γ-氨基丁酸多晶型与溶剂化物研究及其结晶工艺优化

摘要

γ-氨基丁酸是哺乳动物神经系统中一种重要的抑制性神经递质，生理功能众多，在食药行业中应用广泛。目前，γ-氨基丁酸的国内生产工艺流程繁琐、耗能严重，制得的产品纯度低、质量差。因此，本文对现有的结晶生产工艺进行了优化，以提高过程收率、产品纯度和提升产品质量。本文还对γ-氨基丁酸的多晶型和溶剂化物行为进行了研究，为优势晶型的筛选制备及形态调控提供理论基础。 首先，分别采用添加剂诱导法、混合悬浮法在纯水体系中制备得到了γ-氨基丁酸的一种新晶型和一种半水合物，并且应用偏光显微镜、P-XRD、TGA、DSC、固体拉曼等手段对γ-氨基丁酸的多晶型和溶剂化物进行了表征分析。采用缓慢蒸发法在纯水体系中培养得到了γ-氨基丁酸晶型Ⅰ的单晶，并应用S-XRD进行了单晶解析，确定其为单斜晶系，空间群为 P21/c。采用在线拉曼监测和间隔取样测P-XRD的方式，对γ-氨基丁酸的晶型Ⅰ和半水合物之间的溶剂介导转晶过程进行了定性研究，确定了速率控制步骤是稳定晶型的成核与生长。 其次，采用动态法之激光检测，测定了γ-氨基丁酸晶型Ⅰ在纯水、水+甲醇、水+乙醇体系中的溶解度，发现溶解度都和温度呈正相关关系，但随温度相对变化幅度不大；在两种混合溶剂中，溶解度还随甲醇（或乙醇）含量的增大而急剧地减小。采用多种热力学方程对溶解度数据进行了关联拟合，其中在纯水中Apelblat方程的拟合程度最好，在两种混合溶剂中都是 CNIBS/R-K方程的拟合程度最好。通过“状态函数法”，将溶解过程假设为加热、熔化、冷却、混合等四个步骤，并计算了溶液的混合热力学，发现γ-氨基丁酸在三种体系中的混合过程均为自发进行、吸热、熵驱动。 最后，研究了添加剂对γ-氨基丁酸的乙醇溶析结晶过程中油析现象的影响，限定了主要因素谷氨酸钠的浓度范围。建立了“减压蒸发+降温冷却+反溶剂溶析”的耦合结晶工艺，考察了出晶方式、蒸发过程、乙醇溶析过程、冷却过程以及后续的离心、洗涤等操作对γ-氨基丁酸结晶过程和产品的影响，优化了结晶工艺条件。经优化后的工艺，其一次结晶收率大于85%，产品纯度大于95%，基本不结块，色泽呈淡黄色或白色，主粒径在150μm~200μm，粒度分布集中，松密度为0.35g/mL左右、振实密度为0.45g/mL左右，休止角为35°左右，流动性良好。 以上研究内容尚未见诸国内外文献报道。

目录

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第一章 绪论

1.1 γ-氨基丁酸简介

1.2 国内外研究现状

1.3 本文研究内容

第二章 γ-氨基丁酸的多晶型和溶剂化物的制备、表征及转化

2.1 文献综述

2.2 实验研究

2.3 结果与讨论

2.4 本章小结

第三章 γ-氨基丁酸的结晶热力学

3.1 文献综述

3.2 实验研究

3.3 结果与讨论

3.4 本章小结

第四章 γ-氨基丁酸的结晶工艺优化

4.1 文献综述

4.2 实验研究

4.3 结果与讨论

4.4 本章小结

第五章 结论与建议

5.1 结论

5.2 建议

参考文献

附录

发表论文和参加科研情况说明

致谢