[发明专利]一种水溶性L-半胱氨酸碳微球衍生物的制备方法

权利要求书

1.一种水溶性L-半胱氨酸碳微球衍生物的制备方法，其特征在于：使用的化学物质材料为：乙炔、二茂铁、氩气、甲苯、去离子水、L-半胱氨酸盐酸盐、无水乙醇、四丁基氢氧化铵、双氧水、氢氧化钠、硝酸，其组合用量如下：以克、毫升、厘米³为计量单位

乙炔：C₂H₂  10000cm³±100cm³

二茂铁：Fe(C₅H₅)₂  4.2g±0.1g

氩气：Ar 200000cm³±100cm³

L-半胱氨酸盐酸盐：2.0g±0.01g

氢氧化钠：NaOH 0.85g±0.01g

四丁基氢氧化铵：C₁₆H₃₇NO 1.0ml±0.01ml

甲苯：C₆H₅CH₃  400ml±10ml

去离子水：H₂O 10000ml±100ml

无水乙醇：CH₃CH₂OH 300ml±10ml

双氧水：H₂O₂  0.5ml±0.01ml

硝酸：HNO₃  10ml±0.5ml

制备方法如下：

(1)精选化学物质材料

对制备所需的化学物质材料要进行精选，并进行质量纯度控制：

乙炔：气态气体    99.5％

二茂铁：固态固体  98.0％

氩气：气态气体    99.5％ 

甲苯：液态液体  99.5％

L-半胱氨酸盐酸盐：固态固体  99.0％

氢氧化钠：固态固体  99.5％

四丁基氢氧化铵：液态液体  浓度20％

去离子水：液态液体  99.5％

无水乙醇：液态液体  99.5％

硝酸：液态液体  浓度64.5％

(1)制备碳微球

①制备碳微球在管式高温炉中进行；

②清洗石英管

打开石英管两端堵塞，用1000ml去离子水进行内壁灌洗，使其洁净，灌洗后晾干；

③配制前躯体甲苯+二茂铁混合溶液

称取甲苯40ml±0.5ml，二茂铁4.2g±0.1g置于烧杯中，用搅拌器搅拌5min，搅拌后成：甲苯+二茂铁混合溶液；

④将石英管置于管式高温炉内中部，用堵塞密封石英管两端，左端插入乙炔管、加液漏斗、氩气管，右端插入出气管；

⑤开启氩气瓶、氩气阀、氩气管，向石英管内输入氩气，驱除管内有害气体，氩气输入速度400cm³/min；

⑥开启加液漏斗加液阀，向石英管内加入前躯体甲苯+二茂铁混合溶液3ml；

⑦开启乙炔瓶、乙炔阀、乙炔管，向管内输入碳源：乙炔气体， 乙炔气体输入速度40cm³/min；

⑧氩气和乙炔气体的体积流量比为：10∶1；

⑨开启出气管；

⑩开启管式高温炉，加热石英管，温度由20℃开始升温，升温速度为20℃/min，升至1000℃±5℃，在此温度恒温、保温、静置20min±1min，使其进行化学反应、形态转换、生成产物；

化学反应式如下：

化学反应后，关闭管式高温炉加热器，关闭乙炔瓶、乙炔阀、乙炔管，在氩气保护下，使其随炉自然冷却至20℃±3℃；

冷却后，关闭氩气瓶、氩气阀、氩气管；

冷却后，在石英管壁上生成碳微球产物，即：黑色碳微球；

打开石英管两端堵塞，用长臂勺收集石英管内壁上的碳微球产物，备用；

(3)纯化处理碳微球

①将黑色碳微球0.1g置于烧杯中，然后加入硝酸10ml±0.5ml，然后置于电加热器上，开启电加热器，温度由20℃升至100℃±2℃，然后用搅拌器搅拌，时间300min±10min，搅拌后成：碳微球硝酸溶 液；

