二乙二醇丙酸甲酯的合成与结构表征*

施立钦，邱从平

（宁波职业技术学院，浙江宁波 315800）

二乙二醇丙酸甲酯的合成与结构表征*

施立钦，邱从平

（宁波职业技术学院，浙江宁波 315800）

采用二乙二醇和丙酸甲酯为主要原料，以钾为催化剂，在通N2气保护的条件下合成二乙二醇丙酸甲酯，用离子排阻高效液相色谱法对合成的二乙二醇丙酸甲酯进行定量分析。最佳合成条件：二乙二醇与丙酸甲酯的物质的量比为1∶2，催化剂的质量为反应物二乙二醇质量的1.5%，于25℃条件下反应24 h，产物经硅胶柱分离、乙酸乙酯梯度洗脱，然后干燥，制得二乙二醇丙酸甲酯成品，收率为61.5%，纯度达99.5%。用FT-IR，1H-NMR，GC-MS法对二乙二醇丙酸甲酯的分子结构进行了确证。

二乙二醇丙酸甲酯；离子排阻柱；PEG修饰剂；核磁共振

聚乙二醇（PEG）丙酸甲酯化修饰剂是一类功能性聚乙二醇修饰剂，它可将活化的PEG丙酸甲酯通过化学方法偶联到蛋白、多肽、小分子有机药物上，改善药物的理化性质和生物学活性，改进药物动力学和药效，能显著增强药物的溶解性和稳定性，减少免疫原性和抗原性，降低毒副作用，增加体内生物活性和疗效等功效［1］，延长血浆半衰期和增加体内系统暴露；增加体内生物活性和疗效；减少给药次数，降低病人痛苦。二乙二醇丙酸甲酯（PEG3-CO2Me）是一种新型的功能性PEG修饰剂，单体结构式如下：

图1　PEG3-CO2Me单体结构式

国内外对于二乙二醇丙酸甲酯修饰剂的生产与鉴别极少报道，仅有德国西门子公司和加拿大科学院苏塞克斯公司在研发中，而药物的相关检测侧重于对修饰剂反应产物的分析。笔者对PEG3-CO2Me化学结构进行表征，以期指导PEG药物修饰剂的制备、药理分析及药品测试等工作［2-3］。

1　实验部分

1.1主要仪器与试剂

红外光谱仪：FTIR-8400S型，岛津（中国）有限公司；

高效液相色谱仪：LC20AT型，岛津（中国）有限公司；

气质联用仪：GCMS-QP2010SE型，岛津（中国）有限公司；

核磁共振光谱仪：DRx 400 NMR型，德国布鲁克·道尔顿有限公司；

丙酸甲酯、二乙二醇：分析纯，上海化学试剂有限公司；

乙酸乙酯、正已烷：分析纯，杭州双林化工试剂厂。

1.2二乙二醇丙酸甲酯的合成

向装有磁力搅拌器、滴液漏斗和温控装置的500 mL圆底烧瓶中，加入一定量的二乙二醇（PEG2），开启磁力搅拌器，通N2进行保护，加入1.5% PEG2质量的金属钾进行反应，待金属钾完全反应并消失后，滴加与PEG2质量相当的丙酸甲脂，反应24 h，制得PEG3-CO2Me粗品。PEG3-CO2Me粗品经硅胶柱净化、乙酸乙酯梯度洗脱、真空浓缩、干燥，得PEG3-CO2Me成品［4］。反应方程式如下：

1.3目标产物的分析测试

1.3.1离子排阻高效液相色谱（HPLC）

使用LC20AT型高效液相色谱仪，Bio-rad HPX-87H色谱柱，以硫酸溶液（pH 2.0）为流动相，流量为0.8 mL/min，柱温为55℃，检测波长为210 nm。绘制PEG3-CO2Me的标准曲线，计算目标产物的含量。

1.3.2傅立叶变换红外光谱（FTIR）［5］

使用FTIR-8400S型红外光谱仪，把PEG3-CO2Me样品涂在KBr片上，采用30次不间断扫描，存储测试数据的平均值。

1.3.3核磁共振谱（NMR）

使用DRx 400 NMR型核磁共振光谱仪，用重水（D2O）作溶剂，四甲基硅烷（TMS）作内标，记录核磁共振氢谱。

1.3.4气相色谱-质谱（GC-MS）

使用GCMS-QP2010SE型气质联用仪进行定性分析，色谱柱为HP-5型柱，FID检测器，两段程序升温，先以5℃/min从50℃升至120℃，再以10℃/min从120℃升至220℃，然后进行测试。

