Tổng quan và mục tiêu đề tài khảo sát phản ứng biến tính Polyetylen Glycol

Chương I:


A

1

T1

GIGI THIEU POLYETYLEN GLYCOL PEG) 242725),

TỔNGQUAN

7

Polyetylen glycol (PEG) IA polyme cé công thức phân tử tống quát:

HOF CHy-CH-O}-H
i

In

được điều chế từ phan ứng trùng hợp mở vòng etylen oxit, xúc
tác axit:
LH

n Hạ 2

——zCH¿1 ta —————>

\

H O{CH; —CH.~
CHy-O+-H

œ

nên cịn có tên là polyetylenoxit (PEO).

Phân tử lượng của PEG có thể thay đổi từ vài trăm đến vài trăm nghìn
đục. Tùy thuộc vào phân tử lượng mà có các loại PEG khác nhau, từ đó
PEG có

thể có các dạng từ trạng thái lồng (Ân < 600), sáp (wax) hoặc rắn (ñữn > 3000).
PEG
qeạnh như

bên trong môi

trường axiL, baz, nhiệt độ cao, môi trường oxi hóa

Ơ¿, H;O; và mơi trường khứ NaBH,.

PEG có đặc tính hút Ấm mạnh, khơng bị thủy phân hay hư hỏng trong quá
trình dự trữ, tan tốt trong nước và

các dung môi hữu cơ phân cực như toluen,

dicloro

hydrocarbon

metan,

etanol,

aceton,

các

thom:

chỉ tan một

phần

hoặc

không tan trong cac hydrocarbon day béo.

Ứng dụng *"":
PEG được sử dụng là chất phụ gia tăng độ kết dính trong trong xà phòng,
chất ổn định độ nhớt, độ bám đỉnh trong mỹ phẩm, chất bôi trơn trong các khuôn
đúc cao su hoặc các khuôn

đúc bằng kim loại.. đặc biệt có thể dùng làm dung

mơi cho một số chất đo”.
Khi trộn với các loại nhựa khác như

PC, PAN, PET.. PEG đóng vai trị là

chất hóa dẻo cho các loại nhựa trên, cải thiện độ bền va đập của vật liệu, Ứng
dụng trong sẵn xuất các thiết bị như vỏ gvị, tủ lạnh, chỉ tiết xe hơi, chai, lọ...
[

Trang i


[Sứ

sỉ

=

_|

TONG QUAN

Trong cơng - nghệ bao bì màng phức hợp, PEG có mặt trong thành phần
keo nền trong keo ghép màng bên cạnh polyisocyanat. Phân ứng đóng rắn xẩy ra
giữa các polyol (bao gồm PEG) và polyisocyanat tạo thành keo polyuretan, liên

kết các loại màng với nhau.
Trong tổng hợp polyme, hai nhóm hydroxyl hai đầu của PEG cịn có thể
được chuyển hóa thành các nhóm chức khác. Từ đó có thể tạo ra các copolyme
có chứa đoạn mạch PEG, ứng dụng cho nhiều mục đích khác nhau.

Trong tổng hợp hữu cơ, do dễ tạo phức với các ion kim loại và hòa tan
được nhiều hợp chất hữu cơ, các PEG lỏng (PEG 200, PEG 300, PEG 400, PEG

600) được sử dụng như một dung môi cho các phần ứng giữa các muối vô cơ và

các hợp chất hữu cơ tan được trong nó.

I.

CAC PHAN UNG CHUYEN HOA NHOM HYDROXYL 1°74,
PEG có hai nhóm hydroxyl ở hai đầu, do đó tính chất hóa học đặc trưng

của PEG là tính chất của nhóm hydroxyl. Phần này sẽ trình bày một số phản ứng
chuyển hóa nhóm hydroxyl thành các nhóm chức khác. Trong đó chú ý đến phản

ứng ester hóa sẽ được sử dụng để acrylat hóa hai nhém hydroxyl cia PEG.
Nucleophilic

é-

R—C—C—O:
att |

[a+

Electrophilic
Sites

N

Site

H

2+

Nhóm hydoxyl có hai liên kết hóa học có thể tham gia phản ứng là C-O
các liên kết C-O và Ovà O-H. Do mật độ điện tứ tập trung về phía oxi cao nên

cho nhóm hydrox mang
H khá phân cực. Do đó nguyên tử hydro linh động, làm

bị đứt gãy cho phản thế
một phần tính axit; đồng thời liên kết C-O cũng dễ dàng

hoặc khử '°* ”*!.

J

Trang 2


TỔNG QUAN

II.1 Phần ứng thế của nguyên tử hydro !”%',

Do mang một phần tính axit, ngun tử hydro trong nhóm hydroxyl dé
dàng bị thay thế bởi các nhóm thế khác. Ví dụ phản ứng với kim loại kiểm:
2R-O-H

+

2Na

2 R-OONa”

+

He

Hoặc bị thế bởi deuteri khi trộn với DạO:
R-O-H

+

DO

<——*

R-O-D

+

D-O-H

Hydro còn bị thế bởi nhóm alkyl tạo thành eter. Phản ứng theo cơ chế
S2. Điều chế eter theo phương pháp này gọi là phương pháp Tổng hợp eter
Williamson:
1

+O-H

`

+

CHạ
Hạc—€C@ie

CH
+

HạC3 \.
⁄

Ị +

H

s2
9œ

—+>

C—CH3

°

¬

CHạ

H3C

HạC

HỆ

=CH. 2

,

.

sọ

_
c

3

xưa

ane

H3C

cs

aye —/)

` CH3

CHạ

HạC

Hạc

H—C—:

2.

