CN109369478B - 一种蛋氨酸锌螯合物的合成方法 - Google Patents
一种蛋氨酸锌螯合物的合成方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种蛋氨酸锌螯合物的合成方法，包括以下步骤：将甘油和水投入至反应容器内，混合搅拌，在搅拌过程中依次加入蛋氨酸、锌盐和催化剂，催化剂选用酒石酸钠、苯甲酸钠、草酸钠或水杨酸钠中的一种，在1‑5个标准大气压，温度为105‑250℃的条件下反应0.5‑6小时；A步骤反应结束后，趁热过滤获得滤饼，用适量的水冲洗滤饼，将滤饼干燥粉碎后，获得蛋氨酸锌螯合物；本发明将原本难以发生的反应，分成较为容易的两步，首先甘油与氧化锌先反应，得到某一中间物，然后中间物再与蛋氨酸反应生成蛋氨酸锌，反应的收率高，而且不产生含盐类副产物的废水。
Description
技术领域
本发明涉及有机化合物制备技术领域，尤其是涉及一种蛋氨酸锌螯合物的合成方法。
背景技术
锌是动物机体所必需的微量元素之一，是多种金属酶和胰岛素的组成成分。它因在体内具有广泛的生理生化功能而被称为“生命元素”。蛋氨酸锌为蛋氨酸的锌盐,由蛋氨酸和锌螯合而成,是一种新型饲料添加剂,可作为动物体内微量元素锌的补充剂。许多报道证实添加蛋氨酸锌可以改进动物生长、繁殖和健康状况，并具有促进舌黏膜味蕾细胞迅速增生，调节食欲，抑制肠道某些有害细菌，延长食物在消化道的停留时间，提高消化系统分泌机能及组织细胞中酶的活性等作用。蛋氨酸锌的动物体内吸收率为普通无机锌的2-4倍，且蛋氨酸本身也是高级营养物质，人、动物可以在吸收蛋氨酸的同时而吸收锌，极具生物价值。
现有技术中，蛋氨酸锌螯合物的常规合成方法是用蛋氨酸与硫酸锌、氯化锌等锌盐、强碱在水溶液体系下反应，该反应条件简单，容易进行，且收率很高，为当前最常用的方法，但不可避免的要产生副产物硫酸钠，将硫酸锌换成其它锌盐(如氯化锌)，问题同样存在，因此在实际应用中，滤液即为含盐废水，不能直接排放的情况下必须通过蒸发结晶等方式处理；该方法必然产生盐类副产物，如硫酸钠，存在后续的废弃物排放或者处置问题。
也有报道使用蛋氨酸和氧化锌作为原料来合成，蛋氨酸和氧化锌等在水溶液体系下生成蛋氨酸锌的难度较大，或很难反应完全；该反应下生成物为蛋氨酸锌与水，无副产物；过滤后的滤液以及滤饼洗涤的水均只会含有蛋氨酸(或极微量的蛋氨酸锌，因蛋氨酸锌溶解度极小)，可循环使用，而不必排放，因此该工艺可做到无废水排放，具有优势；但由于蛋氨酸锌与氧化锌直接反应很困难，因此收率很低，不适合量化生产，如将氧化锌换为碳酸锌，虽然收率可提高至约40％，仍然不够理想。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种收率高、不含盐类副产物的蛋氨酸锌螯合物的合成方法。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种蛋氨酸锌螯合物的合成方法，包括以下步骤：A、将甘油和水投入至反应容器内，混合搅拌，在搅拌过程中依次加入蛋氨酸、锌盐和催化剂，所述锌盐选用氧化锌、碳酸锌或氢氧化锌中的一种，催化剂选用酒石酸钠、苯甲酸钠、草酸钠或水杨酸钠中的一种，在1-5个标准大气压，温度为105-250℃的条件下反应0.5-6小时；B、A步骤反应结束后，趁热过滤获得滤饼，用适量的水冲洗滤饼，将滤饼干燥粉碎后，获得蛋氨酸锌螯合物。
进一步的技术方案中，A步骤中甘油和水按照质量比为1-3:1的配比加入至反应容器内。
进一步的技术方案中，所述催化剂的占总组分的质量百分比为0.1-1％。
进一步的技术方案中，A步骤中锌盐与蛋氨酸的摩尔比为1：2-2.5。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明通过更改反应原料，将蛋氨酸与氧化锌这种反应困难的情况，采用延长反应时间，提高反应温度以及添加本领域不常用的催化剂等手段，并且利用甘油这种有机物为“媒介”来间接降低蛋氨酸和氧化锌的反应难度，将原本难以发生的反应，分成较为容易的两步，首先甘油与氧化锌先反应，得到某一中间物，然后中间物再与蛋氨酸反应生成蛋氨酸锌，反应的收率高，而且不产生含盐类副产物的废水。
