CN110294687B - 一种溶剂调控戊炔草胺晶习的方法 - Google Patents

Abstract

一种溶剂调控戊炔草胺晶习的方法，它涉及一种调控戊炔草胺晶习的方法。本发明的目的是要解决现有戊炔草胺的晶习不统一的问题。方法：一、配置饱和溶液；二、升温处理；三、结晶即得到戊炔草胺晶体。优点：通过溶剂调控戊炔草胺晶习的工艺，技术操作简单，产品晶体结构完整、形貌均一、纯度高。本发明主要用于调控戊炔草胺晶习。

Description

一种溶剂调控戊炔草胺晶习的方法

技术领域

本发明涉及一种调控戊炔草胺晶习的方法。

背景技术

戊炔草胺[C₁₂H₇Cl₂NO，3,5-二氯-N-(1,1-二甲基丙炔基)苯甲酞胺，英文名：Propyzamide]，结构式如图1所示。戊炔草胺无色结晶状固体，是一种广泛应用的酰胺类除草剂，常用于阔叶杂草的控制。相较于其它类型的除草剂，戊炔草胺具有高选择性，低毒性、低成本、高效率的特点。

晶习是晶体产品的一个重要指标，直接或间接的影响晶体产品的生产过程以及晶体产品的理化性质。晶习指的是晶体粒子的外部宏观形态，是晶体内部结构特征和外部生长环境条件共同作用的结果。根据生长维度划分，晶习可分为：一维生长的针状或长柱状晶习；二维延展的片状或板状晶习；三维生长的块状晶习。

晶习的有效调控对于农药、医药以及炸药等典型的晶体产品具有重要意义。特定的晶习不仅有利于晶体产品在洗涤、过滤、干燥、压片与包装等生产环节的操作，还能有效改善生产中杂质包藏、溶剂夹带与晶体破碎等现象，使得产品纯度、主体密度、机械强度、粒子流动性和混合特性得到提高，此外调节晶体不同晶面的占比可以改变药物的溶出速率与生物活性。

目前工业生产中最常用的晶习调控手段是向溶液中加入媒晶剂，该方法虽然可以从一定程度上调节晶习，但是媒晶剂的引入杂质容易残留导致晶体产品纯度降低。通过溶剂调控晶习，能够避免外界物质(媒晶剂)的引入，易于得到特定晶习的高纯度晶体产品。

目前的生产过程中，戊炔草胺合成过环节的杂质残留给结晶提纯步骤带来了很多问题。当前的产品由于杂质的残留而呈现淡黄色甚至灰褐色，为没有晶体光泽的粉体且聚结现象严重，产品结晶度不高、颗粒小、无确定晶习，产品夹带的杂质对土壤与植物有一定毒害和污染，而且由于粒度与晶习不统一产品的溶出速率难以确定，影响药效的缓释释放。

发明内容

本发明的目的是要解决现有戊炔草胺的晶习不统一的问题，而提供一种溶剂调控戊炔草胺晶习的方法。

一种溶剂调控戊炔草胺晶习的方法，具体是按以下步骤完成的：

一、配置饱和溶液：在温度T₀下，按照T₀时戊炔草胺在溶剂中呈饱和溶液的质量比将戊炔草胺加入溶剂中，得到戊炔草胺饱和溶液；298.15K＜T₀≤328.15K；

二、升温处理：将戊炔草胺饱和溶液在转移至结晶器中，调节水浴使温度从T₀升高5～10K至T₁，在温度T₁下维持60min；

三、结晶：调节水浴使温度从T₁降低至位于介稳区内，且溶质分子成核并析出为止，此时温度为T₂，然后维持过饱和度为S不变条件下，温度持续降至298.15K，1.0≤S≤1.2，依次进行过滤和干燥，即得到戊炔草胺晶体。

进一步所述戊炔草胺晶体的晶习为针状晶习，溶剂选择芳香类溶剂。

进一步所述戊炔草胺晶体的晶习为双刃状晶习，溶剂选择酮类溶剂。

进一步所述戊炔草胺晶体的晶习为六棱柱状晶习，溶剂选择醇类溶剂。

本发明原理及优点：一、通过对戊炔草胺单晶结构解析得知戊炔草胺晶体是单斜晶系，空间群为P2₁/c，晶胞参数分别是：

α＝90°，β＝111.07°，γ＝90°，单胞内分子数Z＝4。基于戊炔草胺的单晶结构，采用MS软件Morphology模块中AE模型模拟计算可得到戊炔草胺的真空晶习如图2所示。戊炔草胺晶习中包含{1 0 0}、{1 1 0}、{0 1 1}、

