氧乙烷618g,在110℃、0.4MPa下反应,至压力不再降低,降温出料,用10g 600NS中和,真空脱水,过滤,得到失水山梨醇聚氧乙烯醚,测羟值为151.5mgKOH/g,色度APHA<30。
实施例2.2 与实施例2.1基本相同,但有如下改变,用3.3g30%的KH(或NaH)的矿物油溶液代替1.0g NaOH(或KOH)固体,得到失水山梨醇聚氧乙烯醚,测羟值为149.2mgKOH/g,色度APHA<20。
实施例2.3 与实施例2.1基本相同,但有以下改变:碱性催化剂的加入量为失水山梨醇重量的0.1%;环氧乙烷与失水山梨醇的重量比为1∶0.15;环氧乙烷与失水山梨醇的反应温度为90℃,得到的失水山梨醇聚氧乙烯醚,测羟值为146.8mgKOH/g,色度APHA<20。
实施例2.4 与实施例2.1基本相同,但有以下改变:碱性催化剂的加入量为失水山梨醇重量的2.0%;环氧乙烷与失水山梨醇的重量比为1∶0.18;环氧乙烷与失水山梨醇的反应温度为170℃,得到的失水山梨醇聚氧乙烯醚,测羟值为148.8mgKOH/g,色度APHA<30。
实施例2.5 与实施例2.1基本相同,但有以下改变:碱性催化剂的加入量为失水山梨醇重量的0.5%;环氧乙烷与失水山梨醇的重量比为1∶0.16;环氧乙烷与失水山梨醇的反应温度为130℃,得到的失水山梨醇聚氧乙烯醚,测羟值为151.2mgKOH/g,色度APHA<30。
实施例2.6 与实施例2.1基本相同,但有以下改变:碱性催化剂的加入量为失水山梨醇重量的1.2%;环氧乙烷与失水山梨醇的重量比为1∶0.17;环氧乙烷与失水山梨醇的反应温度为150℃,得到的失水山梨醇聚氧乙烯醚,测羟值为153.0mgKOH/g,色度APHA<40。
实施例3 聚山梨酯-80的合成
以下不同方法得到的聚山梨酯-80,其主要物化数据列于表1。
实施例3.1 在反应釜中加入412g实施例2制得的失水山梨醇聚氧乙烯醚、132g油酸(90.5%)和5gNaH2PO3,氮气吹鼓下于220℃搅拌反应5h,降至室温,用脱色土和硅藻土处理,过滤,得到高纯度的聚山梨酯-80。
实施例3.2 与实施例3.1基本相同,但有如下改变,用5g亚磷酸代替5g NaH2PO3。
实施例3.3 与实施例3.1基本相同,但有如下改变,用5g对甲苯磺酸一水合物代替5g NaH2PO3。
实施例3.4 与实施例3.1基本相同,但有如下改变,所用油酸纯度为95.6%。
实施例3.5 与实施例3.4基本相同,但有以下改变:碱性催化剂的加入量为失水山梨醇重量的0.1%;环氧乙烷与失水山梨醇的重量比为1∶0.15;环氧乙烷与失水山梨醇的反应温度为90℃。
实施例3.6 与实施例3.4基本相同,但有以下改变:碱性催化剂的加入量为失水山梨醇重量的2.0%;环氧乙烷与失水山梨醇的重量比为1∶0.18;环氧乙烷与失水山梨醇的反应温度为170℃。
实施例3.7 与实施例3.1基本相同,但有以下改变:碱性催化剂的加入量为失水山梨醇重量的0.5%;环氧乙烷与失水山梨醇的重量比为1∶0.16;环氧乙烷与失水山梨醇的反应温度为130℃。
实施例3.8 与实施例3.1基本相同,但有以下改变:碱性催化剂的加入量为失水山梨醇重量的1.2%;环氧乙烷与失水山梨醇的重量比为1∶0.17;环氧乙烷与失水山梨醇的反应温度为150℃。
实施例4,与实施例1.1基本相同,但有以下改变:
所用的酸性催化剂为硫酸氢钠;
所述酸性催化剂的加入量为山梨醇重量的0.5%;
反应温度50~60℃,真空度为700mmHg。
实施例5,与实施例1.1基本相同,但有以下改变:
所用的酸性催化剂为磷酸二氢钠;
所述酸性催化剂的加入量为山梨醇重量的1.5%;
反应温度170~180℃,真空度为759mmHg。
实施例6,与实施例1.1基本相同,但有以下改变:
所用的酸性催化剂为亚磷酸二氢钠;
所述酸性催化剂的加入量为山梨醇重量的0.8%。
实施例7,与实施例1.1基本相同,但有以下改变:
所用的酸性催化剂为富含氢质子的固体酸;
所述酸性催化剂的加入量为山梨醇重量的1.2%。
实施例8,与实施例2.1基本相同,但有以下改变:
