CN107163040A - 吡咯喹啉醌单钠盐晶体及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的目的在于提供一种简单适合大规模生产的制造吡咯喹啉醌单钠盐晶体及其制备方法，所述吡咯喹啉醌单钠的制备方法包括溶解吡咯喹啉醌游离态或其碱金属盐，调节pH至2.0‑3.0，加入低浓度盐进行盐析，以得到吡咯喹啉醌单钠盐高纯度结晶。本发明提供的制备方法简单，容易控制，适合吡咯喹啉醌单钠盐高纯度结晶的大规模生产。
Description
技术领域
本发明涉及一种吡咯喹啉醌单钠盐晶体及其制备方法。
背景技术
目前研究表明吡咯喹啉醌(pyrroloquinolinequinone，下文简称为PQQ)是继烟酰胺和黄素核苷酸之后发现的氧化还原酶的第3种辅酶，是从微生物中发现的小分子化合物，广泛分布于人体的各组织器官中，被称为第十四种维生素。PQQ具有多种生理功能，在食品、医药及化妆品等行业有广泛的应用前景。PQQ的分子量为330.2，其化学名为：4，5-Dihydro-4，5-dioxo-1H-pyrrolo[2，3-f]quinoline-2，7，9-tricarboxylic Acid，其结构式如下：
PQQ广泛存在于原核细胞与真核组织中，例如肺炎克雷伯氏菌(Klebsiellapneumoniae)，扭脱甲基杆菌(Methylobacteriumextorquens)，绿脓杆菌(Pseudomonasaeruginosa)，变色多孔菌(Polyporusversicolor)和漆树(Rhusvernicifera)等。此外，一些肠道微生物，如大肠杆菌，不能合成PQQ，却能生产以PQQ为辅因子的酶蛋白。在生物体内，PQQ是参与氧化还原反应的辅因子，作为许多酶的辅酶，如脱氢酶，氧化酶，水合酶与脱羧酶。PQQ含有能直接参与氧化还原反应的邻醌类结构，以上酶蛋白可以催化非磷酸化的底物发生氧化反应，如醇类，醛类和醛糖类。PQQ可以通过化学合成和发酵法制得，已有商品化PQQ产品上市销售。目前市场所销售的PQQ大多为游离态，目前研究显示，游离态PQQ(吡咯喹啉醌酸)难溶于水及普通有机溶剂，影响了PQQ的推广使用。
目前关于PQQ单钠盐已有报道，CN101885725A的实施例3公开了PQQ一钠盐的合成方法，但是没有公开X-射线粉末衍射的任何数据。CN102596952A的比较例1公开了一种PQQ单钠盐晶体，是在PQQ二钠盐的水溶液中加入盐酸，将溶液的pH调节至2.3得到。WO2017050171A1公开了一种PQQ一钠盐的晶型IV，是以纯水或乙醇/水为溶剂，调节pH至1-2，搅拌析晶，过滤得到。上述单钠盐晶体均存在溶解性不好的问题，不适合用于开发。
本发明的发明人通过研究发现，通过将含有吡咯喹啉醌碱金属盐的溶液的pH调节至2.0-3.0，并加入低浓度盐进行盐析，可以得到吡咯喹啉醌单钠盐晶体。本发明提供的PQQ单钠盐新晶体，相比现有技术已有的晶体，在溶解度方面具有优势，取得了预料不到的技术效果。
发明内容
本发明的目的之一是提供一种吡咯喹啉醌单钠盐新晶体。
本发明提供一种吡咯喹啉醌单钠盐晶体，其特征在于，所述晶体使用Cu Ka放射线进行X-射线粉末衍射，在衍射角2θ为9.0°、10.9°、14.3°、18.4°、26.5°、38.9°处具有特征峰，误差为±0.2°。
本发明的吡咯喹啉醌单钠盐晶体的X-射线粉末衍射具有如下表1的2θ、d和相对强度数据：
表1 本发明的PQQ单钠盐X-射线粉末衍射数据
本发明的吡咯喹啉醌单钠盐晶体的X-射线粉末衍射如图1所示。
本发明的吡咯喹啉醌单钠盐晶体的热失重分析谱图的分解温度为270℃。
本发明的另一目的是提供所述新晶体的制备方法，包括以下步骤：
(1)溶解：在水中加入吡咯喹啉醌游离态或其碱金属盐，加入碱调节pH至7.0-9.0，搅拌至完全溶解；
(2)酸化：加入酸调节pH至2.0-3.0；
(3)盐析：加入低浓度盐进行盐析；
(4)干燥：将盐析产物抽滤，用水洗涤，滤饼真空干燥，得终产物。
步骤(1)中，所述吡咯喹啉醌碱金属盐为吡咯喹啉醌二钠盐或三钠盐。
步骤(1)中，所述碱为氢氧化钠或碳酸钠。
