专利名称：一种制备丙交酯的方法
专利说明一种制备丙交酯的方法 本发明涉及化学领域，具体的说是一种制备丙交酯的方法。聚乳酸是一种能完全生物降解的合成高分子化合物。由于原料乳酸可利用农产品发酵制得，因而被认为是可持续发展、环境友好的化合物。而且由于聚乳酸具有良好的生物相容性，在体内代谢的中间产物是糖的正常代谢产物乳酸，最终代谢产物是二氧化碳和水。因此聚乳酸作为药物控制释放系统机制材料、手术缝合线、组织工程支架材料和骨修复材料有广泛的研究和应用前景。
通常，聚乳酸的制备有两条路线，即直接缩聚法和开环聚合法。直接缩聚法由于所得聚乳酸分子量不高，所得聚乳酸应用价值不高，通常不采用。直接缩聚法制备聚乳酸的报道见于USP2174491、USP2396994、USP2438208。目前，聚乳酸的制备一般采用开环聚合的方法，即先用两性金属的氧化物作为催化剂，例如氧化锌，氧化锑等，或两性金属元素的卤化物，例如氯化锌，氟化锑等，将乳酸聚合成分子量较低的齐聚物，然后在高温、高真空下将齐聚物裂解成丙交酯，如DRP267826、DD53074、DE1083275、DE07501中的报道。第二步用两性金属元素的有机化合物作为催化剂，使交酯开环聚合成高分子化合物。这类报道见于Brit1007347、Brit932392、Fr142533、DD36499、DE1112293。在开环聚合中，交酯的纯度是决定聚合物分子量的最重要的因素，要获得高分子量的聚合物，必须选用高纯度的交酯作为原料。但是在目前通常采用的高温裂解乳酸齐聚物制取丙交酯的工艺中，一次收率较低，而且所得交酯为黄色，纯度不高，需要多次重结晶才能得到纯度较高的交酯，这就使交酯总的产率低，成本高。本发明的目的为解决丙交酯产率低的问题提供一种用于合成聚乳酸的原料丙交酯的制备方法，其步骤如下a、除水采用先常压蒸馏后减压蒸馏的方法除去乳酸原料中的水份，回流温度为60-180℃，真空度为0.1-200mmHg，此过程以氮气或氩气为惰性保护气体；b、除水后的乳酸，在催化剂和共沸溶剂的存在下长时间回流，这里共沸溶剂也是交酯的良溶剂，此过程中大部分先生成的水通过水分离器分出，后生成的小部分水被干燥塔吸收，回流温度为100-160℃，反应彻底后蒸除共沸溶剂，然后减压蒸馏，在较低温度下蒸出体系中的交酯，得到高纯度的白色丙交酯，此过程以氮气或氩气为惰性保护气体。
本发明与现有技术相比是使乳酸在交酯的良溶剂中长时间反应，直接缩合成丙交酯，避免了乳酸齐聚物高温裂解的工艺，从而大大提高了产品的收率和纯度，值得推广应用。下面结合实例对本发明做详细说明，这种制备技术对本专业的人来说还是比较清楚的，还可应用在制备乙交酯的技术领域。
本发明所采用的乳酸原料可以是光学活性的(如D-或L-乳酸)，也可以是非光学活性的(即是D，L-乳酸)，乳酸原料的纯度为40-99.5％。
除水工艺中，采用分馏柱，在惰性气体保护下利用回流蒸发的方法除去乳酸原料中的水份，除水温度为60-180℃，最优为100-160℃，真空度为0.1-200mmHg。
缩合反应脱水工艺中，除水后的高纯度乳酸在共沸溶剂和催化剂存在的条件下，长时间回流，温度为80-200℃，以100-180℃为最优；共沸溶剂的选择在这里有一个特殊的要求它必须是交酯的良溶剂，而且是乳酸齐聚物的非良溶剂，根据化学平衡原理，在这种溶剂中，反应有利于向直接生成丙交酯的方向进行，所用共沸溶剂为满足以上原则的戊酮、己酮、庚酮、4-甲基-3-戊烯-2-酮、4-甲基-2-戊酮、甲苯、二甲苯、三甲苯、苯醚、二甲基苯醚、苄基苯二苯甲烷、二苯乙烷中的一种或其中任何两种或两种以上的混合溶剂；制备丙交酯时以苯醚为最优，回流过程中，前期生成的水由水分离器分出，后期蒸出的共沸溶剂经填充有干燥剂、吸水剂的填料塔冷凝脱水后再回到反应釜，所用的催化剂为两性金属元素的氧化物，例如氧化锌、氧化锡、氧化锑和氧化铅等，其中以氧化锑为最优；反应彻底后蒸除共沸溶剂，减压蒸馏，得白色固体，蒸馏温度为120-200℃，最优为160-180℃，真空度为0.01-10mmHg。