用于制备环状二酯尤其是丙交酯的方法
【专利说明】用于制备环状二龍尤其是丙交龍的方法
[0001] 本发明设及一种用于生产环状駿酸醋，尤其是分子内醋，例如丙交醋（dilactide) 的方法，通过环化解聚由低聚駿酸实现该些环醋的生产。在环化解聚反应期间，生成了作为 副产物的该些低聚駿酸的缩合产物，例如高分子量聚駿酸的混合物，该高分子量聚駿酸的 混合物在进一步的步骤中被水解且被回收。该种水解产物能够被再次加入至第一步中实施 的环化解聚中。
[0002] 用于工业化生产聚乳酸（PLA)的所有目前常用方法都是基于丙交醋的开环聚合。 为此，通过乳酸缩聚物的环化解聚实现丙交醋的生产。因此，在添加催化剂的情况下在低 压下加热低平均分子量巧00-2000Da)的乳酸缩聚物，结果，形成了丙交醋并W蒸气形式排 出。因此必然会留下残留物，所述残留物包括催化剂、平均分子量为3000-5000化的乳酸缩 聚物和各种杂质。残留物的量直接影响所述方法的总产率。因此倾向于尽可能彻底地将乳 酸缩聚物转化W形成丙交醋，W便提高产率。
[0003] PLA生产的特性存在该样的事实：乳酸W两种光学活性形式存在，即s(+)-型和 R(-)-型，也被称作k乳酸和D-乳酸。在丙交醋的生产中，能够相应地形成S种不同光学 形式；k丙交醋（立体中屯、的绝对S，S-构型）、内消旋-丙交醋（立体中屯、的绝对R，S-构 型）和D-丙交醋（立体中屯、的绝对R，R-构型）。主要想要的是k丙交醋，由于通常使用 的乳酸包括高达> 99%的k异构体，该k丙交醋也是主要形成的。
[0004] 然而，在所述方法的所有步骤中，结果基本上是k乳酸转化为D-乳酸或者k丙 交醋转化为内消旋-丙交醋和D-丙交醋（外消旋化）。在转化高于正常的95%时，k丙 交醋转化为内消旋-丙交醋的外消旋化程度极大地增加了，该对所述方法的总产率是不利 的。由于只有内消旋-丙交醋的比例为至多10-12%时才能够聚合k丙交醋，W形成高烙 点的聚合物，因此，W高质量的产品为代价实现了额外的产率。
[0005] 在现有技术中，存在着与PLA或乳酸缩聚物（还有乳酸低聚物）的水解有关的 全面信息。该里包括：例如W02011/029648、W02010/11894、US5229528、EP0628533 或 EP0893462。同样地，已经公开了进一步提高转化率的可选择的方法，例如DE19637404或 US7557224。在增加的温度下，通过添加外消旋抑制剂，在外消旋化没有增加太大的情况下， 尽可能地减少了残留物。在现有技术中，也存在着关于纯化乳酸和回收丙交醋的全面信息； DE19637404A1、DE60317581T2、DE69405201T2(EP0657447B1)、DE69815369T2、EP1276890B1、 US2011/0155557A1。在乳酸的聚合中，供应至聚合反应器的一种或多种催化剂是已知的。所 述催化剂可W包括金属或无机/有机金属化合物，例如Sn化合物、化化合物、或铁化合物 值E19637404A1、DE60317581T2、DE60317581T2)。
[0006] 然而，就描述了在解聚过程中通过残留物的水解并随后再循环进入该过程W减少 外消旋化而言，没有已知的信息。也没有描述关于去除或回收催化剂的数据。
[0007]W02011/029648 和W02010/118954(银河（Galactic));文中描述了乳酸己醋作为 水解介质在降解PLA中的用途。生成的己醇是不利的，该己醇在水解后必须要被蒸馈去除。 [000引W02010/118955(银河）；文中描述了各种乳酸醋作为水解介质进行醇解，该里各 自生成的己醇随后也必须被去除。
[0009] US2526554;在早期提及了醇解。然而，只用于由e-内醋制备的聚醋。
[0010] US5229528 ;聚哲基脂肪酸醋（PHA) (PLA也属于PHA)在增加的压力和增加的温度 下遇水水解。在封闭容器中水解是不利的，此外，所述方法是不连续的。此外，由于纯水被 用作水解介质，需要非常长的反应时间。
[0011] EP0628533(杜邦值uPont));描述了通过水、醇、胺、二胺W及它们的混合物发生 的水解。包括权利要求1中水解产物的分离。
[0012]EP0893462(嘉吉（Cargill));在该一专利中（实施例4)，描述了用88%的乳酸水 解解聚残留物。因为没有发生催化剂的去除、且由于催化剂的浓度因而能够产生恒定增加 部分的D-异构体，因此该是不利的。
[0013]费萨尔（Faisal) ;2007 (亚洲化学（AsianJournalofQiemistry)，卷 19,期 3; 1714-1722):该里描述了PLA在高温（> 160°C)下水解。因为外消旋化能够由此发生到 较大的程度，所W，事实上，该一高温水平是不利的。