HạC

H3C co”

Hc 5-H
x8

@

xẻ?

+

Se

Bn Hạn
=

+ Hạ

CoH

pr

CH;

ne a

—>

HạC

n—c-8:
HạC

NaH

CoHs
ñ; _— cv

CH¿

+ Nasr

HạC

Tuy nhiên độ linh động của hydro trong alcol không đủ mạnh như trong

trường hợp của phenol nên alcol không phản ứng được với NaOH như phenol.

II.2 Phản ứng chuyển hóa nhóm hydroxyl.

11.2.1 Phản ứng thế ?Š *9:*,
Đối với alcol nhất cấp, phản ứng xảy ra theo cơ chế Sw2, trong khi đó
alcol tam cho phần ứng theo cơ chế S1. Phản ứng của alcol nhị cấp có thể theo
cd ché Syl hodc Sy2!”*!:
CH;CH;CH;CH;-OH+
(CH3)sC-OH+ HCI (37%)

HBr (48%)
S———*

&——

CH;CH;CH;CHz-OH¿”) Br!

(CH;);C-OH;”) CO

————

(CHy)3C CIP+ HQ

CH3CH2CH2CH2-Br+ HO
———+

Sx2

(CHg)sC-Cl+ H20

Một (rong những ứng dụng quan trọng của phản ứng thế nhóm hydroxyl

của alcol là phản ứng tạo ester sulfonat và phản ứng halogen hóa, với tác nhân
[

|

Trang 3

Swit


t5

v

7

halogen

hóa

là SOCL,

SO;CL,

¬1_

PX3, PX, (64, T6]

TỔNGQUAN

Phản ứng chuyển từ nhóm

xuất

kém thành nhóm xuất tốt. Từ đó cho phép
thực hiện tiếp các phân ứng chuyển

hóa khác:

- _ Chuyển hóa nhóm hydroxyl, nhóm xuất kém
thành nhóm xuất tốt:

mesyl

R?—C—O-H

poor
leauing

+ —<

! HạC

tasy!

ll

2_»

R°—C—O—S5—CHg

ae

H

R!}

9

cl

chloride

l

2_»

8 a

———>-

a toiyvlate

9

x

Ri

pr
Br TẾ.

CHạ

|

R?

group

a mesylate

⁄0

SY

——>-

1
AN

R3

—>

chloride

Oy

oO

R}

J
HạC Foe

exter
R2c—o— pl * 3 ehee phite

Br

R3

phosphorus

\

⁄

`.

x

tribromide
0—

CỊ

RÍ

`

I

R?—c—o—S—Cl

—>-

cl

thionyl

-

⁄

a chloroculfite

R3 ⁄

chloride

good
leaving groups

Chuyén héa tiép thành các nhóm chức khác:
1.

>>

idi

+ CHaSOạC[ “T3

2 D+

ens

C;H;5O;Cl

pyridine

————

ï

CH3CH
2LHa-s 9v?Na

I

‘

[osc

>be,

4.
5.

CHạCH

CƯỜNG

Nal

a

OTR

CHa

+ Pare

Son

em

N

CH3CH

Peet

4

¡

CHa

NC

H

H

raunOH + Pa
+ soc;

et,

+ CH3S03Na

th

oO

ö

Pg

S-CH2CH
2CHa

=

3 Cle

di

“ng
_x

H o-s-cdl
Il

O

+

C7H7SO3Na

ar + HaP Os

CH3

+ HạPOs
Sn2

©

=
€ “NH
=/@

SN
cl

oH

4 HCl
+ S02

pyridinium chloride

Các tác nhân halogen hóa trên cịn được dùng để thế nhóm hydroxyl trong

các axit carboxylic bằng halogen, tao thanh clorua axi it!

]

Trang 4


FT

TT

AEE

1

RCOO
+ SOCh H
——»

RCOCI

+ SO,+HCI

RCOOH + PCl,

RCOCI

+ POCk+HCI

———»

TONG QUAN

11.2.2 Phan ứng khử !”',
Với sự hiện diện của axit và nhiệt độ cao, alcol cho phản ứng khử một
phân tử nước tạo thành alcen. Phần ứng có thể thực hiện bằng hai cách:
1.

Xúc tác axit Bronsted, H;ạSO¿ hoặc HạPO¿, nhiệt độ dưới 200°C:

Cy

on

HạPO

ara
—————>-

110 to 160°C

12806
heat

Hạc

C3

HạC

HạC

AON.

