CN109320713B

CN109320713B - 一种聚乙二醇维生素e琥珀酸双酯的制备方法和应用

Info

Publication number: CN109320713B
Application number: CN201811034647.0A
Authority: CN
Inventors: 李海亮; 张进军; 周康梅; 李健雄
Original assignee: Wuhan Jason Biotech Co ltd
Current assignee: Wuhan Jason Biotech Co ltd
Priority date: 2018-09-06
Filing date: 2018-09-06
Publication date: 2020-11-27
Anticipated expiration: 2038-09-06
Also published as: CN109320713A

Abstract

本发明公开了一种聚乙二醇维生素E琥珀酸双酯的制备方法和应用，属于合成技术领域。该方法包括：将维生素E琥珀酸酯和聚乙二醇混合加热熔融后，加入酸性催化剂，真空条件下于50‑150℃进行反应，反应后加溶剂溶解，加碱溶液中和萃取，吸附剂吸附，过滤，蒸出溶剂得到聚乙二醇维生素E琥珀酸双酯；维生素E琥珀酸酯与聚乙二醇的摩尔比为2‑3：1。该方法以简单的工艺直接合成双酯化TPGS，通过该方法得到的双酯化TPGS含量可达98%以上。通过向市售TPGS中加入本专利的聚乙二醇维生素E琥珀酸双酯，可以使市售TPGS实现单双酯比例恒定使其效果具有一致性。聚乙二醇维生素E琥珀酸双酯在作为催化剂时较普通TPGS具有更好的催化性能。

Description

一种聚乙二醇维生素E琥珀酸双酯的制备方法和应用

技术领域

本发明属于合成技术领域，具体公开了一种聚乙二醇维生素E琥珀酸双酯的制备方法和应用。

背景技术

聚乙二醇1000 维生索E 琥珀酸酯( TPGS) 是天然维生索E的水溶性衍生物，由亲水的聚乙醇(PEG) 与亲脂的维生素E琥珀酸酯发生酯化反应而得, TPGS主要由单酯化聚乙二醇和少量双酯化聚乙二醇产物组成，其同时兼具了PEG 和维生素E的生理活性,常温下是白色或淡黄色蜡状固体，熔点为37 ~41C,在空气中能稳定存在。TPGS最早于1950 年由美国伊士曼公司开发上市，由于它既有维生素E亲脂基团，又含有聚乙二醇长链的亲水基团,故具有表面活性剂的性质,可以作为乳化剂、增溶剂等。有研究表明，它作为一种高效的乳化剂制备的纳米粒，对药物有着很高的包封率和很强的细胞摄取能力口。TPGS亦有增加药物稳定性，促进药物的渗透和吸收等作用。另外，它作为水溶性维生素E ,在肠道内的吸收机制与脂溶性维生索E不同，可充当对脂溶性维生索E 存在吸收障碍的人群的营养补充剂。近年来，还发现TPGS能够逆转P-糖蛋白介导的多药耐药并减少机体对药物的外排，从而增强抗肿瘤药物的治疗效果。有研究报道,将TPGS应用于纳米制剂，不仅使模型药物在A549、Caco-2、HT-29、MCF-7 等多种肿瘤细胞中的细胞摄取增强，还大大提高了药物对肿瘤细胞的毒性。1998 年，TPGS 作为相对安全的辅料收载入《美国药典》。目前，TPGS 广泛应用于药物递送系统，如脂质体、胶束、纳米粒、微球和固体分散体等多种剂型，可作为乳化剂、增溶剂、吸收促进剂和稳定剂。

虽然TPGS具有较强的乳化增溶能力、提高药物的靶向性等优点，但目前市售TPGS纯度较低，在使用过程中存在一定不确定性。以德国BASF公司生产的Kolliphor-TPGS为例，TPGS 纯度仅为70%-87%，杂质主要为PEG-1000及微量未反应完的原料维生素E琥珀酸酯，杂质的存在使得TPGS水溶性和乳化能力降低，进而缩短其所修饰制剂的循环时间。对于抗肿瘤制剂来说，如果制剂的循环时间较短，将无法借助高渗透长滞留效应进入肿瘤，发挥抗肿瘤疗效。更为重要的是，不同批次间TPGS的纯度差异较大，单双酯比例不同，不仅无法保证制剂重现性，还会对制剂疗效产生不良影响。

