陳圳，衛(wèi)延安

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大豆磷脂酰聚乙二醇單甲醚2000的制備及性能

陳圳，衛(wèi)延安

（南京理工大學(xué)化工學(xué)院，江蘇南京 210094）

以大豆磷脂為原料，首先制備出大豆磷脂酸鈉，再與聚乙二醇單甲醚2000對甲苯磺酸酯（mPEG2000-OTs）反應(yīng)制備大豆磷脂酰聚乙二醇單甲醚2000（SP-mPEG2000）。實驗結(jié)果為：以65mg NaH處理大豆磷脂得到大豆磷脂酸鈉，(大豆磷脂酸鈉)∶(mPEG2000-OTs)= 0.45∶1，反應(yīng)時間為4h，反應(yīng)溫度為90℃，轉(zhuǎn)化率為71.2%，產(chǎn)物為淡黃色固體。經(jīng)1HNMR和IR表征，證明為SP-mPEG2000。該合成路線反應(yīng)條件溫和，大豆磷脂利用率高。SP-mPEG2000水溶液臨界膠束濃度為0.5g/L，此時表面張力為42mN/m。通過SP-mPEG2000對正己烷和水形成的乳狀液的穩(wěn)定性表征，表明產(chǎn)物的動力學(xué)穩(wěn)定性優(yōu)于大豆粉末磷脂。

大豆磷脂；聚乙二醇單甲醚2000；改性；臨界膠束濃度；性能

聚乙二醇（polyethylene glycol，PEG）在水及各類有機溶劑中均能較好的溶解，并且無毒無刺激性，是極少有的被 FDA列為可入藥的合成高分子化合物[1]，將其引入到其他分子中能夠有效地改變其材料或生物特性[2-3]，聚乙二醇兩端均為有活性的羥基，為避免某些情況下用其修飾分子時產(chǎn)生交聯(lián)，采用一端以甲基封閉的甲氧基聚乙二醇（methoxy polyethylene glycol，mPEG）[4]，其端位為羥基時活性較低，通常將其進行官能團轉(zhuǎn)換，如轉(zhuǎn)化成—COOH[5]、—OTs[6]、—Cl[7]及—NH2[8]等。楊陽等[9]成功在大豆磷脂的烷基鏈上引入兩個聚乙二醇鏈，得到雙子表面活性劑，陳龍等[10]對大豆磷脂中腦磷脂的氨基進行修飾，乳化能力較好，具有較好的表面活性并且能夠形成膠束。

本方法為首次嘗試對大豆磷脂的磷酸羥基進行改性，得到磷酸三酯類產(chǎn)物。首先對腦磷脂的氨基進行乙?；?，同時乙?；彩桥袛喈a(chǎn)物形成的一個特征。反應(yīng)后利用NaOTs不溶于絕大多數(shù)有機溶劑而溶于乙醇的特征將其分離出，干燥稱重用于計算產(chǎn)率，同時利用產(chǎn)物溶解于四氫呋喃而不溶于無水乙醚的特征能夠?qū)a(chǎn)物分離出。詳細(xì)流程見圖1。本方法的優(yōu)點在于反應(yīng)操作簡單，條件較為溫和，改性后的磷脂產(chǎn)物性能均優(yōu)于大豆磷脂。

1 實驗部分

1.1 試劑和儀器

聚乙二醇單甲醚（mPEG），工業(yè)級；工業(yè)大豆磷脂，工業(yè)級；NaH，60%；其他試劑均為國產(chǎn)分析純，未經(jīng)進一步純化直接使用。Bruker AVANCE 500MHz核磁共振儀：德國Bruker；Nicolet iS10 FT-IR型紅外光譜儀：美國賽默飛世爾科技公司；BZY-2 全自動表/界面張力儀，上海衡平儀器儀表廠；CT14DII High-speed Benchtop Centrifuge，天美(中國)科學(xué)儀器有限公司Techcomp (China).，Ltd。

1.2 大豆粉末磷脂的制備

采用丙酮萃取法[10]。

1.3 乙酰化大豆磷脂的制備

參照文獻[11]制備乙?；蠖沽字Ｓ捎诖蠖沽字M分及乙?；X磷脂均不溶于丙酮[12]，而過量的乙酸酐及副產(chǎn)物乙酸均可溶，因此先旋蒸除去溶劑，而后加入大量丙酮，將沉淀過濾，以丙酮洗滌沉淀3次即得乙?；蠖沽字?/p>

1.4 大豆磷脂酸鈉的制備

稱取乙?；蠖沽字?g置于100mL燒瓶中，加入20mL二氯甲烷，待全部溶解后，緩慢加入65mg NaH，30℃下反應(yīng)20min，反應(yīng)畢，旋蒸除去溶劑得到沉淀，以無水乙醇洗滌沉淀即得大豆磷脂酸鈉產(chǎn)物，性狀為黃色顆粒。

