本發(fā)明屬于化學(xué)領(lǐng)域，具體涉及一種l-羥脯氨酸單晶的制備方法。

背景技術(shù)：

l-羥脯氨酸（c5h9no2，結(jié)構(gòu)式如圖1所示），一種重要的亞氨基中性氨基酸，是膠原蛋白中重要的組成部分且含量最多。

l-羥脯氨酸于1902年由fischer從白明膠中獲得，但是很長(zhǎng)時(shí)間沒(méi)有得到重視。近些年來(lái)，人們逐漸發(fā)現(xiàn)l-羥脯氨酸是哺乳動(dòng)物膠原蛋白的重要組成成分，具有很多重要的生理功能特性和特有的生物活性。l-羥脯氨酸的研究與開發(fā)已經(jīng)吸引了生物、制藥、食品以及化妝品等行業(yè)的關(guān)注。l-羥脯氨酸的含量是檢測(cè)人體內(nèi)膠原蛋白代謝、骨吸收、癌癥轉(zhuǎn)移等生理行為的重要指標(biāo)；l-羥脯氨酸是手性磷配體、碳青霉烯、轉(zhuǎn)換酶抑制劑等藥物合成的關(guān)鍵的原料；l-羥脯氨酸和l-脯氨酸可以合成治療慢性疼痛，炎癥，創(chuàng)傷等疾病的藥物；此外l-羥脯氨酸還是合成食品添加劑，化妝品添加劑等的重要原料。

結(jié)晶技術(shù)不僅可以作為在發(fā)酵液或者水解液中粗提取環(huán)節(jié)，還可以作為氨基酸的精制環(huán)節(jié)，去除少量的雜質(zhì)得到純度更高的產(chǎn)品。結(jié)晶技術(shù)分離氨基酸具有高效低耗的特點(diǎn)，在工業(yè)中應(yīng)用較多。

高品質(zhì)的l-脯氨酸單晶是合成高品質(zhì)產(chǎn)品的保證。目前工業(yè)生產(chǎn)的l-脯氨酸產(chǎn)品多為粉末，極易吸水，容易結(jié)塊和變色，存儲(chǔ)周期短，嚴(yán)重影響產(chǎn)品質(zhì)量，使用諸多不便。單晶是純品的象征，其內(nèi)部原子的排列十分規(guī)整嚴(yán)格，因此在力學(xué)、光學(xué)、熱學(xué)、化學(xué)活性以及化學(xué)穩(wěn)定性上具有極大優(yōu)勢(shì)。如今，單晶在各個(gè)領(lǐng)域已得到了廣泛的應(yīng)用，尤其是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)對(duì)單晶材料的需求日益增大，但自然界中的單晶很難滿足人類發(fā)展的需要，因此人工培養(yǎng)單晶技術(shù)得到了巨大的發(fā)展。常用的溶劑揮發(fā)法制備l-脯氨酸產(chǎn)品存在產(chǎn)品生產(chǎn)隨機(jī)性大，產(chǎn)品品質(zhì)難以保證，生產(chǎn)過(guò)程控制難度很大，生產(chǎn)周期不可預(yù)知，不能規(guī)?；a(chǎn)等缺點(diǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)制備l-羥脯氨酸工藝存在的普通晶體產(chǎn)品品質(zhì)低，生產(chǎn)具有很大的隨機(jī)性且難以規(guī)模化工業(yè)生產(chǎn)等問(wèn)題，提供了一種l-羥脯氨酸單晶的制備方法。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種l-脯氨酸單晶的制備方法，包括以下步驟：

（1）分別稱取物質(zhì)的量之比為1:1.5-3的l-羥脯氨酸粉末和乙二醇單甲醚；

（2）在30-85℃混合攪拌15min-120min，使l-羥脯氨酸在乙二醇單甲醚中完全溶解；

（3）同時(shí)加入以l-羥脯氨酸粉末質(zhì)量為基準(zhǔn)的5-10wt%的季銨鹽低共熔溶劑和1-3wt%的l-羥脯氨酸單晶晶種；

（4）在保持恒溫的條件下混合攪拌5-10min后停止反應(yīng)；

（5）采用程序降溫將溶液在10min-120min內(nèi)逐步降溫至20-30℃，然后保持20-30℃老化一段時(shí)間直至不再有l(wèi)-羥脯氨酸單晶析出；

（6）過(guò)濾，清洗，真空干燥，得到白色針狀l-羥脯氨酸單晶。

進(jìn)一步地，所述步驟（1）中所述的l-羥脯氨酸粉末和乙二醇單甲醚的物質(zhì)的量之比為1:2。

進(jìn)一步地，所述步驟（2）的溶解溫度為75℃。

進(jìn)一步地，所述步驟（2）的溶解時(shí)間為55min。

進(jìn)一步地，所述步驟（3）中季銨鹽低共熔溶劑為四烷基鹵化銨與醇醚類化合物組成的低共熔溶劑。所述四烷基鹵化銨的化學(xué)式為r1r2r3nr4⁺x^—，其中r1、r2、r3和r4分別為甲基、乙基、正丙基或正丁基中的任一取代基，x為氯、溴或碘。

