CN104695023A - 一水合四氢吡咯-2-羧酸单晶及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种一水合四氢吡咯-2-羧酸单晶的制备方法，该方法为：在水中加入四氢吡咯-2-羧酸，55~70℃下搅拌溶解，得到浓度为饱和溶液浓度75%~100%的四氢吡咯-2-羧酸水溶液，调节溶液pH至5~7；向溶液中加入晶种和溶析剂，待有细小晶体析出时停止加入溶析剂，所述溶析剂为异丙醇；将溶液以0.05~0.2℃/min的降温速率降至15~20℃恒温、老化，制得一水合四氢吡咯-2-羧酸单晶。采用本发明的技术方案，通过溶析结晶法成功得到了一水合四氢吡咯-2-羧酸单晶，制备过程成本低，使用的溶析剂可循环套用，环保无污染。制得的一水合四氢吡咯-2-羧酸单晶产品纯度高，物化稳定性好，生物利用度显著提高。
Description
技术领域
本发明涉及一种氨基酸单晶，尤其涉及一种一水合四氢吡咯-2-羧酸单晶，同时，本发明涉及该一水合四氢吡咯-2-羧酸单晶的制备方法。
背景技术
四氢吡咯-2-羧酸的用途广泛，在医学上，四氢吡咯-2-羧酸是复方氨基酸大输液原料之一，可用于营养不良、术后蛋白质的补充等；在化学化工行业，四氢吡咯-2-羧酸可作为催化剂催化诱导不对称反应；在食品工业上，四氢吡咯-2-羧酸可作为食品添加剂；在农业上，四氢吡咯-2-羧酸作为植物的添加剂来提高农作物的产量。
从19世纪末开始研究人工培养单晶，至今已有100多年的历史，如今，无论是天然单晶，还是人工培养的单晶均在各个领域都得到了广泛的应用，尤其是高新技术产业对单晶材料的需求日益增大，所以对单晶的研究也显得尤为重要。单晶是纯品的象征，单晶对于化合物的结构是最具说服力的。四氢吡咯-2-羧酸与稀土可以形成稳定的配合物，其配合物单晶的制备研究较多，但四氢吡咯-2-羧酸由于自身结构和理化性质的特殊，不能制备出四氢吡咯-2-羧酸的无水物单晶，而且一水合四氢吡咯-2-羧酸单晶的制备非常困难，容易得到一水合四氢吡咯-2-羧酸混晶。
发明内容
为解决现有技术中存在的不足，本发明提供了一种一水合四氢吡咯-2-羧酸单晶的制备方法。
为实现上述目的，本发明的一水合四氢吡咯-2-羧酸单晶的制备方法，包括以下步骤：
a、将四氢吡咯-2-羧酸加入到水中，在55~70℃下搅拌溶解，得到浓度为饱和溶液浓度75%~100%的四氢吡咯-2-羧酸水溶液，调节溶液pH至5~7；
b、向步骤a得到的溶液中加入晶种和溶析剂，待有细小晶体析出时停止加入溶析剂，所述溶析剂为异丙醇；
c、将步骤b得到的溶液以0.05~0.2℃/min的降温速率降温至15~20℃后恒温，老化，制得一水合四氢吡咯-2-羧酸单晶。
本发明采用溶析结晶法通过四氢吡咯-2-羧酸制备一水合四氢吡咯-2-羧酸单晶，根据该物质的理化特性，在制备方法中通过综合考虑溶解温度、溶液浓度、溶液pH、溶析剂种类以及降温速率、老化温度这六个制备条件，成功制得一水合四氢吡咯-2-羧酸单晶，而且单晶收率高，纯度好。溶解温度一方面影响结晶的出晶及收率，另一方面影响产品质量，由于四氢吡咯-2-羧酸在水中具有较高的溶解度，且随着温度的升高溶解度增大，但温度过高会使四氢吡咯-2-羧酸这种热敏氨基酸变性，选择温度55℃至70℃区间，既可以有效保证了单晶的制得，又可以确保四氢吡咯-2-羧酸溶液不变性。溶液浓度决定是否能够正常出晶，四氢吡咯-2-羧酸在水中具有较高的饱和度同时具有较宽的介稳区间，限定溶液浓度为溶解温度下饱和溶液浓度的75%~100%，可以保证单晶的收率同时保证正常出晶，如果浓度较低，难以出晶。溶解温度会影响溶解度，溶解度的变化又与溶液浓度相关联影响出晶，因此溶解温度与溶液浓度需要综合考虑来限定。溶液pH除影响结晶收率外还影响晶体粒度，四氢吡咯-2-羧酸的等电点位于5~7之间，选择溶液pH5~7，此区间溶解度最低，进行溶析降温结晶，晶体易析出且粒径分布较均匀。该制备方法中溶析剂的选择是制得单晶的关键因素之一，溶析剂的选取需要结合考虑目标产物、溶剂、溶析剂三者相互的溶解情况，并结合其他条件的影响优选出异丙醇作为本发明的溶析剂，能够实现最佳的溶析效果。降温速率及老化温度是该制备方法的另外两个关键因素，根据四氢吡咯-2-羧酸在水中的溶解度、介稳区间、氨基酸对温度的敏感性、单晶收率、粒度分布等条件影响，降温速率过快容易出现暴晶现象，降温速率过慢推动力不足，同时合适溶析剂的加入能够更好的溶析出晶核，并减小介稳区间，防止暴晶出现，增加结晶推动力。一水合四氢吡咯-2-羧酸单晶由水和四氢吡咯-2-羧酸制备，在上述条件下原料缓慢接触，在接触处形成晶核，选择性高，且在此条件下能再长大形成大颗粒单晶。综合选定制备一水合四氢吡咯-2-羧酸单晶方法的降温速率0.05~0.2℃/min和老化温度15~20℃。