和

五个晶面族，其表面分子结构如图3-7所示。其中{1 0 0}和{1 1 0}晶面裸露有苯环基团；{0 1 1}和

晶面裸露的基团是叔丁基和炔基；

晶面裸露大量酰胺基。针对{1 0 0}和{1 1 0}晶面的苯环基团，选用芳香类溶剂，溶剂分子的苯环结构与{1 0 0}和{1 1 0}晶面的苯环基团形成π-π共轭作用，使得溶剂分子与晶面结合更紧密，阻碍{1 0 0}和{1 1 0}的生长，晶体呈一维生长，此时戊炔草胺晶体的晶习为针状晶习；针对

晶面的酰胺基，选用酮类溶剂，溶剂分子的羰基易与

晶面裸露的氨基形成氢键作用，阻碍溶质分子与晶面结合，抑制

的生长，晶体呈二维生长，此时戊炔草胺晶体的晶习为双刃状晶习；选用醇类溶剂，溶剂分子与晶面基团无作用，晶体呈三维生长，此时戊炔草胺晶体的晶习为六棱柱状晶习。因此本发明从戊炔草胺的晶体结构特征出发，基于附着能理论，选择特定溶剂调控不同晶面的相对生长速率。通过溶剂实现了戊炔草胺晶体的三维可控生长，大幅度改善晶体产品质量，可以按照产品所需获得特定晶习的戊炔草胺晶体。二、本发明通过溶剂调控戊炔草胺晶习的工艺，技术操作简单，产品晶体结构完整、形貌均一、纯度高(达到99％)，具有较强的实际生产价值。

附图说明

图1是戊炔草胺的结构式；

图2是戊炔草胺的真空晶习图；

图3是戊炔草胺的{1 0 0}晶面族的表面分子结构；

图4是戊炔草胺的{1 1 0}晶面族的表面分子结构；

图5是戊炔草胺的{0 1 1}晶面族的表面分子结构；

图6是戊炔草胺的

晶面族的表面分子结构；

图7是戊炔草胺的

晶面族的表面分子结构；

图8是结晶器结构示意图；图中1表示循环水式冷凝装置，2表示温度与浓度显示装置，3表示搅拌装置，4表示在线测温装置，5表示在线红外探头，6表示温度控制装置，7表示三口夹套结晶器；

图9是本发明工艺流程图；

图10是实施例1制备的戊炔草胺晶体的光学显微镜下群体晶体图；

图11是实施例1制备的戊炔草胺晶体的光学显微镜下单体晶体图；

图12是实施例2制备的戊炔草胺晶体的光学显微镜下群体晶体图；

图13是实施例2制备的戊炔草胺晶体的光学显微镜下单体晶体图；

图14是实施例3制备的戊炔草胺晶体的光学显微镜下群体晶体图；

图15是实施例3制备的戊炔草胺晶体的光学显微镜下单体晶体图；

图16是XRD图，图中A表示戊炔草胺原药的XRD图，B表示实施例1得到的戊炔草胺晶体的XRD图，C表示实施例2得到的戊炔草胺晶体的XRD图，D表示实施例3得到的戊炔草胺晶体的XRD图。

具体实施方式

具体实施方式一：本实施方式是一种溶剂调控戊炔草胺晶习的方法，具体是按以下步骤完成的：

一、配置饱和溶液：在温度T₀下，按照T₀时戊炔草胺在溶剂中呈饱和溶液的质量比将戊炔草胺加入溶剂中，得到戊炔草胺饱和溶液；298.15K＜T₀≤328.15K；

二、升温处理：将戊炔草胺饱和溶液在转移至结晶器中，调节水浴使温度从T₀升高5～10K至T₁，在温度T₁下维持60min；

三、结晶：调节水浴使温度从T₁降低至位于介稳区内，且溶质分子成核并析出为止，此时温度为T₂，然后维持过饱和度为S不变条件下，温度持续降至298.15K，1.0≤S≤1.2，依次进行过滤和干燥，即得到戊炔草胺晶体。

具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一的不同点是：步骤一中所述戊炔草胺晶体的晶习为针状晶习，溶剂选择芳香类溶剂。其他与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式二的不同点是：所述芳香类溶剂为苯、甲苯或二甲苯。其他与具体实施方式二相同。

具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一的不同点是：步骤一中所述戊炔草胺晶体的晶习为双刃状晶习，溶剂选择酮类溶剂。其他与具体实施方式一相同。

具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式四的不同点是：所述酮类溶剂为丙酮、甲基乙基酮或甲基异丁基酮。其他与具体实施方式四相同。

具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一的不同点是：步骤一中所述戊炔草胺晶体的晶习为六棱柱状晶习，溶剂选择醇类溶剂。其他与具体实施方式一相同。

具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式六的不同点是：所述酮类溶剂为甲醇、乙醇或异丙醇。其他与具体实施方式六相同。

具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一至七之一不同点是：步骤一中T₀＝323.15K。其他与具体实施方式一至七相同。

