一种蛋氨酸螯合钙的制备方法

摘要

一种蛋氨酸螯合钙的制备方法是以苯磺酸为催化剂，加入L-蛋氨酸和无水乙醇，利用携水剂将水带出反应体系，制备成L-蛋氨酸酯化物；再将L-蛋氨酸酯化物和无机钙盐混合、超声、分散，在20-60℃下反应，加入无水乙醇萃取，真空抽滤分离，低温陈化结晶，得到由L-蛋氨酸氨基结构中的氮原子和硫原子为配体与中心金属钙离子进行络合形成结构为六元环的蛋氨酸螯合钙，通过红外、热重和XRD证实，本发明方法所制备的六元环螯合结构，不同于传统的五元环氨基酸金属螯合钙，具有工艺路线简单、易于操作、产物结构稳定、产率纯度高以及成本低的特点，用于食品、饲料添加剂和保健品药物。

权利要求

1.一种蛋氨酸螯合钙的制备方法，该方法是以L-蛋氨酸和无水乙醇为原料，苯磺酸为催化剂制备L-蛋氨酸酯化物，再加入携水剂苯，将水带出反应体系，经乙酸乙酯结晶得到L-蛋氨酸酯化物；然后将L-蛋氨酸酯化物和无机钙混合，超声波分散，在20-60℃下反应，再加入无水乙醇结晶，低温陈化，真空抽滤得到L-蛋氨酸螯合钙。

2.如权利要求1所述的方法，其所述方法包括如下步骤：

(1)按物质的量比L-蛋氨酸∶苯磺酸∶乙醇∶苯为1∶1.3∶6∶11进行混合；

(2)将反应温度加热至60-80℃，反应1-3h，再将反应温度加热至77℃，维持2-5h，冷却，得到产物；

(3)在产物中加入30-50mL乙酸乙酯，在0-10℃下静置10-12h进行结晶，得到L-蛋氨酸酯化物；

(4)将无机钙与上述合成的L-蛋氨酸酯化物按1-5∶1的物质的量比，在室温下超声波分散20min后，在20-60℃恒温水浴反应1-2h，无水乙醇结晶，置于0-4℃陈化10-24h，真空抽滤，得到L-蛋氨酸螯合钙。

3.如权利要求1或2所述的方法，所述的无机钙为氯化钙、磷酸钙、碳酸钙和硫酸钙中的一种。

说明书

一种蛋氨酸螯合钙的制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种蛋氨酸螯合钙的制备方法，尤其是一种先将L-蛋氨酸制备成L-蛋氨酸酯化物，再利用L-蛋氨酸酯化物与无机钙制备成六元环蛋氨酸螯合钙的制备方法，用于食品、饲料添加剂和保健品药物。

背景技术

[0002] 钙是人体必需的微量元素之一，补钙已成为人类必不可少的健康条件之一。

[0003] 现有大量的补钙制品，多数为钙盐，如磷酸钙、碳酸钙、葡萄糖酸钙、醋酸钙、乳酸钙等。这些钙添加剂具有生物体吸收差、元素之间存在拮抗作用，具有一定的毒副作用，不能满足生物体生长的需要。与这些钙盐比较，氨基酸的螯合钙易于吸收，安全无毒。已成为了补钙制品的首选。公开报道的以天门冬氨酸和氧化钙为原料应用高压流体纳米磨合成氨基酸鳌合钙，天冬氨酸和氯化钙为原料制备天冬氨酸鳌合钙，有无机钙离子为原料应用离子交换法制备亮氨酸钙制品，这些氨基酸螯合钙大多数是N-O五元环结构。

[0004] L-蛋氨酸是含硫的生命必需氨基酸，体内吸收后先形成S-腺苷蛋氨酸，提供合成胆碱所需的甲基。如果缺少L-蛋氨酸，体内容易缺少胆碱容易得肝炎，肝硬化，脂肪肝等疾病。单独补充L-蛋氨酸受胃肠道pH值、无机离子、蛋白酶等拮抗作用稳定性变差。如果以L-蛋氨酸为载体与非金属无机钙络合制备成易消化吸收、抗干扰、毒性小的L-蛋氨酸钙，补充钙元素的同时也能补充生物体所必需的L-蛋氨酸，本发明基于这种思想，进一步发明了一种制备蛋氨酸螯合钙的方法。

发明内容

[0005] 本发明提供一种蛋氨酸螯合钙的制备方法，其目的是以L-蛋氨酸为载体将无机钙转变成有机物的一种六元环L-蛋氨酸螯合钙，使得人体补钙和L-蛋氨酸融为一体，进一步改善人体所需元素结构。