進(jìn)一步地，所述醇醚類化合物的化學(xué)式為ho(ch2)nor或其異構(gòu)體，其中n為1-10的整數(shù)，r為甲基、乙基、正丙基、正丁基中的一種。

進(jìn)一步地，所述季銨鹽低共熔溶劑的制備方法為：分別稱取物質(zhì)的量之比為1-3：1的四烷基鹵化銨和醇醚類化合物混合后加入到反應(yīng)器中，在攪拌下從20-30℃開始以2-5℃/h的速率逐步升溫，直至有無(wú)色透明液體生成。將此透明液體在真空條件下干燥，得到所述季銨鹽低共熔溶劑產(chǎn)品。

進(jìn)一步地，所述季銨鹽低共熔溶劑的質(zhì)量為l-羥脯氨酸粉末質(zhì)量的8wt%。

進(jìn)一步地，所述步驟（3）中l(wèi)-羥脯氨酸單晶晶種的質(zhì)量為l-羥脯氨酸粉末質(zhì)量的1.5wt%。

進(jìn)一步地，所述步驟（4）的恒溫溫度為75℃，所述攪拌時(shí)間為6min。

進(jìn)一步地，所述步驟（5）中的程序降溫為在75-65℃的范圍按照0.3-0.5℃/min降溫，在65-40℃范圍按照0.4-1.0℃/min降溫，在40-20℃范圍按照1.5-2℃/min降溫。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和有益效果：

本發(fā)明采用一種綠色環(huán)保的制備方法，在緩和的條件下，通過(guò)低共熔溶劑和晶種的加入以及程序降溫的控溫方式共同控制l-羥脯氨酸單晶粒徑的生長(zhǎng)和晶形的改變。本發(fā)明制備的l-羥脯氨酸單晶產(chǎn)品品質(zhì)高，不易吸濕、潮解，無(wú)變色，熱穩(wěn)定性好，易于運(yùn)輸儲(chǔ)藏；工藝操作條件溫和，批量生產(chǎn)效率高周期短，溶劑難揮發(fā)污染小并可循環(huán)利用，且無(wú)三廢產(chǎn)生，可確保獲得符合質(zhì)量要求l-羥脯氨酸單晶產(chǎn)品。綜上所述，采用本發(fā)明的技術(shù)方案成功制備l-羥脯氨酸單晶。本發(fā)明方法具有很好的經(jīng)濟(jì)、環(huán)境和社會(huì)效益。

附圖說(shuō)明

下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明做更進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明：

圖1為l-羥脯氨酸結(jié)構(gòu)式；

圖2為l-羥脯氨酸單晶晶體結(jié)構(gòu)圖；

圖3為l-羥脯氨酸單晶晶胞圖；

圖4普通l-羥脯氨酸粉末與l-羥脯氨酸單晶x射線粉末衍射對(duì)比圖。

具體實(shí)施方式

下面的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明，其目的是能夠更好理解本發(fā)明的內(nèi)容。但是實(shí)施例不以任何方式限制本發(fā)明的范圍。本專業(yè)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明專利要求范圍內(nèi)做出的改進(jìn)和調(diào)整也屬于本發(fā)明的權(quán)利和保護(hù)范圍。

實(shí)施例1

分別稱取物質(zhì)的量之比為1:2的普通l-羥脯氨酸粉末13.11g和乙二醇單甲醚15.20g；在75℃混合攪拌55min，使l-羥脯氨酸在乙二醇單甲醚中完全溶解；同時(shí)加入以l-羥脯氨酸粉末質(zhì)量為基準(zhǔn)的6wt%的四丁基溴化銨/乙二醇低共熔溶劑0.79g和1.5wt%的l-羥脯氨酸單晶晶種0.20g；在保持恒溫的條件下混合攪拌6min后停止反應(yīng)；采用程序降溫將溶液在75-65℃的范圍按照0.3℃/min降溫，在65-40℃范圍按照0.5℃/min降溫，在40-20℃范圍按照1.5℃/min降溫，然后保持20℃老化一段時(shí)間直至不再有l(wèi)-羥脯氨酸單晶析出。過(guò)濾，清洗，真空干燥，得到白色針狀l-羥脯氨酸單晶。整個(gè)結(jié)晶過(guò)程約需要3h，過(guò)濾后的母液重復(fù)使用。將得到的l-羥脯氨酸單晶在空氣中放置18h后無(wú)結(jié)塊產(chǎn)生，吸濕量測(cè)定為1.58wt%，遠(yuǎn)低于普通市售的吸濕量8.56wt%。