②关闭电加热器，使其自然冷却至20℃±3℃；

③真空抽滤

将碳微球硝酸溶液置于抽滤瓶上，在布氏漏斗中，用三层中速定性滤纸进行抽滤，滤纸上留存产物：碳微球滤饼，滤瓶中为硝酸废液；

④洗涤、过滤

将碳微球滤饼置于烧杯中，加入去离子水100ml，用搅拌器搅拌洗涤，然后置于过滤瓶上，用一层中速定性滤纸进行过滤，滤纸上留存产物滤饼；

洗涤、过滤重复进行五次；

⑤真空干燥

将产物滤饼置于石英产物舟中，然后置于真空干燥箱中干燥，干燥温度80℃±2℃，真空度0.09Pa，干燥时间2160min，干燥后为：碳微球粉末；

(4)制备水溶性L-半胱氨酸碳微球衍生物

①配制甲苯+碳微球混合溶液

将纯化后的碳微球0.06g、甲苯60ml置于烧杯中，用搅拌器搅拌10min，成：甲苯碳微球混合溶液；

②配制L-半胱氨酸盐酸盐+氢氧化钠+去离子水+无水乙醇四元混合溶液

将L-半胱氨酸盐酸盐2.0g±0.01g、氢氧化钠0.85g±0.01g、去离子水5ml±0.5ml、无水乙醇40ml±1ml置于烧杯中，用搅拌器搅拌 10min，成：四元混合溶液；

③在四口烧瓶中进行制备

在四口烧瓶上部依次插入四个滴液漏斗；在四个滴液漏斗中分别加入：

L-半胱氨酸盐酸盐+氢氧化钠+去离子水+无水乙醇四元混合溶液48ml±1ml；

甲苯+碳微球混合溶液60ml±1ml；

四丁基氢氧化铵1.0ml±0.01ml；

双氧水0.5ml±0.01ml；

并按上列顺序分别滴加；

滴加在20℃±1℃温度下进行；

在滴加过程中，用磁力搅拌皿搅拌，搅拌时间180min±2min；

在滴加过程中，各化学元素将发生化学反应，反应式如下：

式中：

式中：HOOC：羧基

HN：亚胺基

NH₂：氨基 

COOH：羧基

CHCH₂SSCH₂CH：二硫代二乙基

Na₂CO₃：碳酸钠

④分离有机相+无机相混合溶液

将有机相十无机相混合溶液置于高颈试瓶中，将高颈试瓶垂直静置，时间5min±0.5min；

静置后，无机相物质沉淀在试瓶底部，有机相物质悬浮在试瓶上部；

然后用吸管将有机相物质吸出，弃掉；

然后将无机相物质留存试瓶中；

⑤离心分离无机相物质五次

将高颈瓶中的无机相物质置于烧杯中，然后加入无水乙醇100ml，用搅拌器搅拌5min；

然后置于离心分离机的离心管中进行离心分离，离心机转速5000r/min，离心分离时间8min，离心分离后，上部为无水乙醇废液，弃掉，底部为黑色固体物质，即：L-半胱氨酸碳微球衍生物；

离心分离重复进行五次；

⑥去离子水洗涤、过滤五次

将黑色固体物质置于烧杯中，加入去离子水100ml，用搅拌器搅拌洗涤5min；

然后置于滴液漏斗中，用二层中速定性滤纸进行过滤，滤纸上留存产物滤饼，即：L-半胱氨酸碳微球衍生物产物滤饼； 

洗涤、过滤重复进行五次；

⑦真空干燥

将产物滤饼置于石英产物舟中，然后置于真空干燥箱中进行真空干燥，干燥温度为80℃±2℃，真空度为0.09Pa，干燥时间为2160min；

真空干燥后，得最终产物，即：外包覆、棕黑色、水溶性L-半胱氨酸碳微球衍生物固体粉末；

(5)检测、化验、分析、表征

对制备的水溶性L-半胱氨酸碳微球衍生物的形貌、色泽、成分、化学性能进行检测、化验、分析、表征；

用Y-2000型X-射线仪进行X射线衍射分析；

用JSM-6700F型冷场发射电子显微镜进行外观形貌分析；

用FTS-165红外光谱仪进行红外吸收图谱分析；

结论：最终产物为：棕黑色、外包覆、水溶性L-半胱氨酸碳微球衍生物固体粉末；

粉末粒径为：400-500nm；

(6)储存

对制备的棕黑色产物储存于无色透明的玻璃容器中，置于阴凉、干燥、洁净环境，要防水、防潮、防晒、防酸碱盐侵蚀，储存温度20℃±3℃，相对湿度≤10％。

2.根据权利要求1所述的一种水溶性L-半胱氨酸碳微球衍生物的制备方法，其特征在于：所述的水溶性L-半胱氨酸碳微球衍生物的制备，是以乙炔气体为碳源，以氩气为载气和保护气体，以二茂 铁为催化剂，以甲苯为溶剂，以硝酸为碳微球溶剂和纯化剂，以L-半胱氨酸盐酸盐为碳微球水溶性包覆剂，以四丁基氢氧化铵为相转移剂，以双氧水为氧化剂，以无水乙醇为沉析剂，以去离子水为清洗剂、洗涤剂和溶解剂，以氢氧化钠为酸碱度调节剂。