CN104892909A - 一种聚乙二醇单甲醚-聚乳酸嵌段共聚物的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种聚乙二醇单甲醚-聚乳酸嵌段共聚物的制备方法，该方法采用用聚乙二醇单甲醚和D,L-丙交酯为反应原料，辛酸亚锡为催化剂，以熔融缩聚法制备，反应完毕后的后处理方法采用1~4次二氯甲烷溶解-乙醚结晶过程，其中在第一次或第二次结晶过程中加入将待纯化产品用二氯甲烷溶解后加入纯水洗涤的操作，能够去除更多低分子杂质，使产品的分子量分布宽明显降低，产品吸湿性有了异常明显的改善，使流动性更好，更适合产品的保存和使用。

Description

一种聚乙二醇单甲醚-聚乳酸嵌段共聚物的制备方法

技术领域

本发明涉及一种药物制剂辅料，具体涉及一种聚乙二醇单甲醚-聚乳酸嵌段共聚物的制备方法。

背景技术

紫杉醇(paclitaxel)是WANI等于1971年从短叶红豆杉的树皮中分离得到的一种天然抗肿瘤药物，广泛用于卵巢癌、乳腺癌、肺癌等多种肿瘤的治疗，但紫杉醇水溶性极低，口服几乎不吸收，临床应用的主要是紫杉醇注射液，但为了使紫杉醇增溶使用的增溶剂会产生过敏的不良反应，同时降低疗效。为了提高紫杉醇的疗效，减轻不良反应，国内外对其剂型和给药方式进行了广泛研究，其中纳米给药系统(nDDS)是当前的研究热点。目前纳米给药系统主要包括微乳、脂质体、纳米粒、胶束系统、共轭聚合物等，其中两亲聚合物胶束尤其受到人们的关注。聚合物胶束是具有典型壳-核结构的纳米粒子，疏水性药物可通过物理协同作用进入胶束内核，聚合物胶束粒子通常粒径较小，粒径分布较窄，稳定性好，胶束亲水性外壳还可以避免纳米粒子被蛋白质吸附和被巨噬细胞识别并吞噬，能有效延长药物在体内的循环时间，提高疗效。

聚乙二醇单甲醚-聚乳酸嵌段共聚物是一种两亲性的生物可降解材料，由于其具有良好的生物相容性和生物降解性，无毒副作用，被用于疏水性药物的载体。韩国Samyang公司采用上述共聚物制备紫杉醇聚合物胶束Genexol PM，体外和动物体内的生物相容性较好，紫杉醇同位素体内分布实验表明，胶束进入体内后迅速解离，释放药物，聚合物在体内可以在15小时内降解，该产品于2002年由FDA批准进入临床研究。平均分子量在3000-5000的聚乙二醇单甲醚-聚乳酸嵌段共聚物，稳定性好，载药量高，适合用于紫杉醇聚合物胶束的制备。中国专利CN102219892公开的包含上述平均分子量的聚乙二醇单甲醚-聚乳酸嵌段共聚物的制备方法采用的是溶剂缩聚法，采用了异丙醇、二甲苯、二甲基甲酰胺等溶剂，此类溶剂沸点均较高，容易造成溶剂残留，影响进一步制备得到的药物聚合物胶束的安全性。目前不使用溶剂的熔融缩聚法是最常用的方法，例如中国专利CN96197134.7说明书制备例1所公开的方法，但制备得到的聚乙二醇单甲醚-聚乳酸嵌段共聚物制备得到的聚乙二醇单甲醚-聚乳酸嵌段共聚物分子量分布较宽，产品吸湿易结团，在与紫杉醇制备成紫杉醇聚合物胶束的过程中会产生较大的杂质，因此有必要进行制备方法的改进以提高产品质量。

发明内容

本发明提供一种聚乙二醇单甲醚-聚乳酸嵌段共聚物的制备方法，该方法属于熔融缩聚法，其后处理纯化过程中采用纯水对以二氯甲烷稀释的反应液或溶解的粗品进行纯化，有效除去杂质，降低了产品分子量分布宽，并改善了吸湿性。

本发明采用平均分子量3000～5000的聚乙二醇单甲醚-聚乳酸嵌段共聚物为对象，对共聚物的制备方法进行研究，其结构式如下：

其分子式为CH₃(C₂H₄O)_a(C₆H₈O₄)_bOH，a为38-51，b为13-19，平均分子量3000-5000。但本发明的方法不限用于上述分子量的聚合物，可用于采用同样反应条件，不同投料比的聚乙二醇单甲醚-聚乳酸嵌段共聚物的制备过程。

