一种单晶异亮氨酸螯合物晶体及其制备方法与流程

本发明饲料添加剂领域，尤其涉及一种异亮氨酸螯合物晶体及其制备方法

背景技术：

1、异亮氨酸，又名异白氨酸或2-氨基-3-甲基戊酸，化学式为c6h13no2，属脂肪族中性氨基酸的一种，有旋光性，是人体必需氨基酸之一。在修复肌肉方面，异亮氨酸是最有效的一种支链氨基酸，能够更快的分解转化为葡萄糖，有效防止肌肉组织受损，也能与亮氨酸合作进行肌肉修复、控制血糖，并给身体组织提供能量；同时，异亮氨酸还能够提高生长激素的产量，并帮助燃烧内脏脂肪。

2、铜是动物体内一种重要的微量元素，参与血管和骨骼形成，维持正常的血管弹性和骨骼强度，对骨细胞、胶原和弹性蛋白形成都不可缺少；铜作为金属酶组成部分直接参与体内多种物质代谢，有利于血红蛋白的合成和红细胞的成熟；铜参与色素形成与神经调节，参与色素代谢和维持毛皮的正常色泽和形状，对中枢神经系统有一定的影响。缺铜可引起赖氨酸氧化酶的活性降低，导致结缔组织弹性蛋白和胶原纤维交联障碍、成熟迟缓等问题，也会导致血管、骨骼等组织脆性增加，降低血管弹性和骨骼强度，更严重的，可致脑组织萎缩灰质和白质退行性病变，神经原减少、嗜睡、心律不齐、运动受到限制。

3、因此，异亮氨酸与铜均为动物生活所必须的组成部分，需要在饲养过程中针对动物身体情况进行添加和补充。然而，无机铜源直接添加可能会导致饲料其它的营养成分遭到破坏，也会存在残铜的排放问题。针对这一缺陷，将铜源与其它成分螯合调配进行添加是一种改善思路。目前，关于异亮氨酸铜螯合物的合成研究还处于起步阶段，国内没有相关专利发表，也并未提供过明确的晶体结构、晶胞参数以及氨基酸和铜的配位情况，使氨基酸微量元素的应用陷入了盲目区，离工业化应用更是还有很长距离。因此，提供一种杂质含量少，产品纯度高，副产物少，晶型好，适合工业化生产的异亮氨酸铜螯合物的制备方法，对于饲料添加剂领域意义重大。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是目前缺乏异亮氨酸铜螯合物的研究，克服以上背景技术中提到的不足和缺陷，提供一种单晶异亮氨酸螯合物晶体及其制备方法。

2、为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

3、一种单晶异亮氨酸螯合物晶体，所述单晶异亮氨酸螯合物晶体化学式为cu(c6h12no2)2·h2o，化学结构式如下：

4、

5、本发明将异亮氨酸与铜源螯合，不仅可以改善无机铜源对饲料中营养成份的破坏，同时也可以提高异亮氨酸的吸收效果，减少铜的排放，达到高效低排的目的。

6、优选的，所述单晶异亮氨酸螯合物晶体的晶胞参数为α＝90°，β＝107.742(3)°，γ＝90°。

7、在本发明提供的单晶异亮氨酸螯合物晶体结构中，每个cu2+与两个异亮氨酸配体和一个h2o配体形成五配位的变形四方锥构型，h2o配体位于四方锥顶点，而两个异亮氨酸配体处在四方锥赤道平面上，具有顺式构型。

8、在同一个技术构思下，本发明还提供一种单晶异亮氨酸螯合物晶体的制备方法，包括以下步骤：

9、将异亮氨酸加入水中并搅拌溶解，加入碱反应生成异亮氨酸盐，再将异亮氨酸盐加入铜盐溶液中反应，反应完成后过滤结晶，得到异亮氨酸铜螯合物晶体。

10、将异亮氨酸盐加入铜盐溶液中，异亮氨酸盐能迅速在铜盐溶液中扩散，异亮氨酸中两个配位原子迅速获取铜离子进行配位反应，生产异亮氨酸铜双齿螯合物；将铜盐加入异亮氨酸盐溶液中，铜盐的活跃速度较慢，反应难以进行，且接触面的铜离子周围氢氧根离子过高，易生成氢氧化铜，阻止了目标产物的形成。

11、优选的，所述将异亮氨酸盐加入铜盐溶液中反应时控制反应体系的温度为70℃-90℃，ph值为7-9，反应时间为1h-3h。温度保持在合适的范围内，提供适当的活化能，使溶液中的配位体和金属离子有足够的碰撞机会，发生配位反应。ph值保持在一定的范围内，使溶液中氢氧根离子保持在合适的范围内，有利于异亮氨酸羧基和氨基与铜离子进行配位。

12、反应温度与反应体系的ph值对反应影响很大。温度太低，反应能量不够，反应很难进行，温度太高，容易生产副反应；ph值太低，溶液中质子浓度过高，抢占了氨基酸中羧基和氨基基团中配位原子的孤对电子，使配位原子无法与铜离子进行配位，不能进行配位反应；ph值过高，溶液中的氢氧根离子过高，与溶液中的铜离子反应形成氢氧化铜，无法得到目标产物。本发明通过严格控制反应温度与反应体系的ph值，可以保证反应过程副反应少，产品纯度高，晶体产品结构稳定性好。

