一水合四氢吡咯-2-羧酸单晶及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种一水合四氢吡咯-2-羧酸单晶的制备方法，该方法为：在水中加入四氢吡咯-2-羧酸，55~70℃下搅拌溶解，得到浓度为饱和溶液浓度75%~100%的四氢吡咯-2-羧酸水溶液，调节溶液pH至5~7；向溶液中加入晶种和溶析剂，待有细小晶体析出时停止加入溶析剂，所述溶析剂为异丙醇；将溶液以0.05~0.2℃/min的降温速率降至15~20℃恒温、老化，制得一水合四氢吡咯-2-羧酸单晶。采用本发明专利技术的技术方案，通过溶析结晶法成功得到了一水合四氢吡咯-2-羧酸单晶，制备过程成本低，使用的溶析剂可循环套用，环保无污染。制得的一水合四氢吡咯-2-羧酸单晶产品纯度高，物化稳定性好，生物利用度显著提高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种氨基酸单晶，尤其涉及一种一水合四氢吡咯-2-羧酸单晶，同时，本专利技术涉及该一水合四氢吡咯-2-羧酸单晶的制备方法。
技术介绍
四氢吡咯-2-羧酸的用途广泛，在医学上，四氢吡咯-2-羧酸是复方氨基酸大输液原料之一，可用于营养不良、术后蛋白质的补充等；在化学化工行业，四氢吡咯-2-羧酸可作为催化剂催化诱导不对称反应；在食品工业上，四氢吡咯-2-羧酸可作为食品添加剂；在农业上，四氢吡咯-2-羧酸作为植物的添加剂来提高农作物的产量。从19世纪末开始研究人工培养单晶，至今已有100多年的历史，如今，无论是天然单晶，还是人工培养的单晶均在各个领域都得到了广泛的应用，尤其是高新技术产业对单晶材料的需求日益增大，所以对单晶的研究也显得尤为重要。单晶是纯品的象征，单晶对于化合物的结构是最具说服力的。四氢吡咯-2-羧酸与稀土可以形成稳定的配合物，其配合物单晶的制备研究较多，但四氢吡咯-2-羧酸由于自身结构和理化性质的特殊，不能制备出四氢吡咯-2-羧酸的无水物单晶，而且一水合四氢吡咯-2-羧酸单晶的制备非常困难，容易得到一水合四氢吡咯-2-羧酸混晶。
技术实现思路
为解决现有技术中存在的不足，本专利技术提供了一种一水合四氢吡咯-2-羧酸单晶的制备方法。为实现上述目的，本专利技术的一水合四氢吡咯-2-羧酸单晶的制备方法，包括以下步骤：a、将四氢吡咯-2-羧酸加入到水中，在55~70℃下搅拌溶解，得到浓度为饱和溶液浓度75%~100%的四氢吡咯-2-羧酸水溶液，调节溶液pH至5~7；b、向步骤a得到的溶液中加入晶种和溶析剂，待有细小晶体析出时停止加入溶析剂，所述溶析剂为异丙醇；c、将步骤b得到的溶液以0.05~0.2℃/min的降温速率降温至15~20℃后恒温，老化，制得一水合四氢吡咯-2-羧酸单晶。本专利技术采用溶析结晶法通过四氢吡咯-2-羧酸制备一水合四氢吡咯-2-羧酸单晶，根据该物质的理化特性，在制备方法中通过综合考虑溶解温度、溶液浓度、溶液pH、溶析剂种类以及降温速率、老化温度这六个制备条件，成功制得一水合四氢吡咯-2-羧酸单晶，而且单晶收率高，纯度好。溶解温度一方面影响结晶的出晶及收率，另一方面影响产品质量，由于四氢吡咯-2-羧酸在水中具有较高的溶解度，且随着温度的升高溶解度增大，但温度过高会使四氢吡咯-2-羧酸这种热敏氨基酸变性，选择温度55℃至70℃区间，既可以有效保证了单晶的制得，又可以确保四氢吡咯-2-羧酸溶液不变性。溶液浓度决定是否能够正常出晶，四氢吡咯-2-羧酸在水中具有较高的饱和度同时具有较宽的介稳区间，限定溶液浓度为溶解温度下饱和溶液浓度的75%~100%，可以保证单晶的收率同时保证正常出晶，如果浓度较低，难以出晶。溶解温度会影响溶解度，溶解度的变化又与溶液浓度相关联影响出晶，因此溶解温度与溶液浓度需要综合考虑来限定。溶液pH除影响结晶收率外还影响晶体粒度，四氢吡咯-2-羧酸的等电点位于5~7之间，选择溶液pH5~7，此区间溶解度最低，进行溶析降温结晶，晶体易析出且粒径分布较均匀。该制备方法中溶析剂的选择是制得单晶的关键因素之一，溶析剂的选取需要结合考虑目标产物、溶剂、溶析剂三者相互的溶解情况，并结合其他条件的影响优选出异丙醇作为本专利技术的溶析剂，能够实现最佳的溶析效果。降温速率及老化温度是该制备方法的另外两个关键因素，根据四氢吡咯-2-羧酸在水中的溶解度、介稳区间、氨基酸对温度的敏感性、单晶收率、粒度分布等条件影响，降温速率过快容易出现暴晶现象，降温速率过慢推动力不足，同时合适溶析剂的加入能够更好的溶析出晶核，并减小介稳区间，防止暴晶出现，增加结晶推动力。一水合四氢吡咯-2-羧酸单晶由水和四氢吡咯-2-羧酸制备，在上述条件下原料缓慢接触，在接触处形成晶核，选择性高，且在此条件下能再长大形成大颗粒单晶。