CN1911079A

CN1911079A - 负载型超细活性单质砷及制备方法和用途

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Publication number: CN1911079A
Application number: CNA2006100531167A
Authority: CN
Inventors: 夏枚生; 靳明建; 胡彩虹; 熊莉; 张红梅; 朱兴一
Original assignee: Zhejiang University ZJU
Current assignee: Zhejiang University ZJU
Priority date: 2006-08-24
Filing date: 2006-08-24
Publication date: 2007-02-14
Anticipated expiration: 2026-08-24
Also published as: CN1911079B

Abstract

本发明公开了一种负载型超细活性单质砷及制备方法和用途，它是一种水滑石负载单质砷，按重量百分比计，砷在水滑石中的含量为0.01～10％。其制备方法是利用水滑石的插层组装性能以及双金属氧化物通过层状结构重建吸附阴离子的性质来搭载砷，并且利用水滑石作为微型反应器合成负载型超细活性单质砷，较好地解决了单质砷稳定性和分散问题。而且由于水滑石具有很好的生物相容性、胃肠道粘膜亲和性和高表面活性等特点，使之对所负载的砷具有控缓释作用，从而大大提高了单质砷的吸收利用率。本发明的单质砷具有低毒、高效的特点，可作为饲料添加剂或者农药；也可用于制备通过给药治疗性的砷来抗肿瘤的保健品和药物。

Description

负载型超细活性单质砷及制备方法和用途

技术领域

本发明涉及一种负载型超细活性单质砷及制备方法和用途，具体说是一种水滑石负载单质砷及制备方法和用途。

背景技术

砷属类金属元素，具有两性元素的性质，非金属的性更强些。砷是一种很分散的元素，在自然界很少见到天然状态的砷，主要以硫化矿形式存在。砷化合物的毒性与其在水中的溶解毒有关，元素砷不溶于水，故无毒，二硫化二砷，三硫化二砷水溶性很小，毒性较低，三氧化二砷易溶于水，毒性极大。砷化合物的毒性依下列顺序而减少：砷化氢＞As₂O₃＞亚砷酸＞砷酸＞砷的化合物(四个有机基团带正电荷的砷)＞单质砷。三价砷化合物的毒性大于五价砷化合物。

砷剂具有广泛的抗瘤谱，目前研究较多的是三氧化二砷(As₂O₃)，二硫化二砷(As₂S₂，雄黄的主要成分)及有机砷美拉砷醇(melarsoprol)、氧化酚砷(PAO)等.含砷制剂中以As₂O₃的毒性最大，目前国内外开展的砷剂抗肿瘤研究多采用As₂O₃。砒霜(主要成份为As₂O₃)和雄黄(主要成份As₂S₂)作为药物使用在中医已有近千年的历史。中医认为两者皆辛苦、有毒，常微量用于燥湿、祛风、杀虫及解毒。在西方国家，砷的医学治疗作用开始于15世纪。到了18世纪，Thomas Fowler博士研制出了溶于碳酸氢钾的As₂O₃制剂，这就是众所周知的Fowler氏液，它主要是凭经验用于治疗各种传染性和恶性疾病。近年来我国学者采用注射As₂O₃治疗急性早幼粒细胞白血病(APL)取得了令人瞩目的进展，《科学》杂志称“这是继全反式维甲酸(ATRA)之后又一令人震惊的发现”。因而一直被认为有剧毒的砷化物又引起了人们，特别是国内外研究肿瘤的学者们的关，广泛开展了砷化物治疗血液肿瘤和实体瘤的研究。但传统砷制剂的临床应用目前仍存在不少问题，如毒副作用大、颗粒偏大、生物利用度较低等，因此我们在看到含砷类中药临床应用价值的同时.若能通过改进传统制剂工艺.采用现代技术制备新型含砷中药，从而提高生物利用度、减少药物用量、降低毒副作用并提高疗效将具有重要的临床意义。

砷制剂在畜牧业中也已得到了广泛的使用。作为饲料添加剂的砷化物主要是毒性小的有机砷，目前常用的有对氨基苯胂酸(阿散酸)、3-硝基-4-羟基苯胂酸(洛克沙生)、对氨基苯砷酸钠等。砷对畜禽的生物学功能主要包括：①参与蛋白质代谢；②某些酶的激活剂与抑制剂；③直接或通过血液中的红细胞的分解产物来刺激造血器官；小剂量时能加速骨骼生长，使骨骼造血机能活跃，促使红细胞和血色素新生，改善皮肤营养，兴奋神经系统，增进食欲，提高消化率；大剂量时则抑制造血器官；④防止硒中毒，砷和硒都具有抗多种金属毒性的独特作用，各有毒性又互为解毒剂，砷还是砷、汞、铅的颉顽剂；⑤与动物的繁殖有关；⑥使肠壁变薄，从而有利于营养物质的吸收；⑦降低肠道细菌数量，具有抗菌作用，所以曾一度用砷化物来控制猪赤痢；⑧能有效抑制肠道寄生虫，特别在鸡的抗球虫方面表现突出。