[0014] 柳桥炸3肖比33111)2010(工业与工程化学研究，2010,49(3)，页；1274-1251);该 里，在70-180°C的温度范围内使用了稀释的氨氧化钢溶液。在20-60min的反应时间内没有 发生外消旋化。随后必须要去除钢则是不利的。
[0015]US7557224 (九州工业大学化yushuInstituteofTechnology));描述了通过加 入氨氧化侣，缩聚物选择性热解。高于300°C的极高温度是不利的。
[0016]DE19637404;描述了直接从PLA中回收交醋，然而该只能通过使用大量催化剂且 在非常高的温度下实现。
[0017]法恩（Fan) 2003 (绿色化学（GreenChemistry)，2003, 5, 75-579);解聚残留物在 250-300°C下通过添加巧成分发生热解W便阻止过度的外消旋化。
[0018]DE19637404A1 (岛津公司（SchimadzuCo巧)）；描述了用于从聚乳酸（PLA)中回收 丙交醋的方法，包括热处理PLA。
[0019]DE60317581T2(泰莱公司订ate^^epic));该专利设及用于从粗丙交醋的蒸气 产品流中纯化丙交醋的方法，该粗丙交醋的蒸气产品流至少包括丙交醋、乳酸、水和线性乳 酸低聚物。
[0020] DE69405201T2巧P0657447B1)(株式会社武蔵野化学研究所）；该里描述了用于纯 化丙交醋的方法。
[002UDE69815369T2(嘉吉）；本发明设及乳酸的加工处理，尤其是从混合物中分离乳酸 流和丙交醋盐流，W及W优选形式分离和处理乳酸和分离丙交醋盐。
[0022] EP1276890B1 (伍德-伊文达-菲瑟有限公司（UhdeInventa-FischerGmbH);本发 明设及用于由乳酸生产聚乳酸（PLA)的方法，所述乳酸使用淀粉作为原料通过发酵产生。
[0023] US2011/0155557A1 (福特，化terro);本发巧设及用于由到，酸牛产否醋（lactide) 的方法。
[0024] 在本发明的范围内，使用如下定义；
[00巧]PLA水解产物的端叛甚、PLA化聚物的摩尔质量:
[0026] 将PLA低聚物溶解于丙酬中。在加入甲醇后，形成的溶液用0. 1N苯甲醇的K0H溶 液滴定。由电位法检测终点。由Wmmol/kg测量的端駿基的浓度（"C00H")，根据等式Mn=lOVCOOH能够计算摩尔质量的平均值。
[0027]香酷的叛甚:
[002引将丙交醋样品溶解于甲醇中，随后用与确定PLA低聚物中端駿基一样的方法进行 滴定。
[002引巧香酷的化学择构体:
[0030] 将丙交醋样品溶解于90/10ml/ml的正己烧/己醇的混合液中。溶解的成分通过 高效液相色谱法OffLC)在手性柱上进行分离并用紫外扣V)检测器在223nm下进行分析。
[0031] 到，酸巧PLA中的D比例：
[0032]PLA样品或PLA低聚物的样品通过沸腾回流的1-N氨氧化钢溶液进行水解、并在 冷却后进行中和。中和的样品与3毫摩尔硫酸铜溶液Wl/9ml/ml的比例进行混合、并通过 HPLC在立体专一性柱上分离出各成分，该些成分随后用UV检测器在238皿波长下进行分 析。乳酸样品直接溶解于3毫摩尔的硫酸铜溶液中并通过所述的HPLC进行分析。
[00扣]巧香酷:
[0034] 2个乳酸分子的环醋，可纯的心丙交醋化S-丙交醋）、D-丙交醋化R-丙交 醋）或内消旋-丙交醋化R-丙交醋）的形式或W至少两种该些成分的混合物的形式（在 多数情况中）出现。环化解聚产生丙交醋粗品，所述丙交醋粗品中除了所提及的丙交醋异 构体之外，还可W包括线性低聚物、更高的环状低聚物和乳酸与水的残留物。该里应该理解 为；k丙交醋为两个k乳酸单元的环醋；D-丙交醋为两个D-乳酸单元的环醋；内消旋-丙 交醋为D-乳酸单元和心乳酸单元的环醋。外消旋丙交醋（rac-lactide)是心丙交醋和 D-丙交醋1:1的混合物。
[0035] 术语外消旋化在本文中表示k单元至D-单元的转化W及其逆向过程的转化。因 为有k乳酸时该一过程不管怎样都会发生，根据本发明，提高外消旋化通常意味着增加 D-单元的形成。因为乳酸和丙交醋的手性中屯、的稳定性不同，对于丙交醋，该种外消旋化明 显更容易发生。
[003(5]环化解聚:
[0037] 该一反应是开环聚合的逆向反应，开环聚合几乎用于由交醋形成PLA的所有工业 化过程。环化解聚在完成的PLA中是不希望有的，因为在加工处理期间，环化解聚导致摩尔 质量分解并因此损害产物性能。在丙交醋的生产中使用环化解聚是为了由通过乳酸缩聚得 到的低聚物中生产丙交醋粗品，纯化后，丙交醋粗品形成用于开环聚合的起始物。丙交醋粗 品除了 80-90 %的丙交醋外，还包括水残留物、乳酸残留物、短链乳酸低聚物残留物W及痕 量的其它杂质（例如有机酸）。
[003引该一过程理论上最大可能产率是80%，即1. 25kg乳酸形成1kg丙交醋。本发明所 表示的产率与该一最大可能状态有关。因此95%的总产率描述了由1.25