CN114605340B - 一种邻香兰素-吡嗪酰胺共晶及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种邻香兰素‑吡嗪酰胺共晶及其制备方法。所述共晶的化学式为(C8H8O3)·(C5H5N3O)，为单斜晶系，空间群为P21/c，晶胞参数为： α＝90°，γ＝90°，Z＝4。将邻香兰素和吡嗪酰胺溶于混合溶剂中，在干燥环境中挥发析晶，产率大于65％。产品的结晶性能良好，在高温下热稳定性大于原料邻香兰素。
Description
技术领域
本发明涉及一种晶体及制备方法，特别涉及邻香兰素与吡嗪酰胺共晶及其制备方法。
背景技术
邻香兰素(O-Vanillin)，C8H8O3，其化学结构式如下：
邻香兰素(O-Vanillin)，是一种广谱型香料，作为定香剂、协调剂和变调剂，被广泛应用于食品药品、化妆品、保洁用品等领域；作为电镀光亮剂，广泛用于制药及电镀等工业另外邻香兰素还可以用作制药、化妆品的有机合成中间体，是合成盐酸黄连素的关键中间体。邻香兰素也是合成多种原料药和香料的重要起始原料；与硫酸二甲酯反应可得邻藜芦醛。其应用越来越广泛，可见其安全性之高，研究和优化邻香兰素有着十分重要意义。
目前已有研究多以邻香兰素氨基酸还原型席夫碱化合物进行研究，如邻香兰素-丝氨酸席夫碱(L1)、邻香兰素-苏氨酸席夫碱(L2)、邻香兰素-半胱氨酸席夫碱(L3)、邻香兰素-蛋氨酸席夫碱(L4)、邻香兰素-谷氨酸席夫碱(L5)，研究该类化合物的抗癌活性。但在邻香兰素作为香料方面的研究应用仍较少，CN102718640A研究了应用于化合物分离纯化领域中的邻位香兰素和香兰素混合物的分离纯化方法。CN107216293B研究了一种邻香兰素衍生物以及制备方法和应用，涉及有机合成领域。CN106831484A公开了一种邻香兰素双缩乙二胺钒配合物、合成方法及其应用。
由于邻香兰素熔点和沸点均不高，热稳定性较差，长时间光照或暴露在空气中会被氧化，香气易挥发。因此，为解决易挥发香料热稳定性不高、不易加工运输等问题，实现香味最大限度释放是研究者们探究的重点。利用共晶原理，通过弱化学键(氢键、共价键或者范德华力)结合形成潜香体是提高香料热稳定性的常用方法之一。
发明内容
发明目的：本发明的目的是提供一种邻香兰素与吡嗪酰胺共晶。
本发明的另一目的是提供所述邻香兰素与吡嗪酰胺共晶的制备方法。
技术方案：邻香兰素-吡嗪酰胺共晶，单晶体的结构式如下：
化学式为(C8H8O3)·(C5H5N3O)。
本发明所选用原料邻香兰素，化学名称为2-羟基-3-甲氧基苯甲醛，英文名称为O-Vanillin，化学式为C8H8O3，分子量为152.15，其分子结构如a所示；所选用另一原料吡嗪酰胺，化学名称为吡嗪-2-甲酰胺，英文名称为Pyrazinamide，化学式为C5H5N3O，分子量为123.11，其分子结构如b所示。
本发明得到的邻香兰素与吡嗪酰胺共晶是一种均一稳定的固态形式，其晶体结构简单概括如下：一个邻香兰素分子、一个吡嗪酰胺分子组成其单晶体结构的最小不对称单元。邻香兰素与吡嗪酰胺共晶结晶于单斜晶系，空间群为P21/c， γ＝90°，Z＝4。