水滑石(Hydrotalcites，or Layered Double Hydroxides，LDHs)是阴离子型无机功能材料，结构上具备层板化学组成、层离子种类及数量、晶粒尺寸及其分布的可调控性，在催化、离子交换、吸附、化工等方面具有广泛的用途。近年来，水滑石在生物医药等方面有了新的应用，水滑石作为治疗胃病的特效药，在欧洲已迅速实现商品化。利用水滑石具有的插层组装的性能和很好的生物相容性，将其作为生物药物分子的传输载体具有很高的应用价值，水滑石被认为是一类结构和作用机制新颖的缓释型载体，已越来越受到研究者的广泛关注。

水滑石在450℃～550℃下煅烧将破坏其层状结构，得到双金属氧化物。双金属氧化物能通过吸附环境中的阴离子和水分子来恢复重建水滑石结构，且因具有较大的比表面积和孔体积，容易接受客体。焙烧后的双金属氧化物比其前驱物有更大的比表面积，且具有结构“记忆”效应，即在水环境中重新吸收阴离子使其恢复原有的层状结构。

水滑石的纳米孔道结构可作为“微型反应器”。采用水滑石作为模板，在其限域空间内可促使反应产物在模内生长或围绕模生长，实现产物结构的预期可控。中国专利200310103598.9将LDHs的层间作为单体聚合的反应空间，将单体引入LDHs层间，得到层间含有单体的LDHs；再使此单体在层间发生聚合反应，得到层间含有聚合物的LDHs。由于在模板的限域空间内聚合物的分子链结构等将受到模板的限制，因此可以制备出纳米尺寸、片状结构的聚合物。

发明内容

本发明的目的是提供一种负载型超细活性单质砷及制备方法和用途，具体说是一种水滑石负载单质砷及制备方法和用途。

负载型超细活性单质砷是一种水滑石负载单质砷，按重量百分比计，砷在水滑石中的含量为0.01～10％。

负载型超细活性单质砷的制备方法包括以下步骤：

1)将水滑石或双金属氧化物研磨至大于400目，加水搅拌均匀，制成浓度为1％～10％的悬浮浆液；

2)将含砷量为水滑石或双金属氧化物重量0.01～10％的三氧化二砷(As₂O₃)、三硫化二砷(As₂S₃)、二硫化二砷(As₂S₂)或者它们组合的砷化物，溶于0.5～10moL/L的氢氧化钠溶液，砷化物与氢氧化钠溶液的固液比为(10～200)g∶1L。

3)将步骤2)的砷化物氢氧化钠溶液，缓慢加入步骤1)的悬浮浆液中，再加入摩尔比值为砷化物3～10倍的还原剂，调节pH＝4～9，室温反应1～10小时；

4)将步骤3)得到的反应液在氮气或氩气气氛下进行离心或过滤分离，水洗后离心或过滤脱水；

5)将步骤4)所得的滤饼在低于80℃温度下真空干燥、粉碎至大于300目，得到负载型超细活性单质砷，或者将步骤4)所得的滤饼加入1～5％的分散剂，加水搅拌，制成10％～30％的浆液，喷雾干燥得到负载型超细活性单质砷。

发明中使用的水滑石可以是市售商品，也可以根据现有技术制备，其制备技术是众所周知的。水滑石化学结构通式为：[M²⁺ _1-xM³⁺ _x(OH)₂]^x+[A^n- _x/n·mH₂O]，其中，二价金属离子M²⁺为Mg²⁺，Zn²⁺，Fe²⁺，Mn²⁺，Co²⁺，Ni²⁺，Cu²⁺，Ca²⁺中的任何一种，三价金属离子M³⁺为Al³⁺，Fe³⁺，Cr³⁺，Co³⁺，Ti³⁺中的任何一种；A^n-为CO₃ ^2-，Cl^-，NO₃ ^-，SO₄ ^2-中的任何一种；X＝0.5～0.17；M²⁺/M³⁺＝1～5。双金属氧化物为将水滑石在450～550℃温度下煅烧而成。发明中使用的还原剂为维生素C、巯基乙醇、硼氢化钾、硼氢化钠、Na₂S₂O₃、Na₂S₂O₄、亚硫酸钠、亚硫酸氢钠、焦亚硫酸钠或水合肼。分散剂可以是三磷酸钠、焦磷酸钠、木素磺酸钠中的一种或几种。

