施立欽，邱從平

（寧波職業(yè)技術(shù)學(xué)院，浙江寧波 315800）

二乙二醇丙酸甲酯的合成與結(jié)構(gòu)表征*

施立欽，邱從平

（寧波職業(yè)技術(shù)學(xué)院，浙江寧波 315800）

采用二乙二醇和丙酸甲酯為主要原料，以鉀為催化劑，在通N2氣保護(hù)的條件下合成二乙二醇丙酸甲酯，用離子排阻高效液相色譜法對合成的二乙二醇丙酸甲酯進(jìn)行定量分析。最佳合成條件：二乙二醇與丙酸甲酯的物質(zhì)的量比為1∶2，催化劑的質(zhì)量為反應(yīng)物二乙二醇質(zhì)量的1.5%，于25℃條件下反應(yīng)24 h，產(chǎn)物經(jīng)硅膠柱分離、乙酸乙酯梯度洗脫，然后干燥，制得二乙二醇丙酸甲酯成品，收率為61.5%，純度達(dá)99.5%。用FT-IR，1H-NMR，GC-MS法對二乙二醇丙酸甲酯的分子結(jié)構(gòu)進(jìn)行了確證。

二乙二醇丙酸甲酯；離子排阻柱；PEG修飾劑；核磁共振

聚乙二醇（PEG）丙酸甲酯化修飾劑是一類功能性聚乙二醇修飾劑，它可將活化的PEG丙酸甲酯通過化學(xué)方法偶聯(lián)到蛋白、多肽、小分子有機(jī)藥物上，改善藥物的理化性質(zhì)和生物學(xué)活性，改進(jìn)藥物動(dòng)力學(xué)和藥效，能顯著增強(qiáng)藥物的溶解性和穩(wěn)定性，減少免疫原性和抗原性，降低毒副作用，增加體內(nèi)生物活性和療效等功效［1］，延長血漿半衰期和增加體內(nèi)系統(tǒng)暴露；增加體內(nèi)生物活性和療效；減少給藥次數(shù)，降低病人痛苦。二乙二醇丙酸甲酯（PEG3-CO2Me）是一種新型的功能性PEG修飾劑，單體結(jié)構(gòu)式如下：

圖1　PEG3-CO2Me單體結(jié)構(gòu)式

國內(nèi)外對于二乙二醇丙酸甲酯修飾劑的生產(chǎn)與鑒別極少報(bào)道，僅有德國西門子公司和加拿大科學(xué)院蘇塞克斯公司在研發(fā)中，而藥物的相關(guān)檢測側(cè)重于對修飾劑反應(yīng)產(chǎn)物的分析。筆者對PEG3-CO2Me化學(xué)結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征，以期指導(dǎo)PEG藥物修飾劑的制備、藥理分析及藥品測試等工作［2-3］。

1　實(shí)驗(yàn)部分

1.1主要儀器與試劑

紅外光譜儀：FTIR-8400S型，島津（中國）有限公司；

高效液相色譜儀：LC20AT型，島津（中國）有限公司；

氣質(zhì)聯(lián)用儀：GCMS-QP2010SE型，島津（中國）有限公司；

核磁共振光譜儀：DRx 400 NMR型，德國布魯克·道爾頓有限公司；

丙酸甲酯、二乙二醇：分析純，上海化學(xué)試劑有限公司；

乙酸乙酯、正已烷：分析純，杭州雙林化工試劑廠。

1.2二乙二醇丙酸甲酯的合成

向裝有磁力攪拌器、滴液漏斗和溫控裝置的500 mL圓底燒瓶中，加入一定量的二乙二醇（PEG2），開啟磁力攪拌器，通N2進(jìn)行保護(hù)，加入1.5% PEG2質(zhì)量的金屬鉀進(jìn)行反應(yīng)，待金屬鉀完全反應(yīng)并消失后，滴加與PEG2質(zhì)量相當(dāng)?shù)谋峒字磻?yīng)24 h，制得PEG3-CO2Me粗品。PEG3-CO2Me粗品經(jīng)硅膠柱凈化、乙酸乙酯梯度洗脫、真空濃縮、干燥，得PEG3-CO2Me成品［4］。反應(yīng)方程式如下：

