本發(fā)明屬于化學(xué)領(lǐng)域，具體涉及一種鹵化膽堿及其衍生物單晶的制備方法。

背景技術(shù)：

鹵化膽堿及其衍生物（如氯化膽堿、溴化膽堿、碘化膽堿、氯化乙酰膽堿等），在養(yǎng)殖業(yè)中是一種常見(jiàn)的飼料添加劑，可刺激產(chǎn)蛋產(chǎn)仔及增重；在種植業(yè)中是一種植物光合作用促進(jìn)劑，對(duì)產(chǎn)量增加有明顯效果；在醫(yī)藥行業(yè)，尤其是動(dòng)物醫(yī)學(xué)中，可用于治療脂肪肝和肝硬化；在化工行業(yè)中更是一種合成有機(jī)化工產(chǎn)品的重要原料。鹵化膽堿及其衍生物在多領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。

高品質(zhì)的鹵化膽堿及其衍生物是合成高品質(zhì)產(chǎn)品的保證。目前工業(yè)生產(chǎn)的鹵化膽堿及其衍生物產(chǎn)品多為普通晶體或晶體粉末，極易潮解，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(mǎn)足人類(lèi)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。現(xiàn)有溶劑揮發(fā)法制備鹵化膽堿及其衍生物單晶具有產(chǎn)品生產(chǎn)隨機(jī)性大，產(chǎn)品品質(zhì)也很難保證，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)模化生產(chǎn)等缺點(diǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是現(xiàn)有技術(shù)存在的普通晶體產(chǎn)品品質(zhì)低，單晶體生產(chǎn)具有很大的隨機(jī)性且難以規(guī)模化工業(yè)生產(chǎn)等難題，提供了一種無(wú)水鹵化膽堿及其衍生物單晶的制備方法。

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

一種無(wú)水鹵化膽堿及其衍生物單晶的制備方法，包括以下步驟：

（1）分別按比例稱(chēng)取鹵化膽堿或其衍生物、醇醚化合物（組成二元體系）或醇醚化合物與多元醇混合物（組成三元）；

（2）將步驟（1）中的醇醚化合物或醇醚化合物與多元醇混合物放入反應(yīng)器中升溫至70~90℃，加入鹵化膽堿或其衍生物，恒溫反應(yīng)直至生成均一透明的低共熔溶劑；

（3）將步驟（2）中所得低共熔溶劑程序降溫至15℃，然后保持15℃老化一段時(shí)間直至不再有單晶析出；

（4）過(guò)濾，清洗，真空干燥，得到無(wú)水鹵化膽堿或其衍生物單晶。

進(jìn)一步地，所述步驟（4）中的所述無(wú)水鹵化膽堿及其衍生物單晶的化學(xué)式為r1r2r3nch2ch2or4⁺x^—，其中r1為甲基或乙基，r2為甲基或乙基，r3為甲基、乙基、丙基或丁基，r4為氫、乙?；⒈；蚨□；瑇為氯、溴或碘。

進(jìn)一步地，所述步驟（1）中的醇醚化合物為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、丙基、丁基中的一種。

進(jìn)一步地，所述步驟（1）中的所述多元醇為ho(ch2)noh或聚乙二醇中的一種，其中n為1~10的整數(shù)。

進(jìn)一步地，所述步驟（1）中，所述醇醚化合物或醇醚化合物與多元醇混合物的物質(zhì)的量為鹵化膽堿或其衍生物的物質(zhì)的量的1~3倍。

進(jìn)一步地，所述步驟（1）中醇醚化合物與多元醇混合物中醇醚化合物與多元醇的物質(zhì)的量比為1：1~1：3。

進(jìn)一步地，所述步驟（2）的恒溫反應(yīng)時(shí)間為40~90min。

進(jìn)一步地，所述步驟（3）中的程序降溫為在90~70℃的范圍按照0.2~0.6℃/min降溫，在70~55℃范圍按照0.6~1.2℃/min降溫，在55~15℃范圍按照1.2~1.5℃/min降溫。優(yōu)選地，所述步驟（3）中的程序降溫為在90~70℃的范圍按照0.5℃/min降溫，在70~55℃范圍按照0.9℃/min降溫，在55~15℃范圍按照1.2℃/min降溫。

