CN104628748A - 一种半胱胺锌螯合物及其制备方法与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种半胱胺锌螯合物及其制备方法与应用。该半胱胺锌螯合物的分子式为Zn4Cl4(NH2CH2CH2S)4。半胱胺锌螯合物的晶体,属于单斜晶系,空间群为p2/c,晶体密度为2.041g/cm3,晶胞体积为1.15205nm3,晶胞参数为:a=0.84294nm,b=0.83920nm,c=1.65787nm,α/(°)=90.00,β/(°)=100.787,γ/(°)=90.00。半胱胺锌螯合物的制备方法,步骤为:1)将半胱胺盐酸盐与硫酸锌、水混合,加热搅拌至溶解;2)加入氢氧化钠,充分反应,生成大量沉淀,冷却,脱水,洗涤,即得半胱胺锌螯合物。也公开了半胱胺锌螯合物作为饲料添加剂的应用。本发明制备了一种新的半胱胺锌螯合物,具有饲料添加剂应用价值。该螯合物具有熔点高,耐热稳定好,流畅性好,不易吸潮,不易氧化变质等特点。
Description
技术领域
本发明涉及一种半胱胺锌螯合物及其制备方法与应用。
背景技术
半胱胺(Cysteamine,CS),又称β-巯基乙胺,化学结构式为NH2CH2CH2SH,相当于半胱氨酸的脱羧产物,为白色结晶性粉末,熔点99~100℃,稍有臭味,易溶于水及醇,呈碱性,易潮解,其水溶液与金属离子接触即变暗色,有时会产生沉淀。半胱胺是乙酰辅酶A的组成部分,其分子结构中含有活性的巯基和氨基,能与许多有机物起缩合反应,具有多种生物功能,是动物体内的生物活性物质,具有重要的生理作用。
因半胱胺分子中含有巯基,在空气中易氧化成为二硫化物,通常用其盐酸盐(CysteamineHydrochloride,CSH)作为它的替代品。CSH化学性质稳定,常温下为固体,吸湿性强,在高温下容易氧化,熔点为70.2~70.7℃。由于CSH易吸潮,且本身有较强的臭味和苦味,不宜直接添加在动物饲料中,市场上应用于饲料添加剂中的产品,通常是使用物理法制粒和包衣;然而,但包被物存在这样或那样的缺陷:比如耐热稳定性不够流畅性不好,容易氧化变质或吸潮。
中国专利CN102827044A,公开了一种半胱胺螯合锌的制备方法,其包括如下步骤:1)将半胱胺盐酸盐溶于水,控制水温并加以搅拌,使半胱胺盐酸盐充分溶解于水中,形成透明溶液;2)加入一水硫酸锌,充分搅拌使其完全溶解;3)缓慢加入氢氧化钠,调解pH至8-13,反应体系呈浅灰白色浑浊溶液;4)在室温条件下,搅拌保温2小时;5)真空抽滤,滤饼于80℃电热恒温干燥箱烘干,辗碎,得类白色粉状结晶即制得半胱胺螯合锌产品。该方法所制得的半胱胺螯合锌,即本发明所指的碱性半胱胺锌(2:1型),化学分子式为Zn(NH2CH2CH2S)2,其饱和溶液的pH值约为10。
为进一步拓展半胱胺锌螯合物在饲料添加剂中的应用,研发新的具有较高耐热稳定性、不易吸潮等优点的半胱胺锌螯合物显得尤为重要。
发明内容
本发明的目的在于提供一种半胱胺锌螯合物及其制备方法与应用。
本发明所采取的技术方案是:
一种半胱胺锌螯合物,其特征在于:其分子式为Zn4Cl4(NH2CH2CH2S)4。
其化学结构式为:
半胱胺锌螯合物的晶体,属于单斜晶系,空间群为p 2/c,晶体密度为2.041g/cm3,晶胞体积为1.15205nm3,晶胞参数为:a=0.84294nm,b=0.83920nm,c=1.65787nm,α/(°)=90.00,β/(°)=100.787,γ/(°)=90.00。
半胱胺锌螯合物的制备方法,步骤为:
1)将半胱胺盐酸盐与硫酸锌、水混合,加热搅拌至溶解;
2)加入氢氧化钠,充分反应,生成大量沉淀,冷却,脱水,洗涤,即得半胱胺锌螯合物。
半胱胺盐酸盐与硫酸锌的摩尔比为1:1。
氢氧化钠与半胱胺盐酸盐的摩尔比为1~2:1。
步骤2)中,反应的温度为60~100℃。
半胱胺锌螯合物作为饲料添加剂的应用。
