CN102766062A - 一种甘氨酸铜的简易制备方法 - Google Patents

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沈一帆
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Abstract

本发明提供了一种新的更加简便的方法合成甘氨酸铜，其包括下列步骤：1、将等摩尔的CuSO4·5H2O和K2CO3分别研细后再混合研磨；2、将上述混合物迅速投入50mL温水中，快速搅拌，让两种物质充分反应；3、过滤或沉淀得到碱式碳酸铜；4、将碱式碳酸铜粉末和甘氨酸溶液以1∶4.5的物质的量的比在65～70℃的水浴中混合；5、搅拌螯合约30分钟。本发明方法步骤简单且螯合速率较高，加入热水浴的一瞬间，反应立即发生，只需30min就可螯合至最大值，且产率高。

Description

一种甘氨酸铜的简易制备方法
技术领域
本发明涉及甘氨酸铜的制备方法，尤其涉及碱式碳酸铜螯合法制备甘氨酸铜。 
背景技术
氨基酸和铜离子是人类和动物体内必要的营养物质。其中铜是人体中不可缺少的微量元素，直接或间接地参与机体几乎所有的生理和生化功能，对生命活动起着极为重要的作用。而氨基酸是构成蛋白质的基本结构单元，如甘氨酸、天冬氨酸和赖氨酸都属于生命体必需的天然氨基酸。 
氨基酸微量元素螯合物是目前研制的新一代营养制剂，既能充分满足生命体对微量元素的需要，又能达到补充氨基酸的双重功效。甘氨酸铜作为一种氨基酸和铜的结合体，能发挥很好的功效，甘氨酸铜是一种补充微量元素铜，让机体生产铜蓝蛋白的好药剂。 
现有技术中的合成甘氨酸铜的方法较少，而且现有的甘氨酸铜合成方法条件较高、对引发剂要求高、且工业合成步骤相当繁琐且不易操作。另外，传统的热水浴法来合成甘氨酸铜时，由于中间步骤中会产生一种络合物-[Cu(OH)4]2-，这在一定程度上导致了铜离子的浪费。 
发明内容
本发明旨在提供一种新的更加简便的方法合成甘氨酸铜。 
为解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案： 
一种甘氨酸铜的简易制备方法，包括下述步骤： 
A.将等摩尔的CuSO4·5H2O和K2CO3分别研细后再混合研磨； 
B.将上述混合物迅速投入50mL温水中，快速搅拌，让两种物质充分反应； 
C.过滤或沉淀得到碱式碳酸铜； 
D.将碱式碳酸铜粉末和甘氨酸溶液以1∶4.5的物质的量的比在65～70℃的水浴中混合； 
E.搅拌螯合约30分钟。 
优选地，可进一步包括步骤F.，即，加入乙醇后降温结晶后离心，得到甘氨酸铜固体。 
采用上述技术方案，该有机铜盐的合成原料来源广泛，螯合速度快，产率可高达90％以上，本方法在实验室及工业中合成有机铜盐具有良好应用前景。 
铜锈中的重要成分为碱式碳酸铜，采用本发明的方法，可以废物利用(甘氨酸与单质铜不反应，只与碱式碳酸铜发生螯合作用)。 
本发明方法步骤简单且螯合速率较高，加入热水浴的一瞬间，反应立即发生，只需30min就可螯合至最大值，且产率高。 
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明： 
图1为不同浓度甘氨酸铜溶液和2mmol/LCuSO4溶液的紫外可见光谱图； 
图2为标准甘氨酸铜的红外光谱； 
图3为未纯化螯合的甘氨酸铜的红外光谱； 
图4为硫酸钾晶体的红外光谱； 
图5为洗涤过的碱式碳酸铜螯合成的甘氨酸铜和甘氨酸的红外光谱。 
具体实施方式
实验药品： 
无水碳酸钾(分析纯)、甘氨酸(工业级)、硫酸铜(分析纯)，以上试剂均购自国药化学试剂公司。 
实验仪器： 
Lamda 25型红外光谱仪(美国Perkin Elemer公司，KBr压片法，在4000～400cm-1范围内测定)；LS 45型紫外可见光谱仪(美国Perkin  Elemer公司)；KDC-40低速离心机(科大创新股份有限公司)；数字电子天平(奥豪斯公司，OHAP-114)；SHZ-III型循环水真空泵(上海亚龙生化仪器厂)；数显鼓风干燥箱(上海博迅实业有限公司医疗设备厂，GZX9246MBE)；数显恒温水浴锅(金坛市文华仪器有限公司)。 
实验方法 
甘氨酸铜的制备 
第一步：制取碱式碳酸铜 
根据CuSO4跟K2CO3反应的化学方程式： 
2CuSO4+2K2CO3+H2O→Cu2(OH)2CO3↓+2K2SO4+CO2↑ 
称取2.49g CuSO4·5H2O和1.38g K2CO3，用研钵分别研细后再混合研磨，将混合物迅速投入50mL温水中，快速搅拌，让两种物质充分反应后，过滤或沉淀。 
第二步：将碱式碳酸铜与甘氨酸铜螯合 
根据跟Cu2(OH)2CO3和甘氨酸反应生成甘氨酸铜：(C2H4NO2)2Cu的比例，秤取1.50g甘氨酸，在60～70℃水浴中溶于50mL水。将碱式碳酸铜加入甘氨酸溶液中，在60～70℃的水浴中螯合，瞬间产生气体，生成深蓝色溶液。 
甘氨酸铜的结晶 
对甘氨酸铜溶解性的研究： 