实施例1在配有温度计的1L的三口瓶内，加入600g88％的D，L-乳酸，并放置于油浴锅中，温度升至120℃，此后有水蒸出，约3小时后出水速度减慢，体系温度继续上升，缓慢抽真空至100mmHg，2小时后温度升至150℃，得高纯度低聚乳酸519g；将得到的519g低聚乳酸转入配有温度计、氮气导入管、冷凝器、分水器、分子筛填料干燥塔的3L的反应釜中，再加入1.5L甲苯和1.03g三氧化二锑，通氮气，回流，6小时后，水分离器中不再有水滴形成，此时打开干燥塔活塞，继续回流24小时，然后蒸除甲苯，在氮气氛下减压蒸馏，油浴温度为175℃，真空度为5mmHg，收集155-158℃的馏分，得到纯度为96％的白色D，L-丙交酯281g，为理论收率的71.4％。
实施例2实验装置和条件与实施例1相同，用L-乳酸代替D，L-乳酸，真空度为5mmHg，收集馏分154-158℃，得纯度为96％白色L-丙交酯297g，为理论收率的71.5％。
实施例3实验装置与实施例一相同，用600g98％的乙醇酸代替D，L-乳酸，用4-甲基-2-戊酮代替甲苯，真空度为5mmHg，收集馏分148-152℃，得乙交酯268g，为理论产率的65％。
权利要求
1.一种制备丙交酯的方法，其特征在于包括以下步骤a、除水在惰性气体保护下，先常压后减压脱水法除去乳酸中的水分，回流温度控制100～200℃，真空度为0.01-200mmHg；b、缩和反应除水后的乳酸在加入催化剂和共沸溶剂后在惰性气体保护下长时间回流，并通过水分离器排出反应生成的水，回流过程后期让共沸溶剂通过分子塞干燥塔，以彻底除去体系里的水，回流温度控制100～200℃；减压或常压蒸除溶剂，再在惰性气体保护下减压蒸馏得丙交酯，温度控制120～200℃，真空度为0.1～10mmHg。
2.如权利要求1所述的一种制备丙交酯的方法，其特征在于所说的乳酸原料为光学活性或非光学活性的，乳酸原料的纯度为10％～99.5％。
3.如权利要求1所述的一种制备丙交酯的方法，其特征在于所用的共沸溶剂必须是交酯的良溶剂，同时是齐聚物的非良溶剂，在这种溶剂中，反应有利于向直接生成丙交酯的方向进行；所用共沸溶剂具体为满足以上原则的戊酮、环己酮、庚酮、乙酰-丙酮、4-甲基-3-戊烯-2-酮、4-甲基-2-戊酮、甲苯、二甲苯、三甲苯、苯醚、二甲基苯醚、苄基苯醚、二苯甲烷、二苯乙烷、1，1-二苯乙烯、4-异丙基苯酚或其中任何两种或两种以上的混合物。
4.如权利要求1所述的一种制备丙交酯的方法，其特征在于所说的催化剂可为两性金属化合物的氧化物，具体采用三氧化二锑、氧化锌、氧化锡、氧化铅等。
5.如权利要求1所述的一种制备丙交酯的方法，其特征在于缩和反应中的反应时间为4～48小时。
6.如权利要求1所述的一种制备丙交酯的方法，其特征在于乳酸与催化剂之间的质量比为5～10000∶1。
7.如权利要求1所述的一种制备丙交酯的方法，其特征在于乳酸与共沸溶剂的体积比为1∶1～15。
8.如权利要求1所述的一种制备丙交酯的方法还可以应用在制备乙交酯的技术领域。
全文摘要
本发明涉及化学领域，具体的说是一种制备丙交酯的方法，其特征在于在惰性气体保护下，先用蒸馏的方法除去乳酸中的水，然后用一种能使乳酸的缩合反应朝着有利于生成丙交酯的方向进行的共沸溶剂，这种溶剂必须是丙交酯的良溶剂，而且是乳酸齐聚物的非良溶剂，在惰性气体保护下，长时间回流，使乳酸缩合成丙交酯，然后减压蒸馏，重结晶，制得高纯度丙交酯，本发明与现有技术相比大大提高了产品的收率和纯度，值得推广应用。
文档编号C07D319/12GK1488628SQ03142029
公开日2004年4月14日 申请日期2003年8月1日 优先权日2003年8月1日
发明者陈国荣, 钟伟, 杜强国, 杨玉良 申请人:上海高分子材料研究开发中心