3

CH3
CHy

H3C

HạPO4 |

————

heat

H Cc

@

vn

HạC

Tore

HạC

)

CH

2

(trans > cis)
H3C

3

HạC

-H

N-

2004
————m

cninor product

CH3

Ÿ

OH

OH

JA.
+

major product

HạC

)

CHạ

rearrangement

ue

H

ve

CHa
CHạ

HạC
3 ra

65%

+

CHa

32 vi

Sự khử nước gồm sự tạo thành carbocation. Tùy thuộc vào độ bền của

carbocation này mà trật tự phân tử sẽ được sắp xếp lại, từ đó ảnh hưởng đến
thành phần của sản phẩm tạo thành. Sản phẩm chính là alcen mang nhiều nhóm

thế nhất ( qui tắt Zaitzep).
2

Xúc tác Lewis, Al;O;, ThO¿, nhiệt độ 350 - 400°C:

R~CHh-CH—CHs

R—CH=CH—CH; + HạO

OH

]

Trang 5


|

để

II.2.3 Một số phương pháp ester hóa nhóm hydroxyl °Š 3* SI,

TONG QUAN

Một trong các nghiên cứu của để tài này là acrylat hóa hai nhóm hydroxy]

của PEG bằng phản ứng ester hóa. Phần này giới thiệu các phương pháp ester
hóa có thể thực hiện:
1.

Từ axit carboxic:
Từ alcol nhất cấp, đun hoàn lưu với axit carboxylic tương ứng. Xúc tác

thường sử dụng H;SO¿, HC] hay BE::

R—COOH

+

HạO

+

R—COOR'

ROH

Trường hợp đặc biệt, cé thé diéu ché metyl carboxylat tiv diazometan:
+

R—COOH

CH:N,

———*

+

R—COOCH;

No

Phần ứng cho hiệu suất cao nhưng CHạN; là chất rất độc.
2. Từ muối carboxylat.
-

V6i halogenua alkyl:

R—-COOMÏ+
-

——*

R—COOR

——*

R—COOR'

+ MX

V6i clorosulfit alkyl:

R—COONa’ +
3.

R'X

R'OSOC]

+ SO; + NaCl

Từ clorua axit.

RCOCI + ROH

€

——*

R—COOR + HƠI

thêm
Phần ứng cho hiệu suất cao đối với các alcol nhất, nhì, tam. Cần có
thường được sử dụng với vai trò
baz để loại HCI sinh ra. Pirydin và trietyl amin

vừa là xúc tác vừa là chất bắt HCI.

C—

Trang 6


ES

eo

Sa

TONG QUAN

4. Từ anhydrit axit.

_
;
(R—CO),0
+R'OH

H
——»

R'OH
R—COOH a

R—COOR'+

RCOOR'

Các anhydrit có hoạt tính mạnh hơn axit tương ứng.
5.

TW nitril.

Phản ứng alocol giải nitril:

R—CN

6.

H

+ROH

———>

R—COOR'

Từ ester.

Phản ứng trans ester:

R—COOR'
Giới

hạn

của

phản

+
ứng

Z“AcO)»;

R"OH
này

chỉ áp

R—COOR"

dụng

cho

các

+ ROH
alcol

nhất

cấp.

Kẽm

acetat hoặc chì acetat thường được dùng để xúc tác cho phản ứng.

IH. MỘT SỐ KẾT QUÁ NGHIÊN CỨU TRÊN POLYETYLEN GLYCOI,
Sau khi giới thiệu một số ứng dụng của các PEG và phản ứng chuyển hóa
của nhóm hydroxyl, phần này sẽ giới thiệu một số kết quả nghiên cứu trên PEG.
Cac
caprolactam,

PEG

được

da

£-caprolacton,

đổng
lactide

trùng
hodc

hợp

với các monome

anhydric

khác

như e-

maleic... tao thanh copolyme

khối hoặc copolyme ghép. Các phản ứng hóa hoc được thực hiện dựa trên hóa
tính của nhóm hydroxy] cla PEG.

HI.1 Phản ứng tạo copolyme khối của PEG với một số monome khác.
Hướng nghiên cứu này được thực hiện trên cơ sở các PEG có 2 nhóm chức

phản ứng (hydroxyl) ở hai đầu nên khi sử dụng làm chất khơi mào cho phản ứng
[

trùng hợp các monome khác sản phẩm sẽ có dạng copolyme khối, thường sẽ tạo
-

]

Trang 7


PB

r

Te

TONG QUAN

dạng P-b-PEO-b-P hoặc khi khống chế chỉ cho phản ứng

thanh copolyme 3 khối

ở một đầu sẽ tạo copolyme 2 khối dạng P-b-PEO. Trong đó P là đoạn mạch có từ

monome được trùng hợp và PEO là chuỗi polyetylen oxit (PEO).
Nhóm nghiên cứu I. Rashkov, N. Manolova, S. M. L¡, J. L. Espartero và

M. Vertf"! đã khảo sát phản trùng hợp tạo copolyme 3 khối PLA-b-PEG-b-PLA
bằng phản ứng mở vòng axit L-lactic, ở 140 - 145C, 14 giờ, xúc tác CaH¿. Các
PEG được khảo sát là PEG 600, PEG

1000 và PEG 2000. Bảng I1 là kết quả

khảo sát phản ứng.