本发明提供了邻香兰素-吡嗪酰胺共晶的X-射线粉末衍射(PXRD)谱图在下列各处含有特征峰：7.25±0.1°、12.37±0.1°、14.39±0.1°、14.91±0.1°、16.95±0.1°、18.65±0.1°、19.83±0.1°、22.10±0.1°、23.00±0.1°、24.84±0.1°、25.65±0.1°、26.22±0.1°、26.65±0.1°、28.33±0.1°、34.05±0.1°、43.88±0.1°。
本发明提供的邻香兰素-吡嗪酰胺共晶是一种均一稳定的固态形式，其测试所得的PXRD谱图与根据单晶结构模拟所得的谱图基本完全一致。
本发明提供的邻香兰素-吡嗪酰胺盐是一种均一稳定的固态形式，采用红外光谱技术的KBr压片法测得其红外吸收光谱来辅助验证邻香兰素与吡嗪酰胺共晶，测得其红外吸收光谱的主要特征峰为：438、597、719、735、945、1019、1061、1166、1243、1374、1402、1454、1656、1687、3436cm-1。
所述邻香兰素与吡嗪酰胺共晶的制备方法，将吡嗪酰胺加入混合溶剂中，待溶解完毕后，加入邻香兰素，并搅拌20-30min，将溶液过滤后，收集滤液。在晶体生长过程中，向滤液中加入一种晶体生长抑制剂。滤液置于干燥环境中，挥发得到黄色块状晶体。
上述邻香兰素与吡嗪酰胺的摩尔比为1:1-1:5。
上述溶剂为不同有机溶剂的混合溶剂。
上述有机溶剂为甲醇、乙醇、乙腈、二氯甲烷、乙酸乙酯、丙酮、异丙醇或1,4-二氧六环中的一种或几种混合溶剂。
上述晶体生长抑制剂为氨水、三甲胺、三乙胺、乙二胺、乙醇胺、吡啶或苯胺。
有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下优势：本发明首次制备了邻香兰素-吡嗪酰胺共晶，并得到其单晶结构。所制备的邻香兰素与吡嗪酰胺共晶是一种均一稳定的固态形式，在保持邻香兰素原有香味香型不改变的前提下，有效改善了邻香兰素的热稳定性，将有助于其缓慢释放香气。
附图说明
图1为邻香兰素与吡嗪酰胺共晶的不对称单元图；
图2为邻香兰素与吡嗪酰胺共晶的一维层状结构；
图3为邻香兰素与吡嗪酰胺共晶与原料以及与根据单晶结构模拟所得谱图的对比图；
图4为邻香兰素与吡嗪酰胺共晶的红外谱图；
图5为邻香兰素与吡嗪酰胺共晶的热重曲线对照图。
具体实施方式
除非特别说明，本发明所采用的试剂、方法和设备为本技术领域常规试剂、方法和设备。
除非特别说明，本发明所用的材料的试剂均为市售。
实施例1：
一种所述邻香兰素与吡嗪酰胺共晶的制备方法，取0.5mmol的吡嗪酰胺溶于甲醇(2mL)与丙酮(20mL)的混合溶液中，将盛有混合溶液的玻璃容器置于搅拌器上，搅拌至溶液澄清。再加入0.5mmol邻香兰素，继续搅拌30min至全部固体溶解，对溶液进行过滤，所得滤液转入干净的烧杯中，于干燥的环境下缓慢挥发，10天后得到黄色块状晶体，晶体质量较差。
实施例2：
一种所述邻香兰素与吡嗪酰胺共晶的制备方法，取0.8mmol的吡嗪酰胺溶于乙醇(4mL)与乙腈(20mL)的混合溶液中，将盛有混合溶液的玻璃容器置于搅拌器上，搅拌至溶液澄清。再加入0.4mmol邻香兰素，继续搅拌30min至全部固体溶解，对溶液进行过滤，所得滤液转入干净的烧杯中。将烧杯置于干燥的环境下，并向其中加入晶体生长抑制剂A，溶剂缓慢挥发，15-30天后生成黄色块状晶体，即为邻香兰素与吡嗪酰胺共晶，产率为77％。
实施例3：
