一水合四氫吡咯-2-羧酸單晶及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種氨基酸單晶，尤其涉及一種一水合四氫吡咯-2-羧酸單晶，同時， 本發明涉及該一水合四氫吡咯-2-羧酸單晶的制備方法。
【背景技術】
[0002] 四氫吡咯-2-羧酸的用途廣泛，在醫學上，四氫吡咯-2-羧酸是復方氨基酸大輸液 原料之一，可用于營養不良、術后蛋白質的補充等；在化學化工行業，四氫吡咯-2-羧酸可 作為催化劑催化誘導不對稱反應；在食品工業上，四氫吡咯-2-羧酸可作為食品添加劑；在 農業上，四氫吡咯-2-羧酸作為植物的添加劑來提高農作物的產量。
[0003] 從19世紀末開始研宄人工培養單晶，至今已有100多年的歷史，如今，無論是天然 單晶，還是人工培養的單晶均在各個領域都得到了廣泛的應用，尤其是高新技術產業對單 晶材料的需求日益增大，所以對單晶的研宄也顯得尤為重要。單晶是純品的象征，單晶對于 化合物的結構是最具說服力的。四氫吡咯-2-羧酸與稀土可以形成穩定的配合物，其配合 物單晶的制備研宄較多，但四氫吡咯-2-羧酸由于自身結構和理化性質的特殊，不能制備 出四氫吡咯-2-羧酸的無水物單晶，而且一水合四氫吡咯-2-羧酸單晶的制備非常困難，容 易得到一水合四氫吡咯-2-羧酸混晶。
【發明內容】
[0004] 為解決現有技術中存在的不足，本發明提供了一種一水合四氫吡咯-2-羧酸單晶 的制備方法。
[0005] 為實現上述目的，本發明的一水合四氫吡咯-2-羧酸單晶的制備方法，包括以下 步驟： a、 將四氫吡咯-2-羧酸加入到水中，在55~70°C下攪拌溶解，得到濃度為飽和溶液濃度 75%~100%的四氫吡咯-2-羧酸水溶液，調節溶液pH至5~7 ; b、 向步驟a得到的溶液中加入晶種和溶析劑，待有細小晶體析出時停止加入溶析劑， 所述溶析劑為異丙醇； c、 將步驟b得到的溶液以0. 05~0. 2°C /min的降溫速率降溫至15~20°C后恒溫，老化， 制得一水合四氫吡咯-2-羧酸單晶。
[0006] 本發明采用溶析結晶法通過四氫吡咯-2-羧酸制備一水合四氫吡咯-2-羧酸單 晶，根據該物質的理化特性，在制備方法中通過綜合考慮溶解溫度、溶液濃度、溶液pH、溶析 劑種類以及降溫速率、老化溫度這六個制備條件，成功制得一水合四氫吡咯-2-羧酸單晶， 而且單晶收率高，純度好。溶解溫度一方面影響結晶的出晶及收率，另一方面影響產品質 量，由于四氫吡咯-2-羧酸在水中具有較高的溶解度，且隨著溫度的升高溶解度增大，但溫 度過高會使四氫吡咯-2-羧酸這種熱敏氨基酸變性，選擇溫度55°C至70°C區間，既可以有 效保證了單晶的制得，又可以確保四氫吡咯-2-羧酸溶液不變性。溶液濃度決定是否能夠 正常出晶，四氫吡咯-2-羧酸在水中具有較高的飽和度同時具有較寬的介穩區間，限定溶 液濃度為溶解溫度下飽和溶液濃度的75°/『100%，可以保證單晶的收率同時保證正常出晶， 如果濃度較低，難以出晶。溶解溫度會影響溶解度，溶解度的變化又與溶液濃度相關聯影響 出晶，因此溶解溫度與溶液濃度需要綜合考慮來限定。溶液pH除影響結晶收率外還影響 晶體粒度，四氫吡咯-2-羧酸的等電點位于5~7之間，選擇溶液pH5~7,此區間溶解度最低， 進行溶析降溫結晶，晶體易析出且粒徑分布較均勻。該制備方法中溶析劑的選擇是制得單 晶的關鍵因素之一，溶析劑的選取需要結合考慮目標產物、溶劑、溶析劑三者相互的溶解情 況，并結合其他條件的影響優選出異丙醇作為本發明的溶析劑，能夠實現最佳的溶析效果。 降溫速率及老化溫度是該制備方法的另外兩個關鍵因素，根據四氫吡咯-2-羧酸在水中的 溶解度、介穩區間、氨基酸對溫度的敏感性、單晶收率、粒度分布等條件影響，降溫速率過快 容易出現暴晶現象，降溫速率過慢推動力不足，同時合適溶析劑的加入能夠更好的溶析出 晶核，并減小介穩區間，防止暴晶出現，增加結晶推動力。一水合四氫吡咯-2-羧酸單晶由 水和四氫吡咯-2-羧酸制備，在上述條件下原料緩慢接觸，在接觸處形成晶核，選擇性高， 且在此條件下能再長大形成大顆粒單晶。綜合選定制備一水合四氫吡咯-2-羧酸單晶方法 的降溫速率0. 05~0. 2°C /min和老化溫度15~20°C。
[0007] 作為對上述制備方法的優化，所述步驟a的攪拌溶解溫度為55°C。
[0008] 作為對上述制備方法的優化，所述步驟a的攪拌溶解時間為2h。
[0009] 四氫吡咯-2-羧酸在水中具有較高的溶解度，攪拌時間達到2h，可以充分實現溶 解平衡，減少微晶的存在，保證單晶產品質量。
[0010] 作為對上述制備方法的優化，所述步驟b中晶種為粒度為200目的四氫吡 咯-2-羧酸。