Bảng L1: Kết quả khảo sát phản ứng tổng hợp copolyme PLA-b-PEO-b-PLA.
SEC*
—
DPhniA*

Sh,
PLAVLPEO,PLA¿

FLA,

2.342"

950

PLAYPEOa/PLA:

1.912)

polymer
PEGGOOD

PLAgPEO
PEG IOC

PIÁ/PEO¿z/PLA¡
PLAgPEWa/PLAs
PEG 20K
PLAzPEOz.PLAPLAyPEOwPLA,

PLAvPEO
PLA

PLAy

PEChoPLA1:

Mh SSy
FLAPEO/PLA¿

G40

193

1170

1.02

1.06
1.05

1400

1.06
1.08
104
1.05
106

1630
2220
2170
2470
2750

3.5 (4)
6.6 ist
2.4121
3.801

6.2 (8|

12.2 (12)

1.06

2980

Số trong ngoặc của cột DPp¡a là tỷ lệ PLA/PEG. Sản phẩm tạo thành chỉ
chứa coplyme PLA-b-PEO-b-PLA và độ đa phân tán hẹp. Độ chuyển hóa đạt 80

— 85%.
Với mục đích tạo gel từ copolyme của PEG, nhóm tác gia K. H. Kim, G.
mono metyl
H. Cui, H. J. Lim, J. Huh, W. H. Jo!?! da st dung polyetylen glycol

eter

(PEGME)

lam

chat

caprolacton, tao coplyme
copolyme PEO-b-PCL.

khơi

mao

cho

khối PEO-b-PCL

phan

tng

trùng

hợp

mở

vòng

£-

va polyme hình sao 3 nhánh của

ứng
Quá trình tạo thành copolyme cũng thơng qua phản

của nhóm OH trên PEG (đình I1):

]

Trang 8


ECz


3 4

TONG QUAN

9

â,

how

+3m 9

d

PEGME
11C, 12 pi, Toluen
Xỳc tỏc: thic (1U)
2-ctylhexanoat

one

eô
.
Copolymec 2 khối PEO-b-PCL

————~

eA,
P
ropes nhành

“ở

oO

o

oy,

CỬ

O°

ve

Hình L.1: Quy trình tổng hợp coplyme PEO-b-PCL và coplyme hình sao 3
nhánh.

V6i PEGME ban dau cé Mn = 1,9 x 10Ì, d= 1,06 phần ứng trùng hợp tạo
copolyme

2 khối PEG-b-PCL

San phẩm

c6é Mn

đạt hiệu suất 80% sau 12 giờ phan ting3 110°C.

= 3,2 x 10 và d=

1,03.

Coplyme hình sao 3 nhánh có 3z = 6,5 x 10 và d = 1,32. Hiệu suất 45%.

Nồng độ tới hạn tạo gel (mg.m[”) của copolyme 2 khối PEO-b-PCL và

copolyme hình sao ở 25°C lần lượt là 2,15 x 10” và 1,43 x 10. Đường kính hạt
mi-xen (nm) lần lượt là 105 và 115.
Để tạo gel có cấu trúc mạng lưới nhóm tác giả D. Christova, S. Ivannova,
B. Trzebicka

và cộng sự đã trùng hợp tạo copolyme khối poly(PGL-b-PEO-b-

PGL) của PEG và ghcidol trong môi trường chân không, -20°C, dung méi THF,

từ phản ứng mở vòng

I-etoxyetyl glycidyl eter , khơi mào bằng PEG

1500 và

PEG 4000 đã được ion hóa bằng CsOH theo quy trình hình L2!”!:

—]

Trang 9


BE

TT...

Tre
HO(CH2—CH;O)nOH

:

+

CsOH

1. HO

2Benzen

{Ode

(CH= CH20 nC

;

|

CH

CH2O—GH—CHy
OCoH:

C$O(CH—CH;O)nCs

a
gi
+ 2m

ore
-20°C
ao
HO(CH>

=

CHa

H2—~GHO

GHe

TONG QUAN

JH

{Ha

9CH~CH;

9GH—CHs

OC2Hs

OC>H;

Ht

HO(CH;——~CHO)m——(CH;—CH;O)n—{C Hạ——CHOjmH
CH20H
CH.OH
PGL-b-PEO-b-PGL

Hình L.2: Quy trình tổng hợp copolyme PGL-b-PEO-b-PGL,
Copolyme
1500)

và

5700

khối
(PEG

PGL-b-PEO-b-PGL
4000)

có

nhóm

OH

lần lượt có khối

nhánh

được

khâu

lượng
mạng

2620

(PEG

tiếp

bằng

glutaraldehid, nhiệt độ 25°C, xúc tác HCI, thời gian 3 ngày (hình 1.3):
zCH;CHOCH;CHOCH,CHO~~~
Crp

ch

CH;

OH

OH

OH

OH

|

CH.
O

+
OH

—>CHạCHOCH;CHOCH;CHO~«~-

H.

_C(CHạ)¿C
og

,H

`

Hư

HHO -

CH
Oo

CH.