實(shí)施例2

分別稱取普通l-羥脯氨酸粉末13.11g和乙二醇單甲醚22.80g，在65℃混合攪拌60min至完全溶解；在保持恒溫的條件下同時(shí)加入四乙基氯化銨/丙三醇低共熔溶劑0.79g和l-羥脯氨酸單晶晶種0.20g；混合攪拌6min后停止反應(yīng)；在65-55℃的范圍按照0.4℃/min降溫，在55-40℃范圍按照0.8℃/min降溫，在40-20℃范圍按照2℃/min降溫，然后保持20℃老化一段時(shí)間直至不再有l(wèi)-羥脯氨酸單晶析出。過(guò)濾，清洗，真空干燥，得到白色針狀l-羥脯氨酸單晶。整個(gè)結(jié)晶過(guò)程約需要3h，過(guò)濾后的母液重復(fù)使用。將得到的l-羥脯氨酸單晶在空氣中放置24h后無(wú)結(jié)塊產(chǎn)生，吸濕量測(cè)定為2.23wt%，遠(yuǎn)低于普通市售的吸濕量9.48wt%。

實(shí)施例3

分別稱取普通l-羥脯氨酸粉末26.22g和乙二醇單甲醚45.60g，在50℃混合攪拌80min至完全溶解；在保持50℃條件加入四甲基溴化銨/丙三醇低共熔溶劑1.75g和l-羥脯氨酸單晶晶種0.40g；混合攪拌8min后停止反應(yīng)；在50-45℃的范圍按照0.5℃/min降溫，在45-40℃范圍按照0.6℃/min降溫，在40-20℃范圍按照1.5℃/min降溫，然后保持20℃老化一段時(shí)間直至不再有l(wèi)-羥脯氨酸單晶析出。過(guò)濾，清洗，真空干燥，得到白色針狀l-羥脯氨酸單晶。整個(gè)結(jié)晶過(guò)程約需要3h，過(guò)濾后的母液重復(fù)使用。將得到的l-羥脯氨酸單晶在空氣中放置24h后無(wú)結(jié)塊產(chǎn)生，吸濕量測(cè)定為1.79wt%，遠(yuǎn)低于普通市售的吸濕量13.05wt%。

實(shí)施例4

四烷基鹵化銨與醇醚類化合物組成的低共熔溶劑的制備。

分別稱取物質(zhì)的量之比為1：1的四丁基溴化銨6.45g和乙二醇1.24g混合后加入到反應(yīng)器中，在攪拌下從20℃開始以5℃/h的速率逐步升溫，直至有無(wú)色透明液體生成。將此透明液體在真空條件下干燥，得到所述低共熔溶劑產(chǎn)品。

下面對(duì)實(shí)施例1制得的l-羥脯氨酸單晶產(chǎn)品分別進(jìn)行晶體結(jié)構(gòu)分析。

圖2和圖3所示為實(shí)施例1制得的l-羥脯氨酸單晶產(chǎn)品的單晶衍射結(jié)構(gòu)圖和晶包圖，表1為l-羥脯氨酸單晶學(xué)數(shù)據(jù)結(jié)果。由l-羥脯氨酸的單晶衍射數(shù)據(jù)可知，l-羥脯氨酸的晶胞參數(shù)為a=4.9561?，b=8.3110?，c=14.1503?，=90°，=90°，=90°，屬于正交晶系p2(1)2(1)2(1)空間群，每個(gè)晶胞中包含四個(gè)l-羥脯氨酸分子，晶體尺寸為0.200×0.180×0.120mm，密度為1.494mg/m³。

表1l-羥脯氨酸單晶學(xué)數(shù)據(jù)

。

圖4所示為實(shí)施例1制得的l-羥脯氨酸單晶研磨成粉末的x射線粉末衍射譜圖和普通l-羥脯氨酸粉末的x射線粉末衍射對(duì)比圖。結(jié)果表明，可確定實(shí)施例1法制備的l-羥脯氨酸單晶與l-羥脯氨酸粉末特征峰的位置基本上一樣，且與數(shù)據(jù)庫(kù)中的標(biāo)準(zhǔn)卡片一致。這表明l-羥脯氨酸單晶在形成過(guò)程中成分沒(méi)有發(fā)生變化，但是個(gè)別特征峰的強(qiáng)度有所不同。在2θ角為12°左右時(shí)l-羥脯氨酸粉末的圖譜中有一個(gè)強(qiáng)度較大的水峰，這由于在樣品研磨制備的過(guò)程中粉末吸水造成的。l-羥脯氨酸單晶研磨的粉末中含有的水分很少，從而證明了l-羥脯氨酸粉末與單晶相比易吸水，單晶的穩(wěn)定性要大于l-羥脯氨酸粉末，產(chǎn)品為高品質(zhì)，結(jié)晶度好的單晶產(chǎn)品。