具体实施方式
以下仅为本发明的较佳实施例，并不因此而限定本发明的保护范围。
实施例1：
称取300g甘油与100g水，投入到反应容器内，搅拌混合，在搅拌过程中依次加入30g蛋氨酸、11.6g碳酸锌和0.5g水杨酸钠，在常压状态下加热至沸腾，沸腾温度在120摄氏度左右，在溶液回流下反应6小时，反应结束后，趁热过滤获得滤饼，用适量的水冲洗滤饼两遍，将滤饼干燥粉碎后，获得36g蛋氨酸锌，收率为99％，所得蛋氨酸锌螯合物结构式为：[CH3SCH2CH2(NH2)CHCOO]2Zn。
实施例2：
称取200g甘油与200g水，投入到反应容器内，搅拌混合，在搅拌过程中依次加入46g蛋氨酸、10.7g氧化锌和4g草酸钠，密闭状态下3个标准大气压下，温度170℃的条件下反应1小时，反应结束后，趁热过滤获得滤饼，用适量的水冲洗滤饼两遍，将滤饼干燥粉碎后，获得46g蛋氨酸，收率为99％，所得蛋氨酸锌螯合物结构式为：[CH3SCH2CH2(NH2)CHCOO]2Zn。
对比例1：
采用硫酸锌法制备蛋氨酸锌，1000g水中加入149g蛋氨酸，加入七水硫酸锌144g，加热溶解，缓慢加入40g氢氧化钠，反应30分钟，抽滤，将滤饼洗涤，干燥，得蛋氨酸锌180g，收率达到99％；
该反应条件简单，容易进行，且收率很高，为当前最常用的方法，但不可避免的要产生副产物硫酸钠，将硫酸锌换成其它锌盐(如氯化锌)，问题同样存在；在实际应用中，滤液即为含盐废水，不能直接排放的情况下必须通过蒸发结晶等方式处理。
对比例2：
采用氧化锌法制备蛋氨酸锌，1000g水中加入149g蛋氨酸，加入氧化锌81g，加热至微沸状态(约105度)，并回流反应6小时，趁热过滤，滤饼进行洗涤后干燥，得到产物为蛋氨酸锌和氧化锌的混合物，其中含蛋氨酸锌20克，收率为11％；但由于蛋氨酸锌与氧化锌直接反应很困难，因此收率很低，不适合量化生产，如将氧化锌换为等量的碳酸锌进行制备，收率可提高至约40％。
根据上述表格得知，对比例1中按照传统的硫酸锌法制备蛋氨酸锌，制备工艺简单，收率能达到99％，然而反应后的滤液当中含有盐，直接排放会污染水体和土壤，不符合环保标准，滤液必须需要经过蒸发结晶的处理方式，才能排放；对比例2中按照现有技术中的氧化锌法制备蛋氨酸锌，该反应下生成物为蛋氨酸锌与水，无副产物；过滤后的滤液以及滤饼洗涤的水均只会含有蛋氨酸(或极微量的蛋氨酸锌，因蛋氨酸锌溶解度极小)，可循环使用，而不必排放，因此该工艺可做到无废水排放，具有优势，然而其收率低，不适合量化生产。
现有的氧化锌法工艺中，由于蛋氨酸为中性氨基酸，分子中的羧基很难解出氢离子，导致难以与氧化锌反应，最终导致收率低。
实施例1和实施例2，在氧化锌法使用氧化锌、或碳酸锌为原料可避免副产物和废水的产生的基础下，采用延长反应时间，提高反应温度以及添加本领域不常用的催化剂等手段，并且利用甘油这种有机物为“媒介”来间接降低蛋氨酸和氧化锌的反应难度；甘油作为有机溶剂，很少应用于简单的无机反应，甘油与氧化锌在催化剂的作用下与氧化锌可以发生反应，提高收率；另外甘油锌在水中尤其是热水中的稳定性是不如氧化锌的，甘油锌在水体系中与蛋氨酸的反应活性会大于氧化锌，甘油锌与蛋氨酸既容易反应，且不会产生盐类副产物；采用新的合成方法后，收率能够达到97％-99％，也不会产生含盐废水，符合环保标准。
以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (1)
1.一种蛋氨酸锌螯合物的合成方法，其特征在于，包括以下步骤：
A、将甘油和水按照质量比为1-3:1的配比投入至反应容器内，混合搅拌，在搅拌过程中依次加入蛋氨酸、锌盐和催化剂，所述锌盐选用氧化锌、碳酸锌或氢氧化锌中的一种，所述催化剂的占总组分的质量百分比为0.1-1％；催化剂选用酒石酸钠、苯甲酸钠、草酸钠或水杨酸钠中的一种，在1-5个标准大气压，温度为105-250℃的条件下反应0.5-6小时；其中锌盐与蛋氨酸的摩尔比为1：2-2.5；
B、A步骤反应结束后，趁热过滤获得滤饼，用适量的水冲洗滤饼，将滤饼干燥粉碎后，获得蛋氨酸锌螯合物。
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