所用的碱性催化剂为碱金属C1~C4烷氧基化合物之一甲醇钠;
碱性催化剂的加入量为失水山梨醇重量的0.1%;
环氧乙烷与失水山梨醇的重量比为1∶0.15;环氧乙烷与失水山梨醇的反应温度为120℃。
实施例9,与实施例2.1基本相同,但有以下改变:
碱性催化剂的加入量为失水山梨醇重量的0.9%;
环氧乙烷与失水山梨醇的重量比为1∶0.16;环氧乙烷与失水山梨醇的反应温度为130℃。
实施例10,与实施例2.1基本相同,但有以下改变:
碱性催化剂的加入量为失水山梨醇重量的1.2%;
环氧乙烷与失水山梨醇的重量比为1∶0.17;环氧乙烷与失水山梨醇的反应温度为150℃。
实施例11,与实施例3.1基本相同,但有以下改变:
碱性催化剂的加入量为失水山梨醇重量的0.1%;
环氧乙烷与失水山梨醇的重量比为1∶0.15;环氧乙烷与失水山梨醇的反应温度为90℃。
实施例12,与实施例3.1基本相同,但有以下改变:
碱性催化剂的加入量为失水山梨醇重量的2.0%;
环氧乙烷与失水山梨醇的重量比为1∶0.18;环氧乙烷与失水山梨醇的反应温度为170℃。
实施例13,与实施例3.1基本相同,但有以下改变:
碱性催化剂的加入量为失水山梨醇重量的0.5%;
环氧乙烷与失水山梨醇的重量比为1∶0.16;环氧乙烷与失水山梨醇的反应温度为130℃。
实施例14,与实施例3.1基本相同,但有以下改变:
酯化催化剂的加入量为失水山梨醇醚及油酸重量之和的1.2%;
环氧乙烷与失水山梨醇的重量比为1∶0.17;环氧乙烷与失水山梨醇的反应温度为150℃。
实施例15,与实施例3.1基本相同,但有以下改变:
酯化催化剂为Na3PO4,酯化催化剂加入量的加入量为失水山梨醇醚及油酸重量之和的1.2%;
环氧乙烷与失水山梨醇的重量比为1∶0.17;环氧乙烷与失水山梨醇的反应温度为150℃。
实施例16,与实施例3.1基本相同,但有以下改变:
酯化催化剂为NaOH,酯化催化剂加入量的加入量为失水山梨醇醚及油酸重量之和的0.5%;
环氧乙烷与失水山梨醇的重量比为1∶0.17;环氧乙烷与失水山梨醇的反应温度为150℃。
溶血性研究
本发明采用紫外分光光度法平行测定了聚山梨酯-80A、B、C和D四种聚山梨酯-80的溶血率,并比较了它们的差异,作为对本发明产品高纯度聚山梨酯-80的进一步说明。
四种聚山梨酯-80的来源和合成工艺见表2。
表2 试验用聚山梨酯-80样品情况表
试样名称及编号 |
试样批号 |
试样级别 |
生产工艺 |
试样来源 |
聚山梨酯-80A |
20090816A |
拟药用注射级 |
实施例3.4 |
本发明 |
聚山梨酯-80BPolysorbate80(HX) |
807367D |
药用注射级 |
未知 |
日本NOF公司 |
聚山梨酯-80C |
20090816B |
药用口服、外用 |
比较例1 |
本发明 |
聚山梨酯-80D |
-- |
试剂 |
未知 |
上海化学试剂供应站购 |
实验过程:
1、取家兔血浆,反复离心以清洗血细胞,取下层沉淀物,用生理盐水配制成浓度2%的血细胞悬液。
2、在离心管中分别定量加入生理盐水、2.5%试样溶液和2%红细胞悬液,置于37℃恒温箱恒温3小时。
3、各管溶液离心,取上层清液,在540nm波长处用紫外分光光度计扫描。用下式计算各试样的溶血率:
溶血率(%)=(ODt-ODnc)/(ODpc-ODnc)×100%
式中:ODt——试验管吸光度
ODnc——阴性对照管吸光度
ODpc——阳性对照管吸光度。
4、以聚山梨酯-80浓度为横坐标,溶血率为纵坐标,将上述试验结果拟合成图1所示的曲线。
试验结果显示,聚山梨酯-80的溶血率与浓度成正相关。样品A的浓度小于0.2%时,溶血率不大于10%,当浓度大于0.2%时开始明显产生溶血作用;样品B的浓度超过0.1%时,溶血现象就明显增强;样品C和D的溶血现象更加突出,特别是样品C,在各个浓度范围溶血率均大于90%,显示其安全性极差。
令人惊奇的是,上述试验结果说明,用本发明工艺生产的高纯度聚山梨酯-80与传统工艺产品和市售产品相比均具有明显低的溶血现象,显示了本发明的先进性和优越性。