溶液冷冻和反溶剂洗涤制备β型甘氨酸的方法与流程

溶液冷冻和反溶剂洗涤制备
β
型甘氨酸的方法
技术领域
1.本发明属于材料技术领域，具体涉及一种通过溶液冷冻和反溶剂洗涤来制备β型甘氨酸的方法。


背景技术：

2.甘氨酸存在多晶型，甘氨酸水溶液通过冷却结晶只能得到α晶型，而通过真空冷冻干燥可以获得亚稳的β型甘氨酸。
3.真空冷冻干燥技术是通过将溶液冷冻，然后在真空、低温条件下，冷冻体中的溶剂组分通过升华而被脱除，保留下固体产品。该技术在食品、医药和生物等领域有着广泛的应用，可以用来实现具有特殊性能要求的产品制备。制备的生物材料能保持生物活性，特别有利于生物工程、近代医药及高效中药的开发。冷冻干燥技术使物料在低温低压下脱水干燥，物料不易氧化变质，并且冻干前后物料的骨架基本保持不变，不会失去原有的固体结构。能在溶液状态下获得组分分子尺寸上的均匀混合，适合于极微量组分的添加，能有效合成复杂陶瓷功能材料并精确控制其最终组成。冻干粉体基材为多孔状结构，易于实现超细粉碎。冷冻干燥也常用来制备超细粉末，有效降低了通常干燥中的颗粒硬团聚。
4.真空冷冻干燥技术中的真空升华要求溶剂熔点较高且具有较高的挥发性，而满足该条件的溶剂通常仅为水和叔丁醇，溶剂的选择范围小，极大限制了冻干技术的大范围应用。另外，一般低温溶剂的升华速率不高，难以实现连续操作，从而限制了真空冷冻干燥方法的生产能力。液体冷冻过程能够将固体颗粒的性质限定，而后续的溶剂脱除需要改进和完善。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提供一种采用第二溶剂洗涤来替代通常真空冷冻干燥方法中的升华脱除溶剂的方法，制备出β型甘氨酸。
6.针对上述目的，本发明所采用的技术方案由以下步骤组成：
7.步骤1、将α型甘氨酸晶体溶于第一溶剂中，得到澄清的甘氨酸溶液；
8.步骤2、将甘氨酸溶液滴入到液氮中，得到球形的冷冻颗粒；所述第一溶剂为去离子水；
9.步骤3、将冷冻颗粒放入到第二溶剂中，进行快速搅拌洗涤；
10.步骤4、将洗涤彻底后的悬浊液进行过滤，滤饼在4～6℃下真空干燥，得到β型甘氨酸。
11.上述步骤1中，优选控制甘氨酸溶液的浓度为25～50g/100g去离子水。
12.上述步骤2中，所述冷冻颗粒的直径为1～3mm。
13.上述步骤3中，所述第二溶剂对甘氨酸晶体不溶，但较第一溶剂的熔点低30℃以上，两溶剂完全互溶。优选第二溶剂为甲醇、乙醇、丙酮中任意一种。进一步优选第二溶剂的温度低于第一溶剂的熔点10～25℃。
14.上述步骤3中，所述第二溶剂与第一溶剂的质量比为4～10:1。
15.本发明的有益效果如下：
16.1、本发明通过第二溶剂洗涤实现了冷冻颗粒中的第一溶剂脱除，洗涤时冷冻颗粒在低温下保持冷冻状态，颗粒中的第一溶剂组分迅速溶于第二溶剂，而冷冻颗粒内的溶质组分不溶于第二溶剂，会较好地保留有原冷冻颗粒时的物性状态，这与通常的真空冷冻干燥过程获得的固体产品品质相当，但过程时间大为缩短。
17.2、本发明对第一溶剂的挥发性要求不高，扩大了第一溶剂的可选范围，有助于考察更多的第一溶剂来促进产品改性。通常的真空冷冻干燥方法则要求溶剂必须易挥发，高熔点。
18.3、本发明方法可以获得常规方法不能获取的晶体，有利于发现潜在的新晶型。本发明还可以用来制备其他的晶体，不仅限于甘氨酸。
附图说明
19.图1是实施例1中溶液冷冻和反溶剂洗涤制得的甘氨酸的x
‑
射线衍射图谱。
具体实施方式
20.下面结合附图和实施例对本发明的技术方案进行详细说明，但本发明的保护范围不仅限于这些实施例。
21.实施例1
22.步骤1、将0.3g甘氨酸溶于1.0g 40℃的去离子水中，搅拌得到澄清的甘氨酸溶液。
23.步骤2、将步骤1的甘氨酸溶液用移液枪滴入到盛有液氮的不锈钢盘中，得到直径为2mm的冷冻颗粒。
24.步骤3、将步骤2的冷冻颗粒转移至5g
‑
20℃的乙醇中，恒温搅拌15min得到悬浮液。
25.步骤4、将步骤3的悬浮液过滤，滤饼在5℃下真空干燥，得到β型甘氨酸。
26.将所得样品采用x
‑
射线衍射仪进行表征，结果如图1所示。由图1可见，分别在2θ角为18
°
和24
°
处出现了明显的β型甘氨酸衍射峰，与文献(crystal growth&design 16(2016)1917
‑
1922)报道的共晶xrd衍射图基本符合，说明本发明方法成功制备出纯的β型甘氨酸。
27.实施例2
28.步骤1、将0.4g甘氨酸溶于1.5g 35℃的去离子水中，搅拌得到澄清的甘氨酸溶液。
29.步骤2、将步骤1的甘氨酸溶液用移液枪滴入到盛有液氮的不锈钢盘中，得到直径为2mm的冷冻颗粒。
30.步骤3、将步骤2的冷冻颗粒转移至6g
‑
25℃的乙醇中，搅拌15min得到悬浮液。
31.步骤4、将步骤3的悬浮液过滤，滤饼在5℃下真空干燥，得到纯的β型甘氨酸。
32.实施例3
33.步骤1、将0.3g甘氨酸溶于1.0g 40℃的去离子水中，搅拌得到澄清的甘氨酸溶液。
34.步骤2、将步骤1的甘氨酸溶液用移液枪滴入到盛有液氮的不锈钢盘中，得到直径为2mm的冷冻颗粒。
35.步骤3、将步骤2的冷冻颗粒转移至5g
‑
25℃的丙酮中，搅拌15min得到悬浮液。
36.步骤4、将步骤3的悬浮液过滤，滤饼在5℃下真空干燥，得到纯的β型甘氨酸。