OH

on

(CH;);

OH

°

fs

0

OH

CH;
CH;
CH;
~CH;CHOCH;CHOCH;CHO~~«

CH
CH;
GH,
~=>CH;CHOCH,CHOCH;CHO~--

Hình I3: Phản ứng khâu mạng copolyme PGL-b-PEO-b-PGL
Kết quả đo nhiệt độ chảy mềm (Tạ) của coplyme mạng lưới poly(PGL-b-

PEO-b-PGL) network Cho thay mau c6 chuéi PEO dài hơn có nhiệt độ chảy mềm

cao hơn do có độ kết tinh cao hơn. Cùng độ dài của chuỗi PEO, mẫu có ham
lượng

glutaraldehid

cao

hơn

sẽ

có

Tm

thấp

hơn

do

sự

khâu

mạng

của

glutaraldehid làm giảm độ kết tinh của PEO.

Trang 10


TỔNG QUAN

|

:

“Ke qua do độ trương trong nuéc cia gel poly(PGL-b-PEO-b-PGL) network
cho thấy độ khâu mạng tăng làm cho độ trương giảm và khi chuỗi PEO ngắn,
cấu trúc mạng chặt chế hơn làm cho độ trương giảm.
Với việc chuyển hóa nhóm OH của PEG 4000 thành nhóm NH; nhóm tác

giả L. Wang, S. Wang, J. Z. Bei””! đã trùng hợp được copolyme PBLG-b-PEO-bPBLG từ phản ứng mở vòng y-Benzyl-L-glutamat, khơi mào

bởi nhóm NH; trên

PEG đã biến tính (hình 1.4):
EEl.EU

PEG 4000

tì

SOCI;, Pyridin

H tì tử

| Toluen, 4 gid

crPEO-c!
O

CoH
O

TV! ĐỂ #4

Đ

VI teh

=P
o

O

120°C,
5 gid
PEO-diphtalimid

oO)

1. HyN-NH;, 5 gi, 25C

2. CH;OH

3. Etyl eter

H,N-PEO-NH2

HNCH;CHOCH/CH, }-OCH,CHNH;

+ le
O

CaH;HCO

CO;
OCH;GsH;
Q

9
ek


NH

+2m

9

ôae

O

|

one=oenek,}rooteeaarLểT

DI

â
Poly(PBLG-b-PEO-b-PBLG)

OCH;GH;

-PEO-PBLG
Hỡnh I4: Quy trình tổng hợp coplyme PBLG-b

cho thấy khi ty
Kết quả khảo sát phản ứng được trình bày trong bảng 1.2,
khơi mào HạN-PEOlệ nông độ mol monome y-Benzyl-L-glutamat trên chất
và độ đa phân tán giảm.
NH, tang thì phân tử lượng trung bình số Mmn tăng
LTD”

|

Trang 11


n

|

TONG QUAN

Bảng L2: Kết quả khảo phản ứng tổng hợp copolyme PBLG-b-PEO-PBLG
khơi mào bằng H;N-PEO-NH;

Polyme

[MI

PEB-I
PEB-2
PEB-3
PEB-4

.

—
Mnxiot

Độ 7° “ Phanâ

,
Hiệu suất (%)

2,84
3,40
3,74
4,48

1,43
1,40
1,43

1,30

85
88
90
93

100
130
170
190

*: Nỗng độ monome/ nông độ chất khơi mào

IIH.2 Phan ứng tạo copolyme ghép của PEG với polyme khác.
Hướng

nghiên

cứu này được thực hiện chủ yếu dựa trên phản ứng của

nhóm OH trên PEG với các nhóm chức sẵn có trên sườn của polyme nền. Phản
ứng dạng này thường gọi là phản ứng ghép cặp (coupling). Sản phẩm tạo thành

có đạng sườn là cấu trúc polyme nên và nhánh là các chuỗi PEO với điểm cuối
mạch là nhóm OH cịn lại của PEG. Dựa trên nhóm OH cịn lại này, có thể mở

rộng thêm các phắn ứng chuyển hóa tiếp mạch nhánh của copolyme.
Byeongmoon

Jeong'**!

và cộng sự đã tạo copolyme ghép PEO-g-PLGA

của polyetylen glycol với copolyme

khối poly(axit lactic - axit glycolic) qua 3

công đoạn (hình 1.5):
I.

Chuyển

hóa

nhóm

OH

thành

axit carboxylic khi cho polyetylen

glycol

1000 phản ứng với anhydric giutamic, sản phẩm là CPEG có phân tử
lugng Mn = 1000.
2. CPEG 1000 được phan ứng tiếp vdi polyetylen glycol có nhóm epoxy cuối
mạch (EPEG) tạo polyetylen glycol có nhóm OH nhánh (HPEO) với phân
tử lượng #ø = 3000, độ đa phân tán d = 1,3.

3. Quá trình trùng hợp axit lactic và axit glycolic sẽ được khơi mào bởi các

nhóm OH nhánh ở 130°C, 24 giờ, xúc tác thiéc (II) octoat. Sản phẩm là
copolyme ghép ưa nước PEO-g-PLGA có Mn = 6000, d= 1,3.
Trang 12


————
HỖ, SN
-

A”xi1

YT

0%,

Mn = 1000

1

' PN
Q

9

.