本發(fā)明制得無(wú)水鹵化膽堿及其衍生物低共熔溶劑，并采用低共熔溶劑法制備了無(wú)水鹵化膽堿及其衍生物單晶。根據(jù)該物質(zhì)的理化特性，在制備方法中通過(guò)綜合考慮溶解溫度、析晶降溫速率和反應(yīng)物配比等條件，成功制得無(wú)水鹵化膽堿及其衍生物單晶。溶解及析晶溫度一方面影響單晶產(chǎn)品的品質(zhì)，另一方面影響產(chǎn)品的收率。以氯化膽堿為例，室溫下氯化膽堿粗品不溶于醚，也很難溶于具有羥基的乙二醇單甲醚。但二者在70~90℃水浴中加熱2～3h后，可生成均一透明的低共熔溶劑。再利用程序降溫析出無(wú)水氯化膽堿單晶。在降溫過(guò)程中，降溫速率過(guò)快不能出現(xiàn)單晶，或單晶的品質(zhì)不高。降溫速率過(guò)慢推動(dòng)力不足，生產(chǎn)效率低。優(yōu)化后確定制備無(wú)水氯化膽堿單晶的降溫程序?yàn)樵?0~70℃的范圍按照0.5℃/min降溫，在70~55℃范圍按照0.9℃/min降溫，在55~15℃范圍按照1.2℃/min降溫。反應(yīng)物配比包括鹵化膽堿及其衍生物、醇醚化合物及多元醇的物質(zhì)的量的比主要影響了反應(yīng)物間化學(xué)鍵的結(jié)合方式和化學(xué)穩(wěn)定性，優(yōu)化后醇醚類(lèi)化合物或醇醚混合物的物質(zhì)的量是鹵化膽堿或其衍生物的物質(zhì)的量的1~3倍，其中醇醚化合物與多元醇的物質(zhì)的量的比為1：1~1：3。

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，在緩和的工藝條件下可得到無(wú)水鹵化膽堿及其衍生物單晶，且單晶產(chǎn)品光、熱等穩(wěn)定性好，不易吸濕、潮解且不易結(jié)塊。本發(fā)明工藝產(chǎn)品品質(zhì)穩(wěn)定，操作簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成本低，溶劑難揮發(fā)污染小，醇醚化合物及多元醇可循環(huán)利用。綜上所述，采用本發(fā)明的技術(shù)方案成功制備無(wú)水鹵化膽堿及其衍生物單晶。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為無(wú)水氯化膽堿單晶晶體結(jié)構(gòu)圖；

圖2為無(wú)水氯化膽堿單晶晶胞圖；

圖3為無(wú)水氯化膽堿單晶x射線(xiàn)粉末衍射圖；

圖4普通氯化膽堿與無(wú)水氯化膽堿單晶x射線(xiàn)粉末衍射對(duì)比圖；

圖5普通氯化膽堿與無(wú)水氯化膽堿單晶熱重對(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(zhuān)業(yè)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明專(zhuān)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

氯化膽堿與醇醚類(lèi)化合物類(lèi)制備單晶的實(shí)施例。

取普通氯化膽堿17.13g與醇醚類(lèi)化合物中的乙二醇單甲醚17.13g放入反應(yīng)器中，恒溫90℃反應(yīng)至反應(yīng)物全部溶解，直至生成均一透明的低共熔溶劑，停止加熱；在90℃保持50min后程序降溫至15℃，在90~70℃的范圍按照0.5℃/min降溫，在70~55℃范圍按照0.9℃/min降溫，在55~15℃范圍按照1.2℃/min降溫，直至不再有晶體析出。過(guò)濾清洗后，得到的濾餅經(jīng)真空干燥，得到無(wú)水氯化膽堿單晶，整個(gè)結(jié)晶過(guò)程需要1.5h，過(guò)濾后的母液重復(fù)使用。將得到的無(wú)水氯化膽堿單晶在空氣中放置24h后無(wú)結(jié)塊產(chǎn)生，吸水量測(cè)定為2.58wt%，遠(yuǎn)低于普通市售的吸水量21.86wt%。

