專利名稱：一種蛋氨酸鉻螯合物的制備方法
技術領域：
本發明涉及一種螯合物的制備方法，尤其涉及一種蛋氨酸鉻螯合物的制備方法。
背景技術：
Cr(III)是哺乳動物體內維持正常糖代謝、脂類代謝的重要微量元素，是哺乳動物營養必需的微量元素之一。1959年^Awarz及Mertz提出了葡萄糖耐量因子(GTF)假說(Schwarz K, Mertz W. Chromium(III) and the glucose tolerance factor[J]. Archs Biochem. Biophys. 1959,86 =292.)，并指出三價鉻是GTF的活性成分，沒有Cr(III)，GTF就沒有生物活性。此后，大量研究表明三價鉻對鼠類，雞、鴨等家禽，豬，牛，羊等家畜及人等哺乳動物的糖代謝和脂代謝有非常重要的作用。從20世紀90年代開始，三價鉻成為微量元素研究領域的熱點之一。Cr(III)的主要生物學功能包括作為胰島素的增強劑參與糖代謝及脂類代謝， 維持血液中膽固醇平衡；參與蛋白質和核酸的合成，促進氨基酸進入細胞，提高蛋白質合成能力，參與核酸的穩定和完善過程；三價鉻對動物體內礦物代謝也有著非常重要的作用。蛋氨酸又名甲硫氨酸，是構成人體的必需氨基酸之一，是一種抗氧劑，能有效地清除生物體內的自由基。它還是鉻的天然配體，蛋氨酸分子中的硫原子(S)是金屬離子配位的最常見最重要的配位基團。蛋氨酸與三價鉻形成的配位化合物，在生理條件下，能夠抑制鉻的羥橋合作用，保證三價鉻和蛋氨酸的生物學活性。蛋氨酸與三價鉻都具有清除自由基和抑制自由基產生的作用，兩者形成配位化合物后增強了兩者的協同作用。蛋氨酸鉻作為一種有機鉻產品，目前在市場上主要用于飼料、食品及醫藥行業中。 用在飼料中作為其添加劑，可以有效地提高飼料報酬，提高畜禽生長性能、降低胴體脂肪和背膘厚度；可以減少動物的應激反應，促進生長，日糧中添加能顯著提高產仔率，提高配種率，改善動物的繁殖體況，可作為國家明令禁止在飼料行業使用的瘦肉精的理想替代品。隨著人們生活品質的提高，動物飼養的增加，飼料行業必然會有很大的發展前景。蛋氨酸鉻在食品和醫藥行業，主要用于輔助治療II型糖尿病，也用作減肥保健食品的輔助成分。早期報道的蛋氨酸鉻螯合物的制備方法如JP 6287173、PL 254171, CN1218054A 中所提供的，大多要求在液氨體系中進行，這些方法利用金屬鈉或甲基鋰作為置換物來合成或者需要高溫高壓的反應條件，工藝復雜沒有工業化利用價值。隨后又開發了水體系中制備蛋氨酸鉻螯合物的方法。水系中的制備方法可分為以下兩種(1)非水合法中國專利CN 1523008A、CN 13290MC、美國專利US 2007134300及滕冰等人(滕冰，韓友文.鉻(III)螯合物的制備及相關性質鑒定[J].動物營養學報，2000，12 (3) :19 23)將D，L-蛋氨酸及三價鉻鹽在水中攪拌混合充分后，在攪拌下用濃NaOH溶液調節溶液 PH使生成的蛋氨酸鉻沉淀并析出，靜置冷卻后過濾，濾餅用水及乙醇洗滌后充分干燥得到蛋氨酸鉻產品。
