摘 要： 以不同分子量的聚乙二醇（PEG）與一氯乙酸為原料，通過酯化反應(yīng)合成氯乙酰聚乙二醇酯，將它與抗菌劑磺胺嘧啶（SD）結(jié)合制備了不同分子量的PEG-SD前藥，并進(jìn)行了紅外、核磁和紫外的表征。結(jié)果表明，磺胺嘧啶成功接載到聚乙二醇鏈末端。隨著聚乙烯醇的分子量降低，其酯化程度增加，接負(fù)SD的比例增加。水解實(shí)驗(yàn)表明，PEG-SD前藥具有長(zhǎng)效緩釋抗菌的功能。隨著分子量的降低，抑菌效果越好。PEG600-SD對(duì)大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的最小抑菌濃度分別為31.25μg·mL-1和15.62μg·mL-1，具有最好的抑菌效果。

關(guān) 鍵 詞：聚乙二醇；磺胺嘧啶；酯化反應(yīng)；高分子前藥

中圖分類號(hào)：TQ455.4; O633.11 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A 文章編號(hào)： 1004-0935（2024）08-1141-05

磺胺嘧啶（SD）是一種抗菌譜廣的有機(jī)低分子抗菌劑，對(duì)大多數(shù)的革蘭氏陽性菌和革蘭氏陰性菌均有抑制作用[1-3]。但是存在耐熱性差、易在有機(jī)環(huán)境中析出等的缺點(diǎn)。使用時(shí)，如果不控制磺胺嘧啶的量，還會(huì)對(duì)人體造成危害[4]，因此制備具有緩釋作用的抗菌劑更加適合實(shí)際應(yīng)用。有機(jī)低分子抗菌劑與高分子材料結(jié)合可以彌補(bǔ)抗菌劑的缺點(diǎn)[5]。將高分子材料賦予抗菌性，需要考慮抗菌材料的作用機(jī)制以及采用何種方式把抗菌基團(tuán)引入到高分子材料中[6]。聚乙二醇（PEG）無毒不刺激還具有良好的水溶性，被廣泛地應(yīng)用在藥物制劑、醫(yī)療衛(wèi)生和食品化工等眾多領(lǐng)域中[7-10]。由于PEG端羥基的活性較強(qiáng)，可以通過官能團(tuán)轉(zhuǎn)換制備各種聚乙二醇衍生物[11-14]。本研究選擇不同分子量的PEG作為聚合物載體，與一氯乙酸酯化反應(yīng)生成雙氯乙酰聚乙二醇酯，再與SD反應(yīng)得到PEG-SD前藥，并進(jìn)行結(jié)構(gòu)表征、體外降解實(shí)驗(yàn)和抗菌實(shí)驗(yàn)，證明SD經(jīng)高分子化后可以作為一種新型的高分子緩釋抗菌劑。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 原料

PEG600、PEG1000和PEG2000，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司，用前與環(huán)己烷共沸脫水；一氯乙酸，天津市光復(fù)精細(xì)化工研究所；磺胺嘧啶（SD），東北制藥總廠，用水重結(jié)晶，真空干燥；N，N-二甲基甲酰胺（DMF）、四氫呋喃（THF）、濃硫酸、鹽酸、氫氧化鈉，廣東西隴化工廠；DMF經(jīng)NaOH干燥后重新蒸餾，沸點(diǎn)151～152℃；THF用粒狀KOH干燥，氮?dú)獗Ｗo(hù)蒸餾出純品；磺胺嘧啶鈉（SD-Na）按照文獻(xiàn)[15]自制。

1.2 氯乙酰甲氧基聚乙二醇酯（mPEG-Cl）的合成

裝有恒壓滴液漏斗、電動(dòng)攪拌裝置和冷凝管的250mL三口燒瓶中，加入40g（0.02mol）PEG2000和15.12g（0.16mol）一氯乙酸，再加入40mL的四氫呋喃，攪拌下用滴液漏斗向燒瓶中緩慢滴加7mL濃硫酸作為催化劑，80℃下反應(yīng)6h。反應(yīng)結(jié)束后減壓蒸餾除去溶劑，將混合物轉(zhuǎn)移至250mL燒杯中，加飽和氯化鈉水溶液，搖勻，靜置后分層，上層為清液，下層有固體沉淀析出，過濾，收集沉淀物，水洗使呈中性，40℃干燥至恒重得到棕色固體物質(zhì)，磨干成粉得到PEG2000-Cl。按照相同步驟將PEG600，PEG1000分別與氯乙酸進(jìn)行酯化反應(yīng)，分別得到PEG600-Cl、PEG1000-Cl。

