一種檸檬酸鋅三水合物的合成方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種有機酸鹽水合物的合成方法，更具體地涉及一種檸檬酸鋅三水合 物的催化合成方法，屬于有機化工合成領域。
【背景技術】
[0002] 鋅是人體所需的微量元素之一，人體缺鋅會導致發(fā)育遲緩、創(chuàng)傷愈合不良等嚴重 問題，現(xiàn)有的補鋅劑主要有硫酸鋅、醋酸鋅、葡糖糖酸鋅等。除此以外，檸檬酸鋅也是一種十 分常用的有機補鋅劑，其具有對胃部的刺激性小、鋅含量高等優(yōu)點，能夠有效增強人體的消 化吸收功能。檸檬酸鋅一般含有兩個結晶水，現(xiàn)有技術中也常見二水合物的制備工藝報道。 由于檸檬酸鋅三水合物[(C 6H5O7)2Zn3 · 3H20]與檸檬酸鋅二水合物相比，具有更加優(yōu)異的流 動性而易于存儲，其更適合于日化產品中對水分保持的要求，作為添加劑也不會因結塊而 影響其使用。因而，檸檬酸鋅三水合物日益受到人們的普遍重視與關注。
[0003] 迄今為止，現(xiàn)有技術中有關檸檬酸鋅的制備工藝有多種，例如：
[0004] CN101935274A的專利申請報道了一種藥用檸檬酸鋅的制備方法，其技術方案為： 采用檸檬酸加水溶解，濾液升溫至38-42? ;氧化鋅與蒸餾水配制成混懸液；將混懸液加入 到上述濾液中，40-48°C保溫反應，經過濾、結晶、洗滌等后處理步驟制備得到檸檬酸鋅，產 品收率最高達87%。
[0005] 尹繼廣等（"食品添加劑-檸檬酸鋅的合成與分析"，化工時刊，2006, 20, 38-39) 公開了一種檸檬酸鋅二水合物的制備方法，其將檸檬酸加水溶解，水浴加熱至70°C，分批加 入堿式碳酸鋅攪拌反應2h，趁熱抽濾，濃縮干燥得產品。
[0006] 蔣金芝等（"檸檬酸鋅的合成與結構分析"，化學反應工程與工 藝，1997, 13, 72-76)公開了一種檸檬酸鋅的制備方法，其采用如下工藝：將檸檬酸加水溶 解，分批加入氧化鋅，于60°C水浴加熱攪拌反應2h，趁熱過濾，濾液經減壓濃縮至原來體積 的1 /3，加入適量乙醇，室溫靜置結晶、過濾、洗滌、干燥，得產品。
[0007] 盡管現(xiàn)有技術中已經存在多種的檸檬酸鋅的合成方法，但這些方法往往涉及的是 二水合物的制備工藝，但有關檸檬酸鋅三水合物的直接合成卻鮮有報道。
[0008] 此外，現(xiàn)有的檸檬酸鋅三水合物也尚未見相關的合成工藝。因而，開發(fā)新型、高效 的檸檬酸鋅三水合物的合成方法對食品、藥品添加劑領域有著重要的意義
[0009] 基于對上述各種因素的充分考量，本發(fā)明人通過對文獻的調研和大量的實驗探 索，旨在提供一種檸檬酸鋅三水合物的合成方法，該方法通過使用合適的催化體系，加快了 反應進程，同時達到了高收率、高純度的目的，充分滿足了當前日化、藥物等領域對檸檬酸 鋅三水合物的大量需求。

【發(fā)明內容】

[0010] 針對上述現(xiàn)有技術中所列出的存在的諸多缺陷，本發(fā)明人在付出了大量的創(chuàng)造性 勞動后，經過深入研宄，從而提出了一種檸檬酸鋅三水合物的合成方法，進而完成了本發(fā) 明。
[0011] 具體而言，第一個方面，本發(fā)明涉及一種檸檬酸鋅三水合物的合成方法，所述方 法包括：向反應釜內加入檸檬酸和去離子水，攪拌升溫至55-65?，然后向其中加入鋅化合 物，所述鋅化合物加入完畢后，再加入催化劑和助劑，攪拌升溫進行反應，反應完畢經離心、 過濾，將所得固體依次進行水洗、無水乙醇洗滌，最后充分真空干燥，即得檸檬酸鋅三水合 物。
[0012] 在本發(fā)明的所述合成方法中，所述檸檬酸與去離子水的質量比為1:2-5,例如可為 1:2、1:3、1:4 或 1:5〇
