[發明專利]二步法生產高含量和高光學純度乳酸戊酯的方法

有效

• 申請號: 201010262372.3
• 申請日: 2010-08-23
• 公開（公告）號: CN101906041A
• 公開（公告）日: 2010-12-08
• 發明（設計）人: 楊義滸;徐杰
• 申請（專利權）人: 孝感市易生新材料有限公司
• 主分類號: C07C69/68
• 分類號: C07C69/68;C07C67/03
• 代理公司: 武漢開元知識產權代理有限公司 42104
• 代理人: 馬輝

技術領域

本發明屬于有機化工技術領域，具體涉及一種由丙交酯與無水戊醇為直接原料，通過酯交換反應二步法生產高含量和高光學純度乳酸戊酯的方法。

背景技術

乳酸戊酯具有特殊香味，是一種重要的精細化工原料。由于乳酸戊酯含有不對稱碳原子，因此具有兩種光學異構體，也是一種具有光學活性的重要工業溶劑，可用作硝化纖維、乙酸纖維、戊醇酸樹脂、貝殼松酯、馬尼拉樹脂、松香、蟲膠、乙烯樹脂、油漆等的溶劑，同時還是人造珍珠類的高級溶劑。在其它工業領域還被用做增塑劑，在不對稱合成中用來合成具有光學活性的羧酸酯，在食品、釀酒、化工、醫藥等行業具有廣泛用途。

同時由于乳酸戊酯具有無毒、溶解性好、小易揮發等特點，又具有可生物降解性，因此乳酸戊酯又是極具開發價值和應用前景的“綠色溶劑”。隨著人們生活水平的不斷提高，對環境的要求越來越高，而目前在工業上使用的溶劑大都是有毒的溶劑，對環境和人類造成了極大的危害，如鹵代類、醚類、氟氯碳類溶劑等，因此乳酸戊酯作為“綠色溶劑”具有廣闊的應用前景。

乳酸戊酯合成技術，中國所有公開的專利中均沒有提到以丙交酯與無水戊醇為原料通過酯交換反應生產乳酸戊酯的工藝。

發明內容

本發明的目的在于克服現有乳酸戊酯生產技術所存在的缺陷，提供一種二步法生產高含量和高光學純度乳酸戊酯的方法，該方法工藝簡單，操作簡易，適合工業化生產應用，且無“三廢”排放。該方法首先采用乳酸為原料合成丙交酯，再以精制丙交酯和無水戊醇為原料合成乳酸戊酯，整條工藝路線可以分為丙交酯生產與乳酸酯生產兩個流程，所以我們稱之為“二步法”。

本發明的技術解決方案是這樣實現的：它包括以下步驟：

A、乳酸縮聚：在乳酸中加入催化劑，催化劑與乳酸的重量比為0.1/10000～10/10000，優選1/10000，加完后進行縮聚反應，在溫度80～180℃、真空度20000～2000Pa的條件下持續反應1～4小時，即得到分子量在1000～2500的乳酸低聚物；

B、低聚物解聚：在乳酸低聚物中加入催化劑，催化劑與乳酸低聚物的重量比為0.1/10000～10/10000，優選1/10000，加完后在解聚反應器內，在溫度200～250℃、真空度3000～50Pa(絕壓)的條件下連續反應，即可持續得到含量在80％～95％的粗品丙交酯；

C、丙交酯純化：對粗品丙交酯進行精制，得到含量在99.5％以上，光學純度在99％以上的精制丙交酯；

D、乳酸戊酯合成：將精制丙交酯與無水戊醇按重量比1∶1.3～1∶13的比例加入反應釜，然后按重量比為10/1000～100/1000的比例加入催化劑，連續攪拌進行全回流反應，得到乳酸戊酯；

E、乳酸戊酯純化：將乳酸戊酯進行純化分離。

本發明較好的技術解決方案是：在乳酸縮聚之前，先在真空度10000～500Pa條件下，蒸餾溫度40～90℃的條件下對乳酸進行真空蒸餾，去除其中的游離水。

其中：在乳酸縮聚和低聚物解聚中加入的催化劑為鋅類催化劑、錫類催化劑或有機催化劑中的至少一種，其加入的重量比為0.1/10000～5/10000。優選乳酸鋅、氧化鋅、鋅粉、二乙基鋅、乳酸錫、氧化錫、二氧化錫、氧化亞錫、乳酸亞錫、辛酸亞錫、氯化亞錫、錫粉、丙酸或鈦酸丁酯中的一種或多種的復合催化劑。更優選的催化劑為氧化鋅、氧化錫和鈦酸丁酯按重量比為1∶1∶1的混合物。

其中：在乳酸戊酯合成中加入的催化劑為交換樹脂或固體高強酸催化劑中的一種或兩種，其加入的重量比為10/1000～100/1000。優選氫型陽離子交換樹脂或SO₄^2-/TI₂O₄固體高強酸催化劑中的一種或兩種的復合催化劑。

其中：步驟C中對粗品丙交酯進行精制的方法是重結晶、減壓精餾或熔融結晶，或者是上述精制方法中的兩種及兩種以上的組合。優選先重結晶再熔融結晶。

其中：步驟E中將乳酸戊酯進行純化分離是將乳酸戊酯加入到精餾塔進行精餾，精餾塔常壓操作，塔頂與塔釜壓差為1.5～3KPa，塔釜溫度為150℃～210℃，塔頂溫度為100～140℃，塔側出口得到含量在99.5％以上的乳酸戊酯產品，塔頂得到含量99.5％以上的戊醇，塔底溢出含量在99.5％以上的乳酰基乳酸戊酯。塔底溢出的乳酰基乳酸戊酯可以返回步驟D的反應釜中參與乳酸戊酯合成反應。塔頂得到的戊醇可以返回步驟D的反應釜中參與乳酸戊酯合成反應。

所述的無水戊醇是正戊醇、異戊醇，叔戊醇或新戊醇。