RRR-α-生育酚聚乙二醇琥珀酸单酯的合成与分离方法研究

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RRR-α-.生育酚聚乙二醇琥珀酸酯(TPGS)作为天然维生素E的水溶性衍生物,既是一种营养成分和药物,同时又是一种新型的非离子型表面活性剂,可作为增溶剂、乳化剂、吸收促进剂和渗透促进剂应用于药物传递系统。RRR-α-生育酚琥珀酸酯(TAS)与聚乙二醇(PEG)发生酯化反应合成的TPGS粗品是由TPGS单酯与双酯组成的混合物,其中单酯的表面活性和水溶性优于双酯,是TPGS的有效成分。现有酯化反应生成单酯的选择性较低,单双酯的聚合物特性和结构相似性导致单双酯的分离难度大。色谱法是目前文献报道的TPGS单双酯的主要分离方法,但存在样品处理量小、溶剂消耗高和设备投资大等问题。本文采用非均相固体酸催化剂催化TAS与PEG的酯化反应,提高生成单酯的选择性;建立以离子液体为介质的萃取体系分离TPGS单双酯。首先采用模拟移动床(SMB)色谱系统制备了TPGS单酯与双酯的标准品,用基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱(MALDI-TOF MS)表征了标准品的纯度和分子量信息,然后建立了紫外检测波长为284 nm、固定相为C30色谱柱、流动相为乙腈/异丙醇、洗脱方式为梯度洗脱的反相高效液相色谱法(RP-HPLC)对TPGS单酯与双酯直接进行定量分析。验证实验表明该分析方法精密准确,可用于平均聚合度和平均分子量与标准品接近、分子量分布与标准品不完全一致的TPGS样品的定量分析,大大简化了TPGS单双酯的分析。利用非均相固体酸催化剂的酸性以及孔径和比表面积等参数可调、反应结束后的分离简单等优点,首次以酸性沸石、杂多酸和杂多酸盐催化TAS与PEG的酯化反应,得到催化活性低于均相催化剂——对甲苯磺酸、但对单酯的选择性高于对甲苯磺酸的磷钨酸催化剂。当TAS/PEG的摩尔比为1:1、磷钨酸的加入量为反应原料的1 wt%、反应温度为120℃、反应时间为12h时,水解率为1.6%、酯化率为75.5%、单酯的选择性为91.4%。采用吸附分离法除去未反应的TAS。TAS与TPGS的结构差异在于TAS中的活性羧基,单组份吸附平衡实验表明弱碱性阴离子交换树脂对TAS表现出了很强的吸附能力,而几乎不吸附TPGS单酯。TAS在阴离子交换树脂HZD-9上的吸附量随着温度的升高而降低,吸附等温线符合Langmuir型吸附等温线,273 K下的单分子层饱和吸附量qmax为1068.38 mg/g。TAS在HZD-9上的吸附过程是自发进行的(AGO<0)、放热的(△H°<0)和熵变不明显的(△S0≈0)。TAS在HZD-9上的吸附动力学符合拟二级动力学模型。基于离子液体独特的有机无机杂化离子结构、内聚能高、易于与水或有机溶剂形成两相体系、物化性质可调等特点,构建了长链离子液体+水+有机溶剂三元两相体系萃取分离TPGS单双酯,在消除乳化的同时获得了较高的萃取分配系数和选择性系数。长链离子液体与TPGS单酯间的相互作用对单酯在水相中的较高分配起主要作用。以[CnPy]Br为例,随着n从6增加到8和12,萃取相溶液从无聚集结构变为具有胶束和液晶的聚集结构,TPGS单酯的分配系数随之从1.91增加到了7.75和15.09,选择性系数从795.6降低到了22.8和8.5。以初始浓度4 mo1%的[C6Py]Br水溶液为萃取剂,经过简单的两级错流萃取就可将TPGS单酯的相对含量从80.0 wt%提高到99.9wt%,回收率为82.0%。此萃取体系还可扩展到其他PEG脂肪酸单双酯的分离,得到的选择性系数>10,因而以该体系为基础的萃取技术有望成为这一类表面活性混合物高效分离的通用性新方法。采用FT-IR、1NMR、MALDI-TOF MS、TGA和DSC对TPGS单酯和双酯的分子结构、分子量信息和热性能进行了表征。计算得到TPGS单酯的亲水亲油平衡(HLB)值约为13,TPGS双酯的HLB值约为9。TPGS单酯的水溶性良好,表面活性优良,22℃下的临界胶束浓度(CMC)为0.029 mM。TPGS双酯几乎不溶于水。
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