一种所述邻香兰素与吡嗪酰胺共晶的制备方法，取1.5mmol的吡嗪酰胺溶于乙腈(4mL)与甲醇(20mL)的混合溶液中，将盛有混合溶液的玻璃容器置于搅拌器上，搅拌至溶液澄清。再加入0.5mmol邻香兰素，继续搅拌30min至全部固体溶解，对溶液进行过滤，所得滤液转入干净的烧杯中。将烧杯置于干燥环境中，并向其中加入晶体生长抑制剂C，溶剂在室温下缓慢挥发，7-30天后生成黄色块状晶体，晶体质量较好，即为邻香兰素与吡嗪酰胺共晶，产率为82％。
实施例4：
一种所述邻香兰素与吡嗪酰胺共晶的制备方法，取10mmol的吡嗪酰胺溶于乙醇(5mL)与二氯甲烷(60mL)的混合溶液中，将盛有混合溶液的玻璃容器置于搅拌器上，搅拌至溶液澄清。再加入2mmol邻香兰素，继续搅拌30min至全部固体溶解，对溶液进行过滤，所得滤液转入干净的烧杯中。将烧杯置于干燥环境中，并向其中加入晶体生长抑制剂C，溶剂在室温下缓慢挥发，7-30天后生成黄色块状晶体，晶体质量较好，即为邻香兰素与吡嗪酰胺共晶，产率为76％。
邻香兰素与吡嗪酰胺共晶的结构数据通过Rigaku XtalAB mini II衍射仪收集得到，以Mo-Kα射线为入射光源，测试温度为293K。使用CrysAlisPro1.171.39.46e(Rigaku OD,2018)对所收集的单晶结构数据进行处理，并用SHELXTL-2014软件包通过直接法解析单晶结构。然后，使用全矩阵最小二乘法对非氢原子进行各向异性精修，与碳原子相连的氢原子通过理论添加，与氮原子和氧原子相连的氢原子通过寻找Q峰的位置确定。相关的晶体学数据见表1。晶体最小不对称单元见附图1，其中包含一个邻香兰素分子、一个吡嗪酰胺分子。邻香兰素与吡嗪酰胺共晶结晶于单斜晶系，空间群为P21/c， α＝90°，/>γ＝90°，Z＝4。
表1为邻香兰素-吡嗪酰胺共晶的晶体数据
邻香兰素与吡嗪酰胺共晶的结构中，吡嗪酰胺与邻香兰素之间由氢键链接，两者之间形成较强的O(1)-H(1)···O(2)氢键，并通过氢键接连相邻的不对称单元而构成一维结构，如附图2所示。
邻香兰素与吡嗪酰胺共晶和邻香兰素原料药的PXRD数据收集于Rigaku UltimaIV衍射仪，以Cu-Kα射线(40kV,40mA)为入射光源，测试温度为293K，2θ角度范围在5°～50°，扫速为5°/min。其谱图见附图3，7.25±0.1°、12.37±0.1°、14.39±0.1°、14.91±0.1°、16.95±0.1°、18.65±0.1°、19.83±0.1°、22.10±0.1°、23.00±0.1°、24.84±0.1°、25.65±0.1°、26.22±0.1°、26.65±0.1°、28.33±0.1°、34.05±0.1°、43.88±0.1°。处有衍射峰，这些特征峰与邻香兰素的PXRD谱图的特征峰不同，所以本发明制备的邻香兰素与吡嗪酰胺共晶为新的晶相。
根据邻香兰素-吡嗪酰胺盐的单晶结构，通过Mercury 2020.3.0软件模拟得到其PXRD谱图。实验测试所得的PXRD谱图与单晶结构模拟所得匹配良好，验证了单晶体的纯度，其谱图见附图3。
邻香兰素与吡嗪酰胺共晶的红外光谱图收集于Nicolet 5700FT-IR光谱仪，样品以KBr做基底，扫描范围为500-4000cm-1。红外谱图见附图4，红外光谱的主要特征峰为：438、597、719、735、945、1019、1061、1166、1243、1374、1402、1454、1656、1687、3436cm-1。
实例5：邻香兰素-吡嗪酰胺共晶添加到卷烟中的抽吸测评