ON

os

:

120°C, 6 giờ, Toluen
Xúc tác axit glutamic
yt

.

eo

0|

1

Toluen

.

x

'

1

hoa

ụNA oZ

+07ed NN

CPEG

x3 on

“A

9
tạ
120°C,
24 giờ

SU

TỔNG QUAN

Ê

Mn = 1000

:

ng

l8

EPEG

Mn = 600

HPEG

`»

Mn = 3000

OH

130°C, 24 gid, In situ
Xúc tác: Thiếc (II)

octoat
No

Sov mH,

,

OP

v22

Ỳ

wo ⁄

ơ`ø^

Oo

PEO-g-PLGA

Mn = 6000

Q

‘on SON Oy

x

ỳ

Hình L5: Quy trình tổng hợp coplyme PEO-g-PLGA
Copolyme PEO-g-PLGA có thể tạo hạt mi-xen đường kính 9 nm với nỗng
độ tới hạn tạo gel 0,01 — 0,05%, nhiệt độ 20 ~ 24°C.

Các tác gid S. M. Lee, W. L. Yeh, C. C. Wang, C. Y. Chen! 4a bién tinh
copolyme poly(Styren — Anhydric maleic) (SAM),

Mn = 3000, thanh polyme dan

điện SAM-g-PEO bằng cách gắn PEG 400 lên sườn của SAM thơng qua phan
ứng của nhóm OH và nhóm anhydric maleic (hình 1.6). Tỷ lệ mol của PEG 400/
SAM

từ 0,92 đến

1,94. Hỗn hợp SAM,

PEG 400 và LiCIO¿ (khi cần đưa vào

polyme) được trộn ở nhiệt độ phòng trong dung mơi N,N-dimetylacetamid. Q
trình phản ứng xấy ra ở 100°C, 5 gid và tiếp theo ở 150°C, 12 giờ để khâu mạng

hồn tồn cấu trúc. Sau đó sản phẩm được làm khô ở 70°C, 7 ngày.

|

Trang 13


ae

—

|
a
pop

+

CH—CH. 2 —t—ent
0

COOH

orh chef

.HOỆCH;CH;O}-H

o

1

10ŒC,

bch
x

i?

imetylacetamt d
2. NN dimetyl

n

TONG QUAN

occ
|

c=o

9

O-Ệcwuo,o}n

5 giữ

2

2 150°C, 12 gid

SAM

ly

O

3, 20°C, 7 ngay

s

Mn = 3000

SAM-2-PEO

at

9

i.

Porm

c

+

COOH

Hình L6: Quy trình tổng hợp copolyme SAM-g-PEO
Kết quả phân tích sản phẩm cho thấy bên cạnh cấu trúc khâu mạng vẫn
cịn các nhóm

PEO

với một đầu OH

tự do. lon Li” được hoạt hóa tự do hơn bởi

các cầu eter của PEO, kết quả độ dẫn của polyme tăng. Và Li” đã tác động
ngược lại làm tăng Tg của PEO. Độ bền nhiệt của copolyme ghép đạt được 325
— 350°C.

Cũng với mục đích tạo polyme dẫn như trên, nhóm tác giả Y. Kang, Y. H.
đã chuyển hóa nhóm hydroxyl của PEG mono eter 350 thành

Seo, C. Lee!”
amin.

Sản

là ø-amino

phẩm

mono

PEG

gắn

eter sẽ được

metyl

lên

sườn

copolyme poly(etylen-b-anhydric maleic) (EAM) thông qua phản ứng imid hóa
nhóm anhydric (hình 1.7).
EtyN, dm6i THF

ọ

CH;§O,CI + CH¡(OCH;CH;),OH ————=-CH;(OCH;CH;yyO~Š—CH;
I
30 phút
PEG monoeter

Mn = 350

L "3C.

NaN,

2 OC. 2 gia

dm6i N,N-dimetylacetamid

100°C, 16 giờ

1 Zn, HCI

OoC, 7

CH;(OCH;CH,)„NH; —

a

gid

CH;(OCH;CH;)„N;

ai

@-amino PEG mono eter
dmôi:
N.N-dimetylacetamid

H,

-Eœ—c'~ew-en-}—

+ CH;(OCH;CH;),NH;

n

°
oo
EAM
Mn = 100.000
ong

foto

°

"

Ac:O, pyridin
n

°

60°C, 10 gid

CH,CH20-{CH;CH,0}-CHy

EAM-g-PEO

60°C, 24 gid

foro

oof —

o=¢

a

ơn t

C=O

cx,cH,0-4.0H,cH,0}-Chy
m

m

Hình L7: Quy trình tổng hợp copolyme EAM-g-PEO
|

Trang 14


eos

Copolyme

S/cmzooc,

ghép

250°C)

EAM-g-PEO

cao hơn

có độ dẫn

độ độ dẫn

cùng loại khi PEG được gắn lên EAM

TONG QUAN

|

điện và độ bển

điện và độ bên

nhiệt (3x10

nhiệt của copolyme

qua cầu ester (0,1x10

S/cmsøc,

ghép

140°C).

