[发明专利]一种以水合高岭石制备甘氨酸-高岭石插层复合物的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种制备甘氨酸-高岭石插层复合物的方法，尤其涉及一种以水合高岭石为前驱体，制备甘氨酸-高岭石插层复合物的方法。

背景技术

高岭土是一种重要的非金属矿产资源，主要由微小片状高岭石组成，工业上广泛用于造纸、陶瓷、油漆、橡胶、塑料、石油化工等领域。在高岭石层间插入一些药物分子，一直是高岭石行业研究的热点：高岭石具有优良的生物相容性、化学和热稳定性，而且资源丰富，价格便宜，高岭石层状结构中存在大量的羟基活性基团，能与进入其层间的分子结合。药物分子进入到高岭石层间后，能获得以下性能：（1）释放到环境中的药物浓度比较稳定，且维持在有效浓度范围内的时间较长。（2）进入到层间的药物分子可以保持很好的稳定性及活性,受环境影响小。（3）药物分子在层间大多呈单层分布，能够提高药物分子的溶解性和透过性。近年来，氨基酸类药物在疾病诊断、治疗或预防方面的应用成为了研究的重点。但此类药物存在以下特点：（1）结构复杂，理化性质不稳定，口服给药易受胃肠道pH、菌群及酶系统破坏，稳定性差；（2）分子量大，生物膜穿透性差,吸收困难，生物利用度低；（3）药理活性高；（4）生物半衰期短，体内清除率高。如果能将该类药物插层到高岭石层间，将避免该类药物存在的问题，提高其应用潜力。

由于高岭石的层间存在的氢键使得高岭石层与层间结合力较强，氨基酸分子很难进入高岭石的层间，目前已报道的只有几种极性较强的有机小分子如二甲基亚砜（DMSO）、甲酰胺 （FA）, N-甲基甲酰（NMF）、尿素、水合肼、醋酸钾等分子能够直接进入高岭石层间。药物分子只能通过置换已经进入到高岭石层间的极性小分子来达到插层的目的。但是前面提到的几种极性小分子都具有一定的毒性，如果用这些物质作为插层前驱体，将限制插层复合物在医药方面的用途。杜丕一等人研究制备了一种水合高岭石（专利，申请号201010599690.9，201210195865.9和论文：Chinese Journal of Inorganic Chemistry,27（6）2011,1121-1127），层间插层物为水分子，是一种绿色环保型的插层物，如果以水合高岭石作为插层前驱体，药物分子能通过置换高岭石层间的水分子而实现在层间插入氨基酸分子，在扩展氨基酸-高岭石插层复合物在医药领域的应用方面具有重要意义。

然而水合高岭石的层间隙尺寸约为0.12 nm，而已知的氨基酸分子的尺寸都远大于0.12 nm。显然解决较大的甘氨酸分子插入较小的水合高岭石层的空间并能够成功取代层间的水分子，已经成为能否解决氨基酸成功插入水合高岭石的关键。已有的研究发现，水合高岭石层间的水分子通过羟基以氢键的形式与层间的Si-O基团相键合。而氨基酸分子以两性分子形式存在，如最典型的甘氨酸分子，含有相应的羧酸根（COO^-）和氨基（NH₃⁺），同样能以氢键的形式与层间的基团成键。考虑到甘氨酸分子本身的极性比水分子强，且甘氨酸分子与高岭石层间基团形成的氢键作用也比水分子在高岭石层间形成的强，因而在合适的工艺条件下甘氨酸分子有望取代水合高岭石层间的水分子而形成甘氨酸/高岭石插层复合物。但是，由于层间水分子在一定条件下，在空气中也会脱嵌，显然当水分子过早在层间脱嵌，会导致高岭石层间距变小和回复到原始高岭石状态，如上所述,这时只有更强极性的一些小分子才有可能插入高岭石层间,因而氨基酸分子将无法插入。可见只有在工艺上成功控制在氨基酸分子与层间的水分子进行反应转换的同时使水分子顺利脱嵌,才有可能将氨基酸插入层间而形成甘氨酸/高岭石插层复合物。而这种控制的关键在于控制环境条件,使水分子不满足脱嵌条件但氨基酸分子能够越过反应势垒与层间水分子发生置换反应,从而达到取代层间水分子的目的。

本发明通过设计相关工艺,控制反应体系和环境，调制反应物的活性，实现了氨基酸嵌入并同时置换水分子,成功制备了氨基酸/高岭石插层复合物。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种以水合高岭石制备甘氨酸-高岭石插层复合物的方法。该方法利用无毒的水合高岭石，将极性较水分子略强，分子尺寸较小的甘氨酸分子，通过控制体系的物化特性和环境条件，保持在同一条件下层间水分子无法脱嵌而甘氨酸分子又有较高的与层间水分子发生反应的活性，经置换反应插入高岭石层间，获得甘氨酸-高岭石插层复合物。

本发明采用的技术方案的步骤如下：一种以水合高岭石制备甘氨酸-高岭石插层复合物的方法，包括以下步骤：

（1）将甘氨酸晶体置于水中经搅拌溶解，得到纯清的甘氨酸水溶液，溶液浓度控制在2~3 mol/L之间；