步骤(2)中，所述酸选自盐酸、硫酸、磷酸、乙酸、甲酸、乳酸和柠檬酸的一种或多种。
步骤(3)中，所述盐选自氯化钠、硫酸钠和硝酸钠的一种或多种，加入盐的浓度为0.01-1.0M，更优选0.02-0.2M。
步骤(3)中，盐析时间为2-24h，优选10-15h。
步骤(4)中，真空干燥温度为30-80℃，优选50-80℃，真空干燥时间为5-15h。
采用本发明的技术方案，可以在不用任何有机溶剂的情况下方便地制造吡咯喹啉醌单钠盐，工艺简单，重现性好，适合大规模生产。所得吡咯喹啉醌单钠盐晶体在水及有机溶剂乙醇的溶解度明显高于现有技术已有的吡咯喹啉醌酸单钠盐晶体。采用本发明的技术方案，得到的吡咯喹啉醌单钠盐，晶体形态规则，纯度高，稳定性高。
附图说明
图1为实施例1提供的PQQ单钠盐晶体的X-射线粉末衍射图。
图2为实施例1提供的PQQ单钠盐晶体的热失重分析图。
具体实施方式
以下实施例对本发明进行详细说明，但本发明不受实施例所限制。
用于本发明的分析进行如下：
[PQQ分析]
仪器：SHIMADZU，LC-20A，高效液相色谱
色谱柱：Inertsil ODS-4(5μm)，4.6×150mm
柱温：40℃
检测波长：260nm
洗脱液：100mM乙酸/100mM乙酸铵(30/70，PH 5.1)
洗脱速度：1.5ml/min
[Na分析]
仪器：Metrohm 883Basic IC plus，离子色谱仪
色谱柱：Metrosep C 4 150/4.0
柱温：40℃
洗脱液：1.7mM硝酸/0.7mM吡啶二酸
洗脱速度：0.9ml/min
[X-射线粉末衍射分析]
仪器：BRUKERD2PHASER X-射线粉末衍射仪
扫描速度：4.000°/min
扫描步宽：0.01°
[热失重分析]
仪器：MettlerTGA/DSC1/1100LF同步热分析仪
升温速率：10℃/min
温度范围：30-400℃
实施例1
将吡咯喹啉醌酸(游离态)50g加入10L水中，搅拌成悬浊液，加入碳酸钠调节pH至7.5，搅拌15min基本全溶；过滤，得到滤液，搅拌下缓慢加入硫酸调节pH至3.0；搅拌下缓慢加入氯化钠117g，加完搅拌盐析12h；过滤，用水洗涤后60℃真空干燥10h，得晶体49g。对所得晶体进行检测，HPLC测定其纯度为99.6％；阳离子色谱检测Na离子含量，结合HPLC外标法测得PQQ含量，求出该晶体所含PQQ与Na的物质量比为PQQ∶Na＝1∶1.02，表明该晶体为PQQ单钠盐；热失重分析结果表明该晶体为无水晶型；X-射线粉末衍射检测结果表明该晶体为新晶型。
该晶体粉末衍射谱图见图1，热失重分析谱图见图2，表明分解温度为270℃。
实施例2
将吡咯喹啉醌二钠盐50g加入10L水中，搅拌成悬浊液，加入氢氧化钠调节pH至8，搅拌15min基本全溶；过滤，得到滤液，搅拌下缓慢加入盐酸调节pH至2.5；搅拌下缓慢加入氯化钠58.5g，加完搅拌盐析10h；过滤，用水洗涤后80℃真空干燥6h，得晶体41g。对所得晶体进行检测，HPLC测定其纯度为99.8％；阳离子色谱检测Na离子含量，结合HPLC外标法测得PQQ含量，求出该晶体所含PQQ与Na的物质量比为PQQ∶Na＝1∶1.01，表明该晶体为PQQ单钠盐。相应热失重分析及粉末衍射谱图同实施例1。
实施例3
将吡咯喹啉醌三钠盐100g加入10L水中，搅拌成悬浊液，加入氢氧化钠调节pH至9，搅拌15min基本全溶；过滤，得到滤液，搅拌下缓慢加入硫酸调节pH至2.1；搅拌下缓慢加入氯化钠29.3g，加完搅拌盐析15h；过滤，用水洗涤后50℃真空干燥15h，得晶体64g。对所得晶体进行检测，HPLC测定其纯度为99.7％；阳离子色谱检测Na离子含量，结合HPLC外标法测得PQQ含量，求出该晶体所含PQQ与Na的物质量比为PQQ∶Na＝1∶1.02，表明该晶体为PQQ单钠盐。相应热失重分析及粉末衍射谱图同实施例1。对比例1
根据CN102596952A的比较例1的方法制备PQQ单钠盐晶体：将2g吡咯喹啉醌二钠盐加入200mL水中，向溶液中加入盐酸，将溶液的pH调节至2.3得到红色固体沉淀。经测定，X-射线粉末衍射具有如下表2的2θ、d和相对强度数据：
