以水溶液生产聚乙烯基吡咯烷酮－碘的方法

H·维特勒, A·桑讷

2002年10月16日

2000年9月15日

1999年9月16日

巴斯福股份公司

A61K47/14GK1374835SQ00812978

吡咯烷酮 聚乙烯 水溶液 生产

1.一种以水溶液制备聚乙烯基吡咯烷酮-碘的方法，其中将聚乙烯基吡咯烷酮水溶液与基于以固体计算的聚乙烯基吡咯烷酮至少为4.0重量％的单质碘混合，其中在混合时聚乙烯基吡咯烷酮水溶液基于聚乙烯基吡咯烷酮和水的总量的浓度c与聚乙烯基吡咯烷酮的K值满足下列关系c＞100×其中c以重量％给出且Fikentscher K值为10-1002.如权利要求1所要求的方法，其中在50-110℃的温度下加热混合物30分钟至15小时3.如权利要求1或2所要求的方法，其中在还原剂存在下进行混合4.如前述权利要求中的任意一项所要求的方法，其中还原剂选自甲酸、草酸、甲酸和草酸的酯和盐以及碳酸、甲酸和草酸的酰胺5.如前述权利要求中的任意一项所要求的方法，其中将聚乙烯基吡咯烷酮溶液和合适的话，至少部分还原剂混合，合适的话加热该混合物，然后加入碘6.如前述权利要求中的任意一项所要求的方法，其中使用K值＞27的聚乙烯基吡咯烷酮且聚乙烯基吡咯烷酮含量＞35重量％的聚乙烯基吡咯烷酮溶液7.如前述权利要求中的任意一项所要求的方法，其中在溶液中存在的聚乙烯基吡咯烷酮-碘的可用碘含量为至少4重量％8.一种聚乙烯基吡咯烷酮-碘水溶液，可由如权利要求1-7中任意一项所要求的方法得到9.一种固体聚乙烯基吡咯烷酮-碘，可通过从如权利要求8所定义的聚乙烯基吡咯烷酮-碘水溶液除去水和其他挥发性成分得到10.如权利要求8所定义的聚乙烯基吡咯烷酮-碘水溶液或如权利要求9所定义的固体聚乙烯基吡咯烷酮-碘在生产用于消毒、防腐或伤口处理的组合物中的用11.如权利要求10所要求的用途，用于生产伤口包覆物12.一种防腐组合物，包含如权利要求8所定义的聚乙烯基吡咯烷酮-碘水溶液或如权利要求9所定义的固体聚乙烯基吡咯烷酮-碘