實(shí)施例2

氯化膽堿與醇醚類(lèi)混合物類(lèi)制備單晶的實(shí)施例。

分別取普通氯化膽堿固體13.9g、丙二醇單甲醚溶液18.03g與乙二醇16.28g。先將反應(yīng)器升溫至80℃。將三種物質(zhì)放入反應(yīng)器混合，恒溫80℃反應(yīng)至反應(yīng)物全部溶解后停止加熱。在80℃保持50min后程序降溫至15℃，在80~70℃的范圍按照0.2℃/min降溫，在70~55℃范圍按照0.9℃/min降溫，在55~15℃范圍按照1.2℃/min降溫，直至不再有晶體析出。過(guò)濾清洗后，得到的濾餅經(jīng)真空干燥，得到無(wú)水氯化膽堿單晶，整個(gè)結(jié)晶過(guò)程需要2h，過(guò)濾后的母液重復(fù)使用。將得到的無(wú)水氯化膽堿單晶在空氣中放置24h后無(wú)結(jié)塊產(chǎn)生，吸水量測(cè)定為0.83wt%，遠(yuǎn)低于普通市售的吸水量21.86wt%。

實(shí)施例3

氯化膽堿的衍生物氯化乙酰膽堿與醇醚類(lèi)化合物類(lèi)制備單晶的實(shí)施例。

分別取普通氯化乙酰膽堿固體18.17g、乙二醇單甲醚溶液18.67g。先將反應(yīng)器升溫至75℃。將兩種物質(zhì)放入反應(yīng)器混合，恒溫75℃反應(yīng)至反應(yīng)物全部溶解后停止加熱。在75℃保持50min后程序降溫至15℃，在75~70℃的范圍按照0.6℃/min降溫，在70~55℃范圍按照0.9℃/min降溫，在55~15℃范圍按照1.2℃/min降溫，直至不再有晶體析出。過(guò)濾清洗后，得到的濾餅經(jīng)真空干燥，得到無(wú)水氯化乙酰膽堿單晶，整個(gè)結(jié)晶過(guò)程需要3h，過(guò)濾后的母液重復(fù)使用。將得到的無(wú)水氯化乙酰膽堿單晶在空氣中放置24h后無(wú)結(jié)塊產(chǎn)生，吸水量測(cè)定為1.58wt%，遠(yuǎn)低于普通市售的吸水量18.44wt%。

實(shí)施例4

氯化膽堿的衍生物氯化丙酰膽堿與醇醚類(lèi)混合物類(lèi)制備單晶的實(shí)施例。

分別取普通氯化丙酰膽堿固體18.17g、乙二醇單甲醚溶液18.67g與丙三醇15.80g。先將反應(yīng)器升溫至85℃。將兩種物質(zhì)放入反應(yīng)器混合，恒溫85℃反應(yīng)至反應(yīng)物全部溶解后停止加熱。在85℃保持50min后程序降溫至15℃，在85~70℃的范圍按照0.5℃/min降溫，在70~55℃范圍按照0.6℃/min降溫，在55~15℃范圍按照1.2℃/min降溫，直至不再有晶體析出。過(guò)濾清洗后，得到的濾餅經(jīng)真空干燥，得到無(wú)水氯化丙酰膽堿單晶，整個(gè)結(jié)晶過(guò)程需要1h，過(guò)濾后的母液重復(fù)使用。將得到的無(wú)水氯化丙酰膽堿單晶在空氣中放置24h后無(wú)結(jié)塊產(chǎn)生，吸水量測(cè)定為1.06wt%，遠(yuǎn)低于普通市售的吸水量15.92wt%。

實(shí)施例5

溴化膽堿的衍生物溴化丙酰膽堿與醇醚類(lèi)混合物類(lèi)制備單晶的實(shí)施例。

分別取普通氯化溴化丙酰膽堿固體20.35g、乙二醇單甲醚溶液16.80g與丙三醇19.20g。先將反應(yīng)器升溫至70℃。將兩種物質(zhì)放入反應(yīng)器混合，恒溫70℃反應(yīng)至反應(yīng)物全部溶解后停止加熱。在70℃保持50min后程序降溫至15℃，在70~55℃范圍按照1.2℃/min降溫，在55~15℃范圍按照1.2℃/min降溫，直至不再有晶體析出。過(guò)濾清洗后，得到的濾餅經(jīng)真空干燥，得到無(wú)水溴化丙酰膽堿單晶，整個(gè)結(jié)晶過(guò)程需要1.5h，過(guò)濾后的母液重復(fù)使用。將得到的無(wú)水溴化丙酰膽堿單晶在空氣中放置24h后無(wú)結(jié)塊產(chǎn)生，吸水量測(cè)定為0.77wt%，遠(yuǎn)低于普通市售的吸水量16.55wt%。