美國專利US 20030228934將氯化鉻溶于水后加熱至沸，然后加入L-蛋氨酸，攪拌使固體溶解，繼續攪拌加熱30min后冷卻至30°C，然后向其中滴加氫氧化鈉溶液，溶液由暗綠色變為紫紅色。減壓將溶液蒸發至干，固體用甲醇萃取除去氯化鈉，然后將甲醇萃取液蒸發至干，得到蛋氨酸鉻產品。上述方法操作較繁瑣，而且通過滴加氫氧化鈉溶液調節溶液PH值使產品沉淀的方法在工業上沒有利用價值，無法實現連續生產。(2)水合法張華等人采用先加氯化鉻水合M小時生成[Cr (H2O) 6]3+，將D，L-蛋氨酸溶解于該溶液中，使反應物充分接觸，然后用6mol/L NaOH溶液調節pH使生成的蛋氨酸鉻沉淀，再經冷卻、過濾、洗滌、干燥得到產品(張華，王靜，王晴，向文勝。蛋氨酸螯合鉻營養強化劑的合成工業[J]。食品與發酵工業，2005,31 ) :87 89)。此方法操作時間長，而且也是通過滴加氫氧化鈉溶液調節PH使產品沉淀的方法在工業上沒有利用價值，無法實現連續生產。
發明內容
針對現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種反應條件溫和，反應后，產品分離簡便，節能降耗，從而實現可工業化生產并且成本低的蛋氨酸鉻螯合物的制備方法。本發明所提供的制備蛋氨酸鉻螯合物的方法，包括如下步驟1)將D，L-蛋氨酸與堿或堿性鹽加入醇溶液中攪拌溶解得到溶液1，將三價鉻鹽加入醇溶液中攪拌溶解得到溶液2 ；2)將步驟1)中溶液1添加到溶液2中，然后常壓下，加熱使其反應；3)步驟2、反應結束后冷卻、過濾、洗滌、干燥得蛋氨酸鉻螯合物產品。制備方法中所用的D，L-蛋氨酸為市售的醫藥級、食品級或飼料級蛋氨酸，可以根據產品應用于醫藥、食品及飼料行業不同的用途進行選擇。本發明反應條件在常壓下進行， 反應條件溫和，同時反應是在醇溶液中進行，而不采用液氨及水作反應介質，避免了反應過程中的質子化作用，并且反應過程中用到的醇溶液經過濾后可循環用于合成過程，從而達到降低成本的需要。圖1為蛋氨酸鉻螯合物制備方法流程簡圖。其中，步驟1)中所述的堿或堿性鹽為氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鈉或碳酸鉀，或其混合物。加入堿或堿性鹽是為了使調節反應溶液的PH至合適的值，以使反應所得的蛋氨酸鉻順利的以沉淀的形式析出。通過控制加入的堿或堿性鹽與三價鉻鹽的摩爾比，可以較容易的調控溶液的PH值，從而避免了用氫氧化鈉水溶液調節pH的繁瑣步驟，簡化了操作，增加了制備方法的可工業化性。經過試驗確定堿或堿性鹽與三價鉻鹽摩爾比為0. 5 4.5 1，優選2 4. 5 1，進一步優選3 4. 25 1。其中步驟1)中所述的三價鉻鹽為氯化鉻、硝酸鉻、磷酸鉻、硫酸鉻或堿式硫酸鉻， 或其混合物；作為優選，D，L-蛋氨酸與三價鉻鹽摩爾比為1 4. 5 1，優選2 4. 5 1， 進一步優選3 4. 25 1。三價鉻鹽是為本制備方法提供鉻離子的，本發明選擇了溶解性較好的氯化鉻、硝酸鉻、磷酸鉻、硫酸鉻或堿式硫酸鉻來提供鉻離子。另外，通過調節D，L-蛋氨酸與三價鉻鹽摩爾比，可以很方便的獲得蛋氨酸與鉻比例為1 1，2 1,3 1的蛋氨酸鉻螯合物。其中，步驟1)中所述的醇溶液為一元飽和脂肪醇，優選為低碳一元飽和脂肪醇，進一步優選為C1 C6的一元飽和脂肪醇，特別優選為甲醇或乙醇或其混合物；作為優選技術方案，醇溶液其體積分數為10% 100%，優選50% 100%，進一步優選為50% 75%。本發明用醇溶液作為反應的溶劑代替傳統的液氨體系或水系，一方面原料易得，另一方面所用的醇溶液還可以回收利用，降低了生產成本。其中，步驟2)中反應溫度為30°C 90°C，優選反應溫度為55 85°C。反應時間為0.