本发明涉及一种以水溶液制备聚乙烯基吡咯烷酮-碘(PVP-碘)的方法聚乙烯基吡咯烷酮-碘是聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)和单质碘的反应产物，因为具有杀病原菌、杀细菌、杀真菌和消毒性能，其使用正与日俱增制备PVP-碘的方法通常是已知的通常通过将聚乙烯基吡咯烷酮以固体或溶液形式与碘或碘化合物混合进行制备然而在制备具有良好稳定性和良好利用率的碘含量的PVP-碘时出现问题PVP-碘稳定性的一个度量是碘在PVP-碘水溶液和庚烷之间的分布系数(DC)这可根据US-A-3,028,300通过将可用碘含量为1.0重量％的碘溶液与庚烷一起在25℃下剧烈振摇一分钟而测定，且若聚乙烯基吡咯烷酮和碘之间的结合足够强，其可为约200或更高PVP-碘的稳定性，尤其是储存稳定性的另一度量是在加热一定时间后测定碘损失，即可用碘的百分数降低PVP-碘的稳定性的一个重要特征参数是碘∶碘化物比当碘∶碘化物比为约2∶1时，PVP和碘的连接通常非常强以致于碘的臭味不再易于察觉且放入样品上部气体空间中的湿碘化钾/淀粉试纸不显色许多出版物，如DE-B 10 37 075、US-A 2,900,305、US-A2,826,532、US-A3,028,300、US-A3,898,326和DE-B 24 39 197描述了提供具有改进性能的PVP-碘的程序然而所述方法要么得到稳定性不令人满意的PVP-碘复合物，要么要求进行热处理以在PVP和碘之间形成足够强的结合，即随后将已经形成的PVP-碘通常在70-90℃的温度下加热大于10小时的时间，在大多数情况下为20-64小时为了达到可接受的制备时间，热处理必须在较高的温度，即高于70℃下进行粉末形式的PVP-碘的热处理在技术上是非常复杂的，因为粉末在这些温度下非常容易附集另一方面，若热处理在水溶液中进行，通常观察到碘通过形成沉淀和/或通过在必需温度下升化而大量损失DE-A 25 40 170描述了聚乙烯基吡咯烷酮和作为碘提供化合物的碱金属碘化物的使用，在无需长时间热处理下得到了稳定性令人满意的PVP-碘然而所得PVP-碘溶液因为其灰分含量高而不能用于药物产品EP-A 027 613描述了一种制备PVP-碘的方法，其中使PVP、单质碘和促进碘化物形成的化合物在水溶液中反应整个反应的时间，即称为反应时间的时间和热处理所需的时间，在7-32小时范围内，尽管使用了促进碘化物形成的化合物，且在该方法中达到低于约7％的碘损失所需的整个反应时间至少为14小时所用PVP溶液是浓度为50重量％且K值为13、浓度为40重量％且K值为17以及浓度为30重量％且K值为32的那些本发明的目的是提供一种可以从单质碘开始容易和快速地制备PVP-碘的方法本发明另外意欲提供具有改进稳定性，尤其是改进储存稳定性的PVP-碘我们发现该目的可以通过如下一种方法达到，在该方法中使用单质碘将优选具有高K值的高浓度聚乙烯基吡咯烷酮水溶液转化成聚乙烯基吡咯烷酮-碘惊人的是当使用本发明浓度的聚乙烯基吡咯烷酮溶液时，反应时间显著缩短且形成的PVP-碘显示出显著降低的碘损失特别惊人的是甚至高浓度和高K值的PVP溶液和PVP-碘溶液显示出较低的粘度且在本发明方法中粘度没有增加或仅轻微增加，从而确保本发明方法易于进行因此本发明涉及一种以水溶液制备聚乙烯基吡咯烷酮-碘的方法，其中将聚乙烯基吡咯烷酮水溶液与基于以固体计算的聚乙烯基吡咯烷酮至少为4.0重量％的单质碘混合，其中在混合时聚乙烯基吡咯烷酮水溶液基于聚乙烯基吡咯烷酮和水的总量的浓度c与聚乙烯基吡咯烷酮的K值满足下列关系c＞100×其中c以重量％给出且Fikentscher K值为10-100因此浓度c仅与聚乙烯基吡咯烷酮与水的比例有关由本发明方法制备的聚乙烯基吡咯烷酮-碘溶液以及可通过除去水和其他挥发性组分由其得到的固体PVP-碘优选具有的碘∶碘化物比例为约2∶1且按US-A3,028,300测定的分布系数(DC)在190-250范围内可根据本发明得到的PVP-碘优选具有的碘损失＜6％，优选＜5％且特别优选＜4％，在80℃下储存15小时后对可用碘含量为1.0％的水溶液测定得到在上述关系中的浓度c代表待用于本发明中的溶液的最小浓度，其取决于所用聚乙烯基吡咯烷酮的K值优选在本发明方法中聚乙烯基吡咯烷酮溶液的最大浓度c低于90重量％，优选低于85重量％且特别优选低于80重量％基于聚乙烯基吡咯烷酮和水的总量，聚乙烯基吡咯烷酮水溶液的浓度c和聚乙烯基吡咯烷酮的K值在混合时优选满足如下关系c＞100×Fikentscher