本发明的制备方法属于熔融缩聚法制备高分子化合物，采用辛酸亚锡为催化剂，高温反应条件下，会产生许多低分子化合物，以及残留的锡化合物和反应物，需要通过合适的方法对反应液进行后处理，对粗品进行精制。

反应阶段的制备方法可参考中国专利CN96197134.7说明书制备例1所公开的方法。反应过程充惰性气体如氮气，保证干燥无水条件。将聚乙二醇单甲醚在120℃减压干燥后，加入催化剂辛酸亚锡，继续减压在该温度下抽/充氮气，按投料比加入D,L-丙交酯，在120～140℃反应12-14小时。该方法采用氯仿和乙醚对反应物进行纯化，但本发明在对反应液后处理的研究中发现，对反应液进行结晶处理，且采用适量的纯水对用二氯甲烷溶解的反应液或者待纯化品进行洗涤，能够除去更多的低分子化合物，使得到的目标嵌段聚合物的分子量分布宽更接近1。

因此，本发明提供的聚乙二醇单甲醚-聚乳酸嵌段共聚物的制备方法采用聚乙二醇单甲醚和D,L-丙交酯为反应原料，辛酸亚锡为催化剂，干燥环境、惰性气体保护下120～140℃反应12-14小时，其特征在于反应完毕后采用1～4次结晶过程进行纯化，其中包含一次采用纯水洗涤用二氯甲烷溶解的反应液或待纯化品后，浓缩，用二氯甲烷溶解再加入无水乙醚中结晶的过程，其它结晶过程采用二氯甲烷和无水乙醚进行结晶。

进一步优化，本发明的制备方法在反应完毕后结晶过程的次数优选2～3次。

采用纯水洗涤的结晶过程中，溶解反应液或待纯化品的二氯甲烷的毫升数是聚乙二醇单甲醚和D,L-丙交酯总投料克数的2～8倍，优选4～5倍；洗涤过程二氯甲烷与纯水的体积比为1～4:1，优选2:1；溶解浓缩物的二氯甲烷的毫升数是聚乙二醇单甲醚和D,L-丙交酯总投料克数的0.5～1倍，优选0.5倍。

在非纯水洗涤的结晶过程中，溶解反应液或待纯化品的二氯甲烷的毫升数是聚乙二醇单甲醚和D,L-丙交酯总投料克数的0.5～1倍。采用纯水洗涤时，溶解反应液或待纯化品的二氯甲烷的毫升数较非纯水洗涤结晶过程使用的二氯甲烷的毫升数多是为了减少纯水洗涤时产品的损失，有助于保持收率。

本发明的结晶过程均选用二氯甲烷-乙醚的溶剂系统，即待纯化产品溶解在二氯甲烷中，再加入到0±5℃无水乙醚中搅拌析晶，这个结晶过程无水乙醚的体积是加入其中的二氯甲烷的体积的20～35倍。

进一步优化，本发明的制备方法中，反应完毕后的纯化包含以下步骤：

1)将二氯甲烷加入已降至室温的反应系统中搅拌溶解均匀，用纯水洗涤，分液，干燥，减压浓缩，加二氯甲烷溶解后加入0±5℃无水乙醚中，搅拌析晶，过滤；

2)滤饼用二氯甲烷溶解后，加入0±5℃的无水乙醚中搅拌析晶至完全，抽滤，干燥。

本发明的制备方法中，反应完毕后的纯化也可以是包含如下步骤：

1)将二氯甲烷加入已降至室温的反应系统中，搅拌均匀后加入0±5℃无水乙醚中，搅拌析晶至完全，过滤；

2)滤饼用二氯甲烷溶解后，用纯水洗涤，分液，干燥，减压浓缩，加二氯甲烷溶解后加入0±5℃无水乙醚中，搅拌析晶至完全，过滤。

发明人在研究中发现，反应完毕后的结晶过程中采用一次用水洗涤的结晶过程，对产品的质量有明显改善，因此针对不同次数结晶过程及纯水的用量与所得产品的质量和收率进行了深入的研究。后处理纯化采用一次二氯甲烷溶解-乙醚的结晶过程且采用纯水洗涤操作时，不同二氯甲烷/纯水体积比时所得产品的性状、平均分子量、分子量分布宽、引湿性结果如下表：

后处理纯化采用两次二氯甲烷溶解-乙醚的结晶过程，其中第二次结晶过程采用纯水洗涤，不同二氯甲烷/纯水体积比时所得产品的性状、平均分子量、分子量分布宽、引湿性结果如下表：