表2 对比例1的PQQ单钠盐X-射线粉末衍射数据
与CN102596952A的比较例1所记载的X-射线衍射数据一致。
对比例2
根据WO2017050171A1的实施例14的方法制备PQQ单钠盐晶体：将浓度0.7％吡咯喹啉醌三钠盐溶液100g升温至40℃，持续搅拌30min，调节pH至1.0-2.0，过滤，得到澄清滤液，滤液以10℃/h的速率降温至25℃，并在25℃下搅拌析晶12h，过滤，25℃下真空干燥，得到PQQ一钠盐的晶型IV。
对比例3
根据CN101885725A的实施例3的方法制备PQQ单钠盐：将15g PQQ溶于450mL四氢呋喃，滴加1.94g氢氧化钠和150mL水的混合溶液，在15-20℃下搅拌24h，盐酸中和得到红褐色沉淀。经测定，X-射线粉末衍射的2θ、d和相对强度数据与对比例1的表2数据一致，表明对比例3制备的晶体与对比例1相同。
实施例4：溶解度测定方法
室温25℃，将待测样品置于水或无水乙醇中，样品过量加入，搅拌溶解有明显未溶解的样品，保证样品在溶剂中饱和溶解；搅拌1h后，静置10min，取上清液，通过0.22微米过滤，通过HPLC外标法(标准品为PQQ酸)检测滤液中PQQ含量，PQQ单钠盐饱和度通过分子量计算推得。
表3 PQQ溶解度数据(25℃)
| 样品 | 水(g/kg) | 无水乙醇(g/kg) |
| 实施例1 | 0.87 | 0.55 |
| 对比例1 | 0.25 | 0.16 |
| 对比例2 | 0.18 | 0.09 |
通过表3可以看出，本发明的PQQ单钠盐晶体与现有技术已有的单钠盐晶体相比，其在水和乙醇中的溶解度均有了很大的提高，使得其具有更广泛地应用。
Claims (10)
1.一种吡咯喹啉醌单钠盐晶体，其特征在于，所述晶体使用Cu Ka放射线进行X-射线粉末衍射，在衍射角2θ为9.0°、10.9°、14.3°、18.4°、26.5°、38.9°处具有特征峰，误差为±0.2°。
2.如权利要求1所述的吡咯喹啉醌单钠盐晶体，其特征在于，所述晶体的X-射线粉末衍射如图1所示。
3.如权利要求1或2所述的吡咯喹啉醌单钠盐晶体，其特征在于，所述晶体的热失重分析谱图的分解温度为270℃。
4.一种权利要求1所述的吡咯喹啉醌单钠盐晶体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)溶解：在水中加入吡咯喹啉醌游离态或其碱金属盐，加入碱调节pH至7.0-9.0，搅拌至完全溶解；
(2)酸化：加入酸调节pH至2.0-3.0；
(3)盐析：加入低浓度盐进行盐析；
(4)干燥：将盐析产物抽滤，用水洗涤，滤饼真空干燥，得终产物。
5.如权利要求4所述的吡咯喹啉醌单钠盐晶体的制备方法，步骤(1)中，所述吡咯喹啉醌碱金属盐为吡咯喹啉醌二钠盐或三钠盐。
6.如权利要求4所述的吡咯喹啉醌单钠盐晶体的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述碱为氢氧化钠或碳酸钠。
7.如权利要求4所述的吡咯喹啉醌单钠盐晶体的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述酸选自盐酸、硫酸、磷酸、乙酸、甲酸、乳酸和柠檬酸的一种或多种。
8.如权利要求4所述的吡咯喹啉醌单钠盐晶体的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述盐选自氯化钠、硫酸钠和硝酸钠的一种或多种，加入盐的浓度为0.01-1.0M，更优选0.02-0.2M。
9.如权利要求4所述的吡咯喹啉醌单钠盐晶体的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，盐析时间为2-24h，优选10-15h。
10.如权利要求4所述的吡咯喹啉醌单钠盐晶体的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，真空干燥温度为30-80℃，优选50-80℃，真空干燥时间为5-15h。
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