具体实施方式九：结合图8，本实施方式与具体实施方式一至八之一不同点是：步骤二中所述结晶器上设置循环水式冷凝装置、搅拌装置、在线测温装置和在线红外探头。其他与具体实施方式一至八相同。

具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式一至九之一不同点是：步骤二中在搅拌速度为300rpm条件下调节水浴使温度从T₀升至T₁，并在温度T₁和搅拌速度为300rpm条件下维持60min。其他与具体实施方式一至九相同。

具体实施方式十一：本实施方式与具体实施方式一至十之一不同点是：步骤三中在搅拌速度为300rpm和降温速率为0.1～0.5K/min条件下调节水浴使温度从T₁降低至T₂。其他与具体实施方式一至十相同。

具体实施方式十二：本实施方式与具体实施方式一至十一之一不同点是：步骤三中通过在线红外探头监控溶液浓度，保证维持过饱和度为S不变，通过在线测温装置监控溶液温度，确定温度从T₂持续降温至298.15K，利用搅拌装置保证在持续降温过程中控制搅拌速度为300rpm。其他与具体实施方式一至十一相同。

本发明内容不仅限于上述各实施方式的内容，其中一个或几个具体实施方式的组合同样也可以实现发明的目的。

采用下述试验验证本发明效果

实施例1：结合图8，一种溶剂调控戊炔草胺晶习的方法，具体是按以下步骤完成的：

一、配置饱和溶液：在温度为323.15K下，将3.61g戊炔草胺加入100g溶剂中，得到戊炔草胺饱和溶液；所述溶剂为甲苯；

二、升温处理：将戊炔草胺饱和溶液在转移至结晶器中，在搅拌速度为300rpm条件下调节水浴使温度从323.15K升高至328.15K，在温度328.15K和搅拌速度为300rpm条件下维持60min；

三、结晶：在搅拌速度为300rpm条件下以降温速度为0.1K/min调节水浴使温度从328.15K降温至323.15K，待温度恒定，继续在搅拌速度为300rpm条件下以降温速度为0.1K/min降温至318.15K，待戊炔草胺开始析出后，通过在线红外探头监控溶液浓度，保证维持过饱和度为S＝1.16不变条件下，通过在线测温装置监控溶液温度，在搅拌速度为300rpm条件下温度持续降至298.15K，用循环水式真空泵过滤，干燥，即得到戊炔草胺晶体。

步骤二中所述结晶器上设置循环水式冷凝装置、搅拌装置、在线测温装置和在线红外探头。

其特征在于步骤三中通过在线红外探头监控溶液浓度，保证维持过饱和度为S不变，通过在线测温装置监控溶液温度，确定温度从T₂持续降温至298.15K，利用搅拌装置保证在持续降温过程中控制搅拌速度为300rpm。

图10是实施例1制备的戊炔草胺晶体的光学显微镜下群体晶体图，图11是实施例1制备的戊炔草胺晶体的光学显微镜下单体晶体图，通过图10和11可知实施例1得到的戊炔草胺晶体的晶习为针状晶习，晶体的平均尺寸为500μm，最大尺寸达到1200μm。

实施例2：结合图8，一种溶剂调控戊炔草胺晶习的方法，具体是按以下步骤完成的：

一、配置饱和溶液：在温度为323.15K下，将37.30g戊炔草胺加入100g溶剂中，得到戊炔草胺饱和溶液；所述溶剂为丙酮；

二、升温处理：将戊炔草胺饱和溶液在转移至结晶器中，在搅拌速度为300rpm条件下调节水浴使温度从323.15K升高至328.15K，在温度328.15K和搅拌速度为300rpm条件下维持60min；

三、结晶：在搅拌速度为300rpm条件下以降温速度为0.1K/min调节水浴使温度从328.15K降温至323.15K，待温度恒定，继续在搅拌速度为300rpm条件下以降温速度为0.1K/min降温至318.15K，待戊炔草胺开始析出后，通过在线红外探头监控溶液浓度，保证维持过饱和度为S＝1.05不变条件下，通过在线测温装置监控溶液温度，在搅拌速度为300rpm条件下温度持续降至298.15K，用循环水式真空泵过滤，干燥，即得到戊炔草胺晶体。

步骤二中所述结晶器上设置循环水式冷凝装置、搅拌装置、在线测温装置和在线红外探头。

图12是实施例2制备的戊炔草胺晶体的光学显微镜下群体晶体图，图13是实施例2制备的戊炔草胺晶体的光学显微镜下单体晶体图，通过图12和13可知实施例2得到的戊炔草胺晶体的晶习为双刃状晶习，晶体的平均尺寸为1000μm，最大尺寸达到2000μm。