由上述结果可知，纯化过程中，在一次或两次结晶过程中加入纯水洗涤的操作，相比不采用纯水洗涤操作，最终产品的平均分子量有明显升高，分子量分布宽明显降低，而且意外发现引湿性有特别明显改善。比较采用一次结晶过程和两次结晶过程的纯化效果，采用两次结晶且采用纯水洗涤操作获得的最终产品的各项质量结果更优。未采用纯水洗涤操作得到的产品吸湿性太强，产品结团，流动性差，而采用纯水洗涤操作所得到的产品基本不吸湿，流动性好。纯水的用量不宜太多，若大于二氯甲烷，会导致产品的收率过低，为了减少收率损失，采用纯水洗涤时优选溶解待纯化产品的二氯甲烷与纯水的体积比为1～4:1。

本发明采用3次结晶过程的纯化方法，优选以下按照以下操作步骤：

1)将二氯甲烷加入已降至室温的反应系统中，其中二氯甲烷毫升数为聚乙二醇单甲醚和D,L-丙交酯总投料克数的1～2倍，搅拌均匀后加入20倍二氯甲烷体积的0±5℃无水乙醚中，搅拌析晶至完全，过滤；

2)滤饼用二氯甲烷溶解后，其中滤饼与二氯甲烷的质量体积比为1：2，用纯水洗涤，纯水用量为二氯甲烷体积的0.5倍，分液，干燥，减压浓缩，浓缩物用二氯甲烷溶解后加入0±5℃无水乙醚中，所述二氯甲烷毫升数为聚乙二醇单甲醚和D,L-丙交酯总投料克数的1/2，搅拌析晶至完全，过滤，干燥得粗品；

3)将粗品用二氯甲烷溶解，二氯甲烷毫升数与粗品克数的比例为0.5～1：1，加入0±5℃无水乙醚，搅拌析晶，过滤，真空干燥。

本发明采用核磁共振、凝胶渗透色谱仪(GPC)测定产品的平均分子量和分子量分布宽，根据中国药典方法测试引湿性。

本发明提供了一种聚乙二醇单甲醚-聚乳酸嵌段共聚物的制备方法，该方法采用用聚乙二醇单甲醚和D,L-丙交酯为反应原料，辛酸亚锡为催化剂，以熔融缩聚法制备，反应完毕后的后处理方法采用1～4次二氯甲烷溶解-乙醚结晶过程，其中在第一次或第二次结晶过程中加入将待纯化产品用二氯甲烷溶解后加入纯水洗涤的操作，能够去除更多低分子杂质，特别是能够除去影响制备紫杉醇聚合物胶束杂质含量的物质，使产品的分子量分布宽明显降低，另外产品引湿性有了异常明显的改善，使流动性更好，更适合产品的保存和使用。

下面结合具体实施方式的实施例和说明书附图做进一步说明。

说明书附图

附图1本发明制备得到的聚乙二醇单甲醚-聚乳酸嵌段共聚物的核磁共振图谱

具体实施方式

实施例1

反应阶段：向反应器中投入聚乙二醇单甲醚192g，充氮气置换，120℃真空干燥3h，后投入催化剂辛酸亚锡1.2g，充氮气置换，继续抽真空干燥1h；投入丙交酯208g，抽真空1.5min，密闭，待丙交酯全部熔融后，再抽真空5min，升温至140℃，反应12h，反应完毕，降温，得淡黄色澄明的液体；

第一次结晶：加二氯甲烷400ml稀释，缓慢加入到8L乙醚中，搅拌析晶1h，抽滤；

第二次结晶：滤饼加1600ml二氯甲烷稀释，800ml纯化水洗涤，无水硫酸镁200g干燥，抽滤，母液旋转蒸发去除二氯甲烷，再加入二氯甲烷200ml溶解，加入到6L 0±5℃乙醚中，搅拌析晶1h，抽滤，滤饼干燥得粗品；

第三次结晶：粗品用二氯甲烷170ml溶解，完全溶解后再加入850ml无水乙醚稀释，过滤，得滤液滴加到4.25L 0±5℃乙醚中，析晶1h，抽滤、干燥，得产品284g。

结果：分子量4319，分布宽1.17；引湿性0.45％；颜色纯白，总收率约71％。

核磁共振图谱数据：5.1-5.3(-CH-),3.5-3.8(-CH2-),1.4-1.7(-CH3)。

实施例2

反应阶段：向反应器中投入聚乙二醇单甲醚192g，充氮气置换，120℃真空干燥3h，后投入催化剂辛酸亚锡1.2g，充氮气置换，继续抽真空干燥1h；投入丙交酯208g，抽真空1.5min，密闭，待丙交酯全部熔融后，再抽真空5min，升温至140℃，反应12h，反应完毕，降温，得淡黄色澄明的液体；