1、分别取1克甘氨酸铜溶于5mL，10mL，15mL，20mL水中。搅拌均匀后5mL的甘氨酸铜溶液有不溶物，10mL的甘氨酸铜溶液没有不溶物，15mL的甘氨酸铜溶液没有不溶物，20mL的甘氨酸铜溶液没有不溶物。 
2、分别取1克甘氨酸铜溶于6mL，7mL，8mL，9mL水中。搅拌均匀后，6mL的甘氨酸铜溶液没有不溶物，7mL的甘氨酸铜溶液没有不溶物，8mL的甘氨酸铜溶液没有不溶物，9mL的甘氨酸铜溶液没有不溶物。 
结论：20℃下，甘氨酸铜在水中的溶解度为16.7～20g/100g水。 
3、分别取10ml饱和的甘氨酸铜溶液加入5mL，10mL，15mL，20mL乙醇。搅拌均匀后5mL的甘氨酸铜溶液有不溶物，10mL的甘氨酸铜溶液 有不溶物，15mL的甘氨酸铜溶液有不溶物，20mL的甘氨酸铜溶液有不溶物，且随乙醇增加不溶物增加。 
结论：乙醇对水溶液中的甘氨酸铜有较好的析出作用。 
粗甘氨酸铜的纯化 
根据甘氨酸铜在乙醇溶剂中的低溶解度，采用有机溶剂处理的办法来纯化甘氨酸铜样品。称取一定量的样品，加入50mL的无水乙醇，37℃恒温振荡10min。放入4℃冰箱三个小时，将紫蓝色溶液取出，颜色变为淡蓝色，产生絮状悬浮，烧杯底部有针状沉淀。离心4100r/min，3分钟，弃去澄清液，共离心3次得到未经纯化的甘氨酸铜固体。 
经红外光谱测定，产物中含有硫酸钾。重新制备碱式碳酸铜，并用100mL 45℃温水洗涤约10min，之后进行相同的螯合、结晶，得到较纯净的甘氨酸铜固体。 
甘氨酸铜的紫外可见光谱表征 
配制4mmol/L、6mmol/L、8mmol/L三种不同浓度的甘氨酸铜溶液，测定其紫外可见吸收光谱，结果如图1所示，从图中可以看出，纯化过的4mmol/L、6mmol/L、8mmol/L甘氨酸铜在230nm出现很强的吸收峰，且随着浓度升高，吸光度在不断增大。与未螯合甘氨酸的2mmol/L硫酸铜溶液相比，最大吸收波长发生红移约30hm，这主要是由于Cu2+和甘氨酸发生配位后，降低了电子发生d-d跃迁所需的能量，使得配合物的吸收光谱发生红移。实验结果初步表明铜离子和甘氨酸进行了配位，形成了螯合物。 
甘氨酸铜红外光谱表征 
图2为标准甘氨酸铜的红外光谱；图3为本发明方法制得的甘氨酸铜红外光谱图。采用压片法测样品对红外光谱的吸收，大致操作步骤如下：将少量样品放入KBr中，研磨10min以上，将粉末状的KBr压片20min，压成片＜1mm即可，压完后应为透明，将压好的片放入仪器，测试其红外光谱图。 
由制得甘氨酸铜的吸收图像与标准甘氨酸铜图像对比可知，在波数约为3450cm-1处和2360cm-1处出现了新的吸收峰，原波长约3300cm-1处的吸收峰吸光度较小。由制作流程初步判定可能为硫酸钾晶体的干扰。取少 量硫酸钾晶体进行红外光谱实验，结果如图4所示。由图可知在波长约3450nm处和2360nm处出现了新的吸收峰，表明是硫酸钾晶体的吸收干扰。 
取洗涤过的碱式碳酸铜螯合成的甘氨酸铜，进行红外光谱测定，得到图5所示。甘氨酸与铜离子形成螯合物后，它的一些主要红外吸收峰同配体甘氨酸相比大部分的特征吸收峰依然存在，如约1700cm-1C＝O的伸缩振动吸收峰。但是，有些吸收峰发生了明显位移，如-NH2的伸缩振动吸收峰移动了约100cm-1。这主要是由于N和Cu2+发生配位后，伸缩振动频率降低的缘故。实验结果证实二价铜离子与甘氨酸发生了配位作用。甘氨酸和铜配位后，N-H吸收带由3170cm-1处发生转移，分别在3314cm-1和3264cm-1两处出现-NH2的反对称伸缩振动和对称伸缩振动吸收峰，金属阳离子取代了羧基中的H+。在1589cm-1和1390cm-1出现的吸收峰分别是羧酸根(COO-)的反对称伸缩振动和对称伸缩振动吸收峰，较配体分别向低波数和高波数移动，表明羧酸根离子以单齿参与配位，分子中存在螯环。 
以上实验结果均表明氨基酸与铜发生了配位形成了螯合物。这也与紫外可见光谱的实验结果一致。说明该方法已成功制备出甘氨酸铜。通过本发明的详细介绍可以看出，本发明的方法使用碱式碳酸铜与甘氨酸质量比为1∶4.5时，在60～70℃的条件下，两者反应即可合成出甘氨酸铜。合成方法具有步骤简单、易于操作和反应条件易于控制等优点。 

Claims (3)

1.一种甘氨酸铜的简易制备方法，其包括下列步骤：
A.将等摩尔的CuSO4·5H2O和K2CO3分别研细后再混合研磨；
B.将上述混合物迅速投入50mL温水中，快速搅拌，让两种物质充分反应；
C.过滤或沉淀得到碱式碳酸铜；
D.将碱式碳酸铜粉末和甘氨酸溶液以1∶4.5的物质的量的比在65～70℃的水浴中混合；
E.搅拌螯合约30分钟。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：进一步包括步骤F加入乙醇并降温结晶后离心。
3.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：进一步包括提纯步骤。
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