1.5 mPEG-OTs的制備

參照文獻[6]制備mPEG-OTs，對甲苯磺酰氯用量減半。

1.6 SP-mPEG2000的制備

稱取0.45g大豆磷脂酸鈉和1g mPEG-OTs置于燒瓶中，加入30mL甲苯，室溫攪拌溶解，升溫至90℃，反應(yīng)4h，反應(yīng)畢，待溶液溫度降至室溫，離心，沉淀以二氯甲烷離心，得到沉淀和上清液，沉淀以無水乙醇離心，轉(zhuǎn)移合并上清液旋蒸除去乙醇，干燥稱重；合并上清液旋蒸除去溶劑，以四氫呋喃重復(fù)離心合并上清液，旋蒸除去四氫呋喃，加入無水乙醚沉淀出產(chǎn)物，離心，沉淀以無水乙醚多次離心，取出沉淀，真空干燥稱重。mPEG2000-OTs的轉(zhuǎn)化率通過反應(yīng)結(jié)束產(chǎn)生的NaOTs的質(zhì)量表述，方法如下。

1.7 SP-mPEG2000臨界膠束濃度（CMC）測定

分別配制濃度為10–7g/mL、5×10–7g/mL、10–6g/mL、5×10–6g/mL、10–5g/mL、5×10–5g/mL、10–4g/mL、5×10–4g/mL、10–3g/mL和10–2g/mL的SP-mPEG2000水溶液，采用威廉米吊片法測定25℃下各濃度SP-mPEG2000水溶液的表面張力。

1.8 SP-mPEG2000的動力學(xué)穩(wěn)定性

取0.05g試樣，加入蒸餾水于燒杯中充分溶解，加至具塞量筒中，加入去離子水至50mL，量取50mL 正己烷加入具塞量筒中，塞上蓋子猛烈晃動至充分乳化，立即測定兩相分開一定體積所消耗的時間。

1.9 SP-mPEG2000的泡沫性能

25℃下，分別以25mL容量瓶配制SP-mPEG2000質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1%、0.5%、1%的水溶液，取20mL溶液加入100mL具塞量筒內(nèi)，用力振蕩15次，記錄泡沫高度，靜置5min后，記錄泡沫高度[13]。

2 結(jié)果與討論

2.1 結(jié)構(gòu)分析

圖2為最優(yōu)條件下產(chǎn)物的核磁譜圖，1H NMR(D2O)H：0.87（—CH3；a），1.17～1.5（脂肪鏈上的飽和C原子上H，—CH2—；b），1.56（酯基-C上H，—CH2—C—COOR；c），1.93～2.07（烯丙基飽和C原子上H，—C==C—CH2—；d），2.31（—C==C—CH2-C==C—；e），2.37（酯基-C上H，—CH2—COOR；f），2.73（磷酸酯亞甲基上H，—CH2—O—P==O；g），3.17（O—CH3；h），3.6～3.75（聚乙二醇重復(fù)單元，—CH2—CH2—O—；i），3.82，4.03（—COO—CH2—，—COO—CH—，j），4.19（修飾磷脂產(chǎn)物乙醇胺類結(jié)構(gòu)中H；k），5.3（烯烴上H，—CH==CH—；l）

圖3為紅外譜圖，a為乙?；蠖沽字琤為mPEG2000-OTs，c為產(chǎn)物，a和c中1737cm–1為乙?；蠖沽字Y(jié)構(gòu)中的峰，b中683cm–1、663cm–1為mPEG2000-OTs上OTs苯環(huán)上氫的面外變形振動，b和c中1100cm–1處為聚乙二醇C—O—C結(jié)構(gòu)的伸縮振動峰，由c中出現(xiàn)C—O—C結(jié)構(gòu)和腦磷脂上的羰基峰，同時OTs峰已十分微弱，說明兩部分已經(jīng)成功連接，可以判斷產(chǎn)物的生成。

2.2 原料配比和NaH使用量對轉(zhuǎn)化率的影響

原料配比對轉(zhuǎn)化率的影響見圖4。由圖4可知，隨著質(zhì)量比的增加，mPEG2000-OTs的轉(zhuǎn)化率逐漸升高，當(dāng)其他條件相同，(大豆磷脂酸鈉)∶(mPEG2000-OTs)=0.45∶1時，mPEG2000-OTs轉(zhuǎn)化率達到71.9%，因此選擇投料比(大豆磷脂酸鈉)∶(mPEG2000-OTs)= 0.45∶1。