[0006] 基于上述目的，本发明制备的一种蛋氨酸螯合钙的制备方法，是先以L-蛋氨酸和无水乙醇为原料，苯磺酸为催化剂制备L-蛋氨酸酯化物，苯作为酯化反应携水剂，通过乙酸乙酯结晶，得到L-蛋氨酸酯化物；再将这种L-蛋氨酸酯化物和无机钙进行混合，超声波分散，在温度为20-60℃下反应1-2h，加无水乙醇萃取，0-4℃陈化10-24h，真空抽滤得到L-蛋氨酸螯合钙。其所述方法包括如下步骤：

[0007] 首先、按物质的量比L-蛋氨酸∶苯磺酸∶乙醇∶苯为1∶1.3∶6∶11进行混合；

[0008] 第二、将反应温度加热至60-80℃，反应1-3h，再将反应温度加热至77℃，维持2-5h，冷却，得到产物；

[0009] 第三、在所得产物中加入30-50mL乙酸乙酯，在0-10℃下静置10-12h进行结晶，得到L-蛋氨酸酯化物；

[0010] 最后、将无机钙与上述合成的L-蛋氨酸酯化物按1-5∶1的物质的量比，在室温下超声波对其分散20min后，再在20-60℃恒温水浴反应1-2h，利用无水乙醇结晶，置于0-4℃陈化10-24h，真空抽滤得到L-蛋氨酸钙。

[0011] 其中，所加入无机钙物质的量与L-蛋氨酸酯化物物质的量比为1-5∶1；所述的无机钙为氯化钙、磷酸钙、碳酸钙和硫酸钙中的一种。

[0012] 本发明上述方法所制备的蛋氨酸螯合钙不同于现有的五元环氨基酸金属螯合钙，且制备时苯磺酸以L-蛋氨酸酯化物形式参加反应，反应后产生的苯磺酸可作为水解反应的催化剂，无需再加入其它的酸进行水解，且水解后得到一定量的乙醇，对产物结晶时只需要再加入少量的结晶剂即可，这样苯磺酸既可以作为酯化反应的催化剂又可以作为水解反应的催化剂；乙醇既可以作为羧基的保护剂又可作为对产物的结晶剂，减少了实验使用试剂，且不破坏L-蛋氨酸结构，合成路线简单、易于操作、产物结构稳定、产率和纯度高、成本低。

附图说明

[0013] 图1是本发明蛋氨酸螯合钙P1在显微镜下放大40倍的形貌图；

[0014] 图2是本发明产物P2在显微镜下放大40倍的形貌图；

[0015] 图3是本发明不同样品红外光谱吸收图；

[0016] 图4是本发明产物P1热重分析图；

[0017] 图5是本发明产物P2热重分析图；

[0018] 图6是本发明产物P1 XRD分析图；

[0019] 图7是本发明产物P2 XRD分析图。

具体实施方式

[0020] 本发明制备一种蛋氨酸螯合钙的方法是以苯磺酸为催化剂，加入L-蛋氨酸及无水乙醇，苯作为酯化反应携水剂，在60～80℃将水和苯以共沸物的形式带出反应体系，经乙酸乙酯结晶得到L-蛋氨酸酯化物；再将L-蛋氨酸酯化物和无机钙按一定比例进行混合，超声波分散，在温度为20-60℃下反应1-2h，加入少量的乙醇进行萃取，低温陈化10-24h，真空抽滤后得到L-蛋氨酸螯合钙。其所述方法步骤如下：

[0021] (一)按照L-蛋氨酸∶苯磺酸∶乙醇∶苯为1∶1.3∶6∶11(物质的量比)的比例进行混合；

[0022] (二)将反应温度加热至60-80℃，反应1-1.5h，继续加热反应温度至77℃，保温3-4h，冷却，得到产物；

[0023] (三)在产物中加入30-50mL乙酸乙酯，将其置于0-10℃下结晶10-12h，得到L-蛋氨酸酯化物，产率可达83.8％。反应式为：

[0024]

[0025] (四)将无机钙与上述合成的L-蛋氨酸酯化物按1-5∶1的物质量比，在室温下超声波对其分散20min后，再在20-60℃恒温水浴反应1-2h，加入30mL无水乙醇，置于0-4℃陈化10-24h，真空抽滤得到L-蛋氨酸螯合钙P1产物(六元环)产率可达50-60％。反应式为：

[0026]

[0027] 上述制备方法中，选择苯作为酯化反应携水剂，在70℃左右将水和苯以共沸物的形式一起带出反应体系，经乙酸乙酯结晶得到纯净的L-蛋氨酸酯化物。反应不需要无水条件和氮气保护，以苯作为携水剂，与酯化过程中产生的水共沸，形成沸点低于乙醇的共沸液，将反应产生的水带出体系，从而促进酯化反应正向移动，提高酯化率。