1.3目標(biāo)產(chǎn)物的分析測試

1.3.1離子排阻高效液相色譜（HPLC）

使用LC20AT型高效液相色譜儀，Bio-rad HPX-87H色譜柱，以硫酸溶液（pH 2.0）為流動(dòng)相，流量為0.8 mL/min，柱溫為55℃，檢測波長為210 nm。繪制PEG3-CO2Me的標(biāo)準(zhǔn)曲線，計(jì)算目標(biāo)產(chǎn)物的含量。

1.3.2傅立葉變換紅外光譜（FTIR）［5］

使用FTIR-8400S型紅外光譜儀，把PEG3-CO2Me樣品涂在KBr片上，采用30次不間斷掃描，存儲測試數(shù)據(jù)的平均值。

1.3.3核磁共振譜（NMR）

使用DRx 400 NMR型核磁共振光譜儀，用重水（D2O）作溶劑，四甲基硅烷（TMS）作內(nèi)標(biāo)，記錄核磁共振氫譜。

1.3.4氣相色譜-質(zhì)譜（GC-MS）

使用GCMS-QP2010SE型氣質(zhì)聯(lián)用儀進(jìn)行定性分析，色譜柱為HP-5型柱，F(xiàn)ID檢測器，兩段程序升溫，先以5℃/min從50℃升至120℃，再以10℃/min從120℃升至220℃，然后進(jìn)行測試。

2　結(jié)果與討論

2.1二乙二醇丙酸甲酯合成條件的優(yōu)化

考察不同反應(yīng)條件對PEG3-CO2Me合成的影響，結(jié)果見表l。

表1　不同反應(yīng)條件對PEG3-CO2Me收率的影響（25℃）

2.1.1醇酯的摩爾比對PEG3-CO2Me收率的影響

PEG2與丙酸甲脂摩爾比的理論值為1∶1，但由于酯交換反應(yīng)的平衡常數(shù)比較小，若按理論值進(jìn)行配比，PEG3-CO2Me的收率很低，因此通常采用丙酸甲脂過量。固定催化劑用量為反應(yīng)物PEG2質(zhì)量的1.5%，并于25℃下反應(yīng)24 h。

由表1可知，隨著丙酸甲脂量的增加，PEG3-CO2Me收率升高，當(dāng)PEG2與丙酸甲酯的物質(zhì)的量比為1∶2時(shí)，PEG3-CO2Me收率最高。

2.1.2催化劑用量對PEG3-CO2Me收率的影響

固定反應(yīng)溫度為25℃，反應(yīng)時(shí)間為24 h，PEG2與丙酸甲酯的物質(zhì)的量比為1∶2，考察催化劑金屬鉀用量對合成反應(yīng)的影響。由表1可知，當(dāng)催化劑用量為反應(yīng)物PEG2質(zhì)量的1.5%時(shí)，PEG3-CO2Me的收率最高。

2.1.3反應(yīng)時(shí)間對PEG3-CO2Me收率的影響

固定反應(yīng)溫度為25℃，PEG3-CO2Me的物質(zhì)的量比為1∶2，催化劑用量為反應(yīng)物PEG2質(zhì)量的1.5%。由表1可知，隨著時(shí)間的增加，PEG3-CO2Me收率不斷提高，反應(yīng)24 h后，PEG3-CO2Me的合成反應(yīng)基本穩(wěn)定。

因此PEG3-CO2Me合成的最佳反應(yīng)條件：PEG2與丙酸甲酯的物質(zhì)的量比為1∶2，催化劑的質(zhì)量為反應(yīng)物PEG2質(zhì)量的1.5%，在25℃條件下反應(yīng)24 h，得到的產(chǎn)物粗品經(jīng)硅膠柱分離，乙酸乙酯及正已烷梯度洗脫，濃縮，干燥，制得PEG3-CO2Me成品，收率為61.5%。

2.2PEG3-CO2Me的結(jié)構(gòu)表征［6-7］

2.2.1高效液相色譜分析

采用離子排阻高效液相色譜法對PEG3-CO2Me樣品含量分析，色譜圖如圖2。

圖2　PEG3-CO2Me 樣品的高效液相色譜圖

由圖2可知，在相同的色譜條件下，試品PEG3-CO2Me的保留時(shí)間為16.9 min，與標(biāo)準(zhǔn)品的保留時(shí)間完全一致，色譜圖中除目標(biāo)物色譜峰外別無雜峰，以外標(biāo)法計(jì)算純度達(dá)到99%以上［8-9］。

