CN111039943A

CN111039943A - 一种鸟嘌呤基珠光颜料的合成方法

Info

Publication number: CN111039943A
Application number: CN201811183993.5A
Authority: CN
Inventors: 马玉荣; 陈风华; 齐利民
Original assignee: Beijing Institute of Technology BIT
Current assignee: Beijing Institute of Technology BIT
Priority date: 2018-10-11
Filing date: 2018-10-11
Publication date: 2020-04-21
Anticipated expiration: 2038-10-11
Also published as: CN111039943B

Abstract

本发明涉及一种鸟嘌呤基珠光颜料的合成方法。该方法包括以下步骤：1)利用鸟嘌呤以及氢氧化钠或氢氧化钾，配置鸟嘌呤的钠盐或钾盐溶液；2)将甲酰胺、小分子添加剂和高分子添加剂配置成分散液；3)在所述分散液中加入所述鸟嘌呤的钠盐或钾盐溶液，混合之后静置反应一定时间，获得鸟嘌呤微米片的分散液，进而获得鸟嘌呤微米片。采用本发明的方法，能够人工合成特定暴露面的鸟嘌呤晶体微米片，其具有与生物提取样品可比较的尺寸，具有良好的水或者其他溶剂分散性，分散液具有明显的珠光色。

Description

一种鸟嘌呤基珠光颜料的合成方法

技术领域

本发明涉及珠光颜料以及新功能材料领域，具体为一种鸟嘌呤基珠光颜料的合成方法。

背景技术

珠光颜料是一种特性颜料，具有柔和的珍珠光泽，能够产生独特的视觉效果，广泛应用于涂料、化妆品、防伪油墨、印染等方面。其中天然珍珠质(无水鸟嘌呤β形晶体的微米片)是最早应用的天然珠光颜料，由鱼鳞等通过繁杂的工艺提取得到，价格昂贵，逐渐被其他合成珠光颜料取代。但是，天然珍珠质由于具有优异的珍珠光泽、无毒、低密度、天然等特点，在一些高级化妆品中仍有应用(徐扬群,珠光颜料的制造加工与应用，北京：化学工业出版社，2005。)。因此，利用化学的方法合成出天然珍珠质，能够降低天然珍珠质的使用壁垒。

鸟嘌呤晶体是分布最广，研究最多的有机生物矿物之一，由于其具有高的折射指数(n＝1.83)，许多生物利用鸟嘌呤晶体来产生结构色，比如：鱼类体表的银色伪装和一些鲜艳的体色，变色龙的体色改变，“结构色幽灵”叶水蚤的体表色等(Dvir Gur,BenjaminA.Palmer,Steve Weiner,Lia Addadi,Adv.Funct.Mater.2017,1603514.BenjaminA.Palmer,Gavin J.Taylor,Vlad Brumfeld,Dvir Gur,Michal Shemesh,1,4Nadav Elad,Aya Osherov,Dan Oron,Steve Weiner,Lia Addadi,Science 2017,358,1172.)。早在1853年，法国商人Japoune从淡水鱼鳞中提取到鸟嘌呤晶体并将其注入到空心玻璃球中制备得到所谓的“模造珍珠”，但直到如今，人工合成特定暴露面的鸟嘌呤晶体微米片未见报道(Yuya Oaki,Soichiro Kaneko，Hiroaki Imai,J.Mater.Chem.,2012,22,22686.Dvir Gur,Maria Pierantoni,Neta Elool Dov,Anna Hirsh,Yishay Feldman,Steve Weiner,LiaAddadi,Cryst.Growth Des.2016,16,4975.)。

因此，人工合成的特定暴露面的鸟嘌呤晶体微米片有望解决天然珍珠质资源有限、制备过程复杂、价格昂贵、耐热耐光性差等问题，具有重要的应用价值。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种人工合成特定暴露面的鸟嘌呤晶体微米片。其具有与生物提取样品可比较的尺寸，具有良好的水或者其他溶剂分散性，分散液具有明显的珠光色。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种鸟嘌呤基珠光颜料的合成方法，在有机溶剂中利用水解反应，利用高分子添加剂和小分子添加剂同时控制合成鸟嘌呤晶体微米片。该方法包括以下步骤：

1)配置鸟嘌呤的钠盐或钾盐溶液：用鸟嘌呤粉末和氢氧化钠或氢氧化钾配置成溶液；

2)将甲酰胺、小分子添加剂和高分子添加剂按照一定比例配置成分散液；

3)在步骤2)得到的分散液中加入步骤1)配置成的溶液，混合之后静置反应一定时间，获得鸟嘌呤微米片的分散液，进而获得鸟嘌呤微米片。

进一步地，步骤1)中氢氧化钠或氢氧化钾主要是提供碱性环境，能够溶解鸟嘌呤的成分。优选地，鸟嘌呤和氢氧化钠或氢氧化钾的投料摩尔比是1:(3～5)，比如将0.1M(M表示mol/L)鸟嘌呤溶解在0.4M氢氧化钠或氢氧化钾中。

进一步地，步骤2)所述高分子添加剂优选采用P(VP-co-VA)，即乙酸乙烯酯与N-乙烯基吡咯烷酮的共聚物。

进一步地，步骤2)所述小分子添加剂优选采用尿酸、鸟苷，也可以采用其它对晶型有明显作用的物质，比如：腺嘌呤，次黄嘌呤，黄嘌呤等。

进一步地，步骤2)所述分散液中可以加入水，也可以不加水。

进一步地，步骤2)优选在RT～60℃配置所述分散液，其中RT表示常温(25℃)；所述分散液中各物质的比例为：

甲酰胺、水、鸟嘌呤钠盐或钾盐溶液溶液的体积比为10:(0～5):(0.25～1)；

小分子添加剂、高分子添加剂的质量比为(0.1～50):(0.1～100)。

比如甲酰胺10ml，水0-5ml，小分子添加剂：0.1mg-50mg，P(VP-co-VA)：0.1mg-100mg，温度：RT～60℃，鸟嘌呤钠盐或钾盐溶液溶液：0.25ml-1ml。

