CN116178173A - 一种戊二胺盐酸盐溶析冷却混合结晶的工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种戊二胺盐酸盐溶析冷却混合结晶的工艺，以溶剂为底料，搅拌状态下，加入戊二胺盐酸盐母液，加热至30‑60℃，以恒定速率滴加溶析剂，再通过恒定的降温速率进行冷却，降到‑10‑10℃，持续搅拌30‑120min后，抽滤、洗涤、干燥得到戊二胺盐酸盐结晶产品；戊二胺盐酸盐母液：溶剂：溶析剂按体积份数比为3‑15：5‑7：30‑50。本发明工艺绿色安全，单次结晶得到的产品收率>65%，产品纯度高>99.5%，显著的高于市售产品，有较好的工业化发展前景。
Description
技术领域
本发明涉及生物化学品的结晶工艺，具体涉及一种戊二胺盐酸盐溶析冷却混合结晶的工艺。
背景技术
Covestro公司于2015年创建了第一个生物基二异氰酸酯，即五亚甲基二异氰酸酯(PDI)。生物基PDI在胶粘剂和热固性聚氨酯的应用中表现出优异的性能，其中约71%的碳含量是生物基的，理论上存在取代石油基HDI的可能性。
目前，工业上制备PDI主要为液相光气化法，其原料1,5-戊二胺（PDA）通过生物发酵工程从饲料玉米淀粉等生物质中获得，在两步反应中，PDA与冷的光气溶液反应首先会生成1,5-戊二胺盐酸盐以及氨基甲酸盐，进一步通入光气并逐渐升温反应生成五亚甲基二异氰酸酯（PDI），在此过程中不可避免地存在一些问题，如在此过程中会产生焦油化合物以及较多氯化物副产物，并且在成盐过程中粒径和速率难以控制，导致杂质多、纯度低影响收率，因此通过预先得到品质优良的戊二胺盐酸盐来进行下一步光气化反应能够有效减少副反应的发生，并且能够提高最终PDI的收率以及纯度。
发明内容
为了解决PDI光气化反应中副产物多，颗粒成型不均，纯度低的问题，本发明提供了一种戊二胺盐酸盐溶析冷却混合结晶的工艺，该工艺对设备要求低，安全性高，所得产品为长针形晶体，初次收率>65%，纯度>99.5%。
为解决现有技术问题，本发明采取的技术方案为：
一种戊二胺盐酸盐溶析冷却混合结晶的工艺，以溶剂为底料，搅拌状态下，加入戊二胺盐酸盐母液，加热至30-60℃，以恒定速率滴加溶析剂，再通过恒定的降温速率进行冷却，降到-10-10℃，持续搅拌30-120min后，抽滤、洗涤、干燥得到戊二胺盐酸盐结晶产品；戊二胺盐酸盐母液：溶剂：溶析剂按体积份数比为3-15：5-7：30-50。
作为改进的是，搅拌的速率为100-400r/min，溶剂为水；所述戊二胺盐酸盐母液为脱除杂质和色素的戊二胺盐酸盐发酵液；溶析剂为90%乙醇溶液、95%乙醇溶液、无水乙醇溶液、甲醇溶液、异丙醇溶液、正丙醇溶液、丙酮溶液或乙腈溶液。
进一步改进的是，所述溶析剂为无水乙醇。
作为改进的是，所述溶析剂的滴加速率为0.2-1.0mL/min。
作为改进的是，恒定的降温速率为1.0-2.0℃/min。
作为改进的是，洗涤所用溶液为无水乙醇；干燥为真空干燥，干燥的温度为60-70℃。
有益效果：
与现有技术相比，本发明一种戊二胺盐酸盐溶析冷却混合结晶的工艺，具体优势如下：
（1）本发明提供了一种戊二胺盐酸盐溶析冷却混合结晶的工艺，制品得到一种长针形晶体，初次收率>65%，纯度>99.5%，远高于市售产品纯度；
（2）本发明所需的原料廉价易得，该工艺设备要求不高，安全性强，生产成本低，适合工业化生产。
附图说明
图1为不同质量分数乙醇-水混合物溶剂下，戊二胺盐酸盐摩尔溶解度与温度的关系曲线；
图2：戊二胺盐酸盐溶液HPLC图谱；
图3：戊二胺盐酸盐晶型XRD图谱；
图4：戊二胺盐酸盐晶体光学显微镜图像。
具体实施方式