实施例3：结合图8，一种溶剂调控戊炔草胺晶习的方法，具体是按以下步骤完成的：

一、配置饱和溶液：在温度为323.15K下，将23.66g戊炔草胺加入100g溶剂中，得到戊炔草胺饱和溶液；所述溶剂为甲醇；

二、升温处理：将戊炔草胺饱和溶液在转移至结晶器中，在搅拌速度为300rpm条件下调节水浴使温度从323.15K升高至328.15K，在温度328.15K和搅拌速度为300rpm条件下维持60min；

三、结晶：在搅拌速度为300rpm条件下以降温速度为0.1K/min调节水浴使温度从328.15K降温至323.15K，待温度恒定，继续在搅拌速度为300rpm条件下以降温速度为0.1K/min降温至318.15K，待戊炔草胺开始析出后，通过在线红外探头监控溶液浓度，保证维持过饱和度为S＝1.14不变条件下，通过在线测温装置监控溶液温度，在搅拌速度为300rpm条件下温度持续降至298.15K，用循环水式真空泵过滤，干燥，即得到戊炔草胺晶体。

步骤二中所述结晶器上设置循环水式冷凝装置、搅拌装置、在线测温装置和在线红外探头。

图14是实施例3制备的戊炔草胺晶体的光学显微镜下群体晶体图，图15是实施例3制备的戊炔草胺晶体的光学显微镜下单体晶体图，通过图14和15可知实施例3得到的戊炔草胺晶体的晶习为六棱柱状晶习，晶体的平均尺寸为1000μm，最大尺寸达到1500μm。

图16是XRD图，图中A表示戊炔草胺原药的XRD图，B表示实施例1得到的戊炔草胺晶体的XRD图，C表示实施例2得到的戊炔草胺晶体的XRD图，D表示实施例3得到的戊炔草胺晶体的XRD图；通过图16可知实施例1得到的戊炔草胺晶体纯度达到99％，实施例2得到的戊炔草胺晶体纯度达到99％，实施例3得到的戊炔草胺晶体纯度达到99％。

Claims (8)

1.一种溶剂调控戊炔草胺晶习的方法，其特征在于它是按以下步骤完成的：

一、配置饱和溶液：在温度T₀下，按照T₀时戊炔草胺在溶剂中呈饱和溶液的质量比将戊炔草胺加入溶剂中，得到戊炔草胺饱和溶液；T₀＝323.15K；

二、升温处理：将戊炔草胺饱和溶液在转移至结晶器中，调节水浴使温度从T₀升高至T₁，在温度T₁下维持60min；T₁＝328.15K；

三、结晶：调节水浴使温度从T₁降低至位于介稳区内，且溶质分子成核并析出为止，此时温度为T₂，T₂＝318.15K，然后维持过饱和度为S不变条件下，温度持续降至298.15K，1.0≤S≤1.2，依次进行过滤和干燥，即得到戊炔草胺晶体；

其中步骤一中所述溶剂选择芳香类溶剂，则步骤三中所得戊炔草胺晶体的晶习为针状晶习；

步骤一中所述溶剂选择酮类溶剂，则步骤三中所得戊炔草胺晶体的晶习为双刃状晶习；

步骤一中所述溶剂选择醇类溶剂，则步骤三中所得戊炔草胺晶体的晶习为六棱柱状晶习。

2.根据权利要求1所述的一种溶剂调控戊炔草胺晶习的方法，其特征在于所述芳香类溶剂为苯、甲苯或二甲苯。

3.根据权利要求1所述的一种溶剂调控戊炔草胺晶习的方法，其特征在于所述酮类溶剂为丙酮、甲基乙基酮或甲基异丁基酮。

4.根据权利要求1所述的一种溶剂调控戊炔草胺晶习的方法，其特征在于所述醇类溶剂为甲醇、乙醇或异丙醇。

5.根据权利要求1所述的一种溶剂调控戊炔草胺晶习的方法，其特征在于步骤二中所述结晶器上设置循环水式冷凝装置、搅拌装置、在线测温装置和在线红外探头。

6.根据权利要求1所述的一种溶剂调控戊炔草胺晶习的方法，其特征在于步骤二转移至结晶器中，在搅拌速度为300rpm条件下调节水浴使温度从T₀升至T₁，并在温度T₁和搅拌速度为300rpm条件下维持60min。

7.根据权利要求1所述的一种溶剂调控戊炔草胺晶习的方法，其特征在于步骤三中调节水浴使温度从T₁降低至T₂的过程中，是在搅拌速度为300rpm和降温速率为0.1～0.5K/min条件下进行。

8.根据权利要求5所述的一种溶剂调控戊炔草胺晶习的方法，其特征在于通过在线红外探头监控溶液浓度，保证维持过饱和度为S不变，通过在线测温装置监控溶液温度，确定温度从T₂持续降温至298.15K，利用搅拌装置保证在持续降温过程中控制搅拌速度为300rpm。

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