K值是聚乙烯基吡咯烷酮分子量的度量且如H.Fikentscher在《纤维素化学》(Cellulose-Chemie)(13，58-64和71-74(1932))中所述以1重量％水溶液进行测定适用于本发明方法的聚乙烯基吡咯烷酮具有的K值在10-100，优选20-50，且特别优选25-50的范围内，例如约30或约40然而也可以且有利的是在本发明方法中处理K值较高的聚乙烯基吡咯烷酮，例如K值为约70-约85的聚乙烯基吡咯烷酮K值在10-20范围内的聚乙烯基吡咯烷酮优选以在65-90重量％，特别优选70-85重量％范围内的浓度c用于本发明方法中K值在＞20-70范围内的聚乙烯基吡咯烷酮优选以43-80重量％，特别优选45-70重量％的浓度c用于本发明方法中优选在本发明方法中使用K值＞27的聚乙烯基吡咯烷酮且聚乙烯基吡咯烷酮含量＞35重量％的聚乙烯基吡咯烷酮溶液K值为28-50，例如约30或约40的聚乙烯基吡咯烷酮优选以36-75重量％，特别优选42-65重量％，非常特别优选45-55重量％，例如约45重量％的浓度c使用K值＞50-100，例如为约60、约70或约90的聚乙烯基吡咯烷酮优选以18-50重量％，特别优选19-40重量％且非常特别优选20-35重量％，例如约25重量％的浓度c使用本发明方法中所用的聚乙烯基吡咯烷酮原则上可以任何方法得到适于本发明方法的聚乙烯基吡咯烷酮例如可以通过使用游离基形成剂，尤其是有机过氧化合物，例如过氧化二烷基，或偶氮化合物，如AIBN在有机溶剂如异丙醇或甲苯中进行聚合，然后合适的话进行后处理，例如进行水蒸汽蒸馏而制备例如聚乙烯基吡咯烷酮还可以通过在水(合适的话与有机溶剂混合)中在水溶性游离基形成剂如过氧化氢或过二硫酸钠存在下的游离基聚合而制备许多制备聚乙烯基吡咯烷酮的方法对本领域熟练技术人员是已知的且例如描述于Houben-Weyl，《有机化学方法》(Methoden der Organischen Chemie)，Georg Thieme-Verlag，Stuttgart中已经在聚合之后进行氢化处理的聚乙烯基吡咯烷酮也适用于本发明方法这涉及通过常规的已知方法氢化聚乙烯基吡咯烷酮用氢气氢化例如描述于US-A2,914,516中同样合适的还有已经用复合氢化物处理的聚乙烯基吡咯烷酮，其例如描述于EP-A 027 613中DE-B 28 18 767、EP-A 027 613中所述的聚乙烯基吡咯烷酮、其制备方法以及合适的反应物和反应条件也可类似地用于制备本发明所用的高浓度聚乙烯基吡咯烷酮溶液因此特别参考这两篇出版物除单质碘外，其他可以使用的碘源为碘或其他提供碘的化合物，基于以固体计算的聚乙烯基吡咯烷酮使用至少4.0重量％，特别是至少6.0重量％和特别优选至少8.0重量的单质碘单质碘通常可以以5-35重量％，优选10-30重量％，特别是15-25重量％，例如约20重量％的量使用适合作为其他碘源的化合物的实例是碘化氢、碱金属和碱土金属的碘化物，尤其是碱金属碘化物，例如碘化钠和碘化钾，多碘化物，特别是碱金属多碘化物，碘化铵，特别是四烷基碘化铵，如四甲基碘化铵，三碘化磷，以及有机酸酰基碘，如乙酰基碘优选至少50％，特别是至少75％，特别优选至少90％的存在于聚乙烯基吡咯烷酮-碘中的碘以单质碘形式使用在本发明方法的优选实施方案中，将单质碘用作唯一的碘源在本发明方法中，可以将反应物，即碘、聚乙烯基吡咯烷酮和合适的话，还原剂以及合适的话，助剂相互独立地、未稀释地或以悬浮液或溶液混合将反应物混合形成PVP-碘在上述浓度c下进行例如可以在本发明方法中将碘和合适的话，其他碘源引入溶剂，优选水中，且合适的话进行加热然后加入聚乙烯基吡咯烷酮，优选以水溶液加入，并混合反应混合物反应物的混合可以在与加入聚乙烯基吡咯烷酮相同的温度下进行或在另一温度，优选更高的温度下进行在本发明方法中，优选将聚乙烯基吡咯烷酮以水溶液引入且合适的话加热然后加入