2.2.2FTIR分析

圖3為PEG3-CO2Me的FTIR譜圖。

圖3 PEG3-CO2Me的FTIR譜圖

圖3中，3 577 cm-1處為O-H伸縮振動(dòng)吸收峰，說明羥基的存在；2 953，2 883 cm-1為亞甲基C-H的伸縮振動(dòng)；1 734 cm-1為C=O伸縮振動(dòng)而引起的強(qiáng)吸收，說明酯的存在；1 445，1 273 cm-1為C-H的面內(nèi)彎曲變形振動(dòng)峰；1 200 cm-1為C-O-C的伸縮振動(dòng)；931，882 cm-1為C-H的面外彎曲變形振動(dòng)峰。

由以上分析可知，PEG3-CO2Me的所有特征峰均在譜圖中出現(xiàn)，說明樣品與標(biāo)準(zhǔn)品具有相同的結(jié)構(gòu)特征。

2.2.31H-NMR分析

PEG3-CO2Me的1H-NMR譜圖如圖4所示。將分子中質(zhì)子的種類按圖5標(biāo)號，質(zhì)子峰的指認(rèn)列于表2。樣品1H-NMR譜圖中的質(zhì)子峰及表2中的各質(zhì)子峰指認(rèn)，能清楚地表明樣品與PEG3-CO2Me質(zhì)子峰高度吻合。

2.2.4GC-MS分析

PEG3-CO2Me的GC-MS譜圖如圖6所示。圖6中各主要質(zhì)譜峰化學(xué)位移δ 45，59，87，99，115， 131分別對應(yīng)于-CH2CH2OH，-CH2CH2CH2-OH，-CH2CH2COOCH3，-O-CH2CH2-O-CH2CH2-OH，-COCH2CH2-O-CH2CH2-O-CH2-CH2-OH，-OOC-CH2CH2-O-CH2CH2-O-CH2-CH2- OH，與PEG3-CO2Me的組成非常吻合，說明該樣品為目標(biāo)產(chǎn)物。

圖4　二乙二醇丙酸甲酯的1H-NMR譜圖

圖5　二乙二醇丙酸甲酯單體中的質(zhì)子標(biāo)號

表2　PEG3-CO2Me的1H-NMR質(zhì)子峰指認(rèn)

圖6　二乙二醇丙酸甲酯的GCMS譜圖

3　結(jié)語

優(yōu)化合成PEG3-CO2Me的反應(yīng)條件，得到最佳工藝的參數(shù)：在25℃條件下反應(yīng)24 h，PEG2與丙酸甲酯的物質(zhì)的量比為1∶2，催化劑的質(zhì)量為反應(yīng)物PEG2質(zhì)量的1.5%，經(jīng)硅膠柱分離提純，離子排阻高效液相色譜法定量分析，含量達(dá)99.5%，合成的目標(biāo)物得到傅立葉變換紅外光譜、核磁共振、質(zhì)譜方法的共同確證。

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Synthesis and Structure Characterization of Methyl 3-［2-（2-Hydroxyethoxy）Ethoxy］ Propanoate

Shi Liqin， Qiu Congping
（Ningbo Polytechnic， Ningbo 315800， China）

Diethylene glycol（PEG2） and methyl propionate as main raw materials， potassium as the catalyst and under the conditions of N2gas protection， synthesis of diethylene glycol methyl propionate was developed. Quantitative analysis of PEG3-CO2Me was carried out by using ion exclusion chromatography with high performance liquid chromatography. The optimal synthesis conditions were found that molar ratio of diethylene glycol and methyl propionate was 1∶2， catalyst mass was 1.5% of PEG2mass， reaction time was 24 h at 25℃， separated by silica gel column， eluted with ethyl acetate， the target product of PEG3-CO2Me was obtained. The yield rate was 61.5% with the purity of 99.5%. The molecular structure of diethylene glycol methyl propionate was syndrome by FT-IR，1H NMR， GC-MS.

methyl 3-［2-（2-hydroxyethoxy）ethoxy］ propanoate； size-exclusion chromatography； PEG ylation； nuclear magnetic resonance

O656.22

A

1008-6145（2016）02-0041-04

10.3969/j.issn.1008-6145.2016.02.012

*浙江省寧波市自然科學(xué)基金（2014A61023）；浙江省教育廳與浙江工業(yè)大學(xué)綠色化學(xué)合成技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室培育基地訪問學(xué)者項(xiàng)目（FX2014142）

聯(lián)系人：施立欽；E-mail： nzyslq@163.com

2015-12-18