PEG 2000 cũng đã được sử dụng để biến tính chitosan. Nhóm các tác giả

N. Gorochovceva,
eter 2000

R. Kulbokalte

(PEGME)

và cộng

sự”! đã biến tính PEG

bằng cách cho PEGME

tác dụng

mono

metyl

với 2,4,6-tricloro-s-triazin

trong dung mơi benzen ở nhiệt độ phịng. Tỷ lệ mol PEGME(triazin = 1/3 (hình
eter 4,6-dicloro triazin được ký hiệu

là polyetylen glycol mono

L8). Sản phẩm

PEGMET.
Y.

`
`»

+

Benzen, 2424 giờ
Benzcn,

CHạ~{CHạCH2O}TCH;CHẠOH TT TT

nhiệt độ phịng

CHạ~ƒCH;CH,O}~CH;CH,O
n

Mn = 2000

`...
TY

NaN

PEGMT

PEG mono metyl eter

|

Y

aa
cl

Hình I.8: Quy trình tổng hợp polyetylen glycol mono eter 4,6-dicloro triazin (PEGMET)

có một đầu là nhóm 4,6-dicloro triazin sẽ được gắn lên chitosan

PEGMET

thơng qua phản ứng thế của nhóm OH trên chitosan. Trong q trình thực hiện
phản ứng, nhóm

amin của chitosan được bảo vệ bởi anhydric phtalimid (APH).

Xúc tác AgzO, dung môi DME
TH

(hình L9).
CH;OH

TH
- APHDMED
DMF
130%,

$-7

NHCOCH;

a

0.

OH
®

CH;OH

o

gid

y

sim

re
1.PEGMT, Ag;O. DMF
OC, 16 giữ
———3. NH;NHy/H;O
9C, 15 gỡ

°

NHCOCH;

lx

oxo

°

OH

chy

a

sy
Re

>
CHa fom enoposen™Sw

X3

wn

Aw A comers -focrscra} or

Chitosan-O-PEGMT

Hình L9: Quy trình tổng hợp Chitosan-PEGMT

L—

Trang l5

kh,

ĐIỂM,

“Hiệu suất phần

:

-

|

TỔNG QUAN

ứng ghép đạt 53%. Sảnn phẩm Chitosan-O-PEGMT là một

polysaccarit có nhánh là các chuỗi PEO dễ tan được trong nước và một số dung
môi hữu cơ. Đồng thời, do cịn nhóm amin nên sản phẩm sẽ cho phép thực hiện
các biển tính hóa học khác trên chitosan.

Ứng dụng khác của PEG là biến tính bể mặt của các màng polyme như

PVC, LDPPE, PA... Trong phản ứng biến tính dạng này, các PEG được gắn lên bể
mặt màng

cũng thơng qua phản ứng của nhóm

OH

với các nhóm chức của

polyme nền trên bể mặt màng. Từ đó bể mặt màng sẽ mang các tính chất đặc
trưng của PEG như khơng độc, hạn chế các phụ gia trong có trong polyme nên

“đi hành” (migration) lên bề mặt màng làm thay đối tính chất của các sản phẩm
tiếp xúc với màng, tăng sức căng bề mặt...
Để biến tính màng PVC làm túi đựng máu trong y khoa, B. Balakrishnan,

A. Jayakrishnan”'! gắn PEG 600 lên bể mặt màng PVC qua các quá trình thay
nhóm

clo

bằng

etylendiamin.

Nhóm

amin

cịn

lại

sẽ

được

phản

ứng

với

hexametylen điisocyantat. Cuối cùng PEG được gắn lên bể mặt màng thơng qua
phản ứng giữa nhóm OH của PEG và nhóm NCO
[2

-rercrson

80°C,
1 gid
——>

cịn lại (hinh 1.10).

NHCH;CH;NH;

PVC
MHDI, dmơi THF
|=>eeytese
eses+ ———
Nhiệt độ phịng
lgiờ
°
MHDI,

dméi THF

H,NH—G-¢-CH
—_—_—>
2
ct }-nco
+}
Nhiệtđộ phịng
1 giờ
Oo
crore

C-{ CH} -NH—G —O{CH;CH,O}OH
4

°=o

[rnc

Hình I.10: Quy trình biến tinh mang PVC bang PEG 600
hơn
Sản phẩm cuối cùng là màng PVC biến tính có sức căng bể mặt cao

màng PVC chưa biến tính. Ảnh vi phổ cũng cho thấy bể mặt màng PVC biến
F—

T rang 16


KkãA"*

sa

:

R

đực

TA
TT.

Ta

7

|

TONG QUAN

tính cũng có độ đồng nhất cao hơn. Như vậy với một bể mặt màng có các PEO

sẽ giúp cho màng khơng có khả năng gây ra các độc hại tiểm ẩn cho sản phẩm
máu chứa bên trong, đồng thời bể mặt đồng nhất sẽ có tính cản (barrier) cao hơn
đối với các phụ gia có thể có trong PVC.
Nhóm các tác giả P. Wang, K. L. Tan, E. T. Kang và K. G. Neoh đã biến

tính màng LDPE bằng cách xử lý plasma Ar trong 10 - 20 giây để tạo nhóm
chức

peroxit

(PEGMA),

trên

bể

mặt

màng.