碘和合适的话，其他碘源，并混合反应混合物碘和合适的话，其他碘源的加入可以一次进行，分多次进行或连续进行混合可以在与加入碘和合适的话，其他碘源相同的温度下进行，或在另一温度，优选更高的温度下进行可以不经稀释或以悬浮液或溶液(例如在水或有机溶剂中)加入碘和合适的话，其他碘源优选至少在50℃以上的温度下进行反应物，特别是聚乙烯基吡咯烷酮和碘的混合当本发明方法在还原剂存在下进行时，其加入可通过预混还原剂和PVP和/或通过将还原剂加入初始料中和/或通过在混合过程中加入还原剂而一次或分次进行对本发明而言，混合是指意欲增加待混合组分(本文也称为反应物)的接触并因此使得可以均匀和/或快速形成所需产物的共混或均化可通过混合来产生尽可能均匀的混合物和/或引发或加速化学反应能够进行混合的方法是例如搅拌、振摇、注射气体或液体以及进行超声处理有关混合的合适方法和装置是本领域熟练技术人员已知的合适的混合装置的实例是也用于塑料技术中的混合的那些合适的装置例如描述于“Mishen beim Herstellen und Verarbeiten von Kunststoffen”，H.Pahl，VDI-Verlag1986中合适的混合设备例如为搅拌容器，动态和静态混合机，单轴搅拌器，例如具有气提机构的搅拌器，尤其是调浆机，多轴搅拌器，尤其是PDSM搅拌器，固体混合机，以及混合机/捏合机反应器(如来自Krauss-Maffei的List and Reaktotherm的ORP，CRP，AP，DTP)，x通道混合机和密炼机，挤出机，例如Werner & Pfleiderer的ZKS型挤出机，以及转子-定子系统，如Ika的Dispax合适的挤出机例如是单螺杆挤出机，尤其是双螺杆挤出机，例如共向旋转或逆向旋转双螺杆挤出机优选使用可加热的混合装置本发明方法优选在10-110℃，优选20-105℃范围内的温度下进行在本发明方法中优选反应时间为20分钟至20小时，优选30分钟至12小时，特别优选1小时至6.5小时在本发明范围内，反应时间是指碘源与聚乙烯基吡咯烷酮在水溶液中首次接触到存在稳定PVP-碘溶液之间的时间稳定PVP-碘溶液在本发明中优选是指由上述方法测得的碘损失在上述限度内的PVP-碘溶液在本发明方法中，优选将混合物在50-110℃，尤其是70-105℃，非常特别优选85-100℃范围内的温度下加热30分钟至15小时，尤其是60分钟至12小时，特别优选60分钟至6.5小时混合也可在还原剂存在下进行合适的还原剂尤其是能够促进由单质碘形成碘化物的那些特别合适的化合物是在与碘反应之后除了碘化物和合适的话还有水之外仅形成挥发性物质如二氧化碳或氮气的那些还原剂优选选自甲酸、草酸、甲酸和草酸的酯和盐以及碳酸、甲酸和草酸的酰胺特别合适的还原剂的实例是碳酸铵、碳酸氢铵、氨基甲酸铵、脲、甲酸铵、甲酰胺、草酸铵、草氨酸和草酰胺特别优选草酸和甲酸及其酰胺和铵盐非常特别优选草酸和甲酸，且在与碘的反应中除了碘化氢之外仅形成二氧化碳还原剂的量通常应使得当反应完成时，1/5-2/5，优选约1/3的所加碘转化为碘化物该量因此为2-30重量％，优选4-22重量％，根据所用碘计算，这取决于加入方式优选由本发明方法制备的聚乙烯基吡咯烷酮-碘溶液具有的可用碘含量，即可以用硫代硫酸盐滴定的碘，为2-40重量％范围内，优选4-30重量％，特别优选7.5-15重量，基于以固体计算的PVP-碘的总重量用该方法得到的PVP-碘溶液基本上可以根据需要进行稀释或浓缩，例如直到得到固体PVP-碘下面通过某些实施方案更详细地解释本发明方法本发明方法例如可以以如下方式进行，即将碘以及合适的话，其他碘源加入水和合适的话，还原剂中，然后在搅拌下加入PVP溶液优选剧烈搅拌加入碘或碘源后的含水的含碘反应混合物例如10分钟至120分钟，然后加入PVP溶液优选在加入PVP溶液后在10分钟至2小时，例如约1小时的时间内将反应混合物加热到70-100℃，例如约90℃，然后进一步混合2-10小时在本发明方法的优选实施方案中，将聚乙烯基吡咯烷酮溶液和合适的话，还原剂加热到50-110℃范围内的温度，优选70-105℃且特别优选约85℃或约100℃，在该温度下加入单质碘以及合适的话，其他碘源，并将反应物混合2-12小时，优选