现阶段有关TPGS的研究，主要集中在将其作为修饰物接枝于高分子材料、多肽类生物大分子表面，或者将其作为胶束载体、脂质体修饰材料和纳米粒中的乳化剂。值得注意的是，这些文章所采用的TPGS来源均不相同，涵盖了Eastman、BASF、Sigma等。虽然目前的研究结果已经显示出TPGS作为辅料的优良价值，但由于参差不齐的单酯化和双酯化聚乙二醇产物比例，可能会造成对实验结果的误判。例如，当以低纯度的TPGS作为合成修饰材料时，单酯化聚乙二醇可能会参与反应而产生副产物，导致实验结果受到干扰。因此，急需开发更高要求的TPGS，以便使TPGS在制剂中的应用更加稳定高效。

市场上不同来源的TPGS单双酯比例均存在一定差异，即便是同一厂家，不同批次的产品单双酯也存在差异。通过反应，目前尚没有办法使单双酯固定在一个较小的范围。比较可行的办法是通过调配使单双酯固定在效用最佳的比例，具体来说，先获得一定比例的TPGS，通过测定后补加纯双酯或者纯单酯达到所需比例。通过这样的操作，可以达到两个有益目的：1、使TPGS在同样的应用中有固定的单双酯比例，降低不同来源TPGS因单双酯差异对实验结果带来的影响；2、在不同的应用中，最佳的应用效果需要合适的单双酯比例，通过配制所需比例，可以使TPGS的效用达到最佳。而且在TPGS作为催化剂的反应中，聚乙二醇维生素E琥珀酸双酯较普通TPGS更好的催化性能。

现有技术中通常采用维生素E琥珀酸酯和聚乙二醇直接合成，如申请号为CN201010121073.8的专利公开了一种无溶剂合成水溶性维生素E聚乙二醇琥珀酸酯的方法，包括以下步骤：以维生素E琥珀酸酯和聚乙二醇为原料，经酸性催化剂催化进行酯化反应后，冷却至室温，将反应产物经后处理得到水溶性维生素E聚乙二醇琥珀酸酯；所述的酯化反应温度为90℃-160℃，反应时间为1h-6h ；所述的维生素E琥珀酸酯、聚乙二醇与催化剂的摩尔比为1：1-5：0.8-2.5。

前述方法得到的产品与市售产品一样，为药典规定的TPGS，其中含70-80%的聚乙二醇维生素E琥珀酸单酯，10-20%的聚乙二醇维生素E琥珀酸双酯，剩余的为杂质聚乙二醇、维生素E和维生素E琥珀酸酯等，聚乙二醇维生素E琥珀酸双酯的含量较低且不稳定。另外，现有技术中需要大量的催化剂，不但提高了成本，还不利于分离。而且，申请人还发现酸的存在会导致双酯不稳定，使得到的产品的收率和纯度均较低。

发明内容

本发明的目的之一为提供聚乙二醇维生素E琥珀酸双酯的制备方法，该方法以简单的工艺直接合成双酯化TPGS，通过该方法得到的双酯化TPGS含量可达98%以上。本发明的目的之二为提供该高纯度聚乙二醇维生素E琥珀酸双酯的应用，可用作酯化反应的催化剂，也可用于调整市售TPGS中单双酯的比例，使TPGS在制剂中的应用更加稳定高效；所述方案如下：

一方面，本发明提供了一种聚乙二醇维生素E琥珀酸双酯的制备方法，该方法包括：将维生素E琥珀酸酯和聚乙二醇混合加热熔融后，加入酸性催化剂，真空条件下于50-150℃进行反应，反应后加溶剂溶解，加碱溶液中和萃取，有机层使用吸附剂吸附，过滤，蒸出溶剂得到聚乙二醇维生素E琥珀酸双酯。其中，维生素E琥珀酸酯与聚乙二醇的摩尔比为2-3：1，维生素E琥珀酸酯与聚乙二醇的摩尔比优选为2.5-3：1。在上述过程中，通过在真空和无溶剂条件下，立即排出反应生成的水，使反应基本得到聚乙二醇维生素E琥珀酸双酯。加碱溶液用于去除酸性催化剂，申请人发现酸的存在会导致产品不稳定，可能导致聚乙二醇维生素E琥珀酸单酯的产生；吸附剂主要用于去除维生素E琥珀酸酯（并不会吸附产品），申请人发现维生素E琥珀酸酯与乙二醇维生素E琥珀酸双酯非常易于分离。