本发明的有益效果是:本发明制备了一种新的半胱胺锌螯合物,具有饲料添加剂应用价值。该螯合物具有熔点高,耐热稳定好,流畅性好,不易吸潮,不易氧化变质等特点。
附图说明
图1为半胱胺锌螯合物Zn4Cl4(NH2CH2CH2S)4的结构单元图;
图2为半胱胺锌螯合物Zn4Cl4(NH2CH2CH2S)4的分子模型堆积图;
图3为半胱胺锌螯合物Zn4Cl4(NH2CH2CH2S)4的分子结构图;
图4为半胱胺盐酸盐NH2CH2CH2SH·HCl的红外谱图;
图5为半胱胺锌螯合物Zn4Cl4(NH2CH2CH2S)4的红外谱图;
图6为碱性半胱胺锌Zn(NH2CH2CH2S)2的红外谱图;
图7为半胱胺锌螯合物Zn4Cl4(NH2CH2CH2S)4的热重分析图。
具体实施方式
一种半胱胺锌螯合物,其特征在于:其分子式为Zn4Cl4(NH2CH2CH2S)4。
其化学结构式为:
半胱胺锌螯合物的晶体,属于单斜晶系,空间群为p 2/c,晶体密度为2.041g/cm3,晶胞体积为1.15205nm3,晶胞参数为:a=0.84294nm,b=0.83920nm,c=1.65787nm,α/(°)=90.00,β/(°)=100.787,γ/(°)=90.00。
上述半胱胺锌螯合物的制备方法,步骤为:
1)将半胱胺盐酸盐与硫酸锌、水混合,加热搅拌至溶解;
2)加入氢氧化钠,充分反应,生成大量沉淀,冷却,脱水,洗涤,即得半胱胺锌螯合物。
优选的,半胱胺盐酸盐、硫酸锌、氢氧化钠的摩尔比为1:1:(1~2);步骤2)中,反应的温度为60~100℃。
上述半胱胺锌螯合物作为饲料添加剂的应用。
下面结合具体实施例对本发明做进一步的说明:
实施例1:
一种半胱胺锌螯合物的制备方法,包括如下步骤:
1)将1mol半胱胺盐酸盐与1mol的硫酸锌、200ml水混合,加热搅拌至溶解;
2)在60℃下加入1mol氢氧化钠,搅拌反应至生成大量沉淀,冷却,脱水,洗涤,即得半胱胺锌螯合物82.8g,经检测,该螯合物锌含量为36.5%,半胱胺含量为42.8%。
实施例2:
一种半胱胺锌螯合物的制备方法,包括如下步骤:
1)将1mol半胱胺盐酸盐与1mol的硫酸锌、250ml水混合,加热搅拌至溶解;
2)在80℃下加入1.5mol氢氧化钠,搅拌反应至生成大量沉淀,冷却,脱水,洗涤,即得半胱胺锌螯合物126.2g,经检测,该螯合物锌含量为36.3%,半胱胺含量为42.5%。
实施例3:
一种半胱胺锌螯合物的制备方法,包括如下步骤:
1)将1mol半胱胺盐酸盐与1mol的硫酸锌、300ml水混合,加热搅拌至溶解;
2)在100℃下加入2mol氢氧化钠,搅拌反应至生成大量沉淀,冷却,脱水,洗涤,即得半胱胺锌螯合物169.3g,经检测,该螯合物锌含量为36.4%,半胱胺含量为42.6%。
实施例4:
相比半胱胺盐酸盐及碱性半胱胺锌(即CN102827044A中公开的半胱胺螯合锌),半胱胺锌螯合物(1:1型,即本发明合成的螯合物)拥有更好的稳定性,可利用其性质代替半胱胺盐酸盐及其包被物和碱性半胱胺锌的市场应用,比较的数据见表1。
表1 半胱胺锌螯合物与半胱胺盐酸盐、碱性半胱胺锌的比较
实施例5:
半胱胺锌螯合物的晶体数据:
由饱和溶液挥发法可制得半胱胺锌螯合物的单晶,选取尺寸大小合适单晶测试,在德国Bruker公司Smart 1000-CCD X-射线单晶衍射仪上收集衍射数据。在150K,以MoK\a射线(λ=0.071073nm)为光源,采用ω/2θ扫描方式。全部衍射数据经LP因子和经验吸收校正,两个晶体结构由重原子法解出,采用SHELXTL程序完成。氢原子采用理论模型和从差Fourier图两种方法找到,并进行各向同性修正。
单晶X-射线衍射数据表明,络合物属单斜晶系,其主要结构参数见表2~表4。
表2 络合物的晶体学数据
表3 络合物的主要键长和主要键角
表4 络合物的氢键键长(nm)和键角(°)
Symmetry codes:1=x,y+1,z;2=-x+1/2,y+1/2,-z+3/2;3=x,y+1,z;4=x,y+1,z.