取邻香兰素-吡嗪酰胺共晶样品0.01g，溶解于5mL无水乙醇中，另取加过料液的“玉溪”牌卷烟烟丝若干份，平均每份10g。用微型喷雾装置均匀地将样品乙醇溶液喷洒至每份烟丝中，对照组为直接喷洒相同量的乙醇。将加香和未加香的烟丝样品均置于恒温恒湿箱中平衡48h(温度：22±2℃，相对湿度：60±5％)。然后将各烟丝卷成烟支，放入同等条件下的恒温恒湿箱中再次平衡48h，使香精溶液在烟丝中均匀渗透。然后将烟丝卷制成烟支，其中每支含0.8g的烟丝，供专业人员评吸，结果如下：
表2烟丝中添加香料共晶的卷烟的感官评吸质量
注：每项评价指标满分为10分
从表2的评吸对照结果可知，香料共晶加香的卷烟存放2个月后，卷烟的香气质量和评吸总分基本无变化，而香料单体加香的对照组在存放2个月后，评吸总分下降3分，香气协调性与余味均变差较明显。说明易挥发性香料制成共晶化合物，可以降低香料的挥发损失，延长卷烟的货架期，同时燃吸时香气缓慢均匀释放，抽吸体验感提升。
上述实验表明，将邻香兰素共晶添加到卷烟中，可以提高邻香兰素的稳定性，使得香气物质缓慢释放，香气柔和协调，抽吸感舒适。
Claims (4)
1.一种邻香兰素-吡嗪酰胺共晶，其特征在于：单晶体的结构式如下：
；
该单晶体为单斜晶系，空间群为P21 /c，a = 13.9044(8)Å，b = 6.4623(3) Å，c =16.0524(8) Å，α = 90°，β = 117.802(4)Å，γ = 90°，V = 1275.88(12) Å3，Z = 4；邻香兰素与吡嗪酰胺共晶是一种均一稳定的固态形式，其结构中的最小不对称单元由一个邻香兰素分子、一个吡嗪酰胺分子构成；采用X-射线粉末衍射测试来辅助验证邻香兰素与吡嗪酰胺共晶，其X-射线粉末衍射谱图特征峰为：7.25±0.1°、12.37±0.1°、14.39±0.1°、14.91±0.1°、16.95±0.1°、18.65±0.1°、19.83±0.1°、22.10±0.1°、23.00±0.1°、24.84±0.1°、25.65±0.1°、26.22±0.1°、26.65±0.1°、28.33±0.1°、34.05±0.1°、43.88±0.1°。
2.根据权利要求1所述的邻香兰素-吡嗪酰胺共晶，其特征在于，采用红外光谱测试的KBr压片法测得其红外吸收光谱来辅助验证邻香兰素与吡嗪酰胺共晶，其在438 cm-1、597cm-1、719 cm-1、735 cm-1、945 cm-1、1019 cm-1、1061 cm-1、1166 cm-1、1243 cm-1、1374 cm-1、1402 cm-1、1454 cm-1、1656 cm-1、1687 cm-1、3436 cm-1处有特征吸收峰。
3.权利要求1所述的邻香兰素-吡嗪酰胺共晶的制备方法，其特征在于：将吡嗪酰胺溶于不同有机溶剂的混合溶剂中，待溶解完毕后，加入邻香兰素，搅拌，过滤，收集滤液，在晶体生长过程中，向滤液中加入晶体生长抑制剂，滤液在干燥环境中挥发得到块状晶体；所述生长抑制剂为氨水、三甲胺、三乙胺、乙二胺、乙醇胺、吡啶或苯胺；所述有机溶剂为甲醇、乙醇、乙腈、二氯甲烷、乙酸乙酯、丙酮、异丙醇或1,4-二氧六环中的一种或几种混合溶剂。
4.根据权利要求3所述的邻香兰素-吡嗪酰胺共晶的制备方法，其特征在于：所述邻香兰素和吡嗪酰胺的摩尔比为1:1-1:5。
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