NaH用量對轉(zhuǎn)化率的影響見圖5。由圖5可知100mg NaH/1g大豆磷脂制得的大豆磷脂酸鈉中NaH的量明顯過量，以65mg NaH/1g大豆磷脂制得的大豆磷脂酸鈉已經(jīng)足夠得到較優(yōu)的轉(zhuǎn)化率，達到71.2%，產(chǎn)物為淡黃色固體。

2.3 SP-mPEG2000的臨界膠束濃度

SP-mPEG2000水溶液的表面張力見圖6。圖6表明，25℃下曲線的拐點對應(yīng)的SP-mPEG2000的 lg= –3.3，即= 0.5g/L，表明 SP-mPEG2000水溶液臨界膠束濃度為0.5g/L，此時表面張力（CMC）為42 mN/m。

2.4 SP-mPEG2000的動力學(xué)穩(wěn)定性

SP-mPEG2000動力學(xué)穩(wěn)定性實驗結(jié)果見表1。由表1可見，SP-mPEG2000分開10 mL 所用時間為309s，遠大于乙?；蠖沽字臅r間8s及mPEG2000-OTs所耗時間95s，當(dāng)SP-mPEG2000的乳液分出40mL體積后油-水不再分離，低于mPEG2000-OTs的44mL，并且SP-mPEG2000的乳液在放置過夜后依然維持40mL，量筒上部形成穩(wěn)定的乳狀液，因此SP-mPEG2000的動力學(xué)穩(wěn)定性優(yōu)于乙酰化大豆磷脂及mPEG2000-OTs。

2.5 SP-mPEG2000的泡沫性能

SP-mPEG2000的泡沫性能見表2，由表2可見，SP-mPEG2000發(fā)泡力一般，穩(wěn)泡性良好。

表1 不同物質(zhì)的油-水兩相分開體積與所用時間之間的關(guān)系

①SP-mPEG2000與mPEG2000-OTs在分出40mL后不再分離。

表2 SP-mPEG2000的泡沫性能

3 結(jié)論

（1）以乙?；蠖沽字蚼PEG2000-OTs為原料成功制備SP-mPEG2000，產(chǎn)物為淡黃色固體，產(chǎn)物經(jīng)1H-NMR和IR表征。得到最優(yōu)條件：以65mgNaH處理大豆磷脂得到大豆磷脂酸鈉，(大豆磷脂酸鈉)∶(mPEG2000-Ots)= 0.45∶1，90℃下反應(yīng)4 h，在最佳合成條件下轉(zhuǎn)化率為71.2%。

（2）SP-mPEG2000的臨界膠束濃度為0.5g/L，此時表面張力（CMC）為42 mN/m。對正己烷-水乳狀液體系，充分乳化下分開10 mL所用時間為309 s，并且當(dāng)分出40mL后不再分離，表明其動力學(xué)穩(wěn)定性優(yōu)于原料乙酰化大豆磷脂及mPEG2000-OTs。泡沫性能研究發(fā)現(xiàn)SP-mPEG2000發(fā)泡力一般，穩(wěn)泡性良好。

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Preparation and performance of soybean phosphatidyl methoxy polyethylene glycol 2000 ester

CHEN Zhen，WEI Yan’an

（School of Chemical and Engineering，Nanjing University of Science and Technology，Nanjing 210094，Jiangsu，China）

With soybean phospholipid as raw material，first it was converted into sodium soy phospholipids and then reacted with monomethoxypolyethylene glycol 2000 tosylate (mPEG2000-OTs) to prepare soybean phosphatidyl methoxy polyethylene glycol 2000 ester（SP-mPEG2000）. The experimental results were as follows: soybean phospholipid was reacted with 65mg NaH to obtain sodium soy phospholipids，(sodium soy phospholipids)∶(mPEG2000-OTs) = 0.45∶1，reaction time was 4 hours，reaction temperature was 90℃，and the conversion rate was 71.2%. The solid product is pale yellow color. Analyzed by1HNMR and IR，the product was proved to be SP-mPEG2000. This method has the characteristics of mild reaction condition and high utilization of soybean phospholipid. The critical micelle concentration of SP-mPEG2000is 0.5g/L with surface tension of 42mN/m，The kinetic stability of SP-mPEG2000was confirmed by emulsifying power of-hexane and water，which indicated that kinetic stability of the product is superior to soybean phospholipid powder.

soybean phospholipids；methoxy polyethylene glycol 2000；modification; critical micelle concentration；properties

TQ645.9+6

A

1000–6613（2017）01–0350–05

10.16085/j.issn.1000-6613.2017.01.045

2016-05-19；修改稿日期：2016-06-12。

陳圳（1992—），男，碩士研究生。E-mail：1141030003 33@njust.edu.cn。聯(lián)系人：衛(wèi)延安，博士，副教授，研究方向為精細(xì)化工產(chǎn)品合成及含能材料安全技術(shù)。E-mail：weiya_69@163.com。