γ-氨基丁酸多晶型与溶剂化物研究及其结晶工艺优化

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1、γ-氨基丁酸多晶型与溶剂化物研究及其结晶工艺优化PolymorphismandSolvateofγ-AminobutyricAcidandCrystallizationProcessOptimization学科专业化学工程作者姓名赵凯飞指导教师侯宝红副教授天津大学化工学院二零一七年五月独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津大学或其他教育机构的学位或证书而使

2、用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日摘要γ-氨基丁酸

3、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

4、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

5、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

6、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。关键词：γ-氨基丁酸，晶型制备与转化，溶解度，混合热力学，油析，工艺优化III

7、ABSTRACTγ-Aminobutyricacidisanimportantinhibitoryneurotransmitterinmammaliannervoussystem.Withnumerousphysiologicalfunctions,itiswidelyusedinpharmaceuticalandfoodindustry.Atpresent,thedomesticprocesstoproduceγ-aminobutyricacidistootedious,leadingtosev

8、ereenergyconsumption,lowpurityandquality.Inordertoimprovetheprocessyield,productpurityandquality,theexistingproductionprocesswasoptimizedwiththeoreticalanalysisandexperimentalresearch.Besides,astudyonpolymorphicandsolvatebehaviorofγ-aminobutyr