优选配比可以是：甲酰胺10ml，水1.5ml，小分子添加剂：10mg，P(VP-co-VA)：10mg，温度：40℃，鸟嘌呤钠盐溶液或钾盐溶液：0.5ml。

进一步地，步骤3)在RT～60℃，在步骤2)得到的分散液中加入步骤1)配置成的溶液，然后静置反应0.5～24h，获得鸟嘌呤微米片的分散液。

进一步地，步骤3)将获得的鸟嘌呤微米片的分散液，通过离心洗涤，或者直接进行过滤、干燥，得到鸟嘌呤微米片。

与现有的技术相比，本发明主要具有以下有益效果：

1、本发明的人工合成的特定暴露面的鸟嘌呤晶体微米片是纯的鸟嘌呤晶体，而不是生物样品的鸟嘌呤和次黄嘌呤的混合成分，因而具有更好的稳定性、耐溶解性等，可以分散在水中数月没有明显变化。这种鸟嘌呤基珠光颜料是首次采用人工方法合成。

2、本发明合成的特定暴露面的鸟嘌呤晶体微米片是六方片，长度在2-5微米之间，在光学显微镜下显示出明亮的结构色。在以尿酸为小分子添加剂，晶型主要是与生物样品相同的无水鸟嘌呤β相微米片，并且优先暴露出折射指数最佳的(100)晶面。

3、本发明中，以鸟苷为小分子添加剂，也能够合成出特定暴露面的无水鸟嘌呤α相微米片，同样在光学显微镜下显示出明亮的结构色。

附图说明

图1为无水鸟嘌呤β相微米片的光学照片。

图2为无水鸟嘌呤β相微米片的SEM照片。

图3为无水鸟嘌呤β相微米片的XRD图。

图4为无水鸟嘌呤α相微米片的光学照片。

图5为无水鸟嘌呤α相微米片的XRD图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。

实施例1：

10ml甲酰胺，加入10mg P(VP-co-VA)，加入10mg尿酸，加入1.5ml水，加入0.5ml的0.1M的鸟嘌呤溶解在0.4M氢氧化钠中的溶液，40℃反应1h。该体系在实验室中扩大到20倍没有明显变化。

图1是本实施例中无水鸟嘌呤β相微米片的光学照片，显示出强的结构色。图2为本实施例中无水鸟嘌呤β相微米片的SEM照片；图3为本实施例中无水鸟嘌呤β相微米片的XRD，显示出强的择优取向。

实施例2：

10ml甲酰胺，加入10mg P(VP-co-VA)，加入50mg鸟苷，加入1.5ml水，加入0.5ml的0.1M的鸟嘌呤溶解在0.4M氢氧化钠中的溶液，40℃反应1h。该体系在实验室中扩大到20倍没有明显变化。

图4为本实施例中无水鸟嘌呤α相微米片的光学照片，显示出强的结构色。图5为本实施例中无水鸟嘌呤α相微米片的XRD，显示出强的择优取向。

实施例3：

10ml甲酰胺，加入1mg P(VP-co-VA)，加入10mg黄嘌呤，加入0.25ml的0.1M的鸟嘌呤溶解在0.4M氢氧化钾中的溶液，室温反应过夜。本实施例中产物为无水鸟嘌呤β相微米孪晶片。

实施例4：

10ml甲酰胺，加入1mg P(VP-co-VA)，加入1mg腺嘌呤，加入0.25ml的0.1M的鸟嘌呤溶解在0.4M氢氧化钾中的溶液，室温反应过夜。本实施例中产物为无水鸟嘌呤α相微米片。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，本领域的普通技术人员可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围，本发明的保护范围应以权利要求书所述为准。

Claims

1.一种鸟嘌呤基珠光颜料的合成方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)利用鸟嘌呤以及氢氧化钠或氢氧化钾，配置鸟嘌呤的钠盐或钾盐溶液；

2)将甲酰胺、小分子添加剂和高分子添加剂配置成分散液；

3)在所述分散液中加入所述鸟嘌呤的钠盐或钾盐溶液，混合之后静置反应一定时间，获得鸟嘌呤微米片的分散液，进而获得鸟嘌呤微米片。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述高分子添加剂为P(VP-co-VA)。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述小分子添加剂为下列中的一种：尿酸、鸟苷、腺嘌呤、次黄嘌呤、黄嘌呤。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述小分子添加剂为尿酸，最终制得无水鸟嘌呤β相微米片。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述小分子添加剂为鸟苷，最终制得无水鸟嘌呤α相微米片。

6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤1)中鸟嘌呤和氢氧化钠或氢氧化钾的投料摩尔比是1:(3～5)。

7.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤2)在RT～60℃配置所述分散液；所述分散液中各物质的比例为：甲酰胺、水、鸟嘌呤钠盐或钾盐溶液溶液的体积比为10:(0～5):

(0.25～1)；小分子添加剂、高分子添加剂的质量比为(0.1～50):(0.1～100)。

8.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤3)在RT～60℃，在步骤2)得到的分散液中加入步骤1)配置成的溶液，然后静置反应0.5～24h，获得鸟嘌呤微米片的分散液。

9.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤3)将获得的鸟嘌呤微米片的分散液进行离心洗涤，或者直接进行过滤、干燥，得到鸟嘌呤微米片。

10.根据权利要求1～9中任一权利要求所述方法合成的鸟嘌呤基珠光颜料。