第一次结晶：向反应液中加二氯甲烷3L稀释，纯化水1.5L洗涤，无水硫酸镁300g干燥，抽滤，母液旋转蒸发去除二氯甲烷，再加入二氯甲烷200ml溶解，加入到6L 0±5℃乙醚中，搅拌析晶1h，抽滤；

第二次结晶：滤饼加二氯甲烷200ml溶解，缓慢加入到6L 0±5℃乙醚中，搅拌析晶1h，抽滤，滤饼干燥得粗品；

第三次结晶：粗品用二氯甲烷170ml溶解，完全溶解后再加入850ml无水乙醚稀释，过滤，所得滤液滴加到4.25L 0±5℃乙醚中，析晶1h，抽滤、干燥，得产品276g。

结果：分子量4188，分布宽1.20；引湿性0.45％；颜色纯白，总收率69％。

实施例3

反应阶段：向反应器中投入聚乙二醇单甲醚192g，充氮气置换，120℃真空干燥3h，后投入催化剂辛酸亚锡1.2g，充氮气置换，继续抽真空干燥1h；投入丙交酯208g，抽真空1.5min，密闭，待丙交酯全部熔融后，再抽真空5min，升温至140℃，反应12h，反应完毕，降温，得淡黄色澄明的液体；

第一次结晶：加二氯甲烷200ml稀释，缓慢加入到6L 0±5℃乙醚中，搅拌析晶1h，抽滤；第二次结晶：滤饼加二氯甲烷1000ml溶解，纯化水500ml洗涤，无水硫酸镁200g干燥，抽滤，母液旋转蒸发去除二氯甲烷，再加入二氯甲烷200ml溶解，加入到6L 0±5℃乙醚中，搅拌析晶1h，抽滤，干燥，得产品304g；

结果：分子量4088，分布宽1.25；引湿性0.52％；颜色纯白，总收率76％。

实施例4

阶段：向反应器中投入聚乙二醇单甲醚192g，充氮气置换，120℃真空干燥3h，后投入催化剂辛酸亚锡1.2g，充氮气置换，继续抽真空干燥1h；投入丙交酯208g，抽真空1.5min，密闭，待丙交酯全部熔融后，再抽真空5min，升温至140℃，反应12h，反应完毕，降温，得淡黄色澄明的液体；

第一次结晶：加二氯甲烷400ml稀释，缓慢加入到8L乙醚中，搅拌析晶1h，抽滤；

第二次结晶：滤饼加二氯甲烷2000ml稀释，纯化水1000ml洗涤，无水硫酸镁200g干燥，抽滤，母液旋转蒸发去除二氯甲烷，再加入二氯甲烷200ml溶解，加入到6L 0±5℃乙醚中，搅拌析晶1h，抽滤，滤饼干燥得粗品；

第三次结晶：粗品用二氯甲烷173ml溶解，完全溶解后再加入850ml无水乙醚稀释，过滤，得滤液滴加到4.25L 0±5℃乙醚中，析晶1h，抽滤、干燥，得产品280g。

结果：分子量4193，分布宽1.19；引湿性0.46％；颜色纯白，总收率70％。

实施例5(不采用纯水洗涤)

反应：向反应器中投入聚乙二醇单甲醚192g，充氮气置换，120℃真空干燥3h，后投入催化剂辛酸亚锡1.2g，充氮气置换，继续抽真空干燥1h；投入丙交酯208g，抽真空1.5min，密闭，待丙交酯全部熔融后，再抽真空5min，升温至140℃，反应12h，反应完毕，降温，得淡黄色澄明的液体。

第一次结晶：加二氯甲烷200ml稀释，缓慢加入到6L 0±5℃乙醚中，搅拌析晶1h，抽滤；第二次结晶：滤饼加二氯甲烷200ml溶解，缓慢加入到6L 0±5℃乙醚中，搅拌析晶1h，抽滤，滤饼干燥得产品350g；

结果：分子量3978，分布宽1.51；引湿性10.5％；颜色类白，总收率87％。

实施例6实施例1-5所得产品对紫杉醇聚合物胶束制备的影响考察

分别称取100mg实施1-5制备得到的聚乙二醇单甲醚-聚乳酸嵌段共聚物，和紫杉醇50mg，加乙腈50ml溶解，60℃真空缓慢蒸去乙腈，制备得到紫杉醇聚合物凝胶。对所得产品采用HPLC检测，杂质含量见下表：