由图1和2可知:半胱胺螯合锌为小分子结构,分子中Zn(II)中心为4配位,一个Zn(2)分别与两个Cl和两个配体的S配位;另一个Zn(1)分别于两个配体的N和S配位,形成两个五元螯合环;两个Zn(II)中心通过配体中S连接。
实施例6:
将半胱胺盐酸盐、半胱胺锌螯合物(1:1型)、碱性半胱胺锌螯合物(2:1型)的高纯样品分别送样测定红外光谱图,依次得到图4、图5、图6。主要官能团分析见表5。
表5 半胱胺盐酸盐、半胱胺锌螯合物的红外谱图官能团分析
根据半胱胺盐酸盐的红外谱图,比较半胱胺锌螯合物两种类型产物可知,半胱胺盐酸盐与锌盐反应后,产物主峰的峰型和出峰位置发生了明显的移动。半胱胺端基NH2较活泼易形成NH3 +而产生3000cm-1处的强峰,并在2500~3000cm-1处形成“铵谱带”。1:1型和2:1型半胱胺锌螯合物谱图中又同时含有两个窄而中等的吸收峰3100-3300cm-1处的N-H伸缩振动,说明分子中NH2参与配位,1:1型和2:1型不存在游离NH3 +。半胱胺红外图谱中S-H产生的弱特征吸收峰2507cm-1,螯合锌所得到的物质中此特征吸收峰均消失,说明1:1型半胱胺锌和2:1型的半胱胺锌分子中配体与锌的配位方式可能一致。
图3为半胱胺锌螯合物Zn4Cl4(NH2CH2CH2S)4的分子结构图。
实施例7:
将半胱胺锌螯合物的高纯样品送样进行热重分析,得到该螯合物的TG曲线如图7。
实施例8:
本发明得到的半胱胺锌螯合物,其锌含量可达36.0%,半胱胺含量可达42.0%。
试验:选取40头生长育肥猪,分成2组,每组20头,每组平均体重约65kg,应用于生长育肥猪饲料日粮的实验组半胱胺锌螯合物的添加量为150克/吨,饲喂30天,与对照组(不添加半胱胺)相比,仔猪增重提高8.2%。应用效果见表6:
表6 半胱胺锌螯合物在生长育肥猪中的应用效果
对照组 | 实验组 | |
初始体重/kg | 65.5 | 64.8 |
末体重/kg | 92.4 | 93.9 |
试验结果表明,本发明的半胱胺锌螯合物能有效促进育肥猪的生长性能。
Claims (8)
1.一种半胱胺锌螯合物,其特征在于:其分子式为Zn4Cl4(NH2CH2CH2S)4。
2.根据权利要求1所述的一种半胱胺锌螯合物,其特征在于:其化学结构式为:
。
3.权利要求1所述的半胱胺锌螯合物的晶体,其特征在于:属于单斜晶系,空间群为p 2/c,晶体密度为2.041g/cm3,晶胞体积为1.15205nm3,晶胞参数为:a=0.84294nm,b=0.83920nm,c=1.65787nm,α/(°)=90.00,β/(°)=100.787,γ/(°)=90.00。
4.权利要求1或2所述的半胱胺锌螯合物的制备方法,其特征在于:步骤为:
1)将半胱胺盐酸盐与硫酸锌、水混合,加热搅拌至溶解;
2)加入氢氧化钠,充分反应,生成大量沉淀,冷却,脱水,洗涤,即得半胱胺锌螯合物。
5.根据权利要求4所述的半胱胺锌螯合物的制备方法,其特征在于:半胱胺盐酸盐与硫酸锌的摩尔比为1:1。
6.根据权利要求4所述的半胱胺锌螯合物的制备方法,其特征在于:氢氧化钠与半胱胺盐酸盐的摩尔比为1~2:1。
7.根据权利要求4所述的半胱胺锌螯合物的制备方法,其特征在于:步骤2)中,反应的温度为60~100℃。
8.权利要求1所述的半胱胺锌螯合物作为饲料添加剂的应用。
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CN107897530A (zh) * | 2017-11-24 | 2018-04-13 | 马鞍山市五谷禽业专业合作社 | 一种氨基酸饲料添加剂的生产方法 |
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CN102827044A (zh) * | 2012-09-06 | 2012-12-19 | 湖北广华生物有限公司 | 一种半胱胺螯合锌的制备方法 |
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2015
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