自组装单层上谷氨酸晶体的生长和晶型控制.pdf

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1、第27卷第12期应用化学VoI．27No．122010年12月CHINESEJOURNALOFAPPLIEDCHEMISTRYDec．2010自组装单层上谷氨酸晶体的生长和晶型控制赵新梅“王海水(中科学院长春应用化学研究所长春；华南理工大学化学与化工学院广州510640)摘要报道了谷氮酸晶体在，J一半胱氨酸自组装单层上的成核和生长。在一半胱氨酸单层的诱导作用下，通过改变溶液的pH值，可以制备出不同晶的，J一谷氨酸，这为控制谷氨酸的品型提供了一个简单的方法。在pH值为2．0和2．5条件下，可得到六边形片状的

2、B一谷氨酸，而在pH值为3．0和4．0时得到棱柱状的a晶体。XR

3、D结果表明，晶体内有少的卢一谷氨酸晶体出现，这可能来自于一谷氨酸的“二次成核”。关键词一谷氨酸，自组装单层，晶型控制，pH中图分类号：0743文献标识码：A文章编号：1000-0518(2010)12—1434-04DOl：10．3724／SP．J．1095．2010．001l6许多分子存在同质多晶现象，即一种化合物可能以2种或2种以上的晶体结构形式存在⋯。不同的晶体结构往往具有不同的物理性质，比如有不同的熔点、溶解度和稳定性等。因此，在生产或应用相关的晶体产品时，晶型的控制是非常重要的。]。谷氨酸(．氨基戊二酸)在生物体内的蛋白质代谢过程中占重要地位，参与动物、植物和

4、微生物中的许多重要化学反应。通常条件下，L．谷氨酸以Od．谷氨酸和J8一谷氨酸形式结晶。一和一谷氨酸属于相同空问群，但2种晶体内分子的构象不同]。它们属于正交晶系I)222．，O／晶体晶胞参数为n=1．028H1TI，b=0．8779nm，c=0．7068nm；13晶体晶胞参数为0=0．5159nm，b=I．73011111，c：0．6948nm。2种结构的分子构象可以用碳原子1、2、3、4和2、3、4、5定义和r22个扭转角来说明。结构Lf]，2个角分别是59．3。和68．3。；在结构中，2个角分别是一171．5。和一73．1o。O／一和卢一谷氨酸也具有不同的性质，谷

5、氨酸处于亚稳态，晶体多呈棱柱型。．谷氨酸处于稳态，多为针状晶体，在溶液中，只要时间充足和条件合适，亚稳态的一谷氨酸可以完全转化为热力学更稳定的』B一谷氨酸。在工业制备谷氨酸品体时，人们希望得到晶粒粗壮、密度大、纯度高、易于固液分离的OL晶体，尽量避免晶体的产生。但是，相同温度条件下，Ot晶体的溶解度大于口晶体的溶解度，也就是说晶体的过饱和度大于晶体的过饱和度，因此，有时析出晶体较为困难。同时，在溶液中晶体能够逐渐转化为晶体，这进一步导致容易产生晶体而不易得到O／晶体。在溶液中要得到亚稳态的O／晶体必须满足2个条件：1)抑制卢晶体的成核和生长；2)控制析出的晶体不转化为卢

6、晶体。增加温度，晶体转化为晶体的速率明显增加71。因此，为了有利于得到一谷氨酸，通常情况下，析出晶体实验在室温下进行。近l0年来，自组装单层被广泛用来诱导晶体的成核和生长。自组装单层能够影响晶体的成核、形貌、尺寸和取向。j。Dressier等⋯研究了谷氨酸在半胱氨酸自组装单层上的晶体生长情况，他们主要研究手性选择问题。本文研究了一谷氨酸在一半胱氨酸自组装单层的结晶情况。通过调整溶液的pH值，在自组装单层界面上结晶的，J一谷氨酸的晶型可以得到精确控制，这是利用自组装单层和溶液pH值来控制谷氨酸结晶类型的首次尝试。1实验部分1．1试剂和仪器三一半胱氨酸和一谷氨酸购自上海惠氏

7、制药公司。氢氧化钠，浓盐酸(37％～38％)，无水乙醇，浓硫2010-03432收稿，2010434—28修网罔家f{然科学基金(20873I36)资助项口通讯联系人：王海水，男，教授；E—mail：wanghsh@SCtl1．edu．en；研究方向：有序分子膜和晶体第l2期赵新梅等：白组装单层上谷氨酸晶体的生长和晶型控制酸(98％)和双氧水(30％)均为分析纯试剂。实验中所用的水均是经过Millipore系统二次纯化得到的巡纯水。XPS谱用英国Vacumm—Generators公司生产的VGScientificESCAMKII型光电子能谱仪测量得到，A1Ka射线(14

8、86．6eV)为射线源，分析室真空度为5×10Pa，以系统中污染碳为内标(C，=284．6eV)。晶体的形貌和尺寸在XL30ESEMFEG型扫描电子显微镜上测量得到，加速电压20kV。晶体的XRD由日本Rigaku生产的D／max2500衍射仪测得，以CuKot(A=0．15405nm)为辐射源，步长为0．02。。1．2实验过程用于制备自组装单层的载玻片首先在重铬酸钾洗液中浸泡3d，然后载玻片依次在水、超纯水、无水乙醇中超声清洗，用干燥的N气吹扫。最后通过真空等离子体溅射技术分别将厚度10nm的铬和厚度50nil3的金先后镀到载玻片上。金