1.3 PEG-SD 前藥的合成

在裝有攪拌器，冷凝管和溫度計(jì)的100mL三口燒瓶中，加入1.1g（0.004mol）磺胺嘧啶鈉，2.2g（0.001mol）烘干的PEG2000-Cl，15mL的N，N-二甲基甲酰胺作為溶劑，在110℃油浴中加熱攪拌7h，反應(yīng)完畢減壓蒸餾，除去大部分溶劑，將產(chǎn)物倒入適量去離子水中得到沉淀，過濾，水洗數(shù)次，55℃干燥至恒重，得到PEG2000-SD。再將PEG600-Cl、PEG1000-Cl按照相同的步驟反應(yīng)分別得到PEG600-SD和PEG1000-SD。PEG600-Cl和PEG-SD的合成路線見圖1。

1.4 分析測(cè)試

紅外譜圖（FT-IR）采用Nicolet 380型傅立葉變換紅外光譜儀，KBr壓片法測(cè)定；核磁譜圖（1H-NMR）采用德國(guó)布魯克公司AVANCE ⅢHD 400MHz型核磁共振儀，以DMSO-d6為溶劑，TMS為內(nèi)標(biāo)；紫外譜圖（UV）用美國(guó)賽默飛世爾科技公司Evolution201型紫外分光光度計(jì)測(cè)定；熔點(diǎn)由北京中儀博騰科技有限公司X6型顯微熔點(diǎn)儀測(cè)定。

1.5 磺胺嘧啶的標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

精密量取干燥至恒重量的磺胺嘧啶10mg，溶解于50mL 0.1mol·L-1鹽酸中，配成磺胺嘧啶母液。分別用移液管量取磺胺嘧啶母液1.0、1.5、2.0、3.0、3.5、4.0mL，各用0.1mol·L-1鹽酸稀釋磺胺嘧啶母液至10mL，用紫外分光光度計(jì)測(cè)定242nm處的吸光度值，得到標(biāo)準(zhǔn)曲線。

1.6 PEG-SD載藥量的測(cè)定

精確稱量充分研細(xì)后的PEG600-SD、PEG1000-SD和PEG2000-SD加入透析袋，將透析袋浸泡在0.1mol·L-1鹽酸溶液中，通過紫外分光光度計(jì)測(cè)試242nm處的SD的吸光度A值，再按照磺胺嘧啶在0.1mol·L-1鹽酸中的標(biāo)準(zhǔn)曲線方程，計(jì)算釋放出的藥物濃度C并計(jì)算累積釋藥百分率。

1.7 抑菌圈測(cè)試

采用抑菌圈實(shí)驗(yàn)對(duì)前藥進(jìn)行抑菌性能的測(cè)試，選用了大腸桿菌（E.coli）和金黃色葡萄球菌（S.aureus）作為測(cè)試菌種。將固體培養(yǎng)基加熱融化后倒入培養(yǎng)皿中，待融化后將培養(yǎng)基重新冷卻凝固分別滴加一滴E.coli和S.aureus，使用玻璃棒將菌懸液涂抹均勻，取少量前藥置于培養(yǎng)基表面，在37 ℃恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)20 h，測(cè)量抑菌圈直徑。

1.8 最小抑菌濃度（MIC）測(cè)試

參照文獻(xiàn)[16]通過繪制細(xì)菌生長(zhǎng)曲線考察細(xì)菌在40 h內(nèi)的生長(zhǎng)情況，細(xì)菌生長(zhǎng)曲線就是選取不同的時(shí)間，利用紫外-可見光分光光度計(jì)測(cè)其透光率T。并通過公式OD600=-lgT計(jì)算出相應(yīng)的光密度（OD值）。利用公式OD600=-lgT計(jì)算OD值，繪制OD值隨時(shí)間的曲線圖。通過細(xì)菌生長(zhǎng)曲線判斷最小抑菌濃度。

