刊物入选 | 《药用塑料和弹性体中的抗氧剂及其降解产物综述》

药用塑料和弹性体中的抗氧剂 及其降解产物综述

Antioxidants and Their Degradation Products in Plastics and Elastomers for Pharmaceutical Use

        由青岛科创质量检测有限公司袁美霞，冯今奋，贾玉香博士编写的《药用塑料和弹性体中的抗氧剂及其降解产物综述》文章，在中国医药包装协会《医药&包装》杂志2021年第2期中发表。文章通过抗氧剂分类、作用机理、降解产物、检测方法等内容对抗氧剂及其讲解产物进行阐述解读。

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摘要

【摘要】抗氧剂作为一种重要的添加剂在聚合物中广泛存在,它在发挥抗氧化作用的时候，会产生一系列降解产物，这些抗氧剂和降解产物都有从药用材料迁移至制剂中的风险,属于药品包材、生产组件相容性研究需要重点关注的物质。本文针对塑料和弹性体中主要的抗氧剂,依据其结构与功能进行分类介绍,并详述了其终止链反应和清除过氧化物的抗氧化机理，在此基础上分析了常见降解产物3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸、2,4-二叔丁基苯酚、2,6-二叔丁基苯醒、3,5-二叔丁基-4-羟基-苯甲醛、3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸甲酯、2,6-二叔丁基苯醒甲基化合物、二聚产物等的来源和产生机理,并对这些降解产物的检测手段,尤其是GC-MS定性方面做了详述。以上综述可作为药用塑料和弹性体模拟提取和迁移试验阶段对抗氧剂及其降解产物研究的参考。

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抗氧剂分类

        受阻酚类抗氧剂是最早用于聚合物的抗氧剂,随着聚合物应用的领域越来越广泛,抗氧剂结构也越来越复杂和多样化,以适用于不同的应用环境。抗氧剂按照结构进行分类，可分为受阻酚类抗氧剂、受阻胺类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂和硫化物抗氧剂。受阻胺类抗氧剂本身多带有颜色,可用于。

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作用机理

1.受阻酚类

      受阻酚类抗氧剂的主要功能为氢原子供体,其酚羟基上的活泼氢与以氧为中心的自由基(过氧化自由基或者烷氧自由基)以及烷基自由基反应,使其转化成相对稳定的化合物,而自身被氧化为酚氧自由基(图4)。

2.亚磷酸酯类

      受阻酚类抗氧剂虽然可以捕捉自由基,终止链反应,但它不和氢过氧化物反应,这些过氧化物依然可以分解产生自由基,进入链反应。清除过氢氧化物为亚磷酸酯类抗氧剂的主要功能。其三价磷可通过自身氧化为五价磷而使氢过氧化物生成稳定的非活性醇类(图5)。

      除此之外，亚磷酸酯类还可以发挥其他作用，如果其作为辅助抗氧剂添加到含有受阻酚类抗氧剂的聚合物中,受阻酚类产生的降解产物苯酿和苯酿甲基化合物(quinone methide,QM)都是颜色较深的化合物,可以使材料变色，而亚磷酸酯可以和这些化合物反应,生成无色的磷酸酯类化合物,以防止聚合物发生变色(图6)。

3.硫化物

      硫化物抗氧剂和亚磷酸酯一样,为过氧化物分解剂。硫化物中的硫可以和过氧化物发生多次氧化、分解反应,最终被氧化成磺酸,甚至二氧化硫、三氧化硫（图7）。

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降解产物

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检测方法

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总结

5.总结

      抗氧剂是塑料和弹性体中常用的添加剂,并且具有从药用材料中迁移至制剂中的风险,是包材相容性研究的关注重点,而抗氧剂在其使用周期中，可能发生各种降解反应生成副产物,这些副产物主要可分为三类:1.发挥抗氧化作用过程中被氧化生成各种氧化产物;2.抗氧剂在和水和化学介质接触过程中,发生水解反应,生成水解产物;3.抗氧剂在经历高温高压射线等严苛的条件时发生分解。第一种降解产物是不可避免的,而后两种是不希望发生的副反应。大多数降解产物由于分子量小，挥发性强,溶解性好,其从药用材料中向制剂中迁移的风险更高,而且很多降解产物都具有很高的毒性。因此,在药包材相容性研究过程中,对抗氧剂降解产物的检测和风险评估是非常有必要和势在必行的。

附刊物全文

以上图文来自：

中国医药包装协会2021.02《医药&包装》

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