作为对上述制备方法的优化，所述步骤a的搅拌溶解温度为55℃。
作为对上述制备方法的优化，所述步骤a的搅拌溶解时间为2h。
四氢吡咯-2-羧酸在水中具有较高的溶解度，搅拌时间达到2h，可以充分实现溶解平衡，减少微晶的存在，保证单晶产品质量。
作为对上述制备方法的优化，所述步骤b中晶种为粒度为200目的四氢吡咯-2-羧酸。
加入四氢吡咯-2-羧酸晶种进行诱晶需要限制晶体的粒度以获得更优的单晶产品，当晶种粒度过小，微晶较多，影响晶体粒度分布及晶型、晶体质量；晶种粒度过大，难以作为晶核进行生长，还可能会诱使母液出现暴晶现象。
作为对上述制备方法的优化，所述步骤c降温速率为0.1℃/min。
作为对上述制备方法的优化，所述步骤c老化时间为2h。
老化时间会影响晶体收率及粒度。老化时间不足晶体不能完全有序的排列，无法保证收率，同时影响晶型和晶体质量；老化时间过长影响晶型。
同时，本发明提供了一种一水合四氢吡咯-2-羧酸单晶，由以上制备方法制得。
综上所述，采用本发明的技术方案，通过简单易操作的方法成功得到了一水合四氢吡咯-2-羧酸单晶，制备过程成本低，使用的溶析剂可循环套用，环保无污染。制得的一水合四氢吡咯-2-羧酸单晶产品纯度高，物化稳定性好，生物利用度显著提高，避免了可能杂质带来的不确定性，在医药、化工等领域具有十分重要的应用价值。
附图说明
下面结合附图及具体实施方式对本发明作更进一步详细说明：
图1为一水合四氢吡咯-2-羧酸晶体结构图；
图2为一水合四氢吡咯-2-羧酸晶胞图；
图3为一水合四氢吡咯-2-羧酸红外谱图；
图4为一水合四氢吡咯-2-羧酸热分析DSC及TG/DTG图；
图5为一水合四氢吡咯-2-羧酸XRD图。
具体实施方式
实施例一
本实施例涉及一种一水合四氢吡咯-2-羧酸单晶的制备方法，具体包括以下步骤：
a、称取1kg蒸馏水置于反应器中，加入四氢吡咯-2-羧酸，在设定温度下搅拌溶解，得到一定浓度的四氢吡咯-2-羧酸水溶液，然后加入稀盐酸调节溶液pH值；
b、向步骤a得到的四氢吡咯-2-羧酸水溶液中加入晶种和溶析剂，待有细小晶体析出时停止加入溶析剂；
c、将步骤b得到的溶液以设定降温速率降温后恒温，老化，制得一水合四氢吡咯-2-羧酸单晶，将培养出来的一水合四氢吡咯-2-羧酸单晶干燥、称重，计算收率。
实施例二
本实施例涉及一水合四氢吡咯-2-羧酸单晶的制备，按实施例一的制备方法，具体操作参数如下表所示：
上表中，溶液浓度数据为溶解温度下饱和溶液浓度的百分比数据，如在实施例2.1中，55℃四氢吡咯-2-羧酸在水中的溶解度为1.7665g/g，需配置成浓度为1.32489g/mL(即为饱和溶液浓度75%)的溶液。
本发明制得的一水合四氢吡咯-2-羧酸单晶，其晶体结构如图1、图2所示。从图1的单晶结构图可以看出，一分子水与一分子四氢吡咯-2-羧酸通过氢键形成了单晶；从图2的晶胞图可以看出，每个单晶晶胞包括八分子四氢吡咯-2-羧酸。
图3所示的红外谱图显示了该产品的分子结构。
图4所示的热分析DSC及TG/DTG图显示了该产品的热物理性质。
图5所示的XRD图确定该产品为一水合四氢吡咯-2-羧酸。
Claims (7)
1.一种一水合四氢吡咯-2-羧酸单晶的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
a、将四氢吡咯-2-羧酸加入到水中，在55~70℃下搅拌溶解，得到浓度为饱和溶液浓度75%~100%的四氢吡咯-2-羧酸水溶液，调节溶液pH至5~7；
b、向步骤a得到的溶液中加入晶种和溶析剂，待有细小晶体析出时停止加入溶析剂，所述溶析剂为异丙醇；
c、将步骤b得到的溶液以0.05~0.2℃/min的降温速率降温至15~20℃后恒温、老化，制得一水合四氢吡咯-2-羧酸单晶。
2.根据权利要求1所述的一水合四氢吡咯-2-羧酸单晶的制备方法，其特征在于：所述步骤a的搅拌溶解温度为55℃。
3.根据权利要求1所述的一水合四氢吡咯-2-羧酸单晶的制备方法，其特征在于：所述步骤a的搅拌溶解时间为2h。
4.根据权利要求1所述的一水合四氢吡咯-2-羧酸单晶的制备方法，其特征在于：所述步骤b中晶种为粒度为200目的四氢吡咯-2-羧酸。
5.根据权利要求1所述的一水合四氢吡咯-2-羧酸单晶的制备方法，其特征在于：所述步骤c降温速率为0.1℃/min。
6.根据权利要求1所述的一水合四氢吡咯-2-羧酸单晶的制备方法，其特征在于：所述步骤c老化时间为2h。
7.一种一水合四氢吡咯-2-羧酸单晶，其特征在于：其由权利要求1所述的一水合四氢吡咯-2-羧酸单晶的制备方法制得。
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