2 結(jié)果與討論

2.1 前藥的紅外光譜分析

圖2是PEG2000-SD、PEG1000-SD、PEG600-SD的紅外光譜圖。三種載磺胺嘧啶的聚乙二醇酯在相同的位置出現(xiàn)了吸收峰，可知磺胺嘧啶也成功接枝到了PEG600-Cl和PEG1000-Cl上。但三者紅外圖譜的峰強(qiáng)度不同，隨著聚乙二醇的相對(duì)分子質(zhì)量降低，對(duì)應(yīng)吸收峰的強(qiáng)度增加；PEG600-SD紅外光譜圖中3445cm-1和3362cm-1處磺胺嘧啶上與苯環(huán)共軛-NH2的吸收峰和1747cm-1處酯基吸收峰的強(qiáng)度變大，說明分子量越低，磺胺嘧啶在PEG-SD所占的比重加大，導(dǎo)致該位置處吸收峰強(qiáng)度增加。

2.2 PEG-SD的核磁氫譜分析

圖3為不同分子量前藥的1H-NMR譜圖?；瘜W(xué)位移在3.51×10-6和3.43×10-6處吸收峰歸屬于聚乙二醇-OCH2CH2-的吸收峰；在4.68×10-6處為氯乙?；?CH2-的特征吸收峰，說明氯乙酰與聚二乙醇發(fā)生了酯化反應(yīng)；4.13×10-6歸屬于SD中與苯環(huán)相連-NH2上H的吸收峰；（6.5～6.7）×10-6是SD中苯環(huán)上H的吸收峰，（7.6～8.5）×10-6是SD中嘧啶環(huán)上H的吸收峰，進(jìn)一步證明了聚乙二醇成功接載上磺胺嘧啶，且通過磺胺嘧啶特征峰可以看出，隨著聚乙二醇分子量的降低，磺胺嘧啶特征峰的強(qiáng)度增加，說明接載到低分子量PEG上SD的比重增加。

2.3 PEG-SD的紫外吸收光譜

將等質(zhì)量的PEG2000-SD、PEG1000-SD、PEG600-SD加入0.1mol·L-1鹽酸溶液中，采用紫外分光光度計(jì)測(cè)試，發(fā)現(xiàn)在242nm處出現(xiàn)了磺胺嘧啶的特征吸收峰，說明PEG-SD在酸性溶液中可以釋放出SD；并且PEG600-SD的吸光度最高，說明PEG分子量越低可以負(fù)載更多的磺胺嘧啶。

采用紫外分光光度法測(cè)定242nm處的吸光度，作出SD在0.1mol·L-1鹽酸中的標(biāo)準(zhǔn)曲線，繪制出磺胺嘧啶在0.1mol·L-1鹽酸中的標(biāo)準(zhǔn)曲線見4。標(biāo)準(zhǔn)曲線回歸方程為：A242=0.08283C242+0.08199 （R2=0.99815），其中A242，C242分別代表在242nm處的濃度及吸光度。根據(jù)回歸方程計(jì)算出不同分子量PEG-SD前藥的載藥量列于表1。

2.4 PEG-SD的體外釋藥性能

圖5是分別稱取5mg的PEG2000-SD、PEG1000-SD、PEG600-SD放在10mL 0.1mol·L-1鹽酸中的藥物釋放率變化圖。可見，釋放速率先增加后緩慢增加達(dá)到釋放藥物的最大量。在釋放到

10h左右時(shí)，釋藥率達(dá)到80%以上；24h后三種前藥完全釋放。說明前藥具有緩釋的效果，且PEG分子量越低，磺胺嘧啶在溶液中釋放得越快。

2.5 PEG-SD的抗菌性能測(cè)試

2.5.1抑菌圈測(cè)試

圖6是PEG2000-SD、PEG1000-SD、PEG600-SD對(duì)大腸桿菌與金黃色葡萄球菌的抑菌效果圖。由圖可以看出，PEG2000-SD、PEG1000-SD、PEG600-SD都對(duì)大腸桿菌和金黃色葡萄球菌有抑制作用，且隨著相對(duì)分子量的減少，抑菌圈的透明圈變大。

2.5.2最小抑菌濃度（MIC）測(cè)試

表2是PEG2000-SD、PEG1000-SD、PEG600-SD對(duì)大腸桿菌（E.coli）與金黃色葡萄球菌（S.aureus）的MIC測(cè)試結(jié)果。由表2可知，PEG2000-SD對(duì)大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的最小抑菌濃度分別為125、125μg·mL-1；PEG1000-SD對(duì)大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的最小抑菌濃度分別為62.5μg·mL-1、31.25μg·mL-1；PEG600-SD對(duì)大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的最小抑菌濃度分別為31.25，15.62μg·mL-1。說明隨著PEG分子量的降低，抗菌效果增強(qiáng)。