[0028] 所述方法中加入无机钙物质的量与L-蛋氨酸酯化物物质的量比为1-5∶1。

[0029] 所述方法中无机钙剂为氯化钙、磷酸钙、碳酸钙和硫酸钙中的任意一种。

[0030] 所述方法中利用酸水解后加入少量的萃取剂，产物没有副产物残留。

[0031] 本发明以蛋氨酸氨基的氮原子和硫原子为配体与金属钙离子进行络合，形成较为稳定的六元环螯合钙，不同于已有的氨基酸螯合物制备方法是以氨基上的N原子及羧基上的O原子为络合配体与金属离子进行螯合形成的是五元环，并且制备时苯磺酸以蛋氨酸酯化物形式参加反应，反应后产生的苯磺酸可作为水解剂，不需要再加入其它的酸进行水解，且水解后得到一定量的乙醇，对产物结晶时只需要再加入少量的结晶剂即可，这样苯磺酸既可以作为催化剂又可以作为水解剂；乙醇既可以作为羧基的保护剂又可作为对产物的结晶剂，减少了实验使用试剂，且不破坏L-蛋氨酸结构，合成路线具有快速、成本低等特点。

[0032] 本发明方法对设备要求低、过程简单，所用乙醇可以重复利用，产物不用分离，易于操作。

[0033] 为了证实实验结果，称取与上述相同质量的L-蛋氨酸，直接加入一定质量的无机钙，按照与上述实验步骤(四)条件进行反应，采用有机溶剂乙醇萃取生成物，低温陈化10-24h，经真空抽滤得到L-蛋氨酸钙P2产物(五元环)。

[0034] 对本发明技术得到的产物P1和产物P2通过偏光显微镜、红外光谱仪和热重分析仪和XRD等手段进行了分析。形貌分析结果如图1、2；红外分析如图3；热重分析如图4、5；XRD分析如图6、7所示。

[0035] 从图1、2中可以看到以L-蛋氨酸酯化物为原料合成所得的L-蛋氨酸钙(P1)为片状结晶体，且其片状结构微小均匀，以L-蛋氨酸为原料直接合成所得的L-蛋氨酸钙产物(P2)为针状型晶体。

[0036] 图3可以看出原料L-蛋氨酸，L-蛋氨酸酯化物1745cm-1附近出现明显的酯基吸收-1峰，同时在1550cm 附近仍然存在着较为明显的-NH2变形振动吸收峰。将产物P1与L-蛋氨酸酯化物相比较可以发现，L-蛋氨酸酯化物的酯基特有吸收峰在产物P1中已经完全消-1
失，取而代之的是2112cm 附近-NH2与金属离子所形成的特有吸收峰，而产物P2在这一区-1
域也有着较为明显的络合特征吸收峰。在3000cm 附近这段区域，-CH3和-CH2的伸缩振动宽频特征峰一直明显存在。

[0037] 从图4中可以看到产物P1的失重率最大温度为270.2℃，从图5中可以看出产物P2的失重率最大温度为273.1℃。

[0038] 由XRD图谱可以看到：产物P1在5.78、23.32、29.28、35.34四个角度的存在明显的吸收峰，计算的：θ＝5.9252，I＝6352，B＝0.1172.取λ＝0.15406nm，则Dc＝0.89λ/BCosθ＝1.1762；产物P2在5.84、23.28、29.24、35.28四个角度的存在明显的吸收峰，计算的：θ＝5.9108，I＝4291，B＝0.1290.取λ＝0.15406nm，则Dc＝0.89λ/BCosθ＝1.0686，两种L-蛋氨酸钙的θ、B、I不同。

[0039] 下面用实施例进一步对本发明的具体实施方式作出详细说明：

[0040] 实施例1

[0041] 将2.4gL-蛋氨酸和5mL无水乙醇混合，然后加入3.1g苯磺酸固体，充分摇匀使其完全溶解。然后将33mL苯加入上述溶液中，将反应温度加热至67℃，反应1.5h，继续加热反应温度至77℃，在此温度下保持3h，再在冷却后得产物中加入30mL乙酸乙酯，将其在4℃下静置、结晶10h，得到L-蛋氨酸酯化物，产率为80.8％。

[0042] 用25mL蒸馏水将上述制备的2.10gL-蛋氨酸酯化物溶解，调节pH为5.1，加入1.33g氯化钙在室温下超声波(40Hz)分散20min，在50℃水浴中加热，搅拌2h，反应后降至室温，加入30mL无水乙醇低温下放置24h有沉淀结晶。然后减压抽滤，得到1.11g白色片状L-蛋氨酸螯合钙。