技术特征：
1.一种溶液冷冻和反溶剂洗涤制备β型甘氨酸的方法，其特征在于由以下步骤组成：步骤1、将α型甘氨酸溶于第一溶剂中，得到澄清的甘氨酸溶液；所述第一溶剂为去离子水；步骤2、将甘氨酸溶液滴入到液氮中，得到球形的冷冻颗粒；步骤3、将冷冻颗粒放入到第二溶剂中，进行快速搅拌洗涤；步骤4、将洗涤彻底后的悬浊液进行过滤，滤饼在4～6℃下真空干燥，得到β型甘氨酸。2.根据权利要求1所述的溶液冷冻和反溶剂洗涤制备β型甘氨酸的方法，其特征在于：步骤1中，控制甘氨酸溶液的浓度为25～50g/100g去离子水。3.根据权利要求1所述的溶液冷冻和反溶剂洗涤制备β型甘氨酸的方法，其特征在于：步骤2中，所述冷冻颗粒的直径为1～3mm。4.根据权利要求1所述的溶液冷冻和反溶剂洗涤制备β型甘氨酸的方法，其特征在于：步骤3中，所述第二溶剂对甘氨酸不溶，但较第一溶剂的熔点低30℃以上，两溶剂完全互溶。5.根据权利要求4所述的溶液冷冻和反溶剂洗涤制备β型甘氨酸的方法，其特征在于：所述第二溶剂为甲醇、乙醇、丙酮中任意一种。6.根据权利要求4或5所述的溶液冷冻和反溶剂洗涤制备β型甘氨酸的方法，其特征在于：步骤3中，所述第二溶剂的温度低于第一溶剂的熔点10～25℃。7.根据权利要求1所述的溶液冷冻和反溶剂洗涤制备β型甘氨酸的方法，其特征在于：步骤3中，所述第二溶剂与第一溶剂的质量比为4～10:1。

技术总结
本发明公开了一种溶液冷冻和反溶剂洗涤制备β型甘氨酸的方法，采用第二溶剂洗涤来替代通常真空冷冻干燥方法中的升华脱除溶剂的方法，制备出β型甘氨酸。本发明通过第二溶剂洗涤实现了冷冻颗粒中的第一溶剂脱除，洗涤时冷冻颗粒中的第一溶剂组分迅速溶于第二溶剂，而冷冻颗粒内的溶质组分不溶于第二溶剂，会较好地保留有原冷冻颗粒时的物性状态，这与通常的真空冷冻干燥过程获得的固体产品品质相当，但过程时间大为缩短。且本发明对第一溶剂的挥发性要求不高，扩大了第一溶剂的可选范围，有助于考察更多的第一溶剂来促进产品改性。本发明方法可以获得常规方法不能获取的晶体，有利于发现潜在的新晶型，还可以用来制备其他的晶体，不仅限于甘氨酸。不仅限于甘氨酸。不仅限于甘氨酸。


技术研发人员：于秋硕 罗嘉琪 李俊俊 单跃 王颖晨 林凯 王勋涛 马晓迅
受保护的技术使用者：西北大学
技术研发日：2021.08.05
技术公布日：2021/11/4