Từ

đó

Polyetylen

glycol

monometacrylat

Man = 350, được khơi mào trùng hợp ngay trên bể mặt màng dưới tác

dụng của đèn UV RH400 — 10W!**! (hinh 1.11).
Ar Masma

te Air

SLLT LENE ELL TA EHEL,
LDCL Fim

AD

Q
|

M

elzevthyivae glseoll

nernnneteerxoe(PFOGMA)

Ho

1V
Irradiation:
—

oso

MƠ

¬

H

“oo

4

uv

OM

I

PEG.

HO

PEG

Pie

OH

PRG

OH

a

oO

Hinh 1.11: So dé bién tinh mang LDPE bang plasma va tia UV

Trên cơ sở các chuỗi PEG trên bể mặt màng cịn lại một nhóm OH tự do,

các phản ứng chuyển hóa khác đã được thực hiện tiếp (hình I. 12).
OHC—PEO—,

TS

PEO-CHO

nh

C—PEo~.

HN—PEO—.

PEO-Cl

G—PEO—C

CƠ S

— ———_— HẠN-PEO

PEO-NH;

eo

NHCH,CH,NH,

SOCIz/ mae
DMSO/ Ac,O

Anhydric Succinig

Sra

HO—PEO—¿

HO—PEO:

HOOC-PEO

PES -COOH
-COOH

PEO

PEO-OH

LDPE
| SOBr¥ Pyridin

Pe

HoOC-PEO-7

3

er-PEOBr—PEO'

PEO PEO-Br

“pep_ + PEO-SO;Na
NaO,S-PEO.
PEO-SO,Na
NaOsS-PEO—'

—— +
Na;5O// HO

ứng biến tính PEG
Hình L12: Các q trình biến tinh mang LDPE qua phần
E—

Trang 17


RE

mar

?

—

Để c có thể đồng. trùng „ hợp

:

¬]_

TỔNGQUAN

PEG VỚI Các - polyme vinyl khác, nhóm tác giả

S. L. Gibson, S. Bencherif, J. a. Cooper va các cộng su! đã thực hiện phản ứng

acrylat hóa PEG bằng các nhiều phương pháp (hình I. 13):
1. Ester hóa với anhydric metacrylic(AM) ở điều kiện thường.
2.

Ester hóa với anhydric metacrylic dưới tác dụng của vi sóng.

3. Thơng

qua

phản

ứng

uretan

hóa

ở

điều

kiện

thường

bằng

2-

isocyanatetyl metacrylat.
een"

A

A _`
ae amin

Nhiệt độ phịng
4 ngày

>

x^
Nhiệt độ phịng

shy

amin

fescwoi co a

Hình 1.13: Phan ting ester hoa PEG bang anhydric acrylic va 2isocyanatety! metacrylat.

Kết quả khảo sát phần ứng thực hiện trên PEG 1000 cho thấy: ở nhiệt độ
phòng với tỷ lệ mol AM/PEG = 2,2 phần ứng đạt độ chuyển hóa 82% sau 4 ngày.
tương đương
Tuy nhiên, dưới tác dụng của vi sóng (1100W) độ chuyển hóa đạt

sau 4 phút phản ứng.

Với

điểu

kiện

thí nghiệm

tương

tự và

tác nhân

acrylat hóa

là 2-

Hình I.14 là kết quả
isocyanatetyl metacrylat cho độ chuyển hóa cao hơn (93%).
phổ

!H-NMR

của PEG

acrylat hóa bởi anhydric metacrylic va 2-isocyanatetyl

metacrylat.

—]

Trang 18


ee

|

4

HC

R

o—[Ccw:cto—}—cnrchr-o

CH,

|

bic

cH
CH,

P

,

TONG QUAN

Kot“ew ShSot
o en-cnton! 0} cHs cho» Avo)
andi
be

ư

H

`

a

"

3]

‘

Hình L.14: Phổ 'H-NMR của PEG acrylat hóa bằng anhydric metacrylic và 2-

isocyanatetyl metacrylat.
IIL3 Nhận xét.

Tham khảo qua một số kết quá nghiên cứu trên PEG có thể nhận thấy:
phần lớn các tác giả đã tập trung nhiều vào các ứng dụng vật liệu sinh học của
PEG. Ung dung của PEG để biến tính cho các polyme kỹ thuật như PMMA,

PS,

PC... chưa nhiều. Do đó để tài này sẽ tập trung vào phản ứng biến tính PEG để
biến tính tiếp cho PMMA,

một trong những polyme kỹ thuật đang được su rộng

rãi hiện nay.

IV. GIỚI THIỆU METYL METACRYLAT VÀ POLYMETYL
METACRYLAT.
IV.1 Metyl metacrylat (MMA}? 8.661

MMA

là tên gọi tắt của

metyl

metacrylat,

hay

2-

còn gọi là metyl

trong
metylpropenoat, là chất lồng không màu, mùi gắt, hút ẩm mạnh. Tan nhiều
aceton, etyl eter, nudc.

Công thức phân tử: CsH;O¿.

Công thức cấu tạo:

ch

HạC=C—C—O—CH;

LE———

Trang

ẽ

19