[发明专利]戊二胺己二酸盐及其晶体

说明书

本发明涉及一种生物基材料尼龙56的单体戊二胺己二酸盐，及其晶体结构，及其结晶粉末，及其制备方法。所述的戊二胺己二酸盐是戊二胺二价阳离子与己二酸二价阴离子以摩尔比为1∶1的方式结合而成的常温下呈现固体状态的盐。其晶体结构为C₁₁H₂₄N₂O₄·nH₂O，单斜晶系，C2/c空间群，β＝116.121(3)°，晶胞体积晶胞内分子数Z＝4。其结晶粉末的堆积密度大于0.20g/mL，所述制备方法包括：从含有溶解的戊二胺和己二酸的溶液中结晶出含有结晶水的戊二胺己二酸盐，从所述溶液中分离出晶体，和干燥所分离的晶体，得到堆积密度大于0.20g/mL的结晶粉末。

技术领域

本发明属于生物基材料技术领域，具体地说，是涉及生物基尼龙56的单体戊二胺己二酸盐，及其晶体结构、及其结晶粉末，以及其制备方法。

背景技术

尼龙(聚酰胺，PA)是一种重要的纺织化学纤维材料，全球PA产量在600万吨左右，并以每年5.4％的速度增长，预计到2020年全球尼龙市场将达到437亿美元，中国的消费量占全球尼龙产量的30％，然而纺织行业存在污染重、利润低等问题，亟待转型升级。目前，用于生产尼龙的单体主要通过化学加工获得，是化石资源的衍生物，随着化石资源的日渐枯竭以及人们环保意识的加强，开发以生物质为原料的纤维，从资源和环境两方面都符合社会发展的趋势。

生物基尼龙56(聚戊二胺己二酸)是由生物基戊二胺(1-5-Diaminopentane，又名尸胺(Cadaverine)和石油基己二酸聚合而成的合成材料，其纤维在吸湿性、可染性、舒适度、弹性、耐磨性和阻燃性等方面均展示了极其优异的性能，其性能媲美甚至超越了经典的石油基尼龙-66和尼龙-6，因此在降落伞、飞机轮胎帘子布、军服等领域都有较好应用前景(张晨，东华大学学报，2016)。生物基尼龙-56的合成原理如式III所示：

生物基尼龙56当前的制备思路基本是：先制得戊二胺，而后购买己二酸，将两种组分放在一起，由专门的聚合公司负责聚合，而后再进行纺丝应用(CN201610428399.2)。比如，当前Toray与Ajinomoto的合作方式，Ajinomoto公司通过发酵和酶催化技术先制的戊二胺，Toray公司则负责将从市场上买来的己二酸与Ajinomoto制得的戊二胺反应生成高聚物，而后再纺丝制造出生物基尼龙56纤维。

聚合材料的性能直接影响到纺丝产品的效果，而聚合材料的性能又受到聚合单体纯度的影响，对部分杂质十分敏感，比如赖氨酸，醇类，含有羟基的色素等。而戊二胺的制备方法基本上是以赖氨酸为底物，以赖氨酸发酵液或者直接的成品赖氨酸盐酸盐为出发点，在赖氨酸脱羧酶(E.C.4.1.1.18)或者可以产赖氨酸脱羧酶的菌(比如蜂房哈夫尼菌)的作用下制得，而后经过分离纯化获得纯品戊二胺，如式IV所示(CN201180010538.5，CN201310755027.7)。这里的分离纯化方式基本上为蒸馏或先萃取后蒸馏的方式，比较容易引入醇类等杂质(CN201380075176.7)。

另一方面，戊二胺在常温下呈液态，具有尸腐气味，挥发性较强，相对于固体原料而言，在运输和使用过程中带来不便；再者，聚合过程中要求戊二胺和己二酸的摩尔比优选1∶1，对于含有少量杂质的液体戊二胺以及工业级的己二酸而言，在工艺操作过程中保持等摩尔比有一定的困难。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种戊二胺与己二酸等摩尔比的高纯度的戊二胺己二酸盐结晶粉末，并提供一种由戊二胺和己二酸两组分化合物来生产戊二胺己二酸结晶盐的制备工艺，和一种盐的晶体结构。如此一来，既改变了产品形态，消除了产品气味，使其便于运输和使用，也改善了产品纯度和稳定性，保证了戊二胺和己二酸在等摩尔比的条件下参与反应，使其可以直接用于聚合。聚合反应示意公式V如下：