實(shí)施例6

碘化膽堿與醇醚類(lèi)化合物類(lèi)制備單晶的實(shí)施例。

分別取普通碘化膽堿固體25.10g、丙二醇單甲醚溶液18.40g與丙二醇16.50g。先將反應(yīng)器升溫至90℃。將兩種物質(zhì)放入反應(yīng)器混合，恒溫90℃反應(yīng)至反應(yīng)物全部溶解后停止加熱。在90℃保持50min后程序降溫至15℃，在90~70℃的范圍按照0.5℃/min降溫，在70~55℃范圍按照0.9℃/min降溫，在55~15℃范圍按照1.5℃/min降溫，直至不再有晶體析出。過(guò)濾清洗后，得到的濾餅經(jīng)真空干燥，得到無(wú)水碘化膽堿單晶，整個(gè)結(jié)晶過(guò)程需要1.5h，過(guò)濾后的母液重復(fù)使用。將得到的無(wú)水碘化丙酰膽堿單晶在空氣中放置24h后無(wú)結(jié)塊產(chǎn)生，吸水量測(cè)定為2.30wt%，遠(yuǎn)低于普通市售的吸水量20.10wt%。

下面對(duì)實(shí)施例1制得的無(wú)水氯化膽堿單晶產(chǎn)品分別進(jìn)行晶體結(jié)構(gòu)和熱穩(wěn)定性分析。

圖1和圖2所示為實(shí)施例1制得的無(wú)水氯化膽堿單晶產(chǎn)品的單晶衍射結(jié)構(gòu)圖和晶包圖，單晶產(chǎn)品的最終可靠因子為r1=0.0248，wr2=0.0861，差值fourier圖上的最高峰和最低峰分別為0.306和-0.278e/?³，每個(gè)單晶晶胞包括四分子氯化膽堿，所得晶體學(xué)數(shù)據(jù)如表1所示。

表1.無(wú)水氯化膽堿單晶學(xué)數(shù)據(jù)

。

圖2所示為實(shí)施例1制得的無(wú)水氯化膽堿單晶產(chǎn)品x射線(xiàn)粉末衍射圖；圖4所示為普通氯化膽堿與實(shí)施例1制得的無(wú)水氯化膽堿單晶的x射線(xiàn)粉末衍射對(duì)比圖，可確定該產(chǎn)品與普通無(wú)水氯化膽堿多晶體有明顯區(qū)別，產(chǎn)品圖譜峰清晰尖銳，證實(shí)產(chǎn)品為高品質(zhì)，結(jié)晶度好的單晶產(chǎn)品。圖5為無(wú)水氯化膽堿單晶和普通氯化膽堿的熱重譜圖。在330℃時(shí)由于水分蒸發(fā)，譜圖開(kāi)始出現(xiàn)失重，在330℃~370℃范圍內(nèi)，無(wú)水氯化膽堿單晶和普通氯化膽堿發(fā)生熱裂解，出現(xiàn)明顯失重。無(wú)水氯化膽堿單晶發(fā)生熱裂解的初始溫度為350℃，在370℃時(shí)失重率達(dá)到最大。普通氯化膽堿熱裂解的初始溫度為330℃，在350℃時(shí)失重率達(dá)到最大。由熱重譜圖分析結(jié)果可知無(wú)水氯化膽堿單晶的熱穩(wěn)定性?xún)?yōu)于普通氯化膽堿。

由圖1-5分析結(jié)果可知實(shí)施例1制得的產(chǎn)品為無(wú)水氯化膽堿單晶，按照本發(fā)明方法制得的無(wú)水氯化膽堿單晶具有單晶品質(zhì)高，熱穩(wěn)定性好的優(yōu)點(diǎn)。其它實(shí)施例所得單晶產(chǎn)品的品質(zhì)、熱穩(wěn)定性等都明顯優(yōu)于市售產(chǎn)品，這里不再一一贅述。

通過(guò)比較實(shí)施例1~6，說(shuō)明本專(zhuān)利方法制備無(wú)水氯化膽堿及其衍生物單晶具有品質(zhì)高、光、熱等穩(wěn)定性好，不易吸濕、潮解且不易結(jié)塊。本發(fā)明工藝產(chǎn)品品質(zhì)穩(wěn)定，操作簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成本低，溶劑難揮發(fā)污染小，醇醚化合物及多元醇可循環(huán)利用。本發(fā)明方法具有很好的經(jīng)濟(jì)、環(huán)境和社會(huì)效益。