负载型超细活性单质砷用作牛、羊、畜禽、水产动物饲料添加剂。

负载型超细活性单质砷用作农药。

负载型超细活性单质砷用于制备通过给药治疗性的砷抗肿瘤的保健品和药物

本发明的优点是：

(1)利用水滑石的插层组装性能以及双金属氧化物通过层状结构重建吸附阴离子的性质来搭载砷，并且利用水滑石作为微型反应器合成负载型超细活性单质砷，较好地解决了单质砷稳定性和分散问题，实施方法简便，适宜工业化生产。

(2)水滑石具有很好的生物相容性和胃肠道粘膜亲和性，高表面活性和巨大比表面积等特点，使之对所负载的单质砷具有控缓释作用，从而大大提高了单质砷的吸收利用率。

(3)本发明所制得的负载型超细活性单质砷具有低毒、高效的特点，可作为饲料添加剂或者农药；也可用于制备通过给药治疗性的砷来抗肿瘤的保健品和药物。。

(4)负载型超细活性单质砷易于与饲料混合，形成均匀分散系，使用方便。

具体实施方式

本发明结合以下实例作进一步的说明。

实施例1

预备：根据“以双金属氧化物为载体的口服补钒剂及其制备与使用方法”叶瑛，冯璐珈，郑丽波，沈忠悦，韩杰，陈志飞，李珊珊.国家发明专利授权公告号CN 1187091C)的方法制备水滑石。

1)将预备步骤中得到的水滑石研磨至400目，加水搅拌均匀，制成浓度为1％的悬浮浆液：

2)将含砷量为水滑石重量0.01％的三氧化二砷(As₂O₃)，溶于0.5moL/L的氢氧化钠溶液，砷化物与氢氧化钠溶液的固液比为10g∶1L。

3)将步骤2)的砷化物氢氧化钠溶液，缓慢加入步骤1)的悬浮浆液中，再加入摩尔比值为砷化物10倍的维生素C，调节pH＝4，室温反应1小时；

4)将步骤3)得到的反应液在氮气气氛下进行离心分离，水洗后离心脱水；

5)将步骤4)所得的滤饼在低于80℃温度下真空干燥、粉碎至500目，得到负载型超细活性单质砷，按重量百分比计，砷在水滑石中含量为0.01％。

实施例2

预备：根据“一种制备双金属氧化物和水滑石的方法”(叶瑛，李珊珊，陈志飞，郑丽波，黄霞，邬黛黛，韩杰，张维睿.国家发明专利授权公告号CN 1222467C)的方法制备水滑石。