2.5-10小时，特别优选3-6.5小时单质碘以及合适的话，其他碘源的加入可一次进行，分2-15次进行，例如分5或10次，或连续进行若分多次或连续加入单质碘或其他碘源，加入优选在20-90分钟，优选30-70分钟，特别优选40-60分钟的期间内进行在本发明方法的特别优选实施方案中，将K值＞27的聚乙烯基吡咯烷酮的浓度c约为45重量％的PVP溶液与还原剂，优选甲酸混合，然后分多次加入单质碘，优选分约10次，各次之间的间隔为几分钟，优选约5-10分钟碘可以在室温如约25℃下加入，或加入到已经被加热到40-100℃范围内的温度，如约50℃或约85℃的初始料中在加入完成后，将反应混合物在70-100℃范围内的温度，如约85℃下进一步混合2-6小时然后可以仅通过加入水将反应混合物稀释到例如5-40重量范围内的固体含量，如约20重量％或约30重量％可由该方法得到的聚乙烯基吡咯烷酮-碘溶液优选具有至少4重量％的可用碘含量，基于以固体计算的聚乙烯基吡咯烷酮-碘根据本发明制备的PVP-碘溶液可以直接以常规方式配制，例如向用户所需的产品中加入其他助剂，例如表面活性剂这些溶液通常具有10-50重量％的总固体浓度本发明进一步涉及一种可通过上述方法得到的聚乙烯基吡咯烷酮-碘溶液本发明的PVP-碘溶液优选包含K值为25-90，尤其是25-35的聚乙烯基吡咯烷酮且PVP-碘固体含量在25-55重量％，尤其是30-50重量％的范围内本发明的PVP-碘溶液有利的是在80℃下15小时后测得碘损失低于4％且游离碘(挥发性碘)含量低于2ppm本发明进一步涉及可通过从上述聚乙烯基吡咯烷酮-碘溶液中除去水和其他挥发性成分得到的固体聚乙烯基吡咯烷酮-碘本发明进一步涉及上述聚乙烯基吡咯烷酮-碘水溶液或固体聚乙烯基吡咯烷酮-碘在生产用于消毒、防腐或伤口处理的组合物和用于生产伤口包覆物中的用途本发明进一步涉及包含上述聚乙烯基吡咯烷酮-碘水溶液或固体聚乙烯基吡咯烷酮-碘的防腐组合物可由本发明得到的聚乙烯基吡咯烷酮-碘溶液的另一优点是其可以直接以溶液使用且不必首先从该水溶液中分离PVP-碘，因为根据本发明制备的PVP-碘溶液有利的是具有高浓度因此一般不需要将其进行复杂的浓缩；相反，它们可以合适的话在稀释后直接配制成易于使用的PVP-碘溶液根据本发明制备的高浓度PVP-碘溶液在用于通过除去水和其他挥发性成分而由其制备固体聚乙烯基吡咯烷酮-碘，例如聚乙烯基吡咯烷酮-碘粉末或颗粒时也是有利的，因为只需除去很少量的挥发性成分，尤其是水可由该方法得到的新型聚乙烯基吡咯烷酮-碘溶液令人惊奇的是尽管反应时间缩短，但仍然具有高于传统溶液的稳定性，这尤其可由碘损失＜5％得到证实若需要，固体PVP-碘可以例如按如下方法由本发明所得到的PVP-碘溶液得到通过从该溶液沉淀出PVP-碘且合适的话，随后过滤，或通过干燥方法，例如通过冻干、转鼓干燥、喷雾干燥或喷雾造粒下列实施例说明本发明而不限制本发明K值如H.Fikentscher(参见上文)所述进行测定碘损失(IL)通过将可用碘含量为1％的PVP-碘水溶液在80℃的温度下储存15小时而测定分布系数(DC)如US-A3,028,300所述在25℃的恒温加热浴中于封闭的玻璃烧瓶中通过用25ml庚烷剧烈振摇1.0ml可用碘含量为1.0％的PVP-碘水溶液1分钟而测定在放置几分钟后，分离两相并通过用硫代硫酸钠滴定而测定水相中的碘含量并通过分光光度法测定庚烷相中的碘含量按下列等式进行计算DC＝[水相中碘的mg/庚烷中碘的mg]×[庚烷的ml(25)/水相的ml(1)]将K值为30的聚乙烯基吡咯烷酮且浓度c为45重量％的733g聚乙烯基吡咯烷酮溶液和3.72g甲酸引入搅拌容器中并加热到85℃然后在搅拌下以约5分钟的间隔分10等份加入70g单质碘然后在该温度下再搅拌6小时然后用水稀释反应混合物到固体含量为30.0重量％在本发明的实施例E2-E9中未观察到沉淀的形成本发明的实施例E2-E9具有的分布系数DC均在约200或更高的范围内且满足在药物应用中的要求表1 1)甲酸，100％2)当出现两个数值时，第一个数值涉及碘加入过程中的温度3)SC代表固体含量(重量％)4)通过用硫代硫酸盐滴定进行测定5)在80℃下加热1％浓度的溶液15小时之后测定6)中试试验