證 池，優選反應時間為1 池。溫度對反應的影響比較大，所以溫度的選擇也是決定產物性能的一個重要指標。試驗發現在較低溫度下進行的反應，其反應所得的產物顏色不均勻，并且產物的沉淀也不充分，所以一般的反應溫度為30°C 90°C，優選反應溫度為 55 85°C，并且在該反應溫度下恒溫至少半小時。本發明所提供的制備方法反應溫度低、操作時間短，在常壓下反應1 2h，收率即可達到80%以上，同時避免了用氫氧化鈉水溶液調節pH的繁瑣步驟，簡化了操作。本發明所提供的制備方法與目前的制備工藝相比實現了常溫常壓高效的反應，流程簡單、反應條件溫和，工藝穩定，所用設備工業化可靠性強。本方法可在低轉速攪拌下制備出顏色均勻、晶型及粒度良好的蛋氨酸鉻螯合物，產品干燥過后無需粉碎，降低能耗， 并且通過調節蛋氨酸與氯化鉻的摩爾比，可以很方便地制備出蛋氨酸與鉻比例為1 1， 2 1,3 1的蛋氨酸鉻螯合物。在優選反應條件下，蛋氨酸鉻螯合物單程收率可達80%以上，蛋氨酸鉻螯合物產品中蛋氨酸含量可達74. 02 %以上，三價鉻含量可達10. 09 %以上。并且在保證高收率的前提下，反應介質可以回收循環再利用，由于溶劑沸點低，因此在溶劑的回收循環過程中能耗也低。另外，在水洗過程中帶走的一部分蛋氨酸鉻螯合物產品，還可以進行回收利用，進一步減少了產品的損失。
圖1蛋氨酸鉻螯合物制備方法流程簡圖。圖2蛋氨酸及蛋氨酸鉻螯合物紫外光譜圖。圖3蛋氨酸鉻螯合物紅外光譜圖。
具體實施例方式為便于理解本發明，本發明列舉實施例如下。本領域技術人員應該明了，所述實施例僅僅用于幫助理解本發明，不應視為對本發明的具體限制。實施例一4. 5284gD，L-蛋氨酸(0. 03mol)、氫氧化鈉1. 2018g(0. 03mol)以及無水乙醇，攪拌溶解得到溶液1。氯化鉻2. 6914g(0. Olmol)及無水乙醇攪拌溶解得到溶液2，向其中加入溶液1。常壓下，90°C，反應0.5小時。反應結束后，冷卻、過濾、洗滌、干燥，得到紫紅色結晶性粉末，蛋氨酸鉻螯合物收率86. 6 %。利用紫外及紅外光譜對合成的產品進行了定性表征，見圖2及圖3。產品中三價鉻含量采用ICP方法測定，蛋氨酸含量利用柱前衍生高效液相色譜法進行測定。三價鉻含量為10. 09%，蛋氨酸含量為89. 27%實施例二3. 0143g D，L-蛋氨酸(0. 02mol)、氫氧化鉀 1. 122g(0. 02mol)以及 10% 乙醇溶液攪拌溶解得到溶液1。氯化鉻2. 6921g(0. Olmol)及10%乙醇溶液攪拌溶解得到溶液2，向其中加入溶液1。常壓下，30°C，反應3小時。反應結束后，冷卻、過濾、洗滌、干燥，得到紫色結晶性粉末，蛋氨酸鉻螯合物收率84. 8%。三價鉻含量14. 82%,蛋氨酸含量85. 04%實施例三實驗步驟同上，反應條件如下D，L-蛋氨酸1. 5072g(0. Olmol)、碳酸鈉
0.5318g(0. 005mol)氯化鉻 2. 6918g(0. Olmol)，10% 乙醇溶液，常壓下，90°C，反應 3 小時。 蛋氨酸鉻螯合物收率92. 6%。三價鉻含量為25. 91%，蛋氨酸含量為74. 02%。實施例四實驗步驟同上，反應條件如下D，L-蛋氨酸6. 7823g (0. 045mol)，氫氧化鈉