1)将预备步骤中得到的水滑石研磨至500目，加水搅拌均匀，制成浓度为5％的悬浮浆液：

2)将含砷量为水滑石重量5％的三硫化二砷(As₂S₃)，溶于10moL/L的氢氧化钠溶液，砷化物与氢氧化钠溶液的固液比为200g∶1L。

3)将步骤2)的砷化物氢氧化钠溶液，缓慢加入步骤1)的悬浮浆液中，再加入摩尔比值为砷化物5倍的硼氢化钾，调节pH＝8，室温反应5小时；

4)将步骤3)得到的反应液在氩气气氛下进行过滤分离，水洗后过滤脱水；

5)将步骤4)所得的滤饼加入1％的三磷酸钠，加水搅拌，制成10％的矿浆，喷雾干燥得到负载型超细活性单质砷，按重量百分比计，砷在水滑石中含量为5％。

实施例3

1)将市售的水滑石在450℃温度下煅烧，制得双金属氧化物，再研磨至500目，加水搅拌均匀，制成浓度为10％的悬浮浆液：

2)将含砷量为双金属氧化物重量10％的二硫化二砷(As₂S₂)，溶于5moL/L的氢氧化钠溶液，砷化物与氢氧化钠溶液的固液比为100g∶1L。

3)将步骤2)的砷化物氢氧化钠溶液，缓慢加入步骤1)的悬浮浆液中，再加入与砷化物摩尔比值为3倍的Na₂S₂O₃，调节pH＝7，室温反应5小时；

5)将步骤4)所得的滤饼在低于80℃温度下真空干燥、粉碎至400目，得到负载型超细活性单质砷，按重量百分比计，砷在水滑石中含量为10％。

实施例4

1)将市售的水滑石研磨至600目，加水搅拌均匀，制成浓度为10％的悬浮浆液：

2)将含砷量分别为水滑石重量2.5％的三氧化二砷和三硫化二砷组合的砷化物，溶于5moL/L的氢氧化钠溶液，砷化物与氢氧化钠溶液的固液比为50g∶1L。

3)将步骤2)的砷化物氢氧化钠溶液，缓慢加入步骤1)的悬浮浆液中，再加入摩尔比值为砷化物4倍的水合肼，调节pH＝9，室温反应8小时；

5)将步骤4)所得的滤饼加入5％的焦磷酸钠，加水搅拌，制成30％的浆液，喷雾干燥得到负载型超细活性单质砷，按重量百分比计，砷在水滑石中含量为5％。

实施例5

预备：根据“镁铝型水滑石水热合成”(谢晖，矫庆泽，段雪.应用化学，2001，18：70-72)的方法制备水滑石。

1)将预备步骤中得到的水滑石在550℃温度下煅烧，制得双金属氧化物，再研磨至600目，加水搅拌均匀，制成浓度为5％的悬浮浆液：

2)将含砷量分别为双金属氧化物重量2％As₂O₃和2.5％As₂S₃，溶于1moL/L的氢氧化钠溶液，砷化物与氢氧化钠溶液的固液比为150g∶1L。

3)将步骤2)的砷化物氢氧化钠溶液，缓慢加入步骤1)的悬浮浆液中，再加入摩尔比值为砷化物6倍的巯基乙醇，调节pH＝6，室温反应4小时；

5)将步骤4)所得的滤饼加入1％三磷酸钠、1％焦磷酸钠和2％木素磺酸钠，加水搅拌，制成20％的浆液，喷雾干燥得到负载型超细活性单质砷，按重量百分比计，砷在水滑石中含量为4.5％。

Claims

1.一种负载型超细活性单质砷，其特征在于，它是一种水滑石负载单质砷，按重量百分比计，砷在水滑石中的含量为0.01～10％。

2.根据权利要求1所述的一种负载型超细活性单质砷，其特征在于，所说的水滑石化学结构通式为：[M²⁺ _1-xM³⁺ _x(OH)₂]^x+[A^n- _x/n·mH₂O]，其中，二价金属离子M²⁺为Mg²⁺，Zn²⁺，Fe²⁺，Mn²⁺，Co²⁺，Ni²⁺，Cu²⁺，Ca²⁺中的任何一种，三价金属离子M³⁺为Al³⁺，Fe³⁺，Cr³⁺，Co³⁺，Ti³⁺中的任何一种；A^n-为CO₃ ^2-，Cl^-，NO₃ ^-，SO₄ ^2-中的任何一种；X＝0.5～0.17；M²⁺/M³⁺＝1～5。

3.一种如权利要求1所述的负载型超细活性单质砷的制备方法，其特征在于方法的步骤如下：

4.根据权利要求3所述的一种负载型超细活性单质砷的制备方法，其特征在于，所说的水滑石化学结构通式为：[M²⁺ _1-xM³⁺ _x(OH)₂]^x+[A^n- _x/n·mH₂O]，其中，二价金属离子M²⁺为Mg²⁺，Zn²⁺，Fe²⁺，Mn²⁺，Co²⁺，Ni²⁺，Cu²⁺，Ca²⁺中的任何一种，三价金属离子M³⁺为Al³⁺，Fe³⁺，Cr³⁺，Co³⁺，Ti³⁺中的任何一种；A^n-为CO₃ ^2-，Cl^-，NO₃ ^-，SO₄ ^2-中的任何一种；X＝0.5～0.17；M²⁺/M³⁺＝1～5。

5.根据权利要求3所述的一种负载型超细活性单质砷的制备方法，其特征在于，所说的双金属氧化物为将水滑石在450～550℃温度下煅烧而成。

6.根据权利要求3所述的一种负载型超细活性单质砷的制备方法，其特征在于，所说的还原剂为维生素C、巯基乙醇、硼氢化钾、硼氢化钠、Na₂S₂O₃、Na₂S₂O₄、亚硫酸钠、亚硫酸氢钠、焦亚硫酸钠或水合肼。

7.根据权利要求3所述的一种负载型超细活性单质砷的制备方法，其特征在于，所说的分散剂为三磷酸钠、焦磷酸钠、木素磺酸钠中的一种或几种。

8.一种如权利要求1所述的负载型超细活性单质砷的用途，其特征在于它用作牛、羊、畜禽、水产动物饲料添加剂。

9.一种如权利要求1所述的负载型超细活性单质砷的用途，其特征在于它用作农药。

10.一种如权利要求1所述的负载型超细活性单质砷的用途，其特征在于用于制备通过给药治疗性的砷抗肿瘤的保健品和药物。