其中，本发明中的聚乙二醇的分子量为400-2000。

其中，本发明中的反应真空度小于等于-0.04MPa。

其中，本发明中的维生素E琥珀酸酯与酸性催化剂的摩尔比为1：0.01-0.2。其中，酸性催化剂选自浓硫酸、磷酸、对甲苯磺酸、硫酸氢钠或亚硫酸氢钠等。

其中，本发明中的维生素E琥珀酸酯与溶剂的重量比为1:5-15。其中，溶剂选自甲苯、石油醚、乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸丁酯、乙醇和丙酮等中的一种或多种。

其中，本发明中的加碱溶液中和萃取过程为：在溶剂溶解后的混合物中加入碱溶液，常温搅拌，中和至中性，静置分层，弃去水层；碱溶液选自氢氧化钠水溶液、碳酸氢钠水溶液、碳酸钠水溶液、氢氧化钾水溶液和碳酸钾水溶液等中的一种或多种，碱溶液的浓度为5-35wt%以保证分层效果明显。

其中，本发明中的吸附剂选自硅藻土、氧化铝或碳分子筛硅胶等；吸附剂的用量为维生素E琥珀酸酯重量的0.5-5倍。

另一方面，本发明实施例还提供了聚乙二醇维生素E琥珀酸双酯的应用，用于Peptide偶联反应、硝基还原反应、芳胺化反应、Sonogashira偶联反应、碳氮键活化反应、烯烃复分解反应、芳环硼基化反应、烯丙位胶化反应和酯化反应等的催化剂。申请人发现双酯化TPGS比市售TPGS对上述反应的催化作用更好。

进一步地，用于酯化反应的催化剂，用量为反应原料重量的0.5-4.0%。

具体地，用于谷氨酸钠和月桂酰氯合成月桂酰谷氨酸时的催化剂。其具体反应过程为：以水作为反应溶剂，将谷氨酸钠和聚乙二醇维生素E琥珀酸双酯先溶于水中，降温至5-20℃并在该温度条件下滴加月桂酰氯，同时滴加碱溶液使pH值维持在6-8，滴加完成后，室温反应1-4小时，反应完成后，加酸调节pH值至3.5-4.5，降温、过滤得到月桂酰谷氨酸。谷氨酸钠和月桂酰氯的摩尔比为0.8-1.5:1（优选为1:1左右），聚乙二醇维生素E琥珀酸双酯的用量为反应原料质量的1-2%。

经试验，通过加入聚乙二醇维生素E琥珀酸双酯可将产品的收率由60%左右提升至90%左右；将产品的纯度由92-94%提升至98%以上。

另外，高纯度的聚乙二醇维生素E琥珀酸双酯还可以用于调整市售TPGS（含70-80%的聚乙二醇维生素E琥珀酸单酯、10-20%的聚乙二醇维生素E琥珀酸双酯和其他杂质）中单双酯的比例，使单双酯的比例相对恒定，使其效果一致性较好。如用于增溶剂时，通过调整单双酯的比例，可以使市售的TPGS具有一致的增溶效果。

本发明具有以下优点：

1、直接采用合成方式得到聚乙二醇维生素E琥珀酸双酯，仅经过简单的纯化即可得到高纯度的聚乙二醇维生素E琥珀酸双酯。

2、处理过程包含萃取，过滤，操作简单，适合产业化。

3、产生的废水较少，使用的有机溶剂可以回收利用，环保成本较低。

4、所得的聚乙二醇维生素E琥珀酸双酯含量高，可以达98%以上。

5、得到的高纯度的聚乙二醇维生素E琥珀酸双酯可用作酯化反应的催化剂，使反应收率提高至90%以上，产品的纯度提高至98%以上。

6、得到的高纯度的聚乙二醇维生素E琥珀酸双酯可用于调整市售TPGS中单双酯的比例，使调整后的TPGS具有一致的作用效果。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明实施方式作进一步地详细描述。