3 結(jié)論

1）以不同分子量的PEG和一氯乙酸為原料，通過酯化反應(yīng)制備端基含活性氯的甲氧基聚乙二醇酯，再與磺胺嘧啶鈉結(jié)合制備PEG-SD，并進(jìn)行紅外、核磁和紫外表征，證明產(chǎn)物具有預(yù)期的結(jié)構(gòu)。

2）紫外分光光度法測(cè)試PEG600-SD在242nm處吸光度最高，說明聚乙二醇分子量越低可以負(fù)載更多的磺胺嘧啶；體外釋藥性能的測(cè)試證明PEG-SD具有緩釋作用，在酸性條件釋放24h釋藥完全，且隨著PEG分子量的降低，磺胺嘧啶在溶液中釋放得越快。

3）PEG2000-SD、PEG1000-SD、PEG600-SD對(duì)大腸桿菌和金黃色葡萄球菌都具有抑制作用，且隨著分子量的降低，抑菌圈直徑變大；最小抑菌濃度測(cè)試表明，聚乙二醇分子量越低，抗菌劑所占的比重越高，載藥量越大；PEG600-SD對(duì)大腸桿菌和金黃色葡萄球菌MIC最低，分別為31.25μg·mL-1和15.62μg·mL-1，抑菌效果最好。

參考文獻(xiàn)：

[1] 王龍. 磺胺嘧啶對(duì)醫(yī)院感染防治的研究進(jìn)展[J].抗感染藥，2021，18（11）：1565-1569.

[2] VAN S， PALINV， LI Y， et al. The effectiveness of frequent antibiotic use in reducing the risk ofinfection-related hospital admissions： results from two large population based cohorts[J].BMC Med， 2020， 18（1）： 1-11.

[3] OVUNGA， BHATTACHARYYAJ. Sulfonamide dr5nUkwyIEpJpl8EDSJrWEWpbQ6T+1pQDDyNnFmXAH2rc=ugs： structure，antibacterial property， toxicity， and biophysical interactions[J].Biophys Rev， 2021， 13（2）： 259-272.

[4] 危夢(mèng)，王衛(wèi)，雷英杰，等. 肉制品中磺胺類藥物殘留危害及檢測(cè)方法的研究進(jìn)展[J]. 中國(guó)調(diào)味品，2019，44（12）：185-187，200.

[5] 李平. 磺胺嘧啶基微納米材料的制備及抗菌性能[D]. 鄭州：河南大學(xué)，2016.

[6] 陳國(guó)銘，呂婉秋，江民乾，等. 雙模式抗菌涂層的研究進(jìn)展[J]. 遼寧化工，2020，49（7）：867-870.

[7] 湯朝暉，陳學(xué)思.聚谷氨酸接枝聚乙二醇抗腫瘤藥物靶向輸送系統(tǒng)[J]. 高分子學(xué)報(bào)，2019，50（6）：543-552.

[8] 馮楊英凡，陳楷文，王華楠，等. 生物功能化聚乙二醇基復(fù)合水凝膠的制備、性能研究及在感染創(chuàng)口修復(fù)中的初步應(yīng)用[J].華中科技大學(xué)學(xué)報(bào)（醫(yī)學(xué)版），2020，49（4）：392-398.

[9] 陳柯穎，莫相全，李光華，等.基于酰腙鍵的去氫樅酸基聚乙二醇的合成及其膠束的藥物緩釋性能[J]. 高分子材料科學(xué)與工程，2022，38（6）：1-10.

[10] 常軍，靳夢(mèng)月，王斌，等， 5-氟尿嘧啶-甲氧基聚乙二醇前藥的制備及性能研究[J]. 精細(xì)與專用化學(xué)品，2022，30（12）：45-49.

[11] 王叢瑤，沈利君，孔毅，等.聚乙二醇化聚十六烷基氰基丙烯酸酯的合成及其作為納米藥物載體的應(yīng)用研究[J]. 中國(guó)藥房，2018（13）：1780-1785.

