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聚乙二醇的制备及用途

发布日期:2019/11/7 8:17:59

背景及概述[1][2]

聚乙二醇为环氧乙烷水解产物的聚合物,无毒、无刺激性,广泛应用于各种药物制剂中。低分子量的聚乙二醇毒性相对较大,综合来看,二醇类的毒性相当低。聚乙二醇局部应用特别是黏膜给药可导致刺激性疼痛。在外用洗剂中,本品能增加皮肤的柔韧性,并具有与甘油类似的保湿作用。室温下,级别为聚乙二醇200~600是液体;级别为聚乙二醇1000及1000以上是固体。

液态级别的聚乙二醇是透明、无色或淡黄色黏性液体,微有异臭。聚乙二醇略有吸湿性,较甘油不易挥发,化学性质稳定,不易水解破坏,有强亲水性。能溶于丙酮、乙醇、苯、甘油和二醇类化合物,并能溶解许多水溶性无机盐和水不溶性有机物;固体级别的聚乙二醇为白色或近白色,其黏度呈糊状至蜡样片状不一,微有甜味。能溶于丙酮、二氯甲烷、乙醇和甲醇;在脂肪烃和醚中微溶,在脂肪、脂肪油和矿物油中不溶。所有级别的聚乙二醇均溶于水,聚乙二醇相互间以及与水可以任意比例混合,高分子量的聚乙二醇水溶液可以形成凝胶。

制备[2]

工业上由环氧乙烷与水,或由乙二醇经分步反应制取聚乙二醇,制备分子量较大的聚合物时,常用分子量较低的聚乙二醇作为引发剂。

1.  乙二醇合成工艺进展

目前乙二醇的工业生产方法主要是石油乙烯经气相氧化得环氧乙烷,再经液相催化水合制得(称乙烯路线)。非乙烯路线生产乙二醇技术是CO 和醇先合成草酸酯,再经加氢生成乙二醇。主要有两种合成方法。成电解液时,电流效率达到90 %,乙二醇含量由15 %~ 20 %提高到23 %。

1)甲醛偶联法

将30 %的甲醛水溶液与等体积的氢氧化钠溶液混合,将此混合液滴入装有沸石催化剂的固定床反应器内,反应器上部及下部为瓷环,用电感应加热,控制反应条件为温度94 ℃,压力0.1kPa、空速(LHS V)1.21~2.36,在此条件下缩合,甲醛转化率100 %,生成乙醇醛的选择性为75 %。

美国Du Pont 公司在1968 年工业化的方法是使HCHO 与CO 在硫酸溶液中,在150~225 ℃,50~ 100MPa 下反应生成乙醇酸,再在210~215 ℃、3kPa 下催化加氢制取乙二醇。目前改进的制法是采用多聚甲醛,在三乙胺催化剂存在下,使多聚甲醛、水和二氧杂环己烷于高压釜内,在氢压10MPa 和150 ℃下反应3h 后,一步反应生成乙二醇,其中乙二醇占17.9 %,甘油占16.1 %,1,2,3,4 -丁四醇占5.5 %。改进后的工艺使二步并为一步完成,用三乙胺代替了硫酸,大大减轻了设备腐蚀性,反应压力也大幅度降低,副产甘油也是有用的产品。

2. 聚乙二醇的合成

聚合反应可采用气相或液相聚合,工业上大都采用液相聚合,用氢氧化钠或氢氧化钾做催化剂,反应在装有循环泵和外热交换器的钢质反应器或带机械搅拌的间歇反应器内进行。

药理作用[3]

大分子聚乙二醇(4000)是线性长链聚合物,通过氢键固定水分子,使水分保留在结肠内,增加粪便含水量,进而软化粪便,恢复粪便体积和重量至正常,促进排便的最终完成,从而改善便秘症状。

适应症[4]

临床主要用于成人便秘的对症治疗;术前肠道清洁准备;肠镜、钡灌肠及其他检查前的肠道清洁准备。

其他用途及市场[2][5]

聚乙二醇除用于多种药物制剂,如注射剂、局部用制剂、眼用制剂、口服和直肠用制剂外,聚乙二醇作为相转移催化剂,目前已获得广泛应用。它具有螺旋结构,可折叠成不同大小的空穴,能与不同半径的离子络合而进行相转移催化反应,亦可作Williamson 的相转移催化剂,操作极为方便。

聚乙二醇具有水溶性,对多种药物具有优良的溶解性能,广泛用于软膏基质和活性组分的载体。固体聚乙二醇可作为水溶性的栓剂基质,聚乙二醇具有广泛的配伍性,可作为许多药物制剂的媒介物和粘合剂,聚乙二醇具有增容作用,适用于各种优质化妆品的生产。

聚乙二醇还可用作非油脂润滑剂、喷发剂中的柔软剂与抗静电剂、制皂的乳化助剂和增塑剂等。聚乙二醇经交联后吸收自身重量10~100 倍的水份,在必要时又能释放出来,利用这一特性,可作为高吸水树脂使用。聚乙二醇能与许多物质形成缔合型络合物,如酚醛树脂、木质素衍生物、聚羧酸、聚脂等,形成的络合物拓展了它在新领域的应用。

主要参考资料

[1] 新编兽药实用手册

[2] 汪多仁. 聚乙二醇的应用与合成进展[J]. 化学工业与工程技术, 2000, 21(5): 21-23.

[3] 医师案头用药参考

[4] 临床处方药物手册

[5] 孔凡志, 王海娜, 仲崇利. 聚乙二醇的生产及其在牙膏中的应用[J]. 口腔护理用品工业, 2015 (4): 25-27.

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