2　结果与讨论

2.1二乙二醇丙酸甲酯合成条件的优化

考察不同反应条件对PEG3-CO2Me合成的影响，结果见表l。

表1　不同反应条件对PEG3-CO2Me收率的影响（25℃）

2.1.1醇酯的摩尔比对PEG3-CO2Me收率的影响

PEG2与丙酸甲脂摩尔比的理论值为1∶1，但由于酯交换反应的平衡常数比较小，若按理论值进行配比，PEG3-CO2Me的收率很低，因此通常采用丙酸甲脂过量。固定催化剂用量为反应物PEG2质量的1.5%，并于25℃下反应24 h。

由表1可知，随着丙酸甲脂量的增加，PEG3-CO2Me收率升高，当PEG2与丙酸甲酯的物质的量比为1∶2时，PEG3-CO2Me收率最高。

2.1.2催化剂用量对PEG3-CO2Me收率的影响

固定反应温度为25℃，反应时间为24 h，PEG2与丙酸甲酯的物质的量比为1∶2，考察催化剂金属钾用量对合成反应的影响。由表1可知，当催化剂用量为反应物PEG2质量的1.5%时，PEG3-CO2Me的收率最高。

2.1.3反应时间对PEG3-CO2Me收率的影响

固定反应温度为25℃，PEG3-CO2Me的物质的量比为1∶2，催化剂用量为反应物PEG2质量的1.5%。由表1可知，随着时间的增加，PEG3-CO2Me收率不断提高，反应24 h后，PEG3-CO2Me的合成反应基本稳定。

因此PEG3-CO2Me合成的最佳反应条件：PEG2与丙酸甲酯的物质的量比为1∶2，催化剂的质量为反应物PEG2质量的1.5%，在25℃条件下反应24 h，得到的产物粗品经硅胶柱分离，乙酸乙酯及正已烷梯度洗脱，浓缩，干燥，制得PEG3-CO2Me成品，收率为61.5%。

2.2PEG3-CO2Me的结构表征［6-7］

2.2.1高效液相色谱分析

采用离子排阻高效液相色谱法对PEG3-CO2Me样品含量分析，色谱图如图2。

图2　PEG3-CO2Me 样品的高效液相色谱图

由图2可知，在相同的色谱条件下，试品PEG3-CO2Me的保留时间为16.9 min，与标准品的保留时间完全一致，色谱图中除目标物色谱峰外别无杂峰，以外标法计算纯度达到99%以上［8-9］。

2.2.2FTIR分析

图3为PEG3-CO2Me的FTIR谱图。

图3 PEG3-CO2Me的FTIR谱图

图3中，3 577 cm-1处为O-H伸缩振动吸收峰，说明羟基的存在；2 953，2 883 cm-1为亚甲基C-H的伸缩振动；1 734 cm-1为C=O伸缩振动而引起的强吸收，说明酯的存在；1 445，1 273 cm-1为C-H的面内弯曲变形振动峰；1 200 cm-1为C-O-C的伸缩振动；931，882 cm-1为C-H的面外弯曲变形振动峰。

由以上分析可知，PEG3-CO2Me的所有特征峰均在谱图中出现，说明样品与标准品具有相同的结构特征。

2.2.31H-NMR分析

PEG3-CO2Me的1H-NMR谱图如图4所示。将分子中质子的种类按图5标号，质子峰的指认列于表2。样品1H-NMR谱图中的质子峰及表2中的各质子峰指认，能清楚地表明样品与PEG3-CO2Me质子峰高度吻合。

2.2.4GC-MS分析

PEG3-CO2Me的GC-MS谱图如图6所示。图6中各主要质谱峰化学位移δ 45，59，87，99，115， 131分别对应于-CH2CH2OH，-CH2CH2CH2-OH，-CH2CH2COOCH3，-O-CH2CH2-O-CH2CH2-OH，-COCH2CH2-O-CH2CH2-O-CH2-CH2-OH，-OOC-CH2CH2-O-CH2CH2-O-CH2-CH2- OH，与PEG3-CO2Me的组成非常吻合，说明该样品为目标产物。

图4　二乙二醇丙酸甲酯的1H-NMR谱图

图5　二乙二醇丙酸甲酯单体中的质子标号

表2　PEG3-CO2Me的1H-NMR质子峰指认

图6　二乙二醇丙酸甲酯的GCMS谱图

3　结语

优化合成PEG3-CO2Me的反应条件，得到最佳工艺的参数：在25℃条件下反应24 h，PEG2与丙酸甲酯的物质的量比为1∶2，催化剂的质量为反应物PEG2质量的1.5%，经硅胶柱分离提纯，离子排阻高效液相色谱法定量分析，含量达99.5%，合成的目标物得到傅立叶变换红外光谱、核磁共振、质谱方法的共同确证。

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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

*浙江省宁波市自然科学基金（2014A61023）；浙江省教育厅与浙江工业大学绿色化学合成技术国家重点实验室培育基地访问学者项目（FX2014142）

联系人：施立钦；E-mail： nzyslq@163.com

2015-12-18