实施例1：

将121.9g维生素E琥珀酸酯和100g聚乙二醇1000混合加热熔融后，加入2g浓硫酸，真空条件下于80℃进行反应，反应结束后加800g乙酸乙酯溶解，加10wt%氢氧化钠溶液30g中和萃取，取有机层加100g硅胶吸附，过滤，减压蒸出乙酸乙酯得到聚乙二醇维生素E琥珀酸双酯193.3g，含量98.3%。

应用例

1、增溶效果对比：

方法：将一定量的TPGS加热至45℃溶解，加入10g鱼油，搅拌均匀，缓慢滴加至50g45℃的温水中，维持体系温度45℃，边滴加边搅拌，然后取1g用45℃的温水稀释至100ml，观察澄清度。不断增加TPGS用量使溶液澄清。

取市场在售三家产品S01、S02、S03，测定其中的双酯含量，以双酯含量最高的样品S03为标准，向样品S01和样品S02补加制备的聚乙二醇维生素E琥珀酸双酯使其双酯含量与样品S03一致。分别得到样品G01和样品G02，测定其增溶效果。

20.5g样品S01可使溶液澄清，31.2g样品S02可使溶液澄清，23.6g样品S03可使溶液澄清。可见，不同厂家来源的TPGS增溶效果差异很大。

23.4g样品G01可使溶液澄清，23.7g样品G02可使溶液澄清，与同样含量的S03增溶实验对比可见，补加制备的聚乙二醇维生素E琥珀酸双酯使各来源样品单双酯含量一致后，不同来源的TPGS增溶效果基本一致。

2、催化效果对比。

不使用催化剂：在四口烧瓶中加入120ml纯化水，谷氨酸钠17g，搅拌溶解，降温至10℃，维持温度恒定，使用恒压滴液漏斗缓慢滴加月桂酰氯22g，同时滴加10wt%氢氧化钠溶液使pH维持在7左右，月桂酰氯滴加完后，室温搅拌2小时，调节pH至4左右，降温析出产品，过滤干燥得月桂酰谷氨酸20.3g，收率61.6%，纯度92.2%。

使用TPGS催化：在四口烧瓶中加入120ml纯化水，谷氨酸钠17g，市售TPGS1g，搅拌溶解，降温至10℃，维持温度恒定，使用恒压滴液漏斗缓慢滴加月桂酰氯22g，同时滴加10wt%氢氧化钠溶液使pH维持在7左右，月桂酰氯滴加完后，室温搅拌2小时，调节pH至4左右，降温析出产品，过滤干燥得月桂酰谷氨酸25.7g，收率78.0%，纯度96.2%。

使用本专利制得的聚乙二醇维生素E琥珀酸双酯催化：在四口烧瓶中加入120ml纯化水，谷氨酸钠17g，聚乙二醇维生素E琥珀酸双酯1g，搅拌溶解，降温至10℃，维持温度恒定，使用恒压滴液漏斗缓慢滴加月桂酰氯22g，同时滴加10wt%氢氧化钠溶液使pH维持在7左右，月桂酰氯滴加完后，室温搅拌2小时，调节pH至4左右，降温析出产品，过滤干燥得月桂酰谷氨酸30.1g，收率91.5%，纯度98.9%。

从以上对比实验中可以发现，市售TPGS和聚乙二醇维生素E琥珀酸双酯在催化合成月桂酰谷氨酸产品的纯度和收率明显提高，其中聚乙二醇维生素E琥珀酸双酯较市售TPGS提高更为显著。显示了聚乙二醇维生素E琥珀酸双酯在催化剂中的应用前景。

实施例2：

将148.5g维生素E琥珀酸酯和80g聚乙二醇800混合加热熔融后，加入10g硫酸氢钠，真空条件下于100℃进行反应，反应结束后加500g石油醚和100g丙酮溶解，加15wt%碳酸氢钠溶液40g中和萃取，取有机层加80g氧化铝吸附，过滤，减压蒸出石油醚和丙酮得到聚乙二醇维生素E琥珀酸双酯175.4g，含量98.6%。

实施例3：

将159g维生素E琥珀酸酯和60g聚乙二醇600混合加热熔融后，加入15g对甲苯磺酸，真空条件下于120℃进行反应，反应结束后加400g乙酸丁酯溶解，加5wt%碳酸钠水溶液60g中和萃取，取有机层加150g碳分子筛吸附，过滤，减压蒸出乙酸丁酯得到聚乙二醇维生素E琥珀酸双酯195.9g，含量98.8%。