[12]LI H L， YE T X. Preparation and Characterization of Carboxymethyl Chitosan Polyethylene Glycol Folic Acid as a Targeting Drug Carrier[J].Northern Pharmacy，2018， 15 （12）： 136-137.

[13] TANG C H， CHEN X S.Targeted delivery system of anti-tumor drugs grafted with polyglutamic acid and polyethylene glycol[J].Journal of Polymer Science，2019， 50 （6）： 543-552.

[14] 常軍，李成吾，富海濤，等. 含5-氟尿嘧啶的氨基甲酸聚乙二醇酯前藥的合成與表征[J]. 精細(xì)化工，2010，27（6）：593-596.

[15] 喬靜. 聚乙烯醇復(fù)合醫(yī)用海綿的制備及性能研究[D]. 沈陽：沈陽理工大學(xué)，2022.

[16] 王斌，靳夢(mèng)月，常軍，等. 載銀硅藻土抗菌材料的制備及性能研究[J].化學(xué)工程師，2023（2）：08-12.

中科院大連化學(xué)物理研究所科研成果介紹

甲醇制丙烯新技術(shù)（DMTP）

負(fù)責(zé)人：劉中民 電話：0411-84379618 聯(lián)絡(luò)人：葉茂

E-mail：maoye@dicp.ac.cn 學(xué)科領(lǐng)域：能源化工 項(xiàng)目階段：成熟產(chǎn)品

項(xiàng)目簡(jiǎn)介及應(yīng)用領(lǐng)域

丙烯是化學(xué)工業(yè)的重要基礎(chǔ)原料，目前其生產(chǎn)方式主要是對(duì)石油或其衍生品進(jìn)行熱裂解或者催化裂解。但是我國(guó)石油資源相對(duì)匱乏，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，原油需求量已遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于國(guó)內(nèi)生產(chǎn)量，供需矛盾日益突出。在我國(guó)能源結(jié)構(gòu)中，煤占據(jù)主導(dǎo)地位。因此一條可行的途徑是利用我國(guó)相對(duì)優(yōu)勢(shì)的煤資源，通過合成甲醇進(jìn)一步制備丙烯等大宗化學(xué)品。這不僅實(shí)現(xiàn)了石油化工和煤化工的協(xié)調(diào)發(fā)展，而且可為國(guó)家節(jié)約原油資源，符合國(guó)家能源安全戰(zhàn)略以及可持續(xù)發(fā)展的要求，對(duì)我國(guó)煤炭資源綜合利用具有重大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)意義。

中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所成功開發(fā)了具有原始創(chuàng)新性的甲醇制丙烯流化床工藝技術(shù)。研制了性能優(yōu)異的 DMTP 專用催化劑，成功耦合了甲醇轉(zhuǎn)化、乙烯烷基化和C4+轉(zhuǎn)化三個(gè)反應(yīng)，工藝技術(shù)和指標(biāo)先進(jìn)。完成了百噸級(jí)DMTP放大試驗(yàn)，驗(yàn)證并優(yōu)化了 DMTP據(jù)。流化床工藝技術(shù)，獲取了設(shè)計(jì)工藝包的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

2017 年 5 月該科技成果在大連通過了由中國(guó)石油和化學(xué)工業(yè)聯(lián)合會(huì)組織的成果鑒定。鑒定委員會(huì)專家一致認(rèn)為“該成果創(chuàng)新性強(qiáng)，具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，總體成果處于國(guó)際領(lǐng)先水平，技術(shù)優(yōu)勢(shì)明顯、應(yīng)用前景廣闊”，建議“加快工業(yè)化進(jìn)度，早日建成工業(yè)示范裝置”。72 h標(biāo)定結(jié)果表明：丙烯選擇性 75.0%，乙烯選擇性 10.4%，噸丙烯甲醇消耗 3.01 t。改變乙烯/甲醇比例，丙烯選擇性可進(jìn)一步提高。

DMTP 技術(shù)的工業(yè)化推廣應(yīng)用主要有三個(gè)方面：

（1）用于新建甲醇制丙烯或煤制丙烯項(xiàng)目；

（2）用于 DMTO 工業(yè)裝置的改造和技術(shù)升級(jí)換代；

（3）與現(xiàn)有的石腦油制烯烴裝置聯(lián)合，用于增產(chǎn)擴(kuò)能和降低能耗。

合作方式：技術(shù)許可。投資規(guī)模：大于 1 000 萬。