微波法合成聚維酮碘的研究

呂鑒泉，何曉燕，曹倩雯，蔡華歡，劉廣超，劉 容，陳 丹，徐明波

(湖北師范學院 化學與環境工程學院，湖北 黃石 435002)

聚維酮碘是聚乙烯吡咯烷酮和碘的絡合物，70年代德國人Karl Herle.Ludwigshfan等發明了聚乙烯吡咯烷酮碘，并由西德BASF公司首先開發，應用臨床[1]。聚維酮碘是一種廣譜、高效、無刺激的消毒殺菌劑，常用于生命體、動植物及其環境的消毒，在醫藥、日化方面有著重要的應用價值[2]。

聚維酮碘的合成主要有固相法，液相法等兩大類方法，這些方法普遍存在反應時間長和能耗高的不足[3]。特別是近幾年原料市場價格和動力能源費的飛速上漲，導致生產成本逼近銷售價格，生產廠家很難正常生產和經營，因此開發新的生產技術和工藝迫在眉睫。

雖然已有利用微波合成聚維酮碘的報道，但也存在原料比過大等問題[4]。本文探討碘化鉀存在下微波法合成聚維酮碘的工藝，以縮短反應的時間和降低生產成本。

1 實驗部分

1.1 試劑與儀器

聚乙烯吡咯烷酮(PVP，上海山浦化工有限公司)，碘(藥用，西隴化工股份有限公司)，其他試劑均為國產分析純，實驗用水為二次蒸餾水。微波輔助合成萃取儀(北京祥鵠科技發展有限公司)。

1.2 合成方法

液相法合成聚維酮碘：以微波功率、配料比、反應酸度、反應時間為因素，設置這些因素的各級水平，按正交設計表進行試驗。分別稱取一定配比的聚乙烯吡咯烷酮和碘溶于加有適量的無水乙醇的三頸燒瓶中，加入一定量的碘化鉀溶液和磷酸緩沖溶液，攪拌下溶解后放入微波輔助合成萃取儀中進行反應，反應停止后回收乙醇，室溫下放置1～2h后減壓干燥，得到產品，按定量方法測定產品中的總碘和有效碘，有效碘作為評價指標(下同)。

固相法合成聚維酮碘：以微波功率、配料比、反應溫度、反應時間為因素，設置這些因素的各級水平，按正交設計表進行試驗。在三頸燒瓶中按一定的配比加入固體碘化鉀、粉末狀碘、聚乙烯吡咯烷酮，在避光下用磁力攪拌器攪拌均勻，放入微波輔助萃取儀合成中反應一定時間后，得到產品，測定產品中的總碘和有效碘。

1.3 定量方法

采用碘量法分別測定產品中總碘和有效碘?？偟饬康臏y定：將產品配成一定濃度的溶液，在弱酸性條件下，直接用0.017mol/mL Na2S2O3標準液，以淀粉為指示劑滴定I2，每1mL Na2S2O3相當于127 mg I2.有效碘的含量測定：用CCl4萃取PVP-I中的絡合碘，再用與測定總碘量相同的方法測定PVP-I中的有效碘。

2 結果與討論

2.1 液相法合成

根據文獻[1]，PVP與碘絡合反應的最佳溫度范圍為70℃～90℃，實驗中選定溫度為80℃.為促進PVP與碘的配位，PVP應過量，酸度有利于絡合物的穩定，工作中選擇微波功率、配料比、反應酸度和反應時間四個因素，各因素設置為四水平，如表1所示。

表1 因素-水平設計

選用正交表L16(44)對合成聚維酮碘的條件進行篩選，試驗結果如表2所示。

表2 L16 (44)正交試驗結果

由表2可知，最佳的位級組合為A4B1C4D3.即微波合成聚維酮碘的最優條件是微波功率600W，PVP/I2重量比4∶1，反應時間50min，pH 6；由極差的大小分析主次順序，微波功率和配料比是影響有效碘含量的主要因素，而反應時間和pH次之。

2.2 固相法合成

固相法選擇了微波功率、配料比、反應溫度、反應時間四個因素，各因素設置為三水平，如表3所示。

表3 因素-水平設計

選用正交表L9(43) 對合成聚維酮碘的條件進行篩選，試驗結果如表4所示。

表4 L9 (43)正交試驗結果

由表4可知，最佳位級組合為A3B1C2D2.即微波功率為500W，PVP/I2重量比為5∶1，反應時間為90min，反應溫度為65℃.由極差可知，各因素對試驗指標影響的主→次順序是D>C>B>A，即溫度對實驗影響最大，其次是功率和物料比，而反應時間長短影響最小。

2.3 最佳條件的合成驗證

根據上述正交實驗的結論，分別在最佳條件下進行液相法和固相法合成聚維酮碘，三次平行實驗的結果顯示其有效碘含量均大于10%，符合藥典的要求[3]。

傳統的液相法，需要回流時間1.5h，而其有效碘含量僅為9.6%[4]；傳統的固相法，反應時間需要10h，其最佳有效碘含量為11.6%[5].并且，傳統的液相/固相法中PVP/I2配料比遠為4～5∶1，碘的用量大致使成本高。顯然，本文采用在碘化鉀存在下的微波合成方法，既可以縮短反應時間，又降低了原料成本。

3 結論

1)微波法液相中合成聚維酮碘的最佳條件是：微波的功率為600W，PVP/I2的重量比為4∶1，反應時間為50min，酸度為6.固相法合成的最佳條件是：微波的功率為500W，PVP/I2的重量比為5∶1，反應時間為90min，反應溫度為65℃.

2)在碘化鉀存在下，無論是固相法還是液相法用微波技術均能夠在較短的時間內得到有效碘的含量符合藥典要求，同時還降低了成本。

[1]張正凱，范和橋. 聚維酮碘合成工藝研究[J].安徽化工，1992，(2):13～16.

[2]高 佳.pH對聚維酮碘溶液有效碘含量的影響及穩定性觀察[J].中國藥房，2002，13(4):235.

[3]藥典委員會.中華人民共和國藥典(二部)[K].北京：化學工業出版社，1990，799～800.

[4]胡瑞祥，潘恩霆，梁福沛.微波輻射制備聚維酮碘的研究[J].廣西化工，1997，26(2):40～42.

[5]范文元.聚維酮碘的溶劑法制備[J].醫藥工業，1988，19(6):268～269.