综合选定制备一水合四氢吡咯-2-羧酸单晶方法的降温速率0.05~0.2℃/min和老化温度15~20℃。作为对上述制备方法的优化，所述步骤a的搅拌溶解温度为55℃。作为对上述制备方法的优化，所述步骤a的搅拌溶解时间为2h。四氢吡咯-2-羧酸在水中具有较高的溶解度，搅拌时间达到2h，可以充分实现溶解平衡，减少微晶的存在，保证单晶产品质量。作为对上述制备方法的优化，所述步骤b中晶种为粒度为200目的四氢吡咯-2-羧酸。加入四氢吡咯-2-羧酸晶种进行诱晶需要限制晶体的粒度以获得更优的单晶产品，当晶种粒度过小，微晶较多，影响晶体粒度分布及晶型、晶体质量；晶种粒度过大，难以作为晶核进行生长，还可能会诱使母液出现暴晶现象。作为对上述制备方法的优化，所述步骤c降温速率为0.1℃/min。作为对上述制备方法的优化，所述步骤c老化时间为2h。老化时间会影响晶体收率及粒度。老化时间不足晶体不能完全有序的排列，无法保证收率，同时影响晶型和晶体质量；老化时间过长影响晶型。同时，本专利技术提供了一种一水合四氢吡咯-2-羧酸单晶，由以上制备方法制得。综上所述，采用本专利技术的技术方案，通过简单易操作的方法成功得到了一水合四氢吡咯-2-羧酸单晶，制备过程成本低，使用的溶析剂可循环套用，环保无污染。制得的一水合四氢吡咯-2-羧酸单晶产品纯度高，物化稳定性好，生物利用度显著提高，避免了可能杂质带来的不确定性，在医药、化工等领域具有十分重要的应用价值。附图说明下面结合附图及具体实施方式对本专利技术作更进一步详细说明：图1为一水合四氢吡咯-2-羧酸晶体结构图；图2为一水合四氢吡咯-2-羧酸晶胞图；图3为一水合四氢吡咯-2-羧酸红外谱图；图4为一水合四氢吡咯-2-羧酸热分析DSC及TG/DTG图；图5为一水合四氢吡咯-2-羧酸XRD图。具体实施方式实施例一本实施例涉及一种一水合四氢吡咯-2-羧酸单晶的制备方法，具体包括以下步骤：a、称取1kg蒸馏水置于反应器中，加入四氢吡咯-2-羧酸，在设定温度下搅拌溶解，得到一定浓度的四氢吡咯-2-羧酸水溶液，然后加入稀盐酸调节溶液pH值；b、向步骤a得到的四氢吡咯-2-羧酸水溶液中加入晶种和溶析剂，待有细小晶体析出时停止加入溶析剂；c、将步骤b得到的溶液以设定降温速率降温后恒温，老化，制得一水合四氢吡咯-2-羧酸单晶，将培养出来的一水合四氢吡咯-2-羧酸单晶干燥、称重，计算收率。实施例二本实施例涉及一水合四氢吡咯-2-羧酸单晶的制备，按实施例一的制备方法，具体操作参数如下表所示：上表中，溶液浓度数据为溶解温度下饱和溶液浓度的百分比数据，如在实施例2.1中，55℃四氢吡咯-2-羧酸在水中的溶解度为1.7665g/g，需配置成浓度为1.32489g/mL(即为饱和溶液浓度75%)的溶液。本专利技术制得的一水合四氢吡咯-2-羧酸单晶，其晶体结构如图1、图2所示。从图1的单晶结构图可以看出，一分子水与一分子四氢吡咯-2-羧酸通过氢键形成了单晶；从图2的晶胞图可以看出，每个单晶晶胞包括八分子四氢吡咯-2-羧酸。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种一水合四氢吡咯‑2‑羧酸单晶的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：a、将四氢吡咯‑2‑羧酸加入到水中，在55~70℃下搅拌溶解，得到浓度为饱和溶液浓度75%~100%的四氢吡咯‑2‑羧酸水溶液，调节溶液pH至5~7；b、向步骤a得到的溶液中加入晶种和溶析剂，待有细小晶体析出时停止加入溶析剂，所述溶析剂为异丙醇；c、将步骤b得到的溶液以0.05~0.2℃/min的降温速率降温至15~20℃后恒温、老化，制得一水合四氢吡咯‑2‑羧酸单晶。

【技术特征摘要】
1.一种一水合四氢吡咯-2-羧酸单晶的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
a、将四氢吡咯-2-羧酸加入到水中，在55~70℃下搅拌溶解，得到浓度为饱和溶液浓度75%~100%的四氢吡咯-2-羧酸水溶液，调节溶液pH至5~7；
b、向步骤a得到的溶液中加入晶种和溶析剂，待有细小晶体析出时停止加入溶析剂，所述溶析剂为异丙醇；
c、将步骤b得到的溶液以0.05~0.2℃/min的降温速率降温至15~20℃后恒温、老化，制得一水合四氢吡咯-2-羧酸单晶。
2.根据权利要求1所述的一水合四氢吡咯-2-羧酸单晶的制备方法，其特征在于：所述步骤a的搅拌溶解温度为55℃。
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【专利技术属性】
技术研发人员：段二红，王坤坤，李雪，陈子丹，高颖，
申请(专利权)人：河北科技大学，
类型：发明
国别省市：河北;13