由上表结果可知，采用过用纯水洗涤工艺制备得到的聚乙二醇单甲醚-聚乳酸嵌段共聚物(实施例1-4产品)制备得到的紫杉醇聚合物杂质极少，而未采用过纯水洗涤工艺制备得到的聚乙二醇单甲醚-聚乳酸嵌段共聚物(实施例5产品)制备得到的杉醇聚合物出现明显的杂质。

Claims (9)

1.一种聚乙二醇单甲醚‐聚乳酸嵌段共聚物的制备方法，所述聚乙二醇单甲醚‐聚乳酸嵌段共聚物的结构式如下：

分子式为CH₃(C₂H₄O)_a(C₆H₈O₄)_bOH，a为38‐51，b为13‐19，平均分子量3000‐5000，所述方法采用聚乙二醇单甲醚和D,L‐丙交酯为反应原料，辛酸亚锡为催化剂，干燥环境、惰性气体保护下120～140℃反应12‐14小时，其特征在于反应完毕后采用1～4次结晶处理进行纯化，其中包含一次采用纯水洗涤反应液或待纯化产品的二氯甲烷溶液，然后干燥浓缩，再用二氯甲烷溶解后加入无水乙醚中结晶的过程，其它结晶过程采用二氯甲烷和无水乙醚进行结晶。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于反应完毕后纯化时采用2～3次结晶过程。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于采用纯水洗涤的结晶过程中，溶解反应液或待纯化产品的二氯甲烷毫升数是聚乙二醇单甲醚和D,L‐丙交酯总投料克数的2～8倍，洗涤过程二氯甲烷与纯水的体积比为1～4:1，溶解浓缩物的二氯甲烷的毫升数是聚乙二醇单甲醚和D,L‐丙交酯总投料克数的0.5～1倍，结晶加入无水乙醚的体积为其加入二氯甲烷体积的20～35倍。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于采用纯水洗涤的结晶过程中，溶解反应液或待纯化产品的二氯甲烷的毫升数是聚乙二醇单甲醚和D,L‐丙交酯总投料克数的4～5倍，洗涤过程二氯甲烷与纯水的体积比为2:1，溶解浓缩物的二氯甲烷的毫升数是聚乙二醇单甲醚和D,L‐丙交酯总投料克数的0.5倍。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于在非纯水洗涤的结晶过程中，溶解反应液或待纯化产品的二氯甲烷的毫升数是聚乙二醇单甲醚和D,L‐丙交酯总投料克数的0.5～1倍。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于结晶过程中无水乙醚的体积为加入其中的二氯甲烷体积的20～35倍。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于反应完毕后纯化包含以下步骤：

1)将二氯甲烷加入已降至室温的反应系统中搅拌溶解均匀，用纯水洗涤，分液，干燥，减压浓缩，加二氯甲烷溶解后加入0±5℃无水乙醚中，搅拌析晶，过滤；

2)滤饼用二氯甲烷溶解后，加入0±5℃的无水乙醚中搅拌析晶至完全，抽滤，干燥。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于反应完毕后纯化包含以下步骤：

1)将二氯甲烷加入已降至室温的反应系统中，搅拌均匀后加入0±5℃无水乙醚中，搅拌析晶至完全，过滤；

2)滤饼用二氯甲烷溶解后，用纯水洗涤，分液，干燥，减压浓缩，加二氯甲烷溶解后加入0±5℃无水乙醚中，搅拌析晶至完全，过滤。

9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于反应完毕后纯化包含以下步骤：

1)将二氯甲烷加入已降至室温的反应系统中，其中二氯甲烷毫升数为聚乙二醇单甲醚和D,L‐丙交酯总投料克数的1～2倍，搅拌均匀后加入20倍二氯甲烷体积的0±5℃无水乙醚中，搅拌析晶至完全，过滤；

2)滤饼用二氯甲烷溶解后，其中滤饼与二氯甲烷的质量体积比为1：2，用纯水洗涤，纯水用量为二氯甲烷体积的0.5倍，分液，干燥，减压浓缩，浓缩物用二氯甲烷溶解后加入0±5℃无水乙醚中，溶解浓缩物的二氯甲烷毫升数为聚乙二醇单甲醚和D,L‐丙交酯总投料克数的1/2，搅拌析晶至完全，过滤，干燥得粗品；

3)将上一步所得粗品用二氯甲烷溶解，二氯甲烷毫升数与粗品克数的比例为0.5～1：1，加入0±5℃无水乙醚，搅拌析晶，过滤，真空干燥。