[0043] 实施例2

[0044] 将3.2gL-蛋氨酸和7mL无水乙醇混合，然后加入4.05g苯磺酸固体，充分摇匀使其完全溶解。然后将42mL苯加入上述溶液中，将反应温度加热至68℃，反应1h，继续加热反应温度至77℃，在此温度下保持3h，再在冷却后得产物中加入40mL乙酸乙酯，将其在10℃下静置、结晶12h，得到L-蛋氨酸酯化物，产率为83.1％。。

[0045] 用25mL蒸馏水将上述制备的2.6gL-蛋氨酸酯化物溶解，调节pH为5.2，加入2.25g碳酸钙混合在室温下超声波(40Hz)分散20min，在40℃水浴中加热，搅拌2h，反应后降至室温，加入30mL的乙醇低温下放置10h有沉淀结晶。然后减压抽滤得到1.31g白色片状L-蛋氨酸螯合钙。

[0046] 实施例3

[0047] 将5.1gL-蛋氨酸和10mL无水乙醇混合，然后加入6.5g苯磺酸固体，充分摇匀使其完全溶解。然后将68mL苯加入上述溶液中，将反应温度加热至75℃，反应1.5h，继续加热反应温度至77℃，在此温度下保持4h，再在冷却后得产物中加入50mL乙酸乙酯，将其在0℃下静置、结晶11h，得到L-蛋氨酸酯化物，产率为83.4％。

[0048] 用25mL蒸馏水将上述制备的3.98gL-蛋氨酸酯化物溶解，调节pH为5.0，加入8.07g硝酸钙混合，室温下超声波(40Hz)分散20min，在60℃水浴中加热，搅拌2h，反应后降至室温，加入30mL无水乙醇低温下放置10h有沉淀结晶，然后减压抽滤得到白色片2.03g状L-蛋氨酸螯合钙。

[0049] 实施例4

[0050] 将1.6gL-蛋氨酸和5mL无水乙醇混合，然后加入2.02g苯磺酸固体，充分摇匀使其完全溶解。然后将21mL苯加入上述溶液中，将反应温度加热至68℃，反应1.5h，继续加热反应温度至747℃，在此温度下保持3h，再在冷却后得产物中加入30mL乙酸乙酯，将其在4℃下静置、结晶10h，得到L-蛋氨酸酯化物，产率为82.5％。

[0051] 用25mL蒸馏水将上述制备的1.3gL-蛋氨酸酯化物溶解，调节pH为5.3，加入1.15g磷酸钙和1.3gL-蛋氨酸酯化物混合，室温下超声波(40Hz)分散20min，在30℃水浴中加热，搅拌2h，反应后降至室温，加入30mL无水乙醇，低温下放置24h有沉淀结晶。然后减压抽滤，得到0.78g白色片状L-蛋氨酸螯合钙。

[0052] 实施例5

[0053] 将7.45gL-蛋氨酸和14.6mL无水乙醇混合，然后加入8.4g苯磺酸固体，充分摇匀，使其完全溶解。然后将100mL苯加入上述溶液中，将反应温度加热至70℃，反应1.5h，继续加热反应温度至77℃，在此温度下保持2h，再在冷却后得产物中加入30mL乙酸乙酯，将其置于4℃下结晶10h，得到L-蛋氨酸酯化物，产率为83.2％。

[0054] 用25mL蒸馏水将上述制备的5.8gL-蛋氨酸酯化物溶解，调节pH为5.1，加入3.32g氯化钙混合，室温下超声波(40Hz)分散20min，在30℃水浴中加热，搅拌2h，反应后降至室温，加入30mL无水乙醇，低温下放置20h有沉淀结晶。然后减压抽滤，得到3.13g白色片状L-蛋氨酸螯合钙。

[0055] 实施例6

[0056] 将9.1gL-蛋氨酸和20mL无水乙醇混合，然后加入10.04g苯磺酸固体，充分摇匀使其完全溶解。然后将120mL苯加入上述溶液中，将反应温度加热至65℃，反应3h，继续加热反应温度至77℃，在此温度下保持3h，再在冷却后得产物中加入50mL乙酸乙酯，将其在4℃下静置、结晶11h，得到L-蛋氨酸酯化物，产率为83.8％。。

[0057] 用25mL蒸馏水将上述制备的5.4gL-蛋氨酸酯化物溶解，调节pH为5.2，加入10.6g碳酸钙混合在室温下超声波(40Hz)分散20min，在60℃水浴中加热，搅拌2h，反应后降至室温，加入30mL的乙醇低温下放置15h有沉淀结晶。然后减压抽滤得到2.97g白色片状L-蛋氨酸螯合钙。