葡萄糖酸钙制备的实验研究

杨银萍，李子静，周 琳, 王红波*

(1 临沂大学，山东 临沂 276000；2 山东医学高等专科学校)

葡萄糖酸钙既是一种药物，又是一种精细化学品。作为药物，可以促进骨骼及牙齿钙化，维持神经和肌肉正常兴奋，可用于由于血钙降低引起的手足抽搐症及荨麻疹等疾病的治疗[1]；作为精细化学品，可以用作食品添加剂、水质稳定剂和水泥助剂。葡萄糖酸钙的工业生产方法主要有金属催化法和发酵法等[2]。实验室常用的制备方法是用过氧化氢或溴水将葡萄糖氧化为葡萄糖酸，然后再与碳酸钙反应生成葡萄糖酸钙。通常溴水氧化葡萄糖会引入杂质Br-，金属催化过氧化氢氧化葡萄糖酸钙容易引入金属离子，引入的杂质离子难以除去，导致葡萄糖酸钙纯度和含量下降。单独使用过氧化氢氧化葡萄糖的方法可以避免杂质离子的引入，但收率偏低，产品颜色较深，急需实验改进。

1 材料与方法

1.1主要试剂 葡萄糖(AR)、30%过氧化氢(AR)、碳酸钙(AR)、无水乙醇(AR)、去离子水。

1.2实验方法

1.2.1葡萄糖酸的制备 称取9.0 g (0.05 mol)葡萄糖，置于100 ml圆底烧瓶中，加入去离子水10 ml，加入磁子搅拌，油浴加热，保温反应，缓慢滴加30%的过氧化氢15.5 ml(0.15 mol)，控制滴加时间为20 min，继续保温反应，得到无色透明葡萄糖酸溶液，停止加热，自然冷却至50℃待用。

1.2.2葡萄糖酸钙的制备 称取5.0 g(0.05 mol)碳酸钙粉末，分批加入葡萄糖酸溶液中，剧烈搅拌，开始有大量气泡生成，油浴保温60℃反应，直至葡萄糖酸完全反应，无CO2气体生成为止，减压过滤，得到无色澄清透明的葡萄糖酸钙溶液。另取250 ml圆底烧瓶，加入无水乙醇150 ml，加入磁子，剧烈搅拌，将葡萄糖酸钙溶液缓慢滴入乙醇中，溶液中析出葡萄糖酸钙絮状沉淀，待葡萄糖酸钙溶液滴加完毕后，静置10 min，减压过滤，固体用少许乙醇洗涤，抽干，真空60℃干燥4 h，称重，计算收率。

2 结果与讨论

2.1过氧化氢的加入方法对葡萄糖酸钙合成的影响 有研究发现[3]，即使过氧化氢过量很多，葡萄糖仍不能被完全氧化为葡萄糖酸，这是造成葡萄糖酸钙制备收率较低的主要原因之一。本实验采用此法，通过测定反应过程中过氧化氢浓度的变化，发现过氧化氢在50℃开始分解，温度升高到60℃以上时，分解加速，当温度升高到100℃时，可以观察到过氧化氢分解迅速。因此，为避免过氧化氢高温分解，将过氧化氢在指定的温度下由滴液漏斗缓慢滴入，缩短过氧化氢的受热时间，减少过氧化氢的高温分解。通过实验发现，在其他条件完全相同的情况下，过氧化氢缓慢滴入的方法能够使葡萄糖酸钙的制备收率提高7.5%。

2.2葡萄糖氧化的温度对葡萄糖酸钙合成的影响 过氧化氢氧化葡萄糖的反应受温度影响非常大，温度过高会导致过氧化氢分解和葡萄糖酸的变质；温度太低，反应速度缓慢且葡萄糖的转化率较低。为获得最佳的反应温度，本实验选定反应时间为60 min，分别在40℃～100℃范围内，每隔10℃制备一批葡萄糖酸，然后将得到的葡萄糖酸与碳酸钙反应，根据得到的葡萄糖酸钙的收率，确定最佳的氧化反应温度。结果显示：反应温度从40℃升高至80℃，葡萄糖酸钙的收率逐渐提高，主要原因是温度升高葡萄糖氧化的速度加快，葡萄糖的转化率增大；当反应温度超过80℃时，葡萄糖酸钙的收率开始下降，可能的原因是过氧化氢高温容易分解，使参与氧化葡萄糖的量减少，并且葡萄糖酸在高温下不稳定，从而导致葡萄糖酸钙的产率下降。

2.3葡萄糖氧化时间对葡萄糖酸钙合成的影响 为了获得最佳的葡萄糖氧化反应的时间，本实验采用油浴80℃反应，葡萄糖与过氧化氢反应的物质的量之比为1∶3，过氧化氢的滴加时间控制在20 min，过氧化氢滴加完毕开始计时，反应时间选取10 、30、50、70、90 min，然后将反应得到的葡萄糖酸与碳酸钙反应，计算得到葡萄糖酸钙的收率，确定最佳反应时间。结果表明，反应时间从10 min延长至50 min，葡萄糖酸钙的收率显著提高，说明该反应在50 min以前过氧化氢对葡萄糖的氧化反应占主导地位，过氧化氢和葡萄糖酸的分解相对较少；反应在50 min后，由于剩余的葡萄糖减少，葡萄糖酸分解的速度加快，分解的葡萄糖酸多于新生成的，所以葡萄糖酸钙的收率下降。

2.4葡萄糖酸钙析晶方法对葡萄糖酸钙合成的影响 有报道葡萄糖酸钙的析晶方法是将乙醇加入到葡萄糖酸钙的水溶液中，搅拌析晶[3-4]。但实验发现，此法很难得到松散的葡萄糖酸钙粉末，容易结块，其内部常包夹溶剂，难以干燥，产品颜色较深。本实验将葡萄糖酸钙水溶液滴加到乙醇中，剧烈搅拌，得到松散的白色葡萄糖酸钙粉末，容易干燥。

3 结论

本实验采用滴加氧化剂过氧化氢的方法，不使用任何金属催化剂，将葡萄糖氧化为葡萄糖酸，然后再与碳酸钙反应生成葡萄糖酸钙，最后将葡萄糖酸钙的水溶液滴加到乙醇中析晶。通过实验确定：最佳反应温度为80℃，最佳反应时间为50 min，过氧化氢要缓慢滴加，葡萄糖酸钙水溶液滴入到乙醇中进行析晶。此法可以得到白色松散的葡萄糖酸钙粉末，总收率可达48.4%，产品中乙醇残留低于60 ppm，产品质量较高。