[0013] 在本發(fā)明的所述合成方法中，加入梓檬酸和去離子水后，攪拌升溫至55_65°C，例 如為 55°C、60°C或 65°C。
[0014] 在本發(fā)明的所述合成方法中，所述鋅化合物為碳酸鋅、硝酸鋅中的任意一種。
[0015] 在本發(fā)明的所述方法中，所述催化劑為4-叔丁基-杯[4]芳烴（CAS號即化學登 記號為60705-62-6)或冠醚類化合物。
[0016] 其中，4-叔丁基-杯[4]芳烴是非常公知的一種化合物，例如可采用南京安培化 工科技有限公司生產的4-叔丁基-杯[4]芳烴；所述冠醚類化合物例如可為12-冠-4、 15-冠-5、18-冠-6 或二苯并-18-冠-6。
[0017] 所述催化劑最優(yōu)選為4-叔丁基-杯[4]芳徑。
[0018] 在本發(fā)明的所述方法中，助劑為1-乙烯基-3- 丁基咪唑溴化鹽、1-乙烯基-3-乙 基咪唑溴化鹽、1-乙烯基-3- 丁基咪唑氯化鹽、1-乙烯基-3-乙基咪唑氯化鹽中的任意一 種，優(yōu)選為1-乙烯基-3-乙基咪唑溴化鹽、1-乙烯基-3-乙基咪唑氯化鹽中的任意一種。
[0019] 在本發(fā)明的所述方法中，所述檸檬酸和鋅化合物的摩爾比為1:3. 5-4,例如可為 1:3. 5、1:3. 6、1:3. 7、1:3. 8、1:3. 9 或 1:4。
[0020] 在本發(fā)明的所述方法中，所述催化劑的摩爾用量為檸檬酸摩爾用量的2-3%，例如 可為 2%、2. 5%或 3%。
[0021] 在本發(fā)明的所述方法中，所述助劑的摩爾用量為檸檬酸摩爾用量的5-8%，例如可 為 5%、6%、7%、8%〇
[0022] 在本發(fā)明的所述方法中，加入催化劑和助劑后，攪拌升溫進行反應，反應溫度為 75-85°〇，例如為75°〇、80°〇或85°〇。
[0023] 在本發(fā)明的所述方法中，反應時間為5_10分鐘，例如可為5分鐘、6分鐘、7分鐘、8 分鐘、9分鐘或10分鐘。
[0024] 第二個方面，本發(fā)明涉及通過上述方法合成得到的檸檬酸鋅三水合物。
[0025] 如上所述，本發(fā)明提供了 一種檸檬酸鋅三水合物的合成方法，在該方法中，本發(fā)明 人進行了大量的實驗設計與探索，首次創(chuàng)造性地采用微空穴反應環(huán)境來制備檸檬酸鋅三水 合物，增強了物料間的反應接觸。同時，通過采用烯基咪唑鹽作為催化助劑而有效地調節(jié)了 反應微環(huán)境，大大促進了非均相反應的進行，實現(xiàn)了工藝簡單、反應迅速以及收率高、產品 專一的目的，取得了令人驚訝的技術效果。該方法新穎、高效而適合于大規(guī)模的工業(yè)化生 產，必將能充分滿足當前食品、藥品添加劑領域對于三水合檸檬酸鋅的廣泛需求，極具市場 化前景和工業(yè)應用潛力。
【具體實施方式】
[0026] 下面通過具體的實施例對本發(fā)明進行詳細說明，但這些例舉性實施方式的用途和 目的僅用來例舉本發(fā)明，并非對本發(fā)明的實際保護范圍構成任何形式的任何限定，更非將 本發(fā)明的保護范圍局限于此。
[0027] 實施例1
[0028] 向反應釜內加入檸檬酸和去離子水，攪拌升溫至55°C，然后向其中加入碳酸鋅，加 入完畢后，再加入催化劑4-叔丁基-杯[4]芳烴和助劑1-乙烯基-3-乙基咪唑溴化鹽，攪 拌升溫至75°C，并在該溫度下攪拌反應10分鐘，反應完畢經離心、過濾，將所得固體依次進 行水洗、無水乙醇洗滌，最后充分真空干燥，即得檸檬酸鋅三水合物，收率為99. 1% (以檸 檬酸計）。
[0029] 其中，檸檬酸與去離子水的質量比為1:2,檸檬酸與碳酸鋅