下面的实施例可使本专业技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。
一种戊二胺盐酸盐溶析冷却混合结晶的工艺，以溶剂为底料，搅拌状态下，加入戊二胺盐酸盐母液，加热至30-60℃，以恒定速率滴加溶析剂，再通过恒定的降温速率进行冷却，降到-10-10℃，持续搅拌30-120min后，抽滤、洗涤、干燥得到戊二胺盐酸盐结晶产品；戊二胺盐酸盐母液：溶剂：溶析剂按体积份数比为3-15：5-7：30-50。
作为改进的是，搅拌的速率为100-400rpm，溶剂为水；所述戊二胺盐酸盐母液为脱除杂质和色素的戊二胺盐酸盐发酵液；溶析剂为90%乙醇溶液、95%乙醇溶液、无水乙醇溶液、甲醇溶液、异丙醇溶液、正丙醇溶液、丙酮溶液或乙腈溶液。
进一步改进的是，所述溶析剂为无水乙醇。
作为改进的是，所述溶析剂的滴加速率为0.2-1.0mL/min。
作为改进的是，恒定的降温速率为1.0-2.0℃/min。
作为改进的是，洗涤所用溶液为无水乙醇；干燥为真空干燥，干燥的温度为60-70℃。
本发明各实施例所用的戊二胺盐酸盐母液：参照公开号为CN 109082448 A实施例2中制备的戊二胺发酵液经过阳离子离子交换树脂分离纯化得到的戊二胺盐酸盐溶液。
实施例1
室温下，将戊二胺盐酸盐母液：溶剂：溶析剂=15：5：30加入到结晶器中，其中溶剂为水，保持转子转速200rpm状态下，加入戊二胺盐酸盐母液让其与溶剂充分混合溶解，快速加热到50℃后，用注射器抽取溶析剂，溶析剂为无水乙醇溶液，通过注射泵调节恒定流速0.2mL/min缓缓滴加进入溶液中，在无水乙醇溶液滴加完毕后，通过智能冷却回流装置（新芝DC-2006），调节降温速率1℃/min缓慢的为整个体系降温，待降温到0℃后，保持搅拌90min，静置一段时间后，抽滤得到白色晶体，用无水乙醇洗涤后，放入真空干燥箱中保持60℃烘干，得到戊二胺盐酸盐结晶产品。取出1g烘干制品，加100mL水溶解后配制10g/L戊二胺盐酸盐溶液，通过HPLC测定其纯度，HPLC图谱如图2所示，收率达到了65.2%，纯度达到了99.68%。
其中，HPLC分析方法：利用高效液相色谱技术进行检测，检测条件为：Agilgent1290 infinity system 示差检测器；YMC Carotenoid 类胡萝卜素分析色谱柱（250mm×4.6 mm，s-5 μm）；流动相为5 %乙腈与0.5 %三氟乙酸混合液，流速为0.8mL/min，进样量10μL，柱温35 ℃，示差检测器温度35 ℃。
采用D8Advance型粉末X射线衍射仪（德国布鲁克科技有限公司），CuKα射线（波长为1.54056 Å）；发射狭缝 1º；测量温度室温；工作电压 40 KV；扫描角度 5-60º；扫描步长0.05º；扫描速度 1 步/秒。
所得 XRD峰型图谱如图3所示，整个成晶较为稳定，在8.9、17.9、22.9、26.9、30.6、39.0±0.2°2
中六处或更多处包含特征XRD峰，特征峰尖锐，杂峰较少，产品纯度高，，晶体形状为长针形。
实施例2
室温下，将将戊二胺盐酸盐母液：溶剂：溶析剂=15：7：40加入到结晶器中，其中溶剂为水，保持转子转速200rpm状态下，加入戊二胺盐酸盐母液让其与溶剂充分混合溶解，快速加热到50℃后，用注射器抽取溶析剂，溶析剂为95%乙醇溶液，通过注射泵调节恒定流速0.2mL/min缓缓滴加进入溶液中，在95%乙醇溶液滴加完毕后，通过智能冷却回流装置（新芝DC-2006），调节降温速率1℃/min缓慢的为整个体系降温，待降温到0℃后，保持搅拌90min，静置一段时间后用玻璃棒蘸取少量晶浆置于洁净的载玻片上，用胶头滴管滴取2~3滴无水乙醇于晶浆中，让晶体能够分散开来，将制作好的样本置于光学显微镜载物台上，调节10