对比例

对比例1

采用CN201010121073.8的专利实施例1的工艺制备，得到的产品总脂（聚乙二醇维生素E琥珀酸双酯和聚乙二醇维生素E琥珀酸单酯）含量90.5wt％，其中单酯含量为79.3wt%，双酯含量为11.2wt%。产品中存在较多的剩余原料维生素E琥珀酸酯及其水解产生的维生素E。

对比例2

其制备方法与对比例1基本相同，不同之处在于：聚乙二醇600的用量为60g，维生素E琥珀酸酯的用量为159g，得到的产品总脂（聚乙二醇维生素E琥珀酸双酯和聚乙二醇维生素E琥珀酸单酯）含量85.3wt％，其中单酯含量为27.5wt%，双酯含量为57.8wt%。产品中存在大量的剩余原料维生素E琥珀酸酯及其水解产生的维生素E。

从对比例1和2可以看出，使用现有技术不管采用那种比例，合成的产品中均含有较多的单酯，大多数时候单酯的含量都大于50wt%。而且产品中存在大量的剩余原料维生素E琥珀酸酯及其水解产生的维生素E和少量其他杂质。

对比例3

其制备方法与实施例1基本相同，不同之处在于：在常压条件下进行，得到的产品总脂（聚乙二醇维生素E琥珀酸双酯和聚乙二醇维生素E琥珀酸单酯）含量94.9wt％，其中单酯含量为33.5wt%，双酯含量为61.4wt%。产品中存在较多的水解产生的维生素E和少量其他杂质。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种聚乙二醇维生素E琥珀酸双酯的制备方法，其特征在于，所述方法包括：

将维生素E琥珀酸酯和聚乙二醇混合加热熔融后，加入酸性催化剂，真空条件下于50-150℃进行反应，反应后加溶剂溶解，加碱溶液中和萃取，吸附剂吸附，过滤，蒸出溶剂得到聚乙二醇维生素E琥珀酸双酯；所述维生素E琥珀酸酯与聚乙二醇的摩尔比为2-3：1

所述聚乙二醇的分子量为400-2000；

反应真空度小于等于-0.04MPa

所述维生素E琥珀酸酯与酸性催化剂的摩尔比为1：0.01-0.2；所述酸性催化剂选自浓硫酸、磷酸、对甲苯磺酸、硫酸氢钠或亚硫酸氢钠。

2.根据权利要求1所述的聚乙二醇维生素E琥珀酸双酯的制备方法，其特征在于，所述维生素E琥珀酸酯与溶剂的重量比为1:5-15；所述溶剂选自甲苯、石油醚、乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸丁酯、乙醇和丙酮中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的聚乙二醇维生素E琥珀酸双酯的制备方法，其特征在于，所述加碱溶液中和萃取过程为：

在溶剂溶解后的混合物中加入碱溶液，常温搅拌，中和至中性，静置分层，弃去水层；所述碱溶液选自氢氧化钠水溶液、碳酸氢钠水溶液、碳酸钠水溶液、氢氧化钾水溶液和碳酸钾水溶液中的一种或多种，所述碱溶液的浓度为5-35wt%。

4.根据权利要求1所述的聚乙二醇维生素E琥珀酸双酯的制备方法，其特征在于，所述吸附剂选自硅藻土、氧化铝或碳分子筛硅胶；所述吸附剂用量为维生素E琥珀酸酯的重量的0.5-5倍。

5.一种如权利要求1-4任一项所述的制备方法得到的聚乙二醇维生素E琥珀酸双酯的应用，其特征在于，用于谷氨酸钠和月桂酰氯合成月桂酰谷氨酸时的催化剂；谷氨酸钠和月桂酰氯合成月桂酰谷氨酸的反应过程为：以水作为反应溶剂，将谷氨酸钠和聚乙二醇维生素E琥珀酸双酯先溶于水中，降温至5-20℃并在该温度条件下滴加月桂酰氯，同时滴加碱溶液使pH值维持在6-8，滴加完成后，室温反应1-4小时，反应完成后，加酸调节pH值至3.5-4.5，降温、过滤得到月桂酰谷氨酸；谷氨酸钠和月桂酰氯的摩尔比为0.8-1.5:1，聚乙二醇维生素E琥珀酸双酯的用量为反应原料质量的1-2%。