1.8015g (0. 045mol)，氯化鉻 2. 6953g (0. Olmol)，無水乙醇，常壓下，30°C，反應 0. 5 小時。蛋氨酸鉻螯合物收率81.7%。三價鉻含量為10. 47%，蛋氨酸含量89. 24%。實施例五實驗步驟同上，反應條件如下D，L-蛋氨酸128. 2g(0. 85mol)，氫氧化鈉 34. 0034g(0. 85mol)，氯化鉻 53. 828g(0. 2mol)，50% 乙醇溶液，常壓下，80°C，反應 2 小時。 蛋氨酸鉻螯合物收率98. 2 %。三價鉻含量10. 30 %，蛋氨酸含量89. 59 %。申請人:聲明，本發明通過上述實施例來說明本發明的詳細工藝設備和工藝流程， 但本發明并不局限于上述詳細工藝設備和工藝流程，即不意味著本發明必須依賴上述詳細工藝設備和工藝流程才能實施。所屬技術領域的技術人員應該明了，對本發明的任何改進， 對本發明產品各原料的等效替換及輔助成分的添加、具體方式的選擇等，均落在本發明的保護范圍和公開范圍之內。
權利要求
1.一種蛋氨酸鉻螯合物的制備方法，包括如下步驟1)將D，L-蛋氨酸與堿或堿性鹽加入醇溶液中攪拌溶解得到溶液1，將三價鉻鹽加入醇溶液中攪拌溶解得到溶液2 ；2)將步驟1)中溶液1添加到溶液2中，然后常壓下，加熱使其反應；3)步驟幻反應結束后冷卻、過濾、洗滌、干燥得蛋氨酸鉻螯合物產品。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟1)中所述的堿或堿性鹽為氫氧化鈉、 氫氧化鉀、碳酸鈉或碳酸鉀，或其混合物。
3.根據權利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述的堿或堿性鹽與三價鉻鹽摩爾比為0.5 4. 5 1，優選2 4. 5 1，進一步優選3 4. 25 1。
4.根據權利要求1 3任一項所述的方法，其特征在于，所述的三價鉻鹽為氯化鉻、硝酸鉻、磷酸鉻、硫酸鉻或堿式硫酸鉻，或其混合物。
5.根據權利要求1 4任一項所述的方法，其特征在于，所述的D，L-蛋氨酸與三價鉻鹽摩爾比為1 4. 5 1，優選2 4. 5 1，進一步優選3 4. 25 1。
6.根據權利要求1 5任一項所述的方法，其特征在于，所述的醇溶液為一元飽和脂肪醇，優選為低碳一元飽和脂肪醇，進一步優選為C1 C6的一元飽和脂肪醇，特別優選為甲醇或乙醇或其混合物。
7.根據權利要求1 6任一項所述的方法，其特征在于，所述的醇溶液其體積分數為 10% 100%，優選50% 100%，進一步優選為50% 75%。
8.根據權利要求1 7任一項所述的方法，其特征在于，步驟幻中反應溫度為30°C 900C，優選反應溫度為55 85°C。
9.根據權利要求1 8任一項所述的方法，其特征在于，步驟2)中反應時間為0.證 3h，優選反應時間為1 池。
全文摘要
本發明涉及一種蛋氨酸鉻螯合物的制備方法。該方法以D，L-蛋氨酸、無機三價鉻鹽為主要原料，以醇溶液為反應介質，反應溫度30-90℃，反應時間0.5-3小時，常壓下制備蛋氨酸鉻螯合物。本發明所提供的制備方法具有原料易得，生產成本低，反應條件溫和，節能減耗等優點。該方法易于放大，調控方便，具有較好的工業化應用前景。
文檔編號C07C319/20GK102516142SQ20111034061
公開日2012年6月27日 申請日期2011年11月1日 優先權日2011年11月1日
發明者唐海燕, 張懿, 徐紅彬, 肖清貴 申請人:中國科學院過程工程研究所