目镜观察样本中晶体形状分布，光学显微图像如图4所示为长针形。
实施例3
溶解度的测定（静态法）
① 设定精密恒温水浴锅温度为0℃，恒温，在50mL结晶器加入10mL溶剂，称量适量实施例1制备的戊二胺盐酸盐晶体（纯度>99.5%）于圆底烧瓶中，转子搅拌 1h 使戊二胺盐酸盐充分溶解形成饱和溶液，静置 1h。分析上层清液中戊二胺盐酸盐含量作为此温度下的戊二胺盐酸盐溶解度，溶剂为0~90%质量分数的乙醇-水混合物。
② 将水浴温度升至5℃，往结晶器中补充适量的戊二胺盐酸盐晶体（纯度>99.5%），转子搅拌1h 使戊二胺盐酸盐充分溶解形成饱和溶液，静置1h。分析上层清液中戊二胺盐酸盐含量作为此温度下的戊二胺盐酸盐溶解度。
③ 在0-10℃范围内，每升温5℃，在10~50℃，每升温10℃，重复步骤②。
④ 绘制不同质量分数乙醇-水混合物溶剂下，戊二胺盐酸盐摩尔溶解度与温度的关系曲线，如图1所示。
⑤
从图1中可以看出，在乙醇-水混合溶剂中，相同温度条件下，在乙醇质量分数为（0~60%）时，溶解度下降明显，斜率较大。而当乙醇质量分数＞60%后，下降幅度变缓。即，随着乙醇质量分数增加，溶解度下降明显，说明乙醇适合用来做溶析结晶。
综上所述，本发明通过溶析和冷却混合结晶，得到稳定的长针形晶体结构，首次收率>65%，大大提高了收率，纯度>99.5%，远远超过市售的98%以上纯度，整个工艺设备简单，工艺安全可靠，有利于进行下一步工业化生产。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，本发明的保护范围不限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可显而易见地得到的技术方案的简单变化或等效替换均落入本发明的保护范围内。
Claims (6)
1.一种戊二胺盐酸盐溶析冷却混合结晶的工艺，其特征在于，以溶剂为底料，搅拌状态下，加入戊二胺盐酸盐母液，加热至30-60℃，以恒定速率滴加溶析剂，再通过恒定的降温速率进行冷却，降到-10-10℃，持续搅拌30-120min后，抽滤、洗涤、干燥得到戊二胺盐酸盐结晶产品；戊二胺盐酸盐母液：溶剂：溶析剂按体积份数比为3-15：5-7：30-50。
2.根据权利要求1所述的一种戊二胺盐酸盐溶析冷却混合结晶的工艺，其特征在于，搅拌的速率为100-400r/min，溶剂为水；所述戊二胺盐酸盐母液为脱除杂质和色素的戊二胺盐酸盐发酵液；溶析剂为90%乙醇溶液、95%乙醇溶液、无水乙醇溶液、甲醇溶液、异丙醇溶液、正丙醇溶液、丙酮溶液或乙腈溶液。
3.根据权利要求2所述的一种戊二胺盐酸盐溶析冷却混合结晶的工艺，其特征在于，所述溶析剂为无水乙醇。
4.根据权利要求1所述的一种戊二胺盐酸盐溶析冷却混合结晶的工艺，其特征在于，所述溶析剂的滴加速率为0.2-1.0mL/min。
5.根据权利要求1所述的一种戊二胺盐酸盐溶析冷却混合结晶的工艺，其特征在于，恒定的降温速率为1.0-2.0℃/min。
6.根据权利要求1所述的一种戊二胺盐酸盐溶析冷却混合结晶的工艺，其特征在于，洗涤所用溶液为无水乙醇；干燥为真空干燥，干燥的温度为60-70℃。
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2022
- 2022-11-22 CN CN202211468065.XA patent/CN116178173A/zh active Pending
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