13、优选的，所述铜盐包括硫酸铜、硝酸铜、碳酸铜，氯化铜、碱式氯化铜或碱式碳酸铜中的一种或多种；所述铜盐的质量用量为异亮氨酸质量的80％-130％。

14、优选的，所述碱包括氢氧化钠和/或氢氧化钾，所述碱的质量用量为异亮氨酸质量的15％-30％。

15、优选的，所述将异亮氨酸加入水中并搅拌溶解具体为：将异亮氨酸加入水中先进行超声溶解，然后升温至70℃-90℃搅拌溶解，搅拌速度为80rpm-150rpm，搅拌时间10min-30min。

16、优选的，所述过滤温度为70℃-90℃，过滤和结晶方法具体包括：先用布氏漏斗抽滤，收集滤液，将滤液用乙醇与水的混合溶剂挥发法结晶。

17、优选的，所述挥发法结晶包括以下步骤：向盛装滤液的容器中加入乙醇与水的混合溶剂，再用封口膜封住容器，在封口膜上戳洞后静置放置，通过扩散法挥发得到异亮氨酸铜螯合物晶体。

18、在同一个技术构思下，本发明还提供一种单晶异亮氨酸螯合物晶体的应用，所述单晶异亮氨酸螯合物晶体用于饲料添加剂，每吨饲料中的添加量以单晶异亮氨酸螯合物晶体中的铜元素含量计为40ppm～80ppm。

19、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

20、(1)本发明提供的异亮氨酸铜螯合物单晶结构明确，每个cu2+与两个异亮氨酸配体形成双五元环螯合结构，性质稳定，具有独特的单晶图谱信息，对研究该异亮氨酸铜螯合物的性质具有更明确的指向性；且本发明提供的异亮氨酸铜螯合物应用在饲料添加剂领域，能够起到明显的改善动物营养的效果。

21、(2)本发明提供了一种异亮氨酸铜螯合物的制备方法，对铜源、反应计量比、反应温度和时间都进行了调配，能够通过配位反应成功制备得到晶型稳定的异亮氨酸铜螯合物，反应转化率高，条件温和可控，适合工业化生产；

22、(3)本发明提供的异亮氨酸铜螯合物的制备方法中溶剂水可循环使用，无污水、废水排放，安全环保。

技术特征：

1.一种单晶异亮氨酸螯合物晶体，其特征在于，所述异亮氨酸螯合物晶体的化学式为cu(c6h12no2)2·h2o，化学结构式如下：

2.如权利要求1所述的单晶异亮氨酸螯合物晶体，其特征在于，所述单晶异亮氨酸螯合物晶体的晶胞参数为α＝90°、β＝107.742(3)°、γ＝90°。

3.一种如权利要求1-2任一项所述单晶异亮氨酸螯合物晶体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

4.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述将异亮氨酸盐加入铜盐溶液中反应时控制反应体系的温度为70℃-90℃，ph值为7-9，反应时间为1h-3h。

5.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述铜盐包括硫酸铜、硝酸铜、碳酸铜，氯化铜、碱式氯化铜或碱式碳酸铜中的一种或多种，所述铜盐的质量用量为异亮氨酸质量的80％-130％。

6.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述碱包括氢氧化钠和/或氢氧化钾，所述碱的质量用量为异亮氨酸质量的15％-30％。

7.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述将异亮氨酸加入水中并搅拌溶解具体为：将异亮氨酸加入水中先进行超声溶解，然后升温至70℃-90℃搅拌溶解，搅拌速度为80rpm-150rpm，搅拌时间10min-30min。

8.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述过滤温度为70℃-90℃，过滤结晶方法具体包括：先用布氏漏斗抽滤，收集滤液，将滤液用乙醇与水的混合溶剂挥发法结晶。

9.如权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述挥发法结晶包括以下步骤：向盛装滤液的容器中加入乙醇与水的混合溶剂，再用封口膜封住容器，在封口膜上戳洞后静置放置，通过扩散法挥发得到异亮氨酸铜螯合物晶体。

10.一种单晶异亮氨酸螯合物晶体的应用，其特征在于，所述单晶异亮氨酸螯合物晶体用于饲料添加剂，每吨饲料中的添加量以单晶异亮氨酸螯合物晶体中的铜元素含量计为40ppm～80ppm。

技术总结本发明提供一种单晶异亮氨酸螯合物晶体及其制备方法和应用，所述异亮氨酸螯合物晶体的化学式为Cu(C<subgt;6</subgt;H<subgt;12</subgt;NO<subgt;2</subgt;)<subgt;2</subgt;·H<subgt;2</subgt;O，制备方法包括：将异亮氨酸加入水中并搅拌溶解，加入碱反应生成异亮氨酸盐，再将异亮氨酸盐加入铜盐溶液中反应，反应完成后过滤结晶，得到异亮氨酸铜螯合物晶体。本发明提供的异亮氨酸铜螯合物单晶结构明确，每个Cu<supgt;2+</supgt;与两个异亮氨酸配体形成双五元环螯合结构，性质稳定，具有独特的单晶图谱信息，应用在饲料添加剂领域，能够起到明显的改善动物营养的效果。技术研发人员：周婷婷,刘莉,夏赞钦,苏军受保护的技术使用者：长沙兴嘉生物工程股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/18