[0011] 加入四氫吡咯-2-羧酸晶種進行誘晶需要限制晶體的粒度以獲得更優的單晶產 品，當晶種粒度過小，微晶較多，影響晶體粒度分布及晶型、晶體質量；晶種粒度過大，難以 作為晶核進行生長，還可能會誘使母液出現暴晶現象。
[0012] 作為對上述制備方法的優化，所述步驟C降溫速率為0. 1°C /min。
[0013] 作為對上述制備方法的優化，所述步驟c老化時間為2h。
[0014] 老化時間會影響晶體收率及粒度。老化時間不足晶體不能完全有序的排列，無法 保證收率，同時影響晶型和晶體質量；老化時間過長影響晶型。
[0015] 同時，本發明提供了一種一水合四氫吡咯-2-羧酸單晶，由以上制備方法制得。
[0016] 綜上所述，采用本發明的技術方案，通過簡單易操作的方法成功得到了一水合四 氫吡咯-2-羧酸單晶，制備過程成本低，使用的溶析劑可循環套用，環保無污染。制得的一 水合四氫吡咯-2-羧酸單晶產品純度高，物化穩定性好，生物利用度顯著提高，避免了可能 雜質帶來的不確定性，在醫藥、化工等領域具有十分重要的應用價值。
【附圖說明】
[0017] 下面結合附圖及【具體實施方式】對本發明作更進一步詳細說明： 圖1為一水合四氫吡咯-2-羧酸晶體結構圖； 圖2為一水合四氫吡咯-2-羧酸晶胞圖； 圖3為一水合四氫吡咯-2-羧酸紅外譜圖； 圖4為一水合四氫吡咯-2-羧酸熱分析DSC及TG/DTG圖； 圖5為一水合四氫吡咯-2-羧酸XRD圖。
【具體實施方式】
[0018] 實施例一 本實施例涉及一種一水合四氫吡咯-2-羧酸單晶的制備方法，具體包括以下步驟： a、 稱取lkg蒸餾水置于反應器中，加入四氫吡咯-2-羧酸，在設定溫度下攪拌溶解，得 到一定濃度的四氫吡咯-2-羧酸水溶液，然后加入稀鹽酸調節溶液pH值； b、 向步驟a得到的四氫吡咯-2-羧酸水溶液中加入晶種和溶析劑，待有細小晶體析出 時停止加入溶析劑； c、 將步驟b得到的溶液以設定降溫速率降溫后恒溫，老化，制得一水合四氫吡咯-2-羧 酸單晶，將培養出來的一水合四氫吡咯-2-羧酸單晶干燥、稱重，計算收率。
[0019] 實施例二 本實施例涉及一水合四氫吡咯-2-羧酸單晶的制備，按實施例一的制備方法，具體操 作參數如下表所示：
【主權項】
1. 一種一水合四氫吡咯-2-羧酸單晶的制備方法，其特征在于，該方法包括以下步驟： a、 將四氫吡咯-2-羧酸加入到水中，在55~70°C下攪拌溶解，得到濃度為飽和溶液濃度 75%~100%的四氫吡咯-2-羧酸水溶液，調節溶液pH至5~7 ; b、 向步驟a得到的溶液中加入晶種和溶析劑，待有細小晶體析出時停止加入溶析劑， 所述溶析劑為異丙醇； c、 將步驟b得到的溶液以0. 05~0. 2°C/min的降溫速率降溫至15~20°C后恒溫、老化， 制得一水合四氫吡咯-2-羧酸單晶。
2. 根據權利要求1所述的一水合四氫吡咯-2-羧酸單晶的制備方法，其特征在于：所 述步驟a的攪拌溶解溫度為55 °C。
3. 根據權利要求1所述的一水合四氫吡咯-2-羧酸單晶的制備方法，其特征在于：所 述步驟a的攪拌溶解時間為2h。
4. 根據權利要求1所述的一水合四氫吡咯-2-羧酸單晶的制備方法，其特征在于：所 述步驟b中晶種為粒度為200目的四氫吡咯-2-羧酸。
5. 根據權利要求1所述的一水合四氫吡咯-2-羧酸單晶的制備方法，其特征在于：所 述步驟c降溫速率為0. 1°C/min。
6. 根據權利要求1所述的一水合四氫吡咯-2-羧酸單晶的制備方法，其特征在于：所 述步驟c老化時間為2h。
7. -種一水合四氫吡咯-2-羧酸單晶，其特征在于：其由權利要求1所述的一水合四 氫吡咯-2-羧酸單晶的制備方法制得。
【專利摘要】本發明涉及一種一水合四氫吡咯-2-羧酸單晶的制備方法，該方法為：在水中加入四氫吡咯-2-羧酸，55~70℃下攪拌溶解，得到濃度為飽和溶液濃度75%~100%的四氫吡咯-2-羧酸水溶液，調節溶液pH至5~7；向溶液中加入晶種和溶析劑，待有細小晶體析出時停止加入溶析劑，所述溶析劑為異丙醇；將溶液以0.05~0.2℃/min的降溫速率降至15~20℃恒溫、老化，制得一水合四氫吡咯-2-羧酸單晶。采用本發明的技術方案，通過溶析結晶法成功得到了一水合四氫吡咯-2-羧酸單晶，制備過程成本低，使用的溶析劑可循環套用，環保無污染。制得的一水合四氫吡咯-2-羧酸單晶產品純度高，物化穩定性好，生物利用度顯著提高。
【IPC分類】C30B7-08, C30B29-54
【公開號】CN104695023
【申請號】CN201510077950
【發明人】段二紅, 王坤坤, 李雪, 陳子丹, 高穎
【申